WO2010120013A1 - 신규한 로다민 유도체 및 이를 포함한 차아염소산 검출 센서 - Google Patents

신규한 로다민 유도체 및 이를 포함한 차아염소산 검출 센서 Download PDF

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WO2010120013A1
WO2010120013A1 PCT/KR2009/004077 KR2009004077W WO2010120013A1 WO 2010120013 A1 WO2010120013 A1 WO 2010120013A1 KR 2009004077 W KR2009004077 W KR 2009004077W WO 2010120013 A1 WO2010120013 A1 WO 2010120013A1
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WO
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alkyl
hydrogen
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represents hydrogen
ring
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Application number
PCT/KR2009/004077
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Inventor
윤주영
이원재
창 첸샤오
하은미
김하나
이경아
Original Assignee
이화여자대학교 산학협력단
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Publication date
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    • C07D495/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D495/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D495/10—Spiro-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D493/00—Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system
    • C07D493/02—Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system in which the condensed system contains two hetero rings
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    • C07D495/22—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains four or more hetero rings
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G—PHYSICS
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    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"

Definitions

  • the present invention relates to a novel rhodamine derivative and a hypochlorous acid detection sensor including the same. More specifically, the hypochlorous acid selective fluorescence and colorimetric sensor using the rhodamine derivative according to the present invention exhibiting colorless fluorescence is provided only for hypochlorous acid. Not only does it show an "off-on" type fluorescence and color change, but also has a nanomolar level of detection limit, which is excellent in selectivity and sensitivity.
  • the sensor according to the present invention is also applicable to the imaging of hypochlorous acid in vivo. It may be possible, and may be usefully used for the detection of hypochlorous acid in a living body or the environment.
  • ROS reactive oxygen species
  • RNS reactive nitrogen species
  • hypochlorous acid is an important ROS and partly dissociates into hypochlorite ions (OCl ⁇ ) at physiological pH.
  • MPO myeloperoxidase catalyzes the synthesis of hypochlorous acid from hydrogen peroxide and chlorine ions.
  • the limited production of hypochlorous acid is very beneficial to the host because it acts as a primary antimicrobial agent upon invasion of microorganisms.
  • due to the very high activity and diffusion properties of hypochlorous acid limited production of hypochlorous acid can lead to a variety of diseases, including neurodegeneration, cardiovascular disease, and inflammatory disease.
  • hypochlorous acid it is difficult to understand the distinct function of hypochlorous acid among reactive oxygen species.
  • the main reason is that there is no method for selective and sensitive detection of reactive oxygen species. Therefore, a method for detecting hypochlorite by fluorescence change has been actively studied. However, there was no sensor applicable to this biological system. Therefore, the development of probes with a good detection range that is easy to synthesize for the biological image of hypochlorite is very important.
  • the present invention provides a compound represented by the following formula (1):
  • R 1 to R 4 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl, or
  • R 1 together with R 3 form a 3 to 8 ring member hetero ring, or
  • R 2 together with R 4 form a hetero ring of 3 to 8 ring members
  • R 5 represents hydrogen or C 1-6 alkyl, or together with R 1 forms a hetero ring of 3 to 8 ring members,
  • R 6 represents hydrogen or C 1-6 alkyl, or together with R 2 form a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 7 represents hydrogen or C 1-6 alkyl or forms together with R 8 a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 8 represents hydrogen or C 1-6 alkyl or forms together with R 4 a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 9 represents hydrogen, hydroxy, C 1-6 alkyl, C 1-6 alkoxy, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 represents hydrogen, hydroxy, C 1-6 alkyl, C 1-6 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-6 alkyl, —C (O) R 15 , or —C (S) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom, selenium atom or NR 16 ,
  • Y represents an oxygen or sulfur atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl
  • R 16 represents hydrogen, C 1-6 alkyl, or —N (R 17 ) (R 18 ),
  • R 17 and R 18 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl
  • X is a sulfur atom
  • Y is an oxygen atom
  • R 1 , R 2 , R 5 and R 6 are each hydrogen or C 1-6 alkyl and R 3 , R 4 , R 7 , R 8 and R 9 are hydrogen Phosphorus compound (R19-S)
  • X is a sulfur atom
  • Y is an oxygen atom
  • R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are ethyl
  • R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are hydrogen (RB-S )
  • X is N-NH 2
  • Y is an oxygen atom
  • R 1 and R 2 are ethyl
  • R 3 , R 4 , R 7 , R 8 and R 9 are hydrogen
  • R 5 and R 6 are methyl Is excluded.
  • the present invention also comprises the steps of preparing a compound of formula 4 by hydrolysis of the compound of formula 3;
  • R 1 to R 4 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl, or
  • R 1 together with R 3 form a 3 to 8 ring member hetero ring, or
  • R 2 together with R 4 form a hetero ring of 3 to 8 ring members
  • R 5 represents hydrogen or C 1-6 alkyl, or together with R 1 forms a hetero ring of 3 to 8 ring members,
  • R 6 represents hydrogen or C 1-6 alkyl, or together with R 2 form a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 7 represents hydrogen or C 1-6 alkyl or forms together with R 8 a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 8 represents hydrogen or C 1-6 alkyl or forms together with R 4 a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 9 represents hydrogen, hydroxy, C 1-6 alkyl, C 1-6 alkoxy, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 represents hydrogen, hydroxy, C 1-6 alkyl, C 1-6 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-6 alkyl, —C (O) R 15 , or —C (S) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom, selenium atom or NR 16 ,
  • Y represents an oxygen or sulfur atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl
  • R 16 represents hydrogen, C 1-6 alkyl, or —N (R 17 ) (R 18 ),
  • R 17 to R 19 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl
  • R19-S wherein X is a sulfur atom, R 1 and R 2 are ethyl, R 3 , R 4 , R 7 , R 8 and R 9 are hydrogen, and R 5 and R 6 are methyl,
  • the present invention also provides a sensor for detecting hypochlorous acid comprising a compound represented by the following formula (2):
  • R 1 to R 4 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl, or
  • R 1 together with R 3 form a 3 to 8 ring member hetero ring, or
  • R 2 together with R 4 form a hetero ring of 3 to 8 ring members
  • R 5 represents hydrogen or C 1-6 alkyl, or together with R 1 forms a hetero ring of 3 to 8 ring members,
  • R 6 represents hydrogen or C 1-6 alkyl, or together with R 2 form a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 7 represents hydrogen or C 1-6 alkyl or forms together with R 8 a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 8 represents hydrogen or C 1-6 alkyl or forms together with R 4 a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 9 represents hydrogen, hydroxy, C 1-6 alkyl, C 1-6 alkoxy, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 represents hydrogen, hydroxy, C 1-6 alkyl, C 1-6 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-6 alkyl, —C (O) R 15 , or —C (S) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom, selenium atom or NR 16 ,
  • Y represents an oxygen or sulfur atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl
  • R 16 represents hydrogen, C 1-6 alkyl, or —N (R 17 ) (R 18 ),
  • R 17 and R 18 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl.
  • the present invention also provides a method for detecting hypochlorous acid using the sensor of the present invention.
  • the rhodamine derivative of the present invention exhibits strong fluorescence by reacting with hypochlorous acid in 100% aqueous solution, and can also be used as a fluorescent sensor of "Off-On" type since the color of the rhodamine derivative turns pink.
  • Figure 7 shows the color change according to the hypochlorous acid reaction of the rhodamine derivative represented by the formula (1) of the present invention.
  • Figure 8 shows the results of the fluorescence titration experiment for each concentration of the rhodamine derivative represented by the formula (1) of the present invention.
  • Figure 9 shows the mass spectrum analysis results of the hydrolysis product obtained as a result of the reaction of the rhodamine derivative represented by the formula (1) of the present invention and hypochlorous acid.
  • Figure 10 shows the results of examining the chlorine-dependent HOCl production ability of the peroxidase-like domain of DUOX in Drosophila.
  • Figure 14 shows the results of the antimicrobial HOCl ability induced by microbial infection by re-introducing DUOX in the intestinal epithelium of Drosophila.
  • the present invention relates to a compound represented by the following general formula (1):
  • R 1 to R 4 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl, or
  • R 1 together with R 3 form a 3 to 8 ring member hetero ring, or
  • R 2 together with R 4 form a hetero ring of 3 to 8 ring members
  • R 5 represents hydrogen or C 1-6 alkyl, or together with R 1 forms a hetero ring of 3 to 8 ring members,
  • R 6 represents hydrogen or C 1-6 alkyl, or together with R 2 form a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 7 represents hydrogen or C 1-6 alkyl or forms together with R 8 a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 8 represents hydrogen or C 1-6 alkyl or forms together with R 4 a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 9 represents hydrogen, hydroxy, C 1-6 alkyl, C 1-6 alkoxy, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 represents hydrogen, hydroxy, C 1-6 alkyl, C 1-6 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-6 alkyl, —C (O) R 15 , or —C (S) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom, selenium atom or NR 16 ,
  • Y represents an oxygen or sulfur atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl
  • R 16 represents hydrogen, C 1-6 alkyl, or —N (R 17 ) (R 18 ),
  • R 17 and R 18 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl
  • X is a sulfur atom
  • Y is an oxygen atom
  • R 1 , R 2 , R 5 and R 6 are each hydrogen or C 1-6 alkyl and R 3 , R 4 , R 7 , R 8 and R 9 are hydrogen Phosphorus compound (R19-S)
  • X is a sulfur atom
  • Y is an oxygen atom
  • R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are ethyl
  • R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are hydrogen (RB-S )
  • X is N-NH 2
  • Y is an oxygen atom
  • R 1 and R 2 are ethyl
  • R 3 , R 4 , R 7 , R 8 and R 9 are hydrogen
  • R 5 and R 6 are methyl Is excluded.
  • Alkyl refers to a straight or branched chain or cyclic saturated hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms, for example 1 to 4 carbon atoms, unless otherwise noted.
  • Examples of C 1-4 alkyl groups include, but are not limited to, methyl, ethyl, propyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl and the like.
  • Alkoxy means an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, such as 1 to 4 carbon atoms, bonded to an oxygen atom unless otherwise specified.
  • Examples of C 1-4 alkoxy groups include, but are not limited to, methoxy, ethoxy, propoxy, and butoxy.
  • Halogen is -F, -Cl, -Br or -I.
  • Heterocycle includes monocyclic and fused rings as 3 to 8 non-aromatic saturated hydrocarbon rings containing nitrogen atoms, or aromatic rings unless otherwise stated.
