WO2018038137A1 - 発光性粒子 - Google Patents

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WO2018038137A1
WO2018038137A1 PCT/JP2017/030053 JP2017030053W WO2018038137A1 WO 2018038137 A1 WO2018038137 A1 WO 2018038137A1 JP 2017030053 W JP2017030053 W JP 2017030053W WO 2018038137 A1 WO2018038137 A1 WO 2018038137A1
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group
compound
formula
substituent
ring
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PCT/JP2017/030053
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French (fr)
Inventor
渡辺 康介
知昭 吉岡
花木 直幸
晃逸 佐々木
和博 ▲浜▼田
和平 金子
Original Assignee
富士フイルム株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials

Definitions

  • the present invention relates to a luminescent particle containing an energy donor compound and an energy acceptor compound.
  • Fluorescence detection is widely used as a highly sensitive and easy measurement method for quantifying proteins, enzymes, inorganic compounds, and the like.
  • the presence of a measurement target substance is detected by detecting the fluorescence emitted when the sample that is considered to contain the measurement target substance that is excited by light of a specific wavelength and emits fluorescence is irradiated with the excitation light of the specific wavelength. It is a method to confirm.
  • the substance to be measured is not a phosphor
  • a substance that specifically binds to the substance to be measured is labeled with a fluorescent dye and then contacted with the sample, and then irradiated with excitation light in the same manner as described above
  • excitation light in the same manner as described above
  • Patent Document 1 describes fluorescent microparticles produced by blending an initial donor dye having a preferable excitation peak and a final acceptor dye having a preferable emission peak into polymer microparticles. Patent Document 1 describes that a polyazaindacene dye is used as the dye.
  • An object of the present invention is to provide a luminescent particle having a long emission wavelength, a high quantum yield, and a large Stokes shift.
  • the present inventors have produced luminescent particles using a compound having a specific structure as at least one of an energy donor compound and an energy acceptor compound. It has been found that luminescent particles having a long wavelength and a high quantum yield and a large Stokes shift can be produced, and the present invention has been completed.
  • R 11 to R 15 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, aryl group, heterocyclic group, ethenyl group, ethynyl group, amino group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group.
  • arylthio group which may have a substituent, and at least three of R 11 to R 15 represent an atom or group other than a hydrogen atom.
  • X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, alkyl group, aryl group, heterocyclic group, hydroxy group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, ethenyl group, or ethynyl group, It may have a substituent, and X 1 and X 2 may be linked to each other to form a ring.
  • Ar 1 and Ar 2 each independently represents an aryl group or a heterocyclic group, and these may have a substituent.
  • L 1 and L 2 each independently represents any one of formulas (L-1) to (L-4).
  • each of R 111 to R 116 is independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an ethenyl group, an ethynyl group, an amino group, an acyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, or an alkylthio group. Or an arylthio group, which may have a substituent.
  • A represents —O—, —S—, or —NH—.
  • the energy donor compound contains at least one compound represented by the above formula (1), and the energy acceptor compound contains at least one compound represented by the above formula (1).
  • the compound represented by the formula (1) is contained, and as one of the energy donor compound and the energy acceptor compound, The luminescent particle according to [1], comprising a compound represented by formula (2).
  • m1 and m2 each independently represent an integer of 0 to 4, and either m1 or m2 is at least 1 or more.
  • M represents a metalloid atom or a metal atom.
  • R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an ethenyl group, an ethynyl group, an acyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, or an arylthio group, These may have a substituent.
  • Y 1 and Y 2 each independently represent a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxy group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, an ethenyl group, or an ethynyl group, which are substituted It may have a group, and Y 1 and Y 2 may be linked to each other to form a ring.
  • Ar 11 and Ar 12 each independently represents an aromatic ring which may have a substituent.
  • Z 1 and Z 2 each independently represents an aryl group, a heterocyclic group or an amino group, and these may have a substituent.
  • the luminescent particles of the present invention have a long emission wavelength, a high quantum yield and a large Stokes shift, and thus are useful in various assays.
  • FIG. 1 shows the 1 H NMR spectrum of compound D1-4.
  • FIG. 2 shows the 1 H NMR spectrum of compound D2-1.
  • FIG. 3 shows the 1 H NMR spectrum of compound D2-3.
  • a numerical range indicated by using “to” means a range including the numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • Patent Document 1 describes fluorescent microparticles containing an initial donor dye and a final acceptor dye in polymer microparticles, but there is a problem in that the quantum yield is low, and there is room for further improvement. .
  • the compound represented by the formula (1) as at least one of the energy donor compound and the energy acceptor compound, the luminescent particles having a higher quantum yield than the fluorescent microparticles of Patent Document 1. It became possible to manufacture. By using a compound having a predetermined structure, it is an effect that cannot be predicted from Patent Document 1 that a high quantum yield can be achieved simultaneously with a long emission wavelength and a large Stokes shift.
  • the luminescent particle of the present invention is a luminescent particle containing at least one energy donor compound, at least one energy acceptor compound, and particles, and is at least one of the energy donor compound and the energy acceptor compound.
  • the semi-metal atom refers to a substance having intermediate properties between a metal and a non-metal, and examples thereof include a boron atom, a silicon atom, a germanium atom, and an antimony atom, and a boron atom is preferable.
  • examples of the metal atom include copper, cobalt, iron, aluminum, and zinc.
  • the alkyl group may be linear, branched, cyclic, or a combination thereof, and the linear or branched alkyl group preferably has 1 to 36 carbon atoms, more preferably 1 to 36 carbon atoms. 18, more preferably 1 to 12, and particularly preferably 1 to 6.
  • the cyclic alkyl group include cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms.
  • Specific examples of the alkyl group include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl, t-butyl, n-pentyl, and n-hexyl.
  • the aryl group is preferably an aryl group having 6 to 48 carbon atoms, more preferably an aryl group having 6 to 24 carbon atoms, still more preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, Examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a pyrenyl group, a phenanthrenyl group, a biphenyl group, and a fluorenyl group.
  • the heterocyclic group is preferably a 5- to 7-membered substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated, aromatic or non-aromatic, monocyclic or condensed heterocyclic group.
  • the heterocyclic group is preferably a heterocyclic group in which the ring-constituting atoms are selected from a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom and have at least one heteroatom of any one of a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom.
  • a 5- or 6-membered aromatic heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms.
  • heterocyclic group examples include a furyl group, a benzofuryl group, a dibenzofuryl group, a thienyl group, a benzothienyl group, a dibenzothienyl group, a pyridyl group, a pyrimidinyl group, a quinolyl group, an isoquinolyl group, an acridinyl group, a phenanthridinyl group, Pteridinyl group, pyrazinyl group, quinoxalinyl group, pyrimidinyl group, quinazolyl group, pyridazinyl group, cinnolinyl group, phthalazinyl group, triazinyl group, oxazolyl group, benzoxazolyl group, thiazolyl group, benzothiazolyl group, imidazolyl group, benzimidazolyl group, pyrazolyl group , Indazolyl group, is
  • the acyl group is preferably a linear or branched alkanoyl group having 2 to 15 carbon atoms, such as an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, an isobutyryl group, a valeryl group, an isovaleryl group, and a pivaloyl group. , Hexanoyl group, heptanoyl group, benzoyl group and the like.