  • R 1 to R 4 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl, or
  • R 1 together with R 3 form a 5 to 7 ring member hetero ring, or
  • R 2 together with R 4 form a 5 to 7 ring member hetero ring
  • R 5 represents hydrogen or C 1-4 alkyl, or together with R 1 forms a hetero ring of 5 to 7 ring members,
  • R 6 represents hydrogen or C 1-4 alkyl, or together with R 2 forms a hetero ring of 5 to 7 ring members,
  • R 7 represents hydrogen or C 1-4 alkyl, or together with R 8 forms a hetero ring of 5 to 7 ring members,
  • R 8 represents hydrogen or C 1-4 alkyl, or together with R 4 forms a hetero ring of 5 to 7 ring members,
  • R 9 represents hydrogen, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 here represents hydrogen, hydroxy, C 1-4 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-4 alkyl, —C (O) R 15 , or —C (S) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom, selenium atom or NR 16 ,
  • Y represents an oxygen or sulfur atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl
  • R 16 represents hydrogen, C 1-4 alkyl, or —N (R 17 ) (R 18 ),
  • R 17 and R 18 each independently comprise a compound representing hydrogen or C 1-4 alkyl.
  • R 1 to R 4 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl
  • R 5 to R 8 represent hydrogen or C 1-4 alkyl
  • R 9 represents hydrogen, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 here represents hydrogen, hydroxy, C 1-4 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-4 alkyl, —C (O) R 15 , or —C (S) R 15 ,
  • X represents a selenium atom
  • Y represents an oxygen or sulfur atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl
  • R 16 represents hydrogen, C 1-4 alkyl, or —N (R 17 ) (R 18 ),
  • R 17 and R 18 each independently comprise a compound representing hydrogen or C 1-4 alkyl.
  • R 3 and R 4 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl
  • R 9 represents hydrogen, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 here represents hydrogen, hydroxy, C 1-4 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-4 alkyl, or —C (O) R 15 ,
  • X represents a selenium atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl.
  • the compound of Formula 1a includes a compound in which R 3 , R 4 , and R 9 represent hydrogen.
  • the embodiment also includes a compound represented by Formula 1b:
  • R 1 to R 4 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl
  • R 9 represents hydrogen, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 here represents hydrogen, hydroxy, C 1-4 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-4 alkyl, or —C (O) R 15 ,
  • X represents a selenium atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl.
  • R 1 to R 4 each independently represent methyl or ethyl
  • R 9 includes a compound representing hydrogen.
  • R 1 together with R 3 form a 5 to 7 ring member hetero ring
  • R 2 together with R 4 form a 5 to 7 ring member hetero ring
  • R 5 together with R 1 form a 5 to 7 ring member hetero ring
  • R 6 together with R 2 form a 5 to 7 ring member hetero ring
  • R 7 together with R 8 form a 5 to 7 ring member hetero ring
  • R 8 together with R 4 form a 5 to 7 ring member hetero ring
  • R 9 represents hydrogen, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 here represents hydrogen, hydroxy, C 1-4 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-4 alkyl, —C (O) R 15 , or —C (S) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom or a selenium atom
  • Y represents an oxygen or sulfur atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl
  • R 16 represents hydrogen, C 1-4 alkyl, or —N (R 17 ) (R 18 ),
  • R 17 and R 18 each independently comprise a compound representing hydrogen or C 1-4 alkyl.
  • R 9 represents hydrogen, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 here represents hydrogen, hydroxy, C 1-4 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-4 alkyl, or —C (O) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom or a selenium atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl.
  • the invention also relates to the invention.
  • a method for preparing a compound of formula 1 comprising reacting a compound of formula 4 with
  • R 1 to R 4 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl, or
  • R 1 together with R 3 form a 3 to 8 ring member hetero ring, or
  • R 2 together with R 4 form a hetero ring of 3 to 8 ring members
  • R 5 represents hydrogen or C 1-6 alkyl, or together with R 1 forms a hetero ring of 3 to 8 ring members,
  • R 6 represents hydrogen or C 1-6 alkyl, or together with R 2 form a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 7 represents hydrogen or C 1-6 alkyl or forms together with R 8 a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 8 represents hydrogen or C 1-6 alkyl or forms together with R 4 a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 9 represents hydrogen, hydroxy, C 1-6 alkyl, C 1-6 alkoxy, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 represents hydrogen, hydroxy, C 1-6 alkyl, C 1-6 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-6 alkyl, —C (O) R 15 , or —C (S) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom, selenium atom or NR 16 ,
  • Y represents an oxygen or sulfur atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl
  • R 16 represents hydrogen, C 1-6 alkyl, or —N (R 17 ) (R 18 ),
  • R 17 to R 19 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl
  • R19-S wherein X is a sulfur atom, R 1 and R 2 are ethyl, R 3 , R 4 , R 7 , R 8 and R 9 are hydrogen, and R 5 and R 6 are methyl,
  • Hydrolysis of the compound of Formula 3 to the compound of Formula 4 may be carried out by reacting the compound of Formula 3 with a base in the presence of a solvent.
  • the solvent may be an organic solvent, water or a mixture thereof.
  • the organic solvent can be used as long as it is suitable for hydrolysis of the compound of formula 3 to the compound of formula 4.
  • the organic solvent may be an alcohol of C 1-12 such as methanol or ethanol.
  • the type of base used for the hydrolysis of the compound of formula 3 is not particularly limited. Bases used in general hydrolysis reactions may be used, such as NaOH, KOH, Ca (OH) 2 , Mg (OH) 2 , NH 4 OH and the like.
  • the step of preparing the compound of formula 4 into the compound of formula 1 may be carried out by reacting the compound of formula 4 with the compound of formula 5 in the presence of a catalyst and a solvent.
  • the present invention also relates to a sensor for detecting hypochlorous acid comprising a compound represented by the following Chemical Formula 2:
  • R 1 to R 4 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl, or
  • R 1 together with R 3 form a 3 to 8 ring member hetero ring, or
  • R 2 together with R 4 form a hetero ring of 3 to 8 ring members
  • R 5 represents hydrogen or C 1-6 alkyl, or together with R 1 forms a hetero ring of 3 to 8 ring members,
  • R 6 represents hydrogen or C 1-6 alkyl, or together with R 2 form a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 7 represents hydrogen or C 1-6 alkyl or forms together with R 8 a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 8 represents hydrogen or C 1-6 alkyl or forms together with R 4 a 3 to 8 ring member hetero ring,
  • R 9 represents hydrogen, hydroxy, C 1-6 alkyl, C 1-6 alkoxy, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 represents hydrogen, hydroxy, C 1-6 alkyl, C 1-6 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-6 alkyl, —C (O) R 15 , or —C (S) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom, selenium atom or NR 16 ,
  • Y represents an oxygen or sulfur atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl
  • R 16 represents hydrogen, C 1-6 alkyl, or —N (R 17 ) (R 18 ),
  • R 17 and R 18 each independently represent hydrogen or C 1-6 alkyl.
  • the compound represented by Chemical Formula 2 reacts with hypochlorous acid to show pink coloration and bright fluorescence, as can be seen in the following examples.
  • H 2 O 2, ROO ⁇ , NO ⁇ , ⁇ O 2 -, ⁇ for active oxygen species such as OH only do not show such a color-developing reaction and the fluorescent light emission of the high selectivity and sensitivity for only hypochlorite.
  • Rhodamine derivatives of the present invention can also be quantitatively detected because the intensity of the color reaction and fluorescence is increased depending on the concentration of hypochlorous acid.
  • the rhodamine derivative of the present invention can detect even the presence of trace amounts of hypochlorous acid at nanomolar levels.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 may be very useful as a chemical sensor for detecting hypochlorous acid in the environment or in vivo.
  • the compound of Formula 2 is, for example,
  • R 1 to R 4 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl, or
  • R 1 together with R 3 form a 5 to 7 ring member hetero ring, or
  • R 2 together with R 4 form a 5 to 7 ring member hetero ring
  • R 5 represents hydrogen or C 1-4 alkyl, or together with R 1 forms a hetero ring of 5 to 7 ring members,
  • R 6 represents hydrogen or C 1-4 alkyl, or together with R 2 forms a hetero ring of 5 to 7 ring members,
  • R 7 represents hydrogen or C 1-4 alkyl, or together with R 8 forms a hetero ring of 5 to 7 ring members,
  • R 8 represents hydrogen or C 1-4 alkyl, or together with R 4 forms a hetero ring of 5 to 7 ring members,
  • R 9 represents hydrogen, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 here represents hydrogen, hydroxy, C 1-4 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-4 alkyl, —C (O) R 15 , or —C (S) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom, selenium atom or NR 16 ,
  • Y represents an oxygen or sulfur atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl
  • R 16 represents hydrogen, C 1-4 alkyl, or —N (R 17 ) (R 18 ),
  • R 17 and R 18 each independently comprise a compound representing hydrogen or C 1-4 alkyl.
  • R 1 to R 4 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl
  • R 5 to R 8 represent hydrogen or C 1-4 alkyl
  • R 9 represents hydrogen, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 here represents hydrogen, hydroxy, C 1-4 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-4 alkyl, —C (O) R 15 , or —C (S) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom or a selenium atom
  • Y represents an oxygen or sulfur atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl
  • R 16 represents hydrogen, C 1-4 alkyl, or —N (R 17 ) (R 18 ),
  • R 17 and R 18 each independently comprise a compound representing hydrogen or C 1-4 alkyl.
  • the compound of Formula 2 comprises a compound of Formula 2a:
  • R 3 and R 4 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl
  • R 9 represents hydrogen, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 here represents hydrogen, hydroxy, C 1-4 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-4 alkyl, or —C (O) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom or a selenium atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl.
  • the compound of formula 2 also comprises a compound of formula 2b:
  • R 1 to R 4 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl
  • R 9 represents hydrogen, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 here represents hydrogen, hydroxy, C 1-4 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-4 alkyl, or —C (O) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom or a selenium atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl.