  • the alkoxy group is preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an n-butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, a heptyloxy group. Group and the like.
  • the aryloxy group is preferably an aryloxy group having 6 to 14 carbon atoms, and examples thereof include a phenoxy group, a naphthoxy group, and an anthryloxy group.
  • the alkylthio group is preferably an alkylthio group having 1 to 30 carbon atoms, and examples thereof include a methylthio group, an ethylthio group, and an n-hexadecylthio group.
  • the arylthio group is preferably an arylthio group having 6 to 30 carbon atoms, and examples thereof include a phenylthio group, a p-chlorophenylthio group, and an m-methoxyphenylthio group.
  • examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • the aromatic ring is an aromatic hydrocarbon ring such as a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, perylene ring and terylene ring; an indene ring, an azulene ring, a pyridine ring, a pyrazine ring, Pyrimidine ring, pyrazole ring, pyrazolidine ring, thiazolidine ring, oxazolidine ring, pyran ring, chromene ring, pyrrole ring, pyrrolidine ring, benzimidazole ring, imidazoline ring, imidazolidine ring, imidazole ring, pyrazole ring, triazole ring, triazine ring, Diazole ring, indoline ring, thiophene ring, thienothiophene ring, furan
  • aromatic rings are preferably aromatic rings (an aromatic ring and a condensed ring including an aromatic ring).
  • the aromatic ring may have a substituent, and the term “aromatic ring” means both an aromatic ring having a substituent and an aromatic ring having no substituent. Examples of the substituent that the aromatic ring has include substituents described in Substituent group A described later.
  • an amino group includes an amino group; an alkyl-substituted amino group such as a mono or dimethylamino group, a mono or diethylamino group, and a mono or di (n-propyl) amino group; a mono or diphenylamino group and a mono or di
  • An amino group substituted with an aromatic residue such as a naphthylamino group; an amino group substituted with one alkyl group such as a monoalkylmonophenylamino group and an aromatic residue; benzylamino group, acetylamino group, phenylacetyl An amino group etc. are mentioned.
  • the aromatic residue means a group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic ring, and the aromatic ring is as described above in the present specification.
  • the alkyl group, aryl group, heterocyclic group, ethenyl group, ethynyl group, amino group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, or arylthio group represented by R 11 to R 15 has a substituent.
  • the substituent may be the substituent described in Substituent Group A below.
  • Substituent group A Sulfamoyl group, cyano group, isocyano group, thiocyanato group, isothiocyanato group, nitro group, nitrosyl group, halogen atom, hydroxy group, amino group, mercapto group, amide group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, carbamoyl Groups, acyl groups, aldehyde groups, carbonyl groups, aryl groups, alkyl groups, alkyl groups substituted with halogen atoms, ethenyl groups, ethynyl groups, silyl groups, and trialkylsilyl groups (such as trimethylsilyl groups).
  • the alkyl group, aryl group, heterocyclic group, hydroxy group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, ethenyl group, or ethynyl group represented by X 1 and X 2 may have a substituent.
  • substituents include those described in Substituent Group A.
  • the aryl group or heterocyclic group represented by Ar 1 and Ar 2 may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents described in Substituent Group A.
  • the alkyl group, aryl group, heterocyclic group, ethenyl group, ethynyl group, amino group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, or arylthio group represented by R 111 to R 116 has a substituent.
  • examples of the substituent include the substituents described in the substituent group A.
  • the alkyl group, aryl group, heterocyclic group, ethenyl group, ethynyl group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group or arylthio group represented by R 1 , R 2 and R 3 has a substituent.
  • substituents described in Substituent Group A include the substituents described in Substituent Group A.
  • the alkyl group, aryl group, heterocyclic group, hydroxy group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, ethenyl group, or ethynyl group represented by Y 1 and Y 2 may have a substituent, As said substituent, the substituent of the substituent group A is mentioned.
  • the aromatic ring represented by Ar 11 and Ar 12 may have a substituent, and examples of the substituent include those described in Substituent Group A.
  • the aryl group, heterocyclic group or amino group represented by Z 1 and Z 2 may have a substituent, and examples of the substituent include those described in Substituent Group A.
  • R 11 to R 15 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, aryl group, heterocyclic group, ethenyl group, ethynyl group, amino group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group Represents an alkylthio group or an arylthio group, and these may have a substituent.
  • At least 3 of R 11 ⁇ R 15 represents an atom or group other than a hydrogen atom, preferably an at least four atoms or groups other than hydrogen atom of R 11 ⁇ R 15, more preferably R 11 ⁇ All of R 15 represent atoms or groups other than hydrogen atoms.
  • R 11 and R 15 may be the same or different atoms or groups, but are preferably the same atoms or groups.
  • R 12 and R 14 may be the same or different atoms or groups, but are preferably the same atoms or groups.
  • R 11 and R 15 preferably represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an ethenyl group, or an ethynyl group, and these may have a substituent.
  • R 11 and R 15 are preferably an aryl group, an ethenyl group, or an ethynyl group, preferably an aryl group from the viewpoint of improving the quantum yield, and an ethenyl group or an ethynyl group from the viewpoint of increasing the wavelength.
  • the aryl group preferably has at least one substituent at the ortho position or the meta position, and more preferably has at least one substituent at the ortho position.
  • the number of substituents substituted on the aryl group is preferably 1 to 3, more preferably 2 or 3.
  • the substituent substituted on the aryl group is preferably an alkyl group, more preferably a methyl group, an isopropyl group, or a t-butyl group, and even more preferably a methyl group.
  • R 12 and R 14 preferably represent an alkyl group, and these may have a substituent.
  • R 12 and R 14 are preferably methyl groups.
  • R 13 preferably represents an aryl group, which may have a substituent.
  • a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, and a cyano group are preferable, a halogen atom, an alkyl group, and a cyano group are more preferable, and a halogen atom is further included.
  • Preferred is a fluorine atom.
  • the aryl group preferably has 1 to 5 substituents, more preferably 1 to 4 substituents, and still more preferably 2 to 4 substituents. It is particularly preferable to have 3 to 4 substituents, and it is particularly preferable to have 4 substituents.
  • X 1 and X 2 are each independently a halogen atom, alkyl group, aryl group, heterocyclic group, hydroxy group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, ethenyl group, or ethynyl. Represents a group, and these may have a substituent, and X 1 and X 2 may be linked to each other to form a ring.
  • X 1 and X 2 preferably represent a halogen atom or an alkoxy group.
  • X 1 and X 2 are more preferably a fluorine atom, a methoxy group, an ethoxy group, an isopropyloxy group, or a t-butyloxy group, and these are also preferably substituted with a fluorine atom or an alkoxy group.
  • Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aryl group or a heterocyclic group, and these may have a substituent.
  • L 1 and L 2 each independently represent any of formula (L-1) to formula (L-4).
  • each of R 111 to R 116 is independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an ethenyl group, an ethynyl group, an amino group, an acyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, or an alkylthio group. Or an arylthio group, which may have a substituent.