  • R 1 together with R 3 form a 5 to 7 ring member hetero ring
  • R 2 together with R 4 form a 5 to 7 ring member hetero ring
  • R 5 together with R 1 form a 5 to 7 ring member hetero ring
  • R 6 together with R 2 form a 5 to 7 ring member hetero ring
  • R 7 together with R 8 form a 5 to 7 ring member hetero ring
  • R 8 together with R 4 form a 5 to 7 ring member hetero ring
  • R 9 represents hydrogen, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 here represents hydrogen, hydroxy, C 1-4 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-4 alkyl, —C (O) R 15 , or —C (S) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom or a selenium atom
  • Y represents an oxygen or sulfur atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl
  • R 16 represents hydrogen, C 1-4 alkyl, or —N (R 17 ) (R 18 ),
  • R 17 and R 18 each independently comprise a compound representing hydrogen or C 1-4 alkyl.
  • the compound of Formula 2 comprises a compound of Formula 2c:
  • R 9 represents hydrogen, —C (O) R 10 , or —N (R 11 ) (R 12 ),
  • R 10 here represents hydrogen, hydroxy, C 1-4 alkoxy, or —N (R 13 ) (R 14 ),
  • R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, C 1-4 alkyl, or —C (O) R 15 ,
  • X represents a sulfur atom or a selenium atom
  • R 13 to R 15 each independently represent hydrogen or C 1-4 alkyl.
  • the compound of Formula 2 exhibits colorless fluorescence in 100% aqueous solution of pH 6.5 to 8.5, but turns pink when combined with hypochlorite ions (OCl ⁇ ) dissociated from hypochlorous acid in buffer solution. At the same time strong fluorescence can be exhibited.
  • the present invention also relates to a composition for detecting hypochlorous acid comprising the compound represented by the formula (2).
  • the composition for detecting hypochlorous acid or the sensor for detecting hypochlorous acid may include a buffer solution in addition to the compound represented by Formula 2.
  • the type and concentration of the buffer solution is not particularly limited, but may be appropriately changed depending on the application of the hypochlorous acid detection sensor.
  • the buffer solution may preferably have a buffer range corresponding to the pH concentration in vivo.
  • the present invention also relates to a method for detecting hypochlorous acid using the above sensor.
  • hypochlorous acid in the sample obtained from the living body or the environment can be easily observed by reacting the rhodamine derivative represented by the formula (2) with the sample to observe the pink color change or fluorescence emission.
  • fluorescence and pink color development become stronger depending on the concentration of hypochlorous acid, and thus quantitative analysis of hypochlorous acid in the sample is possible.
  • the rhodamine derivative of Formula 2 of the present invention can selectively detect signal dependent endogenous HOCl in living cells and animal tissues.
  • the sample may be any sample obtained from a living body or environment in which the presence of hypochlorous acid is required.
  • the sample may be body fluid or blood for evaluating cardiovascular and inflammatory diseases due to abnormal control of reactive oxygen species of an animal or human.
  • Rhodamine 6G (Rhodamine 6G, R6G (3 g, 6.3 mmol)) was added to a solution of NaOH (4.8 g, 0.12 mol) dissolved in 30 mL of ethanol and 60 mL of water. The mixture solution was refluxed for 12 hours, then cooled, the ethanol was evaporated in vacuo and the pH adjusted to 6-7 with 2M hydrochloric acid. The precipitate obtained above was filtered, washed several times with water and dried to give 3 ', 6'-bis (ethylamino) -2', 7'-dimethyl-3H-spiro [isobenzofuran-1,9'-xanthen in the form of a red powder. ] -3-one (R19) was obtained (2.52 g, 97% yield).
  • a mixed solution was prepared by adding dropwise 2 mL of phosphorus oxychloride to 15 mL of 1,2-dichloroethane in which rhodamine 19 (1 g, 2.4 mmol) was dissolved. After refluxing the mixed solution for 4 hours, the reaction mixture was cooled and evaporated under vacuum. The solution was added dropwise at room temperature to a mixed solution of THF (25 mL) / water (5 mL) in which thiourea (500 mg, 4.1 mmol) and 6 mL of triethylamine were dissolved. After stirring for overnight, the solvent was removed under reduced pressure. Next, 30 mL of water was added and the formed precipitate was filtered off. The precipitate was washed several times with water and dried and purified by silica gel column chromatography using CH 2 Cl 2 as eluent to afford R19-Se (240 mg, yield 21%).
  • a mixed solution was prepared by adding dropwise addition of 3 mL of phosphorus oxychloride to 15 mL of 1,2-dichloroethane in which rhodamine 110 (2 g, 3.5 mmol) was dissolved. After refluxing the mixed solution for 4 hours, the reaction mixture was cooled and evaporated under vacuum. Crude acyl chloride was dissolved in 6 mL of THF, and the solution was added dropwise at room temperature to a mixed solution of THF (50 mL) / water (10 mL) in which 12 mL of thiourea (1.5 g, 20 mmol) and triethylamine were dissolved. After stirring for overnight, the solvent was removed under reduced pressure.
  • H 2 O 2 (final concentration: 200 ⁇ M) was added to 0.1M KH 2 PO 4 buffer (pH 7.4) and stirred at 25 ° C. for 1 hour.
  • Nitric oxide was produced from SNP (Sodium Nitroferricyanide (III) Dihydrate). 0.1 M KH 2 PO 4 containing SNP (final concentration: 200 ⁇ M) was stirred at 25 ° C. for 30 minutes.
  • O 2 ⁇ was produced by addition of xanthine and xanthine oxidase.
  • xanthine oxidase was first added to dissolve, followed by addition of xanthine (final concentration: 200 ⁇ M) and the mixed solution was stirred at 25 ° C. for 1 hour.
  • OH was produced by addition of ferrous perchlorate and hydrogen peroxide.
  • iron perchlorate (200 ⁇ M) and H 2 O 2 (2 mM) were added to 0.1 M KH 2 PO 4 buffer (pH 7.4) at room temperature and the mixed solution was stirred at 25 ° C. for 30 minutes.
  • Hypochloric acid was prepared from NaClO at room temperature.
  • Rhodamine derivatives of Examples 1 to 4 and known or commercially available rhodamine derivatives were used to observe highly selective fluorescence and color change for hypochlorite at physiological pH.
  • test solution was prepared as follows. Host stock solution (1 mM) was prepared in CH 3 CN. In a typical experiment, 30 ⁇ l of probe stock solution was placed in a test tube and each ROS stock or 0.1M KH 2 PO 4 buffer (pH 7.4) was added to prepare a test solution. The sample was generally excited at 515 nm. The excitation and emission slit widths were 3 nm and 1.5 nm, respectively. For low concentrations of HOCl titration, fluorescence spectra were measured at 515 nm after addition of HOCl for 1 min using 5 nm excitation and emission slits.
  • rhodamine derivatives (10 ⁇ M) is CH 3 CN-KH 2 PO 4 buffer (0.1M, pH 5.5) containing HOCl (0.7 eq.) (1:99, v / The reaction with v) showed a very selective increase in fluorescence.
  • the fluorescence intensity was measured by performing a fluorescence titration experiment for each concentration of HOCl.
  • HOCl addition showed a color change from colorless to pink and a new UV absorption peak at 530 nm.
  • sensors R19-S detected HOCl up to nM range (see FIG. 8A).
  • the fluorescence intensity of the sensors R19-S was linearly proportional to HOCl concentration dependent (1 to 20 nM) (FIG. 8B), and the signal-to-noise ratio (S / N ratio) of 3 was observed as high as 10 nm in the HOCl concentration-specific response. Based on these data, the detection range of R19-S for HOCl was estimated to be 0.5 ppb.
  • HOCl The role of HOCl is well described by the so-called "oxidative explosion" from phagocytes that occur in oxidant dependent innate immunity. In this process, HOCl acts as a powerful antimicrobial agent that white blood cells use to kill invading microorganisms. Recently, the concept of oxidative explosion has expanded to non-phagocytic cells such as mucosal epithelial cells. In Drosophila, genetic evidence has demonstrated that dual oxidative (DUOX) produces antimicrobial reactive oxygen species in the intestinal epithelium in response to microbial invasion. DUOX dependent reactive oxygen species serve as primary antimicrobial agents essential for intestinal immunity and host survival in the intestine.
  • DUOX dual oxidative
  • DUOX belongs to the NADPH oxidase family, which consists of two characteristic enzymes.
  • the first enzyme is the NADPH oxidase domain, which is involved in the production of superoxide anion and its dismutation product, hydrogen peroxide.
  • the second enzyme is known as the peroxidase homology domain (PHD) and is known to have an MPO-like activity capable of producing HOCl in hydrogen peroxide under chlorine ions.
  • PHD peroxidase homology domain
  • Drosophila S2 cells Drosophila S2 cells
  • mbn2 cells cultured in accordance with a conventional method
  • the recombinant PHD domain of DUOX is prepared in S2 cells using pMT-V5 / His vector, which was also purified in a usual manner.
  • HOCl production was measured using a fluorescence spectrophotometer in combination with R19-S, a HOCl-specific compound.
  • HOCl generated PHD could be detected only when both Cl ⁇ and H 2 O 2 were present. This is the first demonstration in vitro that the PHD of DUOX has MPO-like activity.
  • Ecc15 Erwinia carotovora carotovara 15
  • Drosophila macrophage-like mbn2 cell lines were treated with Drosophila macrophage-like mbn2 cell lines.
  • mbn2 cells depleted of DUOX cells (cell number: ⁇ 10 6 cells) were treated with double stranded RNA (510 bp encoding amino acids 975-1145 of DUOX) for 48 hours prior to use. .
  • Drosophila was maintained at 25 ° C. and 60% relative humidity in standard cornmeal-agar medium.
  • the fruit fly lines used for this experiment were as follows: UAS-DUOX-RNAi ; UAS-DUOX ; UAS-DUOX-PHD ; UAS-hDUOX1 and -hDUOX2 ; norpA 7 ; And Da-GAL4 (Ha et al. , Science 310, 847-850, 2005).
  • the Ecc15 extract can induce the production of HOCl in mbn2 cells.
  • the dye when a certain concentration of HOCl is treated with mbn2 cells, the dye can detect a low concentration of HOCl of several ⁇ M.
  • the concentration of HOCl produced by the induction of microorganisms can be estimated to be as low as about 50 ⁇ M.
  • HOCl produced by the induction of microorganisms completely disappeared in mbn2 cells depleted of DUOX (mbn2 cells expressing DUOX-RNAi). This demonstrates that HOCl production is entirely due to DUOX activity (FIGS. 12 and 13).
  • probe R19-S demonstrates that it can be used for the quantitative determination of HOCl induced by agonists in the cellular environment.
  • the intestine of wild-type Drosophila produced HOCl upon bacterial infection, demonstrating that intestinal infection can induce HOCl production in intestinal epithelium.