  • A represents —O—, —S—, or —NH—.
  • L 1 and L 2 preferably represents any one of formulas (L-1) or formula (L-2).
  • R 111 to R 116 are preferably hydrogen atoms.
  • Preferable examples of the compound represented by the formula (1) include a compound represented by the following formula (3).
  • R 11 to R 15 , X 1 , X 2 , Ar 1 and Ar 2 have the same definition as in formula (1), and the preferred range is also the same as the preferred range in formula (1).
  • L 21 and L 22 each independently represent a group represented by formula (L-1) or formula (L-2).
  • Preferable examples of the compound represented by the formula (3) include a compound represented by the following formula (4).
  • R 11 to R 15 , X 1 , X 2 , L 21 and L 22 have the same definition as in the formula (3), and the preferred range is also the same as the preferred range in the formula (3). is there.
  • R 51 and R 52 each independently represents an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an amino group, an acyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, or an arylthio group. It may have a substituent.
  • the substituent of the substituent group A is mentioned.
  • R 51 and R 52 are each independently preferably an alkyl group or an alkoxy group, more preferably an alkyl group from the viewpoint of improving the quantum yield, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, t-butyl. It is more preferably a group, and particularly preferably a methyl group.
  • an alkoxy group is more preferable, a methoxy group, an ethoxy group, an isopropyloxy group, and a t-butyloxy group are more preferable, and a methoxy group is particularly preferable.
  • Q 1 and Q 2 each independently represents an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic hetero ring, which may have a substituent.
  • the substituent of the substituent group A is mentioned.
  • Q 1 and Q 2 are preferably aromatic hydrocarbon rings, more preferably benzene rings, naphthalene rings, anthracene rings, phenanthrene rings, and pyrene rings, and even more preferably benzene rings and naphthalene rings. Particularly preferred is a benzene ring.
  • a tolyl group, a xylyl group, and a mesityl group are preferable, and a xylyl group and a mesityl group are more preferable.
  • 1 or xylyl group having a methyl group at both ortho position with respect to the binding position with the L 2 with a mesityl group having a methyl group at both ortho and para position with respect to the binding position with the L 1 or L 2 More preferably, it is particularly preferably a mesityl group having a methyl group at both the ortho position and the para position with respect to the bonding position with L 1 or L 2 .
  • the compound represented by the formula (4) is more preferably a compound represented by the following formula (5).
  • R 11 to R 15 , X 1 , X 2 , L 21 and L 22 , Q 1 and Q 2 have the same definition as in the formula (4), and the preferred range is also the formula (3) Is the same as the preferred range.
  • R 31 to R 35 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an ethenyl group, an ethynyl group, an amino group, an acyl group, a cyano group, an alkoxy group, an aryloxy group, or an alkylthio group.
  • an arylthio group which may have a substituent, preferably a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, or a cyano group, and a halogen atom, an alkyl group, or a cyano group
  • a group is more preferred, a halogen atom is more preferred, and a fluorine atom is particularly preferred.
  • Any one of R 31 to R 35 is preferably a hydrogen atom, more preferably 1 to 3 are hydrogen atoms, and still more preferably one or two are hydrogen atoms. It is particularly preferred that one is a hydrogen atom.
  • the luminescent particles contain at least one compound represented by the formula (1) as an energy donor compound, and are represented by at least one formula (1) as an energy acceptor compound. Contains compounds.
  • the luminescent particles contain a compound represented by the formula (1) as one of the energy donor compound and the energy acceptor compound, and the energy donor compound and the energy acceptor compound As any other, the compound represented by Formula (2) described later is contained. That is, the luminescent particles may be luminescent particles containing a compound represented by the formula (1) as an energy donor compound and a compound represented by the formula (2) as an energy acceptor compound. Luminescent particles containing the compound represented by the formula (1) as the acceptor compound and the compound represented by the formula (2) as the energy donor compound may be used.
  • m1 and m2 each independently represent an integer of 0 to 4, and either m1 or m2 is at least 1 or more.
  • M represents a metalloid atom or a metal atom.
  • R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an ethenyl group, an ethynyl group, an acyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, or an arylthio group, These may have a substituent.
  • Y 1 and Y 2 each independently represent a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxy group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, an ethenyl group, or an ethynyl group, which are substituted It may have a group, and Y 1 and Y 2 may be linked to each other to form a ring.
  • Ar 11 and Ar 12 each independently represents an aromatic ring which may have a substituent.
  • Z 1 and Z 2 each independently represents an aryl group, a heterocyclic group or an amino group, and these may have a substituent.
  • m1 and m2 each independently represent an integer of 0 to 4, and preferably both m1 and m2 are 1 or more.
  • m1 and m2 may be the same or different integers, but are preferably the same integers.
  • m1 and m2 are each independently 1 or 2, more preferably m1 and m2 are both 1 or both 2, and particularly preferably m1 and m2 are both 1.
  • M represents a metalloid atom or a metal atom, preferably a metalloid atom, and particularly preferably a boron atom.
  • R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, aryl group, heterocyclic group, ethenyl group, ethynyl group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, Or it represents an arylthio group, and these may have a substituent.
  • R 1 and R 2 are each independently an aryl group or a heterocyclic group, and these may have a substituent.
  • R 1 and R 2 may be the same or different, but are preferably the same.
  • R 1 and R 2 are not linked to form a ring.
  • R 3 is a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and these may have a substituent. More preferably, R 3 is hydrogen atom.
  • Y 1 and Y 2 are each independently a halogen atom, alkyl group, aryl group, heterocyclic group, hydroxy group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, ethenyl group, or ethynyl group. These may have a substituent, and Y 1 and Y 2 may be linked to each other to form a ring.
  • Y 1 and Y 2 each independently represent a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, hydroxy group, alkoxy group, or an aryloxy group, which may have a substituent, Y 1 and Y 2 may be linked to each other to form a ring.
  • Y 1 and Y 2 are each independently a halogen atom. More preferably, Y 1 and Y 2 are fluorine atoms. Y 1 and Y 2 may be the same or different, but are preferably the same.
  • Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aromatic ring which may have a substituent.
  • Ar 1 and Ar 2 represent a benzene ring.
  • Z 1 and Z 2 are each independently a halogen atom, alkyl group, aryl group, heterocyclic group, ethenyl group, ethynyl group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group Or an amino group, which may have a substituent.
  • m1 is 2 or more
  • the plurality of Z 1 may be the same group or different groups
  • m2 is 2 or more
  • the plurality of Z 2 may be the same group or different groups.
  • Z 1 and Z 2 each independently represents an aryl group which may have a substituent.
  • Z 1 and Z 2 each independently represent a phenyl group, a naphthyl group, or an anthryl group, and these may have a substituent.
  • m1 2 or more
  • the plurality of Z 1 are the same group.
  • m2 2 or more
  • the plurality of Z 2 are the same group.
  • the compound represented by Formula (2) does not have acidic groups, such as a carboxylic acid group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group, in a molecule
  • Y 1 and Y 2 are each independently a halogen atom, alkyl group, aryl group, heterocyclic group, hydroxy group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, ethenyl group, or ethynyl group. These may have a substituent. As said substituent, the substituent of the substituent group A is mentioned.