  • microbial-induced HOCl production disappeared completely without the DUOX- activating signal pathway (in the gut of a PLC? Mutant Drosophila) or without DUOX (in the gut of DUOX-RNAi Drosophila). This demonstrates that DUOX activity according to PLC regulation is required for HOCl production induced by microorganisms to occur.
  • DUOX-RNAi To demonstrate whether damage to HOCl-producing ability seen in Drosophila can occur due to insufficient DUOX enzyme activity, various DUOX enzymes (human DUOX 1-2 (hDUOX), Drosophila DUOX (dDUOX) and PHD) Drosophila with its domain removed By re-introducing DUOX (dDUOX-PHD) DUOX-RNAi The fruit fly's HOCl production ability was restored.
  • Drosophila genotypes used were as follows: Cont (Da-GAL4 / +); PLC ⁇ ⁇ / ⁇ (norpA 7 ); dDUOX-RNAi (UAS-dDUOX-RNAi / +; Da-GAL4 / +); dDUOX-RNAi + dDUOX (UAS-dDUOX-RNAi / UAS-dDUOX; Da-GAL4 / +); dDUOX-RNAi + dDUOX- ⁇ PHD (UAS-dDUOX-RNAi / +; UAS-DUOX- ⁇ PHD / Da-GAL4); dDUOX-RNAi + hDUOX1 (UAS-dDUOX-RNAi / UAS-hDUOX1; Da-GAL4 / +); dDUOX-RNAi + hDUOX2 (UAS-dDUOX-RNAi / UAS-hDUOX2; Da-G
  • Rhodamine derivative of the present invention can be used as a fluorescent sensor for detecting hypochlorous acid of the "Off-On" type.

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Abstract

본 발명은 신규한 로다민 유도체 및 이를 포함한 차아염소산 검출 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무색 무형광을 나타내는 본 발명에 따른 로다민 유도체를 이용한 차아염소산 선택적 형광 및 발색 센서는, 오직 차아염소산에 대해서만 선택적으로 "Off-on" 타입 형광 및 발색 변화를 나타낼 뿐만 아니라 나노몰 수준의 검출 한계를 갖는바, 선택성과 감도가 우수하다. 또한 본 발명에 따른 센서는 생체 내에서의 차아염소산의 이미지화에도 적용 가능할 수 있어, 생체 또는 환경 내의 차아염소산의 검출을 위해 유용하게 사용할 수 있다.

Description

신규한 로다민 유도체 및 이를 포함한 차아염소산 검출 센서
본 발명은 신규한 로다민 유도체 및 이를 포함한 차아염소산 검출 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무색 무형광을 나타내는 본 발명에 따른 로다민 유도체를 이용한 차아염소산 선택적 형광 및 발색 센서는, 오직 차아염소산에 대해서만 선택적으로 “Off-on" 타입 형광 및 발색 변화를 나타낼 뿐만 아니라 나노몰 수준의 검출 한계를 갖는바, 선택성과 감도가 우수하다. 또한 본 발명에 따른 센서는 생체 내에서의 차아염소산의 이미지화에도 적용 가능할 수 있어, 생체 또는 환경 내의 차아염소산의 검출을 위해 유용하게 사용할 수 있다.
활성 산소종(reactive oxygen species, ROS) 및 활성 질소종(reactive nitrogen species, RNS)의 생물학적 중요성 때문에, 최근 이들 종들을 검출할 수 있는 형광 프로브를 개발하고자 하는 연구들이 많이 수행되었다.
차아염소산(hypochlorous acid, HOCl)은 중요한 ROS이며, 생리적 pH에서 일부가 차아염소산염 이온(OCl-)으로 해리된다. 생물학적으로, 마이엘로페록시다제(myeloperoxidase, MPO)는 과산화수소 및 염소 이온으로부터 차아염소산의 합성을 촉매한다. 차아염소산의 제한된 생산은 미생물의 침입 시 일차 항미생물 제제로 작용하기 때문에 숙주에게는 매우 유익하다. 그러나, 차아염소산의 매우 높은 활성과 확산 특성 때문에, 치아염소산의 제한된 생산은 신경퇴화, 심혈관 질환, 및 염증성 질환 등 다양한 질병을 유발할 수 있다.
활성 산소종 중에서 치아염소산의 뚜렷한 기능을 이해하기가 어렵다. 활성 산소종을 선택적이고 민감하게 검출하는 방법이 없다는 것이 주요한 이유이다. 따라서, 형광 변화에 의한 치아염소산 감지 방법이 활발하게 연구되어 왔다. 그러나, 이러한 생물학적 시스템에 적용할만한 센서가 없었다. 그러므로 치아염소산의 생물학적 이미지를 위해 합성하기 쉬운 우수한 검출 범위를 갖는 프로브의 개발이 매우 중요하다.
본 발명의 목적은 로다민 유도체를 이용하여 치아염소산을 선택적으로 감지할 수 있는 센서, 이의 제조방법 및 이를 이용한 치아염소산 검출방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000001
상기 식에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나,
R1는 R3과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하거나, 또는
R2는 R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R5는 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R1과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R6은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R2와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R7은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R8과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R8은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R9는 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-6 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
X는 황 원자, 셀레늄 원자 또는 NR16을 나타내고,
Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내고,
상기 R16은 수소, C1-6 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내되,
X가 황 원자이고, Y가 산소원자이며, R1, R2, R5 및 R6이 각각 수소 또는 C1-6 알킬이고, R3, R4, R7, R8 및 R9가 수소인 화합물(R19-S),
X가 황 원자이고, Y가 산소원자이며, R1, R2, R3, 및 R4가 에틸이고, R5, R6, R7, R8 및 R9가 수소인 화합물(RB-S), 및
X가 N-NH2이고, Y가 산소원자이며, R1 및 R2가 에틸이며, R3, R4, R7, R8 및 R9가 수소이며, R5 및 R6이 메틸인 화합물은 제외된다.
본 발명은 또한 하기 화학식 3의 화합물을 가수분해하여 하기 화학식 4의 화합물을 제조하는 단계; 및
하기 화학식 4의 화합물을 하기 화학식 5와 반응시키는 단계를 포함하는 하기 화학식 1의 화합물의 제조방법을 제공한다:
[화학식 3]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000002
[화학식 4]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000003
[화학식 5]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000004
[화학식 1]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000005
상기 식에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나,
R1는 R3과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하거나, 또는
R2는 R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R5는 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R1과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R6은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R2와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R7은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R8과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R8은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R9는 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-6 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
X는 황 원자, 셀레늄 원자 또는 NR16을 나타내고,
Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내고,
상기 R16은 수소, C1-6 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
R17 내지 R19는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내되,
X가 황 원자이고, R1 및 R2가 에틸이며, R3, R4, R7, R8 및 R9가 수소이며, R5 및 R6이 메틸인 화합물(R19-S),
X가 황 원자이고, R1, R2, R3, 및 R4가 에틸이며, R5, R6, R7, R8 및 R9가 수소인 화합물(RB-S), 및
X가 N-NH2이고, R1 및 R2가 에틸이며, R3, R4, R7, R8 및 R9가 수소이며, R5 및 R6이 메틸인 화합물은 제외된다.
본 발명은 또한 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 차아염소산 검출용 센서를 제공한다:
[화학식 2]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000006
상기 식에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나,
R1는 R3과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하거나, 또는
R2는 R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R5는 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R1과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R6은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R2와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R7은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R8과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R8은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R9는 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-6 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
X는 황 원자, 셀레늄 원자 또는 NR16을 나타내고,
Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내고,
상기 R16은 수소, C1-6 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타낸다.
본 발명은 또한 본 발명의 센서를 사용하여 차아염소산을 검출하는 방법을 제공한다.
본 발명의 로다민 유도체는 100% 수용액 내에서 차아염소산과 반응하여 강한 형광을 나타내고, 아울러 로다민 유도체의 무색이 분홍색으로 변하므로 "Off-On" 타입의 형광센서로 사용할 수 있다.
도 1 내지 6은 본 발명의 화학식 1로 표시되는 로다민 유도체의 구조, 이들의 활성 산소종에 대한 형광 변화 및 차아염소산 농도에 따른 형광 변화를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 화학식 1로 표시되는 로다민 유도체의 차아염소산 반응에 따른 발색 변화를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 화학식 1로 표시되는 로다민 유도체의 농도별 형광 적정 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 화학식 1로 표시되는 로다민 유도체와 차아염소산의 반응 결과로 얻은 가수분해 산물의 질량 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 초파리의 DUOX의 페록시다제 유사 도메인의 염소 의존적 HOCl 생성 능을 조사한 결과를 나타낸 것이다.
도 11은 세포 내 환경에서 HOCl 검출 결과를 나타낸 것이다.
도 12 및 13은 초파리 mbn2 세포에서 미생물 처리에 따라 DUOX 의존적 방식으로 HOCl 생성을 유도한 결과를 나타낸 것이다.
도 14는 초파리의 장 상피에서 DUOX를 재도입하여 미생물 감염에 의해 유도된 항균성 HOCl능을 조사한 결과를 나타낸 것이다.
이하 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물에 관한 것이다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000007
상기 식에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나,
R1는 R3과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하거나, 또는
R2는 R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R5는 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R1과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R6은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R2와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R7은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R8과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R8은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R9는 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-6 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
X는 황 원자, 셀레늄 원자 또는 NR16을 나타내고,
Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내고,
상기 R16은 수소, C1-6 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내되,
X가 황 원자이고, Y가 산소원자이며, R1, R2, R5 및 R6이 각각 수소 또는 C1-6 알킬이고, R3, R4, R7, R8 및 R9가 수소인 화합물(R19-S),
X가 황 원자이고, Y가 산소원자이며, R1, R2, R3, 및 R4가 에틸이고, R5, R6, R7, R8 및 R9가 수소인 화합물(RB-S), 및
X가 N-NH2이고, Y가 산소원자이며, R1 및 R2가 에틸이며, R3, R4, R7, R8 및 R9가 수소이며, R5 및 R6이 메틸인 화합물은 제외된다.
본 발명의 화합물의 치환체 정의에 사용된 용어는 하기와 같다.
"알킬"은 다른 기재가 없는 한, 탄소수 1 내지 6, 예를 들어 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 또는 고리형의 포화 탄화수소를 가리킨다. C1-4 알킬기의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸, 또는 tert-부틸 등이 포함되나, 이들에 제한되지 않는다.
"알콕시"는 다른 기재가 없는 한, 상기 탄소수 1 내지 6, 예를 들어 탄소수 1 내지 4의 알킬기가 산소원자와 결합한 것을 나타낸다. C1-4 알콕시기의 예는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 및 부톡시가 포함되나, 이들에 제한되지 않는다.
"할로겐"는 -F, -Cl, -Br 또는 -I이다.
"헤테로고리"는 다른 기재가 없는 한, 질소원자를 포함하는 3 내지 8 환원의 비방향족 포화 탄화 수소환, 또는 방향족 환으로서 단일환 및 융합환을 포함한다.
상기 화학식 1의 화합물은 예를 들어
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나,
R1는 R3과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하거나, 또는
R2는 R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R5는 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R1과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R6은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R2와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R7은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R8과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R8은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
X는 황 원자, 셀레늄 원자 또는 NR16을 나타내고,
Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
상기 R16은 수소, C1-4 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내는 화합물을 포함한다.
일 구체예에서 상기 화학식 1의 화합물은
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
R5 내지 R8은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내며,
R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
X는 셀레늄 원자를 나타내고,
Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
상기 R16은 수소, C1-4 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내는 화합물을 포함한다.
상기 구체 예는 하기 화학식 1a로 표시되는 화합물을 포함한다:
[화학식 1a]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000008
상기 식에서,
R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, 또는 -C(O)R15를 나타내며,
X는 셀레늄 원자를 나타내고,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타낸다.
상기 화학식 1a의 화합물은 R3, R4, 및 R9는 수소를 나타내는 화합물을 포함한다.
상기 구체 예는 또한 하기 화학식 1b로 표시되는 화합물을 포함한다:
[화학식 1b]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000009
상기 식에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, 또는 -C(O)R15를 나타내며,
X는 셀레늄 원자를 나타내고,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타낸다.
상기 화학식 1b의 화합물은
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 메틸 또는 에틸을 나타내고,
R9는 수소를 나타내는 화합물을 포함한다.
다른 구체예에서 상기 화학식 1의 화합물은
R1는 R3과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R2는 R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R5는 R1과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R6은 R2와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R7은 R8과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R8은 R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
X는 황 원자 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
상기 R16은 수소, C1-4 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내는 화합물을 포함한다.
상기 구체예는 하기 화학식 1c로 표시되는 화합물을 포함한다:
[화학식 1c]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000010
상기 식에서,
R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, 또는 -C(O)R15를 나타내며,
X는 황 원자 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타낸다.
본 발명은 또한
하기 화학식 3의 화합물을 가수분해하여 하기 화학식 4의 화합물을 제조하는 단계; 및
하기 화학식 4의 화합물을 하기 화학식 5와 반응시키는 단계를 포함하는 하기 화학식 1의 화합물의 제조방법에 관한 것이다:
[화학식 3]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000011
[화학식 4]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000012
[화학식 5]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000013
[화학식 1]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000014
상기 식에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나,
R1는 R3과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하거나, 또는
R2는 R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R5는 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R1과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R6은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R2와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R7은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R8과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R8은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R9는 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-6 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
X는 황 원자, 셀레늄 원자 또는 NR16을 나타내고,
Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내고,
상기 R16은 수소, C1-6 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
R17 내지 R19는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내되,
X가 황 원자이고, R1 및 R2가 에틸이며, R3, R4, R7, R8 및 R9가 수소이며, R5 및 R6이 메틸인 화합물(R19-S),
X가 황 원자이고, R1, R2, R3, 및 R4가 에틸이며, R5, R6, R7, R8 및 R9가 수소인 화합물(RB-S), 및
X가 N-NH2이고, R1 및 R2가 에틸이며, R3, R4, R7, R8 및 R9가 수소이며, R5 및 R6이 메틸인 화합물은 제외된다.
상기 화학식 3의 화합물의 화학식 4의 화합물로의 가수분해는 화학식 3의 화합물을 용매의 존재 하에서 염기와 반응시킴으로써 수행될 수 있다.
상기 용매는 유기용매, 물 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 유기용매는 화학식 3의 화합물의 화학식 4의 화합물로의 가수분해에 적합한 것이라면 어떠한 것이든 이용 가능하다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 유기용매는 C1-12의 알코올, 예컨대, 메탄올 또는 에탄올일 수 있다.
화학식 3의 화합물의 가수분해를 위해 사용되는 염기의 종류는 특별히 제한되지 아니한다. 일반적인 가수분해 반응에서 사용되는 염기를 사용할 수 있으며, 이러한 염기로는 예컨대, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, NH4OH 등이 있다.
화학식 4의 화합물을 화학식 1의 화합물로 제조하는 단계는 화학식 4의 화합물을 촉매 및 용매의 존재 하에 화학식 5의 화합물과 반응시킴으로써 수행될 수 있다.
본 발명은 또한 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 차아염소산 검출용 센서에 관한 것이다:
[화학식 2]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000015
상기 식에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나,
R1는 R3과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하거나, 또는
R2는 R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R5는 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R1과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R6은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R2와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R7은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R8과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R8은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R9는 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-6 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
X는 황 원자, 셀레늄 원자 또는 NR16을 나타내고,
Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내고,
상기 R16은 수소, C1-6 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타낸다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 차아염소산과 반응하여 분홍색의 발색과 밝은 형광을 나타낸다. H2O2, ROO·, NO·, ·O2 -, ·OH 등의 활성 산소종에 대해서는 이러한 발색 반응 및 형광 발광을 나타내지 않고 오로지 차아염소산에 대해서만 높은 선택성과 민감성을 나타낸다. 본 발명의 로다민 유도체는 차아염소산의 농도에 의존적으로 발색 반응 및 형광 발광의 강도가 강해지므로 정량적 검출 또한 가능하다. 뿐만 아니라 본 발명의 로다민 유도체는 나노몰 수준의 미량의 차아염소산의 존재까지도 탐지 가능하다. 또한 본 발명의 화학식 2의 화합물을 미생물에 감염된 초파리에 구강 투여할 경우, 강한 형광이 초파리의 몸에서 발광하는 것을 가시적으로 확인할 수 있다. 따라서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 환경 또는 생체 내 차아염소산 검출을 위한 화학센서로서 매우 유용하게 이용될 수 있다.
상기 화학식 2의 화합물은 예를 들어,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나,
R1는 R3과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하거나, 또는
R2는 R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R5는 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R1과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R6은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R2와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R7은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R8과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R8은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
X는 황 원자, 셀레늄 원자 또는 NR16을 나타내고,
Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
상기 R16은 수소, C1-4 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내는 화합물을 포함한다.
일 구체예에서 상기 화학식 2의 화합물은
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
R5 내지 R8은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내며,
R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
X는 황원자 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
상기 R16은 수소, C1-4 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내는 화합물을 포함한다.
상기 구체예에서 상기 화학식 2의 화합물은 하기 화학식 2a의 화합물을 포함한다:
[화학식 2a]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000016
상기 식에서,
R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, 또는 -C(O)R15를 나타내며,
X는 황 원자 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타낸다.
상기 구체예에서 상기 화학식 2의 화합물은 또한 하기 화학식 2b의 화합물을 포함한다:
[화학식 2b]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000017
상기 식에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, 또는 -C(O)R15를 나타내며,
X는 황 원자 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타낸다.
다른 구체예에서 상기 화학식 2의 화합물은
R1는 R3과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R2는 R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R5는 R1과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R6은 R2와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R7은 R8과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
R8은 R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
X는 황 원자 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
상기 R16은 수소, C1-4 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내는 화합물을 포함한다.
상기 구체예에서 상기 화학식 2의 화합물은 하기 화학식 2c의 화합물을 포함한다:
[화학식 2c]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000018
상기 식에서,
R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, 또는 -C(O)R15를 나타내며,
X는 황 원자 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타낸다.
하기 반응식 1의 메커니즘에 따르면, 상기 화학식 2의 화합물은 pH 6.5 내지 8.5의 100% 수용액 내에서 무색 무형광을 나타내나, 완충용액 내 차아염소산에서 해리된 차아염소산염 이온(OCl-) 결합하면 분홍색으로 변함과 동시에 강한 형광을 나타낼 수 있다.
[반응식 1]
Figure PCTKR2009004077-appb-I000019
본 발명은 또한 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 차아염소산 검출용 조성물에 관한 것이다.
상기의 차아염소산 검출용 조성물 또는 차아염소산 검출용 센서는 화학식 2로 표시되는 화합물 외에 완충용액을 포함할 수 있다. 완충용액의 종류 및 농도는 특별히 제한되지 아니하나, 상기 차아염소산 검출용 센서의 적용 용도에 따라 적절히 변경할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명의 차아염소산 검출용 센서를 생체 내 차아염소산의 검출을 위해 사용하고자 하는 경우 상기 완충용액은 생체 내 pH 농도에 상응하는 완충범위를 갖는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 또한 상기의 센서를 사용하여 차아염소산을 검출하는 방법에 관한 것이다.
하기 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 생체 또는 환경으로부터 수득한 시료 내에 차아염소산의 존재 유무는 화학식 2로 표시되는 로다민 유도체를 시료와 반응시킨 후 분홍색의 발색 변화 또는 형광 발광 여부를 관찰함으로써 쉽게 탐지할 수 있으며, 차아염소산의 농도에 의존적으로 형광 발광 및 분홍색으로의 발색 현상이 강해지므로 시료 내 차아염소산의 정량 분석 또한 가능하다.
또한, 본 발명의 화학식 2의 로다민 유도체는 살아있는 세포 및 동물 조직에서 신호 의존적 내재성 HOCl를 선택적으로 검출할 수 있다.
따라서, 상기 시료는 차아염소산의 존재 검출이 요구되는 생체 또는 환경으로부터 얻은 시료이면 어떠한 것이든 가능하다. 예를 들어, 상기 시료는 동물 또는 사람의 활성 산소종의 조절 이상으로 인한 심혈관 및 염증성 질환 등을 평가하기 위한 체액 또는 혈액일 수 있다.