  • Y 1 and Y 2 each independently represent a halogen atom. Particularly preferably, Y 1 and Y 2 are fluorine atoms.
  • R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an ethenyl group, an ethynyl group, or an acyl group, and these may have a substituent.
  • R 3 is a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and these may have a substituent. More preferably, R 3 is a hydrogen atom.
  • Ar 3 and Ar 4 each independently represent an aryl group or a heterocyclic group, and these may have a substituent. As said substituent, the substituent of the substituent group A is mentioned.
  • R 34 to R 41 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, aryl group, heterocyclic group, ethenyl group, ethynyl group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, An arylthio group or an amino group is represented, and these may have a substituent. As said substituent, the substituent of the substituent group A is mentioned.
  • At least one of R 34 to R 41 is an aryl group which may have a substituent. More preferably, at least one of R 34 to R 37 is an aryl group which may have a substituent, and at least one of R 38 to R 41 may have a substituent. A good aryl group.
  • R 34 to R 41 is a group represented by the formula (4). More preferably, at least one of R 34 to R 37 is a group represented by the formula (4), and at least one of R 38 to R 41 is a group represented by the formula (4). is there.
  • R 201 to R 205 are hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, aryl group, heterocyclic group, ethenyl group, ethynyl group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, Or an amino group, and at least one of R 201 and R 205 is an atom or group other than a hydrogen atom.
  • R 201 and R 202 may be linked together to form a ring
  • R 202 and R 203 may be linked together to form a ring
  • R 203 and R 204 may be linked together to form a ring
  • R 204 and R 205 may be connected to each other to form a ring.
  • At least one of R 34 to R 41 is a group represented by the formula (5). More preferably, at least one of R 34 to R 37 is a group represented by the formula (5), and at least one of R 38 to R 41 is a group represented by the formula (5). is there.
  • R 101 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an ethenyl group, an ethynyl group, or an acyl group, and these may have a substituent. As said substituent, the substituent of the substituent group A is mentioned.
  • Ar 101 represents an aryl group or a heterocyclic group, and these may have a substituent.
  • Ar 101 and R 101 may be connected to each other to form a ring.
  • the compound represented by the formula (2A) preferably does not have an acidic group such as a carboxylic acid group, a phosphoric acid group, or a sulfonic acid group in the molecule.
  • the compound having the short wavelength absorption is the energy donor compound
  • the compound having the long wavelength absorption is the energy acceptor compound
  • the emission of the energy donor compound and the energy acceptor compound In the case where there is even a slight absorption, the luminescent particles of the present invention may be usable. It is preferable that the maximum wavelength of absorption of the energy acceptor compound is about 10 to 100 nm longer than the absorption wavelength of the energy donor compound. More preferably, the maximum wavelength of absorption of the energy acceptor compound is 10 to 70 nm longer than the absorption wavelength of the energy donor compound.
  • the compound represented by the formula (1) has an absorption maximum wavelength of about +30 nm. There is a maximum of light emission, and an emission spectrum exists up to about +100 nm from there, and it is assumed that an energy transfer system can be realized by using an acceptor compound having absorption in the vicinity thereof.
  • the absorption wavelength of each compound can be predicted not only by synthesizing and measuring the compound, but also by calculation by Gaussian et al. From the relationship between the calculated values, the combination of the energy donor compound and the energy acceptor compound Can also be estimated.
  • the magnitude of the Stokes shift is preferably 25 nm or more, more preferably 30 nm or more, still more preferably 35 nm or more, still more preferably 40 nm or more, and even more preferably 45 nm or more. It is particularly preferably 50 nm or more, and most preferably 60 nm or more.
  • the upper limit of the Stokes shift magnitude is not particularly limited, but is generally 150 nm or less.
  • the total amount of the energy donor compound and the energy acceptor compound relative to the particles used in the present invention is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but preferably Is 2 ⁇ mol / g to 500 ⁇ mol / g, more preferably 2 ⁇ mol / g to 400 ⁇ mol / g, still more preferably 4 ⁇ mol / g to 300 ⁇ mol / g, and particularly preferably 6 ⁇ mol / g to 200 ⁇ mol / g.
  • the total amount of the energy donor compound represented by the formula (1) and the energy acceptor compound represented by the formula (1) with respect to the particles used in the present invention (that is, the particles before the addition of the energy donor compound and the energy acceptor compound).
  • the content is from 20% by mass to 20% by mass, particularly preferably from 0.5% by mass to 15% by mass.
  • the molar ratio of the energy donor compound to the energy acceptor compound is preferably 1:10 to 20: 1, and more preferably 1: 5 to 10: 1.
  • Two or more compounds may be used as the energy acceptor compound, and two or more compounds may be used as the energy acceptor compound.
  • the total amount of the compounds used is preferably within the above range.
  • the compound represented by the formula (1) can be produced, for example, by the synthesis scheme shown in the examples described later.
  • Compound D1-1 is within the definition of the compound represented by formula (1).
  • the compound used in the reaction is replaced with a compound having a substituent corresponding to the desired compound represented by the formula (1). Can be manufactured.
  • R 1 and Z 1 in the above synthetic schemes are the same as those defined for R 1 and Z 1 in Formula (2).
  • Compound A-30 can be synthesized by reacting compound A-10 with compound A-20 according to the method described in Macromolecules 2010, 43, 193-200. Next, compound A-30, a compound represented by the formula: Z 1 -B (OH) 2 , and cesium fluoride (CsF) are added to a mixed solution of dimethoxyethane (DME) and water, and evacuated to replace with nitrogen. Repeat deaeration repeatedly.
  • DME dimethoxyethane
  • Compound D-10 is within the definition of the compound represented by formula (2).
  • Compound A-10 Compound A-20, and the formula: Z 1 -B (OH) any one or more of the compounds represented by 2 It can be prepared by replacing a compound with the corresponding compound.
  • the luminescent particles of the present invention include particles.
  • the material and form of the particles are not particularly limited.
  • organic polymer particles such as polystyrene beads or inorganic particles such as glass beads can be used.
  • Specific examples of the material of the particles include homopolymers obtained by polymerizing monomers such as styrene, methacrylic acid, glycidyl (meth) acrylate, butadiene, vinyl chloride, vinyl acetate acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, phenyl methacrylate, or butyl methacrylate.
  • a latex in which the above homopolymer or copolymer is uniformly suspended may be used.
  • the particles include other organic polymer powders, inorganic substance powders, microorganisms, blood cells, cell membrane fragments, liposomes, and microcapsules.
  • particles latex particles are preferred.
  • latex materials include polystyrene, styrene-acrylic acid copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer, styrene-glycidyl (meth) acrylate copolymer, and styrene-styrene sulfonic acid.
  • examples thereof include a salt copolymer, a methacrylic acid polymer, an acrylic acid polymer, an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, a vinyl chloride-acrylic acid ester copolymer, and a polyvinyl acetate acrylate.
  • the latex a copolymer containing at least styrene as a monomer is preferable, and a copolymer of styrene and acrylic acid or methacrylic acid is particularly preferable.
  • the method for producing the latex is not particularly limited, and the latex can be produced by any polymerization method. However, when an antibody is labeled on the luminescent particles of the present invention, the immobilization of the antibody becomes difficult if a surfactant is present. It is preferable to use emulsion polymerization without using an emulsifier or the like, or prepare a latex by emulsion polymerization using an emulsifier such as a surfactant and then remove or reduce the surfactant by purification.
  • the method for removing or reducing the surfactant is not particularly limited, but a purification method in which the operation of removing the supernatant after sedimentation of the latex by centrifugation is preferred.
  • the average particle size is in the range of 80 to 300 nm by changing the reaction temperature, monomer composition ratio (for example, ratio of styrene and acrylic acid), and the amount of polymerization initiator. Can be controlled.
  • the amount of surfactant, reaction temperature, monomer composition ratio (for example, ratio of styrene and acrylic acid), polymerization initiator By changing the amount, the average particle size can be controlled in the range of 30 to 150 nm.
  • the luminescent particles of the present invention achieve a long emission wavelength and a high quantum yield and a large Stokes shift.
  • the excitation maximum wavelength of the luminescent particles is a wavelength having the largest fluorescence intensity in the excitation spectrum.
  • the emission maximum wavelength of the luminescent particles is a wavelength having the largest fluorescence intensity in the fluorescence spectrum.
  • the excitation spectrum shows the fluorescence wavelength dependence of the fluorescence intensity, and the fluorescence spectrum shows the fluorescence wavelength dependence of the fluorescence intensity.
  • the excitation maximum wavelength of the luminescent particles of the present invention is preferably 600 nm to 900 nm, more preferably 630 nm to 900 nm, and further preferably 650 nm to 900 nm.
  • the emission maximum wavelength of the luminescent particles of the present invention is preferably 650 nm to 900 nm, more preferably 680 nm to 900 nm, still more preferably 700 nm to 900 nm, and particularly preferably 720 nm to 900 nm.
  • the excitation maximum wavelength and emission maximum wavelength of the luminescent particles of the present invention can be measured using a commercially available fluorescence spectrophotometer, for example, using a fluorescence spectrophotometer RF-5300PC manufactured by Shimadzu Corporation. Can be measured.
  • the quantum yield of the luminescent particles is the ratio of the number of photons emitted as fluorescence to the number of photons absorbed by the luminescent particles.
  • the quantum yield of the luminescent particles of the present invention is preferably 0.25 or more, more preferably 0.30 or more, still more preferably 0.35 or more, and particularly preferably 0.40 or more. is there.
  • the upper limit of the quantum yield is not particularly limited, but is generally 1.0 or less.
  • the quantum yield of the luminescent particles of the present invention can be measured using a commercially available quantum yield measuring device, for example, using an absolute PL quantum yield measuring device C9920-02 manufactured by Hamamatsu Photonics. Can be measured.
  • the average particle size of the luminescent particles of the present invention varies depending on the material of the particles, the concentration range for measuring the test substance, the measuring device, etc.
  • the range of 30 to 500 nm is more preferable, the range of 50 to 300 nm is more preferable, the range of 80 to 200 nm is particularly preferable, and the range of 100 to 150 nm is most preferable.
  • the average particle diameter of the luminescent particles that can be used in the present invention can be measured with a commercially available particle size distribution meter or the like.
  • Measurement methods of particle size distribution include optical microscopy, confocal laser microscopy, electron microscopy, atomic force microscopy, static light scattering, laser diffraction, dynamic light scattering, centrifugal sedimentation, electric pulse Measurement methods, chromatography methods, ultrasonic attenuation methods, and the like are known, and devices corresponding to the respective principles are commercially available.
  • grains of this invention can manufacture by mixing at least 1 type of energy donor compound, at least 1 type of energy acceptor compound, and particle
  • the luminescent particles of the present invention can be produced by adding an energy donor compound and an energy acceptor compound to particles such as latex particles. More specifically, by adding and stirring a solution containing an energy donor compound and an energy acceptor compound to a solution of particles containing any one or more of water and a water-soluble organic solvent (tetrahydrofuran, methanol, etc.), The luminescent particles of the present invention can be produced.
  • the luminescent particles of the present invention may be used in the form of a dispersion.
  • the dispersion can be produced by dispersing the luminescent particles of the present invention in a dispersion medium.
  • the dispersion medium include water, an organic solvent, or a mixture of water and an organic solvent.
  • the organic solvent alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol, and ether solvents such as tetrahydrofuran can be used.
  • the solid content concentration of the luminescent particles in the dispersion is not particularly limited, but is generally 0.1 to 20% by mass, preferably 0.5 to 10% by mass, more preferably 1 to 5% by mass. It is.
  • the luminescent particles of the present invention can be used in a fluorescence detection method for quantifying proteins, enzymes, inorganic compounds, and the like.
  • the crude product obtained by concentrating the reaction solution under reduced pressure was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: toluene) and then recrystallized from acetonitrile to obtain 194 mg of compound (D1-1).
  • the compound was identified by 1 H-NMR and ESI-MS.
  • This composition was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: hexane / ethyl acetate) and then dissolved in 5 ml of dichloromethane. After further adding 15 ml of methanol, the dichloromethane was distilled off and reprecipitated. The precipitate was filtered to obtain 206 mg of compound (D1-2C).
  • the crude product was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: hexane / toluene), then dissolved in 3 ml of dichloromethane, 15 ml of methanol was added, and then dichloromethane was distilled off for reprecipitation. As a result, 15 mg of the compound (D1-2) was obtained.
  • the compound was identified by 1 H-NMR and ESI-MS.
  • the compound was identified by 1 H-NMR and ESI-MS.
  • Compound (D2-1) was synthesized according to the above scheme.
  • Compound (A-1) was synthesized according to the method described in Bioorganic & Medicinal Chemistry 2004, 12, 2079-2098.
  • the compound (A-2) used was a commercial product of Alfa Aesar.
  • Compound (A-3) was synthesized according to the method described in Macromolecules 2010, 43, 193-200 using compound (A-1) and compound (A-2) as starting materials.
  • Compound (A-3) was identified by mass spectrometry. MS (ESI ⁇ +> ) m / z: 797.0 ([M + H] ⁇ +>)
  • compound (D2-1) was synthesized as follows.
  • Compound (A-3) 600 mg, 0.75 mmol
  • 2,4,6-trimethylphenylboronic acid (494 mg, 3.01 mmol)
  • cesium fluoride (1.14 g, 7.50 mmol)
  • DME dimethoxyethane
  • the obtained compound (D2-1) was identified by 1 H NMR spectrum and mass spectrometry.
  • the 1 H NMR spectrum is shown in FIG. MS (ESI ⁇ +> ) m / z: 781.1 ([M + H] ⁇ +>)
  • Compound (A-6) was synthesized according to the following scheme as follows.
  • Preparation of fluorescent latex dispersion Preparation of fluorescent latex particles was performed.