이하, 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1> 3',6'-bis(ethylamino)-2',7'-dimethyl-3H-spiro[benzo[c]thiophene-1,9'-xanthen]-3-one (R19-S)의 합성
에탄올 30mL 및 물 60mL에 용해시킨 NaOH(4.8g, 0.12mol) 용액에 로다민 6G(Rhodamine 6G, R6G(3g, 6.3mmol))를 첨가하였다. 상기 혼합 용액을 12시간 동안 환류시킨 후, 냉각하고, 에탄올을 진공 증발시킨 다음 2M 염산으로 pH를 6-7로 조정하였다. 상기에서 얻은 침전물을 여과하고, 물로 수회 세척하고, 건조하여 적색 분말 형태의 3',6'-bis(ethylamino)-2',7'-dimethyl-3H-spiro[isobenzofuran-1,9'-xanthen]-3-one(R19)을 수득하였다(2.52g, 수율 97%).
1H NMR (DMSO-d6, 250 MHz) δ(ppm): 7.93 (d, 1H, J = 7.5 Hz), 7.77-7.62 (m, 2H), 7.15 (d, 1H, J = 7.5 Hz), 6.31 (s, 2H), 6.19 (s, 2H), 5.29 (t, 2H, J = 5.0 Hz), 3.43-3.10 (q, 4H, J = 7.5 Hz), 1.87 (s, 6H), 1.19 (t, 6H, J = 7.2 Hz).
13C NMR (DMSO-d6, 62.5 MHz) δ(ppm): 168.978, 152.745, 150.876, 148.469, 135.183, 129.625, 127.694, 126.687, 124.349, 123.952, 118.376, 104.676, 95.121, 85.535, 16.955, 14.011.
다음으로, 상기에서 제조한 3',6'-bis(ethylamino)-2',7'-dimethyl-3H-spiro[isobenzofuran-1,9'-xanthen]-3-one(2g, 4.8mmol)를 녹인 1,2-디클로로에탄 15mL에 옥시염화인(phosphorus oxychloride) 3mL을 한 방울씩 첨가하였다. 상기 혼합 용액을 4시간 동안 환류하고, 냉각하고, 진공 증발시키고 나서, 염화아실(acid chloride) 원유를 6mL의 THF에 녹였다. 상기 용액을 티오우레아(thiourea, 1.52g, 20mmol) 및 트리에틸아민(triethylamine, 12mL)을 녹인 THF (50mL)/water (10mL) 의 혼합 용액에 실온에서 한 방울씩 첨가하였다. 오버나이트 동안 교반한 후, 감압 하에서 용매를 제거하였다. 다음으로, 50mL의 물을 첨가하고, 형성된 침전물을 여과하였다. 상기 침전물을 물로 수회 세척한 후 건조하고, 용매로 CH2Cl2를 사용하여 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 3',6'-bis(ethylamino)-2',7'-dimethyl-3H-spiro[benzo[c]thiophene-1,9'-xanthen]-3-one (R19-S)를 수득하였다(1.1g, 수율 53%).
1H NMR (CDCl3, 250 MHz) δ(ppm): 7.89 (d, 1H, J = 7.0 Hz), 7.49 (m, 2H), 7.15 (d, 1H, J = 7.5 Hz), 6.52 (s, 2H), 6.20 (s, 2H), 3.52 (m, 2H), 3.22 (m, 4H), 1.93 (s, 6H), 1.29 (t, 6H, J = 6.5 Hz).
13C NMR (CDCl3, 62.5 MHz) δ(ppm): 197.991, 158.293, 150.615, 147.126, 135.373, 134.309, 129.663, 128.120, 127.251, 122.578, 118.071, 108.782, 96.353, 62.909, 38.346, 18.760, 14.742.
FAB MS m/z = 431.1793 [M + H]+, calc. for C26H27N2O2S = 431.1793.
<실시예 2> R19-Se의 제조
Figure PCTKR2009004077-appb-I000020
로다민 19(1g, 2.4mmol)을 녹인 1,2-디클로로에탄 15mL에 옥시염화인 2mL을 한 방울씩 첨가하여 혼합 용액을 제조하였다. 상기 혼합 용액을 4시간 동안 환류한 후, 반응 혼합물을 냉각하고, 진공 하에서 증발시켰다. 상기 용액을 티오우레아(500mg, 4.1mmol) 및 트리에틸아민 6mL을 녹인 THF (25mL)/water (5mL) 의 혼합 용액에 실온에서 한 방울씩 첨가하였다. 오버나이트 동안 교반한 후, 감압 하에서 용매를 제거하였다. 다음으로, 30mL의 물을 첨가하고, 형성된 침전물을 여과하였다. 상기 침전물을 물로 수회 세척한 후 건조하고, 용출용매로 CH2Cl2를 사용하여 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 R19-Se 를 수득하였다(240mg, 수율 21%).
1H NMR (CDCl3, 250 MHz) δ(ppm): 7.81 (d, 1H, J = 7.5 Hz), 7.49-7.32 (m, 2H), 7.14 (d, 1H, J = 7.5 Hz), 6.44 (s, 2H), 6.20 (s, 2H), 3.43 (s, 2H), 3.14 (q, 4H, J = 7.0 Hz), 1.84 (s, 6H), 1.24 (t, 6H, J = 7.0 Hz).
13C NMR (CDCl3, 62.5 MHz) δ(ppm): 201.875, 159.023, 150.583, 146.893, 140.698, 134.217, 130.010, 128.405, 128.131, 122.520, 118.010, 111.235, 96.305, 62.953, 38.359, 16.826, 14.760.
FAB MS m/z = 479.1241 [M + H]+, calc. for C26H27N2O2Se = 479.1239.
<실시예 3> RB-Se의 제조
Figure PCTKR2009004077-appb-I000021
로다민 B(1g, 2.2mmol)을 녹인 1,2-디클로로에탄 10mL에 옥시염화인 2mL을 한 방울씩 첨가하여 혼합 용액을 제조하였다. 상기 혼합 용액을 4시간 동안 환류한 후, 반응 혼합물을 냉각하고, 진공 하에서 증발시켰다. 미정제 염화아실을 THF 6mL에 녹이고, 상기 용액을 셀레노우레아(500mg, 4.1mmol) 및 트리에틸아민 6mL을 녹인 THF (25mL)/water (5mL) 의 혼합 용액에 실온에서 한 방울씩 첨가하였다. 오버나이트 동안 교반한 후, 감압 하에서 용매를 제거하였다. 다음으로, 30mL의 물을 첨가하고, 형성된 침전물을 여과하였다. 상기 침전물을 물로 수회 세척한 후 건조하고, 용출용매로 CH2Cl2를 사용하여 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 RB-Se 를 수득하였다(0.410mg, 수율 37%).
1H NMR (CDCl3, 250 MHz) δ(ppm): 7.79 (d, 1H, J = 6.9 Hz), 7.46-7.34 (m, 2H), 7.18 (d, 1H, J = 6.6 Hz), 6.62 (d, 2H, J = 8.3 Hz), 6.24 (s, 2H), 6.20 (d, 2H, J = 8.5 Hz), 3.26 (q, 8H, J = 7.0 Hz), 1.08 (t, 12H, J = 7.0 Hz).
13C NMR (CDCl3, 62.5 MHz) δ(ppm): 201.688, 158.732, 152.283, 148.191, 140.878, 134.121, 130.090, 128.418, 128.158, 122.522, 110.957, 108.130, 97.449, 62.725, 44.371, 12.634.
FAB MS m/z = 507.1548 [M + H]+, calc. for C28H31N2O2Se = 507.1553.
<실시예 4> R110-S의 제조
Figure PCTKR2009004077-appb-I000022
로다민 110(2g, 3.5mmol)을 녹인 1,2-디클로로에탄 15mL에 옥시염화인 3mL을 한 방울씩 첨가하여 혼합 용액을 제조하였다. 상기 혼합 용액을 4시간 동안 환류한 후, 반응 혼합물을 냉각하고, 진공 하에서 증발시켰다. 미정제 염화아실을 THF 6mL에 녹이고, 상기 용액을 티오우레아(1.5g, 20mmol) 및 트리에틸아민 12mL을 녹인 THF (50mL)/water (10mL) 의 혼합 용액에 실온에서 한 방울씩 첨가하였다. 오버나이트 동안 교반한 후, 감압 하에서 용매를 제거하였다. 다음으로, 50mL의 물을 첨가하고, 형성된 침전물을 여과하였다. 상기 침전물을 물로 수회 세척한 후 건조하고, 용출용매로 CH2Cl2를 사용하여 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 R110-S 를 수득하였다(860mg, 수율 42%).
1H NMR (CDCl3, 250 MHz) δ(ppm): 7.96 (d, 1H, J = 7.4 Hz), 7.48-7.35 (m, 2H), 7.18 (d, 1H, J = 7.4 Hz), 6.18 (s, 2H), 3.07-2.99 (m, 8H), 2.80 (t, 4H, J = 6.3 Hz), 2.52-2.35 (m, 4H), 1.95 (t, 4H, J = 4.3 Hz), 1.79 (t, 4H, J = 5.3 Hz).
13C NMR (CDCl3, 62.5 MHz) δ(ppm): 198.211, 157.908, 147.480, 143.329, 135.834, 134.154, 128.055, 127.502, 125.612, 122.504, 117.444, 108.751, 107.518, 64.008, 49.886, 49.427, 27.189, 21.988, 21.481, 21.186.
<제조예 1> 활성 산소종의 제조
하기의 방법에 따라 H2O2, ROO·, NO·, ·O2 -, ·OH 및 HOCl의 다양한 ROS 및 RNS를 제조하였다.
H2O2(최종 농도: 200μM)를 0.1M KH2PO4 완충용액(pH 7.4)에 첨가하고, 25℃에서 1시간 동안 교반하였다.
2,2'-Azobis(2-amidinopropane)dihydrochloride (200μM)로부터 생성된 ROO·를 0.1M KH2PO4 완충용액 (pH 7.4)에 첨가하고 25℃에서 1시간 동안 교반하였다.
산화질소(nitric oxide)는 SNP(Sodium Nitroferricyanide (III) Dihydrate)로부터 생성하였다. SNP (최종 농도: 200μM)를 포함하는 0.1 M KH2PO4 를 25℃에서 30분 동안 교반하였다.
·O2 - 는 잔틴 및 잔틴 옥시다제를 첨가하여 생성하였다. 특히, 잔틴 옥시다제를 먼저 첨가하여 녹인 후 잔틴(최종 농도: 200μM)을 첨가하여 혼합 용액을 25℃에서 1시간 동안 교반하였다.
·OH는 과염소산 철(ferrous perchlorate) 및 과산화수소를 첨가하여 생성하였다. 특히, 과염소산 철(200μM) 및 H2O2(2mM)는 실온에서 0.1M KH2PO4 완충용액(pH 7.4)에 첨가하고, 상기 혼합 용액을 25℃에서 30분 동안 교반하였다.