  • latex particles particles having an average particle diameter of 150 nm prepared by polymerizing a 9/1 (mass ratio) mixture of styrene and acrylic acid in a state of being dispersed in water were used. The average particle size was measured using a dynamic light scattering method. THF (5 mL) was added dropwise to the 2% solids latex dispersion (25 mL, solid 500 mg) prepared above and stirred for 10 minutes.
  • the fluorescence quantum yield of the fluorescent latex dispersion liquid having a solid content concentration of 2% by mass produced as described above was evaluated.
  • the fluorescence maximum spectrophotometer RF-5300PC manufactured by Shimadzu Corporation is used for the measurement of the excitation maximum wavelength and the emission maximum wavelength, and the quantum yield is measured.
  • Evaluation was performed using an absolute PL quantum yield measuring device C9920-02 manufactured by Hamamatsu Photonics. The following table summarizes the results of evaluation based on the criteria shown below.
  • the Stokes shift is the difference between the emission maximum wavelength and the excitation maximum wavelength.
  • S 720 nm or more A: 700 nm or more and less than 720 nm B: 680 nm or more and less than 700 nm C: 650 nm or more and less than 680 nm D: less than 650 nm
  • the luminescent particles of the present invention have a higher quantum yield than the luminescent particles of the comparative example.
  • each of the above-described luminescent particles of the example of the present invention has a maximum emission wavelength of 700 nm or more and a Stokes shift of 40 nm or more.
  • the luminescent particles of the present invention are particularly useful particles for imaging using a window region of a living body (near infrared wavelength range near 650 to 900 nm which is easily transmitted through the living body).

Landscapes

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Abstract

本発明の課題は、発光波長が長波長であり、高い量子収率及び大きなストークスシフトを有する発光性粒子を提供することである。本発明によれば、少なくとも一種のエネルギードナー化合物と、少なくとも一種のエネルギーアクセプター化合物と、粒子とを含有する発光性粒子であって、上記エネルギードナー化合物及び上記エネルギーアクセプター化合物の少なくとも一種が、下記式(1)で表される化合物(式中の置換基の定義は明細書に記載の通りである)である、発光性粒子が提供される。

Description

発光性粒子
 本発明は、エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物とを含む発光性粒子に関する。
 タンパク質、酵素又は無機化合物などを定量するための高感度かつ容易な測定法として蛍光検出法が広く用いられている。蛍光検出法は、特定波長の光により励起されて蛍光を発する測定対象物質を含むと考えられる試料に上記特定波長の励起光を照射した際に発する蛍光を検出することによって測定対象物質の存在を確認する方法である。測定対象物質が蛍光体でない場合には、例えば、測定対象物質と特異的に結合する物質を蛍光色素で標識した物質を試料に接触させ、その後上記と同様にして、励起光を照射した際に発する蛍光を検出することにより、測定対象物質の存在を確認することができる。
 特許文献1には、好ましい励起ピークを有する初期供与体染料と、好ましい発光ピークを有する最終受容体染料とをポリマー微小粒子中に配合させることにより製造される蛍光微小粒子が記載されている。特許文献1では、上記染料としてポリアザインダセン染料を使用することが記載されている。
特許第3442777号公報
 生体の窓領域(生体を透過しやすい近赤外波長域である650~900nm付近)を利用したイメージングには、高い量子収率、及び大きなストークスシフトを有する発光性粒子を使用することが望ましい。ドナーの発光とアクセプターの吸収の重なりのある系ではエネルギー移動を利用することができ、ストークスシフトの増大が可能である。本発明は、発光波長が長波長であり、高い量子収率及び大きなストークスシフトを有する発光性粒子を提供することを解決すべき課題とした。
 本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、エネルギードナー化合物及びエネルギーアクセプター化合物の少なくとも一種として特定の構造を有する化合物を用いて発光性粒子を製造することによって、発光波長が長波長であり、高い量子収率及び大きなストークスシフトを有する発光性粒子を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 即ち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
[1] 少なくとも一種のエネルギードナー化合物と、少なくとも一種のエネルギーアクセプター化合物と、粒子とを含有する発光性粒子であって、上記エネルギードナー化合物及び上記エネルギーアクセプター化合物の少なくとも一種が、下記式(1)で表される化合物である、発光性粒子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
式中、R11~R15はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R11~R15のうち少なくとも3つは水素原子以外の原子又は基を表す。X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、アリール基又はヘテロ環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。L1及びL2はそれぞれ独立に、式(L-1)~式(L-4)の何れかを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
式中、R111~R116はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Aは、-O-、-S-、又は-NH-を表す。
[2] 上記エネルギードナー化合物として、少なくとも一種の上記式(1)で表される化合物を含有し、上記エネルギーアクセプター化合物として、少なくとも一種の上記式(1)で表される化合物を含有する、[1]に記載の発光性粒子。
[3] 上記エネルギードナー化合物及び上記エネルギーアクセプター化合物の何れか一方として、上記式(1)で表される化合物を含有し、上記エネルギードナー化合物及び上記エネルギーアクセプター化合物の何れか他方として、下記式(2)で表される化合物を含有する、[1]に記載の発光性粒子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
式(2)中、m1及びm2はそれぞれ独立に0~4の整数を表し、m1及びm2の何れかは少なくとも1以上である。Mは半金属原子又は金属原子を表す。R1、R2及びR3はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Y1及びY2はそれぞれ独立にハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、Y1及びY2は互いに連結して環を形成してもよい。Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香環を表す。Z1及びZ2はそれぞれ独立にアリール基、ヘテロ環基又はアミノ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。m1が2以上である場合、複数のZ1は同じ基でもそれぞれ異なる基でもよく、m2が2以上である場合、複数のZ2は同じ基でもそれぞれ異なる基でもよい。
[4] 上記式(1)で表される化合物が、下記式(3)で表される化合物である、[1]から[3]の何れか一に記載の発光性粒子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
式中、R11~R15、X1、X2、Ar1及びAr2は式(1)における定義と同義であり、L21及びL22はそれぞれ独立に、式(L-1)又は式(L-2)で表される基を表わす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
[5] 上記粒子がラテックス粒子である、[1]から[4]の何れか一に記載の発光性粒子。
[6] 上記粒子が、カルボキシル基を有する、[1]から[5]の何れか一に記載の発光性粒子。
[7] 平均粒子径が30~500nmである、[1]から[6]の何れか一に記載の発光性粒子。
[8] エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物のモル比が1:10~10:1である、[1]から[7]の何れか一に記載の発光性粒子。
[9] エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物のストークスシフトが40nm以上である、[1]から[8]の何れか一に記載の発光性粒子。
[10] 発光極大波長が650~900nmである、[1]から[9]の何れか一に記載の発光性粒子。
[11] 励起極大波長が600nm~900nmである、[1]から[10]の何れか一に記載の発光性粒子。
 本発明の発光性粒子は、発光波長が長波長であり、高い量子収率及び大きなストークスシフトを有することから、各種のアッセイにおいて有用である。
図1は、化合物D1-4の 1H NMRスペクトルを示す。 図2は、化合物D2-1の 1H NMRスペクトルを示す。 図3は、化合物D2-3の 1H NMRスペクトルを示す。
 以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
 本明細書において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
 特許文献1には、初期供与体染料と最終受容体染料とをポリマー微小粒子中に含む蛍光微小粒子が記載されているが、量子収率が低いという問題があり、更に改善の余地があった。本発明においては、エネルギードナー化合物及びエネルギーアクセプター化合物の少なくとも一種として式(1)で表される化合物を使用することによって、特許文献1の蛍光微小粒子よりも高い量子収率を有する発光性粒子を製造することが可能になった。所定の構造の化合物を使用することによって、発光波長が長波長であり、かつ大きなストークスシフトを有することと同時に、高い量子収率を達成できることは特許文献1からは予想できない効果である。
[本発明の発光性粒子]
 本発明の発光性粒子は、少なくとも一種のエネルギードナー化合物と、少なくとも一種のエネルギーアクセプター化合物と、粒子とを含有する発光性粒子であって、上記エネルギードナー化合物及び上記エネルギーアクセプター化合物の少なくとも一種が、下記式(1)で表される化合物である、発光性粒子である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
式(1)中の各記号の意味は、本明細書中に定義した通りである。
 本明細書において、半金属原子とは、金属と非金属の中間の性質を示す物質を示し、ホウ素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、及びアンチモン原子が挙げられ、ホウ素原子が好ましい。
 本明細書において、金属原子としては、銅、コバルト、鉄、アルミニウム、亜鉛等が挙げられる。
 本明細書において、アルキル基とは、直鎖、分岐鎖、環状又はこれらの組み合わせの何れでもよく、直鎖又は分岐鎖アルキル基の炭素数は好ましくは1~36であり、より好ましくは1~18であり、さらに好ましくは1~12であり、特に好ましくは1~6である。環状のアルキル基としては、例えば炭素数3~8のシクロアルキルなどが挙げられる。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、及びシクロヘキシル基などが挙げられる。
 本明細書において、アリール基とは、炭素数が6~48のアリール基が好ましく、炭素数が6~24のアリール基がより好ましく、炭素数が6~14のアリール基がさらに好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基、フェナントレニル基、ビフェニル基、フルオレニル基などが挙げられる。
 本明細書において、ヘテロ環基としては、好ましくは5~7員の置換もしくは無置換、飽和もしくは不飽和、芳香族もしくは非芳香族、単環もしくは縮環のヘテロ環基の何れでもよい。ヘテロ環基は、好ましくは、環構成原子が炭素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子から選択され、かつ窒素原子、酸素原子及び硫黄原子のいずれかのヘテロ原子を少なくとも一個有するヘテロ環基であり、さらに好ましくは、炭素数3~30の5もしくは6員の芳香族のヘテロ環基である。ヘテロ環基としては、例えば、フリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、チエニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、ピリジル基、ピリミジニル基、キノリル基、イソキノリル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、プテリジニル基、ピラジニル基、キノキサリニル基、ピリミジニル基、キナゾリル基、ピリダジニル基、シンノリニル基、フタラジニル基、トリアジニル基、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、インダゾリル基、イソオキサゾリル基、ベンゾイソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、フリル基、チエニル基、ピロリル基、インドリル基、イミダゾピリジニル基、カルバゾリル基等が挙げられる。
 本明細書において、アシル基としては、好ましくは炭素数2~15の直鎖、又は分岐アルカノイル基であり、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、イソバレリル基、ピバロイル基、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、ベンゾイル基などが挙げられる。
 本明細書において、アルコキシ基としては、好ましくは、炭素数1~20のアルコキシ基であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基などが挙げられる。
 本明細書において、アリールオキシ基としては、好ましくは炭素数6~14のアリールオキシ基であり、例えば、フェノキシ基、ナフトキシ基、アントリルオキシ基などが挙げられる。
 アルキルチオ基としては、好ましくは、炭素数1から30のアルキルチオ基であり、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、n-ヘキサデシルチオ基等が挙げられる。
アリールチオ基としては、好ましくは、炭素数6から30のアリールチオ基であり、例えば、フェニルチオ基、p-クロロフェニルチオ基、m-メトキシフェニルチオ基等が挙げられる。
 本明細書において、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
 本明細書において、芳香環とは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナンスレン環、ピレン環、ペリレン環及びテリレン環等の芳香族炭化水素環;インデン環、アズレン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピラゾール環、ピラゾリジン環、チアゾリジン環、オキサゾリジン環、ピラン環、クロメン環、ピロール環、ピロリジン環、ベンゾイミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、トリアジン環、ジアゾール環、インドリン環、チオフェン環、チエノチオフェン環、フラン環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、チアジン環、チアゾール環、インドール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾチアジアゾール環、ナフトチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ナフトオキサゾール環、インドレニン環、ベンゾインドレニン環、ピラジン環、キノリン環及びキナゾリン環等のヘテロ芳香環;並びにフルオレン環及びカルバゾール環等の縮合型芳香環等が挙げられ、炭素数5~16の芳香環(芳香環及び芳香環を含む縮合環)が好ましい。
 なお、芳香環は置換基を有していてもよく、「芳香環」との用語は、置換基を有する芳香環、及び置換基を有さない芳香環の両方を意味する。芳香環が有する置換基としては、後記する置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
 本明細書において、アミノ基としては、アミノ基;モノ又はジメチルアミノ基、モノ又はジエチルアミノ基並びにモノ又はジ(n-プロピル)アミノ基等のアルキル置換アミノ基;モノ又はジフェニルアミノ基並びにモノ又はジナフチルアミノ基等の芳香族残基で置換されたアミノ基;モノアルキルモノフェニルアミノ基等のアルキル基と芳香族残基が一つずつ置換したアミノ基;ベンジルアミノ基、アセチルアミノ基、フェニルアセチルアミノ基等が挙げられる。ここで芳香族残基とは、芳香環から水素原子1個を除いた基を意味し、芳香環は本明細書中上記した通りである。
 R11~R15が表すアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基は、置換基を有していてもよく、上記置換基としては、下記の置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
置換基群A:
スルファモイル基、シアノ基、イソシアノ基、チオシアナト基、イソチオシアナト基、ニトロ基、ニトロシル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、メルカプト基、アミド基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルバモイル基、アシル基、アルデヒド基、カルボニル基、アリール基、アルキル基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、エテニル基、エチニル基、シリル基、及びトリアルキルシリル基(トリメチルシリル基等)。
 X1及びX2が表すアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基は、置換基を有していてもよく、上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
 Ar1及びAr2が表すアリール基又はヘテロ環基は、置換基を有していてもよく、上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
 R111~R116が表すアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基は、置換基を有していてもよく、上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
 R1、R2及びR3が表すアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基は置換基を有していてもよく、上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