치아염소산은 실온에서 NaClO로부터 제조하였다.
<실험예 1> 로다민 유도체를 이용한 활성 산소종의 형광 변화 및 적정 실험
상기 실시예 1 내지 4의 로다민 유도체 및 공지 또는 시판중인 로다민 유도체를 사용하여 생리적 pH에서 치아염소산에 대한 고도의 선택적 형광 및 발색 변화를 관찰하였다.
활성 산소종의 형광 변화를 관찰하기 위해 다음과 같이 실험 용액을 제조하였다. CH3CN에서 호스트 스톡 용액(1mM)을 제조하였다. 통상의 실험에서, 30㎕의 프로브 스톡 용액을 테스트 튜브에 넣고, 각 ROS 스톡 또는 0.1M KH2PO4 완충용액(pH 7.4)을 첨가하여 실험 용액을 제조하였다. 상기 시료는 일반적으로 515nm에서 여기되었다. 여기 및 방출 슬릿 너비는 각각 3nm 및 1.5nm였다. 낮은 농도의 HOCl 적정을 위해, 5nm의 여기 및 방출 슬릿을 사용하여 1분간 HOCl를 첨가한 후 515nm에서 형광 스펙트럼을 측정하였다.
도 1 내지 6에 나타난 바와 같이, 로다민 유도체들(10μM)은 HOCl (0.7 eq.)를 포함하는 CH3CN-KH2PO4 완충용액(0.1M, pH 5.5) (1:99, v/v)과의 반응에서 매우 선택적인 형광 증가를 나타냈다.
반대로, H2O2, NO·, HO·, ROO·및 ·O2 - (20 eq.) 등의 다른 활성 산소종의 경우, 형광 변화를 나타내지 않았다.
또한, HOCl의 농도별 형광 적정 실험을 실시하여 형광 강도를 측정하였다.
도 1 내지 6에 나타난 바와 같이, 0.7 당량의 HOCl(7μM)을 첨가하면, 최대 형광 강도를 나타냈다.
또한, HOCl에 의한 비색 변화는 육안으로 관찰할 수 있다.
도 7에 나타난 바와 같이, HOCl 첨가로 무색에서 분홍색으로의 색깔 변화와 530nm에서 새로운 UV 흡수 피크가 관찰되었다.
또한, 저 농도의 HOCl를 이용한 형광 적정 실험 결과, 센서 R19-S는 nM 범위까지 HOCl를 검출하였다(도 8a 참조). 또한, 센서 R19-S의 형광 강도는 HOCl 농도 의존적으로(1 내지 20nM) 직선 비례하였고(도 8b), 3의 신호 대 잡음비(S/N ratio)는 HOCl 농도별 반응에서 10nm 만큼 높게 관찰되었다. 이들 데이터를 기초로 하여, HOCl에 대한 R19-S의 검출 범위는 0.5ppb 인 것으로 평가하였다.
또한, R19-S와 NaCIO의 반응 결과로 R19가 생성되는 지를 확인하기 위해, R19-S (50mg, 0.11mmol)를 포함하는 CH2Cl2(5mL)/CH3CN(10mL)/H2O (5mL) 용액을 2mL의 100mM NaClO(5 당량) 용액에 첨가하였다. 상기 혼합 용액을 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 감압 하에서 용매를 증발시킨 후, 미 정제산물을 실리카겔 컬럼(CH2Cl2/CH3OH, 100:20)을 통해 정제하여 R19 27mg을 수득하였다. 정제산물을 매스 스펙트럼(mass spectrum)을 통해 확인하였다.
도 9에 나타난 바와 같이, 가수분해 산물이 R19임을 확인할 수 있었다.
상기 결과로부터, 형광 및 비색 변화는 HOCl 하에서 R19-S로부터 로다민 19(R19)가 생성되는 데 영향을 미침을 알 수 있었다.
<실험예 2> 생물학적 환경에서 센서 검증: DUOX의 PHD 조사
새로운 로다민 유도체를 HOCl의 생물학적 연구에 적용할 수 있는 지를 결정하기 위해, 자연상태의 생물학적 과정에서 세포 내 내재하고 있는 HOCl 생산을 검출하고자 하였다.
HOCl의 역할은 산화제 의존적인 선천성 면역에서 일어나는 소위 식세포로부터의 "산화적 폭발"에 의해 잘 묘사되어 있다. 이 과정에서, HOCl는 침입하는 미생물을 죽이기 위해 백혈구가 이용하는 강력한 항균 제제로 작용한다. 최근에, 산화적 폭발 개념은 점막 상피 세포와 같은 비-식세포로 확대되었다. 초파리에서 듀옥스(dual oxidative, DUOX)가 미생물 침입에 반응하여 장 상피에서 항균성 활성 산소종을 생산한다는 유전적 증거가 입증되었다. DUOX 의존적 활성 산소종은 장에서 장 면역 및 숙주 생존에 필수적인 일차 항균 제제로 작용한다. DUOX는 2개의 특징적인 효소로 구성된 NADPH 옥시다제 군에 속한다. 첫 번째 효소는 초과산화물 음이온(superoxide anion) 및 이의 불균등화(dismutation) 산물인 과산화수소의 생성에 관여하는 NADPH 옥시다제 도메인이다. 두 번째 효소는 페록시다제 유사 도메인(peroxidase homology domain, PHD)으로 알려져 있으며, 염소 이온 하에서 과산화수소에서 HOCl를 생성할 수 있는 MPO 유사 활성을 갖는 것으로 알려져 있다. 비록 DUOX의 과산화수소 생성 능이 입증되어 있지만, HOCl 특이 염료가 없기 때문에 DUOX가 장 상피에서 일차 항균 제제로서 HOCl 분자를 생성하는 지는 명백하지 않았다. 따라서, HOCl를 생화학적으로 생산할 수 있는 MPO 유사 활성을 갖고 있는 지를 측정하기 위해 DUOX의 PHD를 조사하였다.
이를 위해, in vitro 효소 반응을 위해 초파리(Drosophila) S2 세포주를 이용하여 재조합 초파리(Drosophila) PHD를 제작하였다.
초파리 S2 세포(Drosophila S2 cells) 및 mbn2 세포는 통상의 방법에 따라 배양하고, DUOX의 재조합 PHD 도메인은 pMT-V5/His 벡터를 이용하여 S2 세포에서 제조하고 역시 통상의 방법에 따라 정제하였다. 또한, HOCl-특이 화합물인 R19-S와 결합시켜 형광 분광광도계를 이용하여 HOCl 생성을 측정하였다.
도 10에 나타난 바와 같이, Cl- 및 H2O2 가 둘 다 있는 경우에만 PHD가 생성된 HOCl를 검출할 수 있었다. 이는 DUOX의 PHD가 MPO 유사 활성을 가짐을 in vitro 에서 최초로 입증한 것이다.
<실험예 3> DUOX 유도에 의한 세포 내 HOCl 생성 검출 조사
최근에 세균 효능제(agonist)가 Gαq-PLCβ-Ca++ 경로를 통해 DUOX 의존적으로 ROS를 유도함이 입증되었다. 본 발명의 R19-S는 HOCl에 매우 특이적이기 때문에 미생물 자극이 DUOX 의존적 방식으로 세포 내 HOCl를 생성할 수 있는 지를 측정하는 검출 시스템을 사용하였다.
이를 위해, 초파리에 감염하는 세균으로 잘 알려진 어위니아 카로토보라 카로토바라(Erwinia carotovora carotovara) 15 (Ecc15)의 미생물 추출물을 초파리의 대식세포 유사 mbn2 세포주에 처리하였다.
또한, DUOX가 고갈된 mbn2 세포를 제조하기 위해, 이용 전에 세포 (세포수: ~106 cells)를 이중 가닥 RNA(DUOX의 975 내지 1145의 아미노산을 코딩하는 510 bp)와 함께 48시간 동안 처리하였다. 초파리는 표준 콘밀 아가 배지(cornmeal-agar medium)에서 25℃, 60% 상대습도 조건에서 유지하였다. 본 실험을 위해 사용한 초파리 라인은 다음과 같다: UAS-DUOX-RNAi; UAS-DUOX; UAS-DUOX-PHD; UAS-hDUOX1 and -hDUOX2; norpA 7 ; 및 Da-GAL4(Ha et al., Science 310, 847-850, 2005).
형질전환 초파리 및 다른 유전적 배경을 갖는 넉다운 초파리를 제조하기 위해 표준 초파리의 유전적 기술을 사용하였다.
도 11에 나타난 바와 같이, Ecc15 추출물은 mbn2 세포에서 HOCl의 생성을 유도할 수 있다. 또한, 일정 농도의 HOCl를 mbn2 세포에 처리한 경우, 상기 염료는 수 μM의 낮은 농도의 HOCl를 검출할 수 있다. 또한, 미생물의 유도에 의해 생성된 HOCl의 농도는 약 50μM 정도로 낮은 것으로 평가될 수 있다.
그러나, 미생물의 유도에 의해 생성된 HOCl는 DUOX가 고갈된 mbn2 세포 (DUOX-RNAi를 발현하는 mbn2 세포)에서 완전히 사라졌다. 이는 HOCl 생성은 완전히 DUOX 활성 때문임을 입증하는 것이다(도 12 및 13). 또한, 프로브 R19-S는 세포 환경에서 효능제(agonist)에 의해 유도된 HOCl의 정량적 측정 시 이용될 수 있음을 입증한 것이다.
<실험예 4> 초파리에서 R19-S를 이용한 in vivo HOCl 검출 실험
In vivo 조건에서 본 발명 R19-S의 적용을 확장하기 위해, 초파리 성체의 장 상피에서 미생물 침입에 반응하여 자연적인 방어 사건으로 일어나는 지를 측정하기 위해 de novo HOCl 생성을 조사하였다. DUOX 의존적 ROS 생성을 유도하기 위해, R19-S를 넣지 않고 Ecc15 추출물(1mg/mL)을 포함하는 5%의 슈크로오스 용액을 30분 동안 초파리에 구강 섭취시켜 장에 도입하였다. 다음으로, 장에서 in situ HOCl 생성을 관찰하기 위해 R19-S(5μM)를 2시간 동안 섭취시켜 장에 도입하였다.
도 14에 나타난 바와 같이, 야생형 초파리의 장은 세균 감염 시 HOCl를 생성하였으며, 이는 장 감염은 장 상피에서 HOCl 생성을 유도할 수 있음을 입증한 것이다. 그러나, 미생물에 의해 유도된 HOCl 생성은 DUOX-활성 신호 경로가 없거나(PLC?돌연변이 초파리의 장에서), 또는 DUOX가 없으면(DUOX-RNAi 초파리의 장에서) 완전히 사라졌다. 이는 미생물에 의해 유도된 HOCl 생성이 일어나기 위해서는 PLC 조절에 따른 DUOX 활성이 필요함을 입증한 것이다.
또한, DUOX-RNAi 초파리에서 보이는 HOCl 생성 능의 손상이 불충분한 DUOX 효소 활성으로 인해 일어날 수 있는 지를 입증하기 위해, 다양한 DUOX 효소(사람의 DUOX 1-2(hDUOX), 초파리의 DUOX(dDUOX) 및 PHD 도메인을 제거한 초파리의 DUOX(dDUOX-PHD)를 재-도입하여 DUOX-RNAi 초파리의 HOCl 생성 능을 회복시키고자 하였다.
이때 사용한 초파리의 유전자형은 다음과 같다: Cont (Da-GAL4/+); PLCβ-/- (norpA 7 ); dDUOX-RNAi (UAS-dDUOX-RNAi/+; Da-GAL4/+); dDUOX-RNAi + dDUOX (UAS-dDUOX-RNAi/UAS-dDUOX; Da-GAL4/+); dDUOX-RNAi + dDUOX-ΔPHD (UAS-dDUOX-RNAi/+; UAS-DUOX-ΔPHD/Da-GAL4); dDUOX-RNAi + hDUOX1 (UAS-dDUOX-RNAi/UAS-hDUOX1; Da-GAL4/+); dDUOX-RNAi + hDUOX2 (UAS-dDUOX-RNAi/UAS-hDUOX2; Da-GAL4/+).
도 14에 나타난 바와 같이, PHD 도메인을 제거한 초파리의 DUOX를 제외하고, 초파리의 DUOX 및 사람의 DUOX를 도입한 경우 DUOX-RNAi 초파리의 장에서 HOCl 생성 및 미생물 자극에 의한 HOCl 생성 능이 거의 완전히 회복되었다. 또한, DUOX가 세균 감염에 반응하여 점막 상피에서 생체 내 항균성 HOCl의 생성에 관여한다는 사실은 최초로 입증한 것이다.
본 발명의 로다민 유도체는 "Off-On" 타입의 차아염소산 검출용 형광센서로 사용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2009004077-appb-I000023
    상기 식에서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나,
    R1는 R3과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하거나, 또는
    R2는 R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R5는 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R1과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R6은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R2와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R7은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R8과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R8은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R9는 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-6 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
    X는 황 원자, 셀레늄 원자 또는 NR16을 나타내고,
    Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내고,
    상기 R16은 수소, C1-6 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
    여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내되,
    X가 황 원자이고, Y가 산소원자이며, R1, R2, R5 및 R6이 각각 수소 또는 C1-6 알킬이고, R3, R4, R7, R8 및 R9가 수소인 화합물(R19-S),
    X가 황 원자이고, Y가 산소원자이며, R1, R2, R3, 및 R4가 에틸이고, R5, R6, R7, R8 및 R9가 수소인 화합물(RB-S), 및
    X가 N-NH2이고, Y가 산소원자이며, R1 및 R2가 에틸이며, R3, R4, R7, R8 및 R9가 수소이며, R5 및 R6이 메틸인 화합물은 제외된다.
  2. 제1항에 있어서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나,
    R1는 R3과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하거나, 또는
    R2는 R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R5는 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R1과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R6은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R2와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R7은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R8과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R8은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
    X는 황 원자, 셀레늄 원자 또는 NR16을 나타내고,
    Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
    상기 R16은 수소, C1-4 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
    여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내는 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
    R5 내지 R8은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내며,
    R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
    X는 셀레늄 원자를 나타내고,
    Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
    상기 R16은 수소, C1-4 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
    여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내는 화합물.
  4. 제3항에 있어서,
    하기 화학식 1a로 표시되는 화합물:
    [화학식 1a]
    Figure PCTKR2009004077-appb-I000024
    상기 식에서,
    R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
    R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, 또는 -C(O)R15를 나타내며,
    X는 셀레늄 원자를 나타내고,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타낸다.
  5. 제4항에 있어서,
    R3, R4, 및 R9는 수소를 나타내는 화합물.
  6. 제3항에 있어서,
    하기 화학식 1b로 표시되는 화합물:
    [화학식 1b]
    Figure PCTKR2009004077-appb-I000025
    상기 식에서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
    R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, 또는 -C(O)R15를 나타내며,
    X는 셀레늄 원자를 나타내고,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타낸다.
  7. 제6항에 있어서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 메틸 또는 에틸을 나타내고,
    R9는 수소를 나타내는 화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    R1는 R3과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R2는 R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R5는 R1과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R6은 R2와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R7은 R8과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R8은 R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
    X는 황 원자 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
    Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
    상기 R16은 수소, C1-4 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
    여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내는 화합물.
  9. 제8항에 있어서,
    하기 화학식 1c로 표시되는 화합물:
    [화학식 1c]
    Figure PCTKR2009004077-appb-I000026
    상기 식에서,
    R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, 또는 -C(O)R15를 나타내며,
    X는 황 원자 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타낸다.
  10. 하기 화학식 3의 화합물을 가수분해하여 하기 화학식 4의 화합물을 제조하는 단계; 및
    하기 화학식 4의 화합물을 하기 화학식 5와 반응시키는 단계를 포함하는 하기 화학식 1의 화합물의 제조방법:
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2009004077-appb-I000027
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2009004077-appb-I000028
    [화학식 5]
    Figure PCTKR2009004077-appb-I000029
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2009004077-appb-I000030
    상기 식에서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나,
    R1는 R3과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하거나, 또는
    R2는 R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R5는 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R1과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R6은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R2와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R7은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R8과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R8은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R9는 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-6 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
    X는 황 원자, 셀레늄 원자 또는 NR16을 나타내고,
    Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내고,
    상기 R16은 수소, C1-6 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
    R17 내지 R19는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내되,
    X가 황 원자이고, R1 및 R2가 에틸이며, R3, R4, R7, R8 및 R9가 수소이며, R5 및 R6이 메틸인 화합물(R19-S),
    X가 황 원자이고, R1, R2, R3, 및 R4가 에틸이며, R5, R6, R7, R8 및 R9가 수소인 화합물(RB-S), 및
    X가 N-NH2이고, R1 및 R2가 에틸이며, R3, R4, R7, R8 및 R9가 수소이며, R5 및 R6이 메틸인 화합물은 제외된다.
  11. 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 차아염소산 검출용 센서:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2009004077-appb-I000031
    상기 식에서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나,
    R1는 R3과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하거나, 또는
    R2는 R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R5는 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R1과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R6은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R2와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R7은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R8과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R8은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R9는 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-6 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
    X는 황 원자, 셀레늄 원자 또는 NR16을 나타내고,
    Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내고,
    상기 R16은 수소, C1-6 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
    여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타낸다.
  12. 제11항에 있어서, 화학식 2의 화합물은
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나,
    R1는 R3과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하거나, 또는
    R2는 R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R5는 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R1과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R6은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R2와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R7은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R8과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R8은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내거나, R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
    X는 황 원자, 셀레늄 원자 또는 NR16을 나타내고,
    Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
    상기 R16은 수소, C1-4 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
    여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내는 차아염소산 검출용 센서.
  13. 제12항에 있어서, 화학식 2의 화합물은
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
    R5 내지 R8은 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내며,
    R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
    X는 황원자 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
    Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
    상기 R16은 수소, C1-4 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
    여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내는 차아염소산 검출용 센서.
  14. 제13항에 있어서,
    화학식 2의 화합물은 하기 화학식 2a로 표시되는 차아염소산 검출용 센서:
    [화학식 2a]
    Figure PCTKR2009004077-appb-I000032
    상기 식에서,
    R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
    R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, 또는 -C(O)R15를 나타내며,
    X는 황 원자 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타낸다.
  15. 제13항에 있어서,
    화학식 2의 화합물은 하기 화학식 2b로 표시되는 차아염소산 검출용 센서:
    [화학식 2b]
    Figure PCTKR2009004077-appb-I000033
    상기 식에서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
    R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, 또는 -C(O)R15를 나타내며,
    X는 황 원자 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타낸다.
  16. 제12항에 있어서, 화학식 2의 화합물은
    R1는 R3과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R2는 R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R5는 R1과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R6은 R2와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R7은 R8과 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R8은 R4와 함께 5 내지 7 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
    X는 황 원자 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
    Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내고,
    상기 R16은 수소, C1-4 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
    여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타내는 차아염소산 검출용 센서.
  17. 제16항에 있어서,
    화학식 2의 화합물은 하기 화학식 2c로 표시되는 차아염소산 검출용 센서:
    [화학식 2c]
    Figure PCTKR2009004077-appb-I000034
    상기 식에서,
    R9는 수소, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-4 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-4 알킬, 또는 -C(O)R15를 나타내며,
    X는 황 원자 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-4 알킬을 나타낸다.
  18. 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 차아염소산 검출용 조성물:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2009004077-appb-I000035
    상기 식에서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나,
    R1는 R3과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하거나, 또는
    R2는 R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R5는 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R1과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R6은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R2와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R7은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R8과 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하며,
    R8은 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내거나, R4와 함께 3 내지 8 환원(ring member)의 헤테로 고리를 형성하고,
    R9는 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, -C(O)R10, 또는 -N(R11)(R12)를 나타내며,
    여기서 R10은 수소, 하이드록시, C1-6 알킬, C1-6 알콕시, 또는 -N(R13)(R14)를 나타내고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, C1-6 알킬, -C(O)R15, 또는 -C(S)R15를 나타내며,
    X는 황 원자, 셀레늄 원자 또는 NR16을 나타내고,
    Y는 산소 또는 황 원자를 나타내며,
    상기 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타내고,
    상기 R16은 수소, C1-6 알킬 또는 -N(R17)(R18)을 나타내며,
    여기서 R17 및 R18은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6 알킬을 나타낸다.
  19. 제11항에 기재된 센서를 사용하여 차아염소산을 검출하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    생체 내에 존재하는 치아염소산을 검출하는 방법.
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