 Y1及びY2が表すアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基は置換基を有していてもよく、上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
 Ar11及びAr12が表す芳香環は、置換基を有していてもよく、上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
 Z1及びZ2が表すアリール基、ヘテロ環基又はアミノ基は、置換基を有していてもよく、上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
<式(1)で表される化合物>
 式(1)中、R11~R15はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。R11~R15のうち少なくとも3つは水素原子以外の原子又は基を表し、好ましくはR11~R15のうち少なくとも4つは水素原子以外の原子又は基を表し、より好ましくはR11~R15の全てが水素原子以外の原子又は基を表す。
 R11及びR15は、同一の又は異なる原子又は基でもよいが、好ましくは同一の原子又は基である。R12及びR14は、同一の又は異なる原子又は基でもよいが、好ましくは同一の原子又は基である。
 R11及びR15は、好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよい。R11及びR15は、アリール基、エテニル基、又はエチニル基であることが好ましく、量子収率向上の観点からは、アリール基が好ましく、長波長化の観点からは、エテニル基、エチニル基であることが好ましい。アリール基である場合、アリール基のオルト位またはメタ位に少なくとも一つ置換基を有していることが好ましく、オルト位に少なくとも一つ置換基を有していることがより好ましい。アリール基に置換する置換基の数は、1~3つが好ましく、2つまたは3つがより好ましい。アリール基に置換する置換基としては、アルキル基であることが好ましく、メチル基、イソプロピル基、t-ブチル基であることがより好ましく、メチル基であることがさらに好ましい。 R12及びR14は、好ましくは、アルキル基を表し、これらは置換基を有していてもよい。R12及びR14は、メチル基が好ましい。
 R13は、好ましくは、アリール基を表し、これは置換基を有していてもよい。アリール基に置換する置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、シアノ基が好ましく、ハロゲン原子、アルキル基、シアノ基がより好ましく、ハロゲン原子がさらに好ましく、フッ素原子が特に好ましい。アリール基は、置換基を1~5つ有していることが好ましく、置換基を1~4つ有していることがより好ましく、置換基を2~4つ有していることがさらに好ましく、置換基を3~4つ有していることが特に好ましく、置換基を4つ有していることが特に好ましい。
 式(1)中、X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。
 X1及びX2は、好ましくは、ハロゲン原子、又はアルコキシ基を表す。X1及びX2は、フッ素原子、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基、t-ブチルオキシ基であることがより好ましく、これらはフッ素原子、アルコキシ基によって置換されていることも好ましい。
 式(1)中、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、アリール基又はヘテロ環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。
 式(1)中、L1及びL2はそれぞれ独立に、式(L-1)~式(L-4)の何れかを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
式中、R111~R116はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Aは、-O-、-S-、又は-NH-を表す。
 L1及びL2は、好ましくは、式(L-1)又は式(L-2)の何れかを表す。
 R111~R116は、好ましくは水素原子である。
<式(3)で表される化合物について>
 式(1)で表される化合物の好ましい例としては、下記式(3)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
式中、R11~R15、X1、X2、Ar1及びAr2は式(1)における定義と同義であり、好ましい範囲も、式(1)における好ましい範囲と同じである。L21及びL22はそれぞれ独立に、式(L-1)又は式(L-2)で表される基を表わす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 式(3)で表される化合物の好ましい例としては、下記式(4)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 式(4)中、R11~R15、X1、X2、L21及びL22は、式(3)における定義と同義であり、好ましい範囲も、式(3)における好ましい範囲と同じである。
 式(4)中、R51及びR52はそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。R51及びR52はそれぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基であることが好ましく、量子収率向上の観点では、アルキル基であることがより好ましく、メチル基、エチル基、イソプロピル基、t-ブチル基であることがさらに好ましく、メチル基であることが特に好ましい。長波長化の観点では、アルコキシ基であることがより好ましく、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基、t-ブチルオキシ基であることがさらに好ましく、メトキシ基であることが特に好ましい。
 Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよい。上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。Q1及びQ2は、芳香族炭化水素環であることが好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナンスレン環、ピレン環であることがより好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環であることがさらに好ましく、ベンゼン環であることが特に好ましい。R51を含みQ1を形成する基、および、R52を含みQ1を形成する基としては、トリル基、キシリル基、メシチル基が好ましく、キシリル基、メシチル基であることがより好ましく、L1あるいはL2との結合位置に対してオルト位の両方にメチル基を有するキシリル基、L1あるいはL2との結合位置に対してオルト位の両方およびパラ位にメチル基を有するメシチル基であることがさらに好ましく、L1あるいはL2との結合位置に対してオルト位の両方およびパラ位にメチル基を有するメシチル基であることが特に好ましい。
<式(5)で表される化合物について>
 式(4)で表わされる化合物は、下記式(5)で表わされる化合物であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
式(5)中、R11~R15、X1、X2、L21及びL22、Q1及びQ2は、式(4)における定義と同義であり、好ましい範囲も、式(3)における好ましい範囲と同じである。
 R31~R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、シアノ基が好ましく、ハロゲン原子、アルキル基、シアノ基がより好ましく、ハロゲン原子がさらに好ましく、フッ素原子が特に好ましい。R31~R35のいずれか一つは水素原子であることが好ましく、1~3つが水素原子であることがより好ましく、1つまたは2つが水素原子であることがさらに好ましく。1つが水素原子であることが特に好ましい。
<式(1)又は式(3)~式(5)で表される化合物の具体例>
 式(1)又は式式(3)~式(5)で表される化合物の具体例を以下に記載する。Meはメチル基を示し、Etはエチル基を示し、iPrはイソプロピル基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
<エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物の組み合わせについて>
 本発明の一例においては、発光性粒子は、エネルギードナー化合物として、少なくとも一種の式(1)で表される化合物を含有し、エネルギーアクセプター化合物として、少なくとも一種の式(1)で表される化合物を含有する。
 本発明の別の例においては、発光性粒子は、エネルギードナー化合物及びエネルギーアクセプター化合物の何れか一方として、式(1)で表される化合物を含有し、エネルギードナー化合物及びエネルギーアクセプター化合物の何れか他方として、後記する式(2)で表される化合物を含有する。即ち、発光性粒子としては、エネルギードナー化合物として式(1)で表される化合物を含有し、エネルギーアクセプター化合物として式(2)で表される化合物を含有する発光性粒子でもよいし、エネルギーアクセプター化合物として式(1)で表される化合物を含有し、エネルギードナー化合物として式(2)で表される化合物を含有する発光性粒子でもよい。
<式(2)で表される化合物>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 式(2)中、m1及びm2はそれぞれ独立に0~4の整数を表し、m1及びm2の何れかは少なくとも1以上である。Mは半金属原子又は金属原子を表す。R1、R2及びR3はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Y1及びY2はそれぞれ独立にハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、Y1及びY2は互いに連結して環を形成してもよい。Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香環を表す。Z1及びZ2はそれぞれ独立にアリール基、ヘテロ環基又はアミノ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。m1が2以上である場合、複数のZ1は同じ基でもそれぞれ異なる基でもよく、m2が2以上である場合、複数のZ2は同じ基でもそれぞれ異なる基でもよい。
 式(2)中、m1及びm2はそれぞれ独立に0~4の整数を表し、好ましくは、m1及びm2は共に1以上である。m1及びm2は同一でも異なる整数でもよいが、好ましくは同一の整数である。好ましくは、m1及びm2はそれぞれ独立に1又は2であり、より好ましくは、m1及びm2は共に1又は共に2であり、特に好ましくはm1及びm2は共に1である。
 式(2)中、Mは半金属原子又は金属原子を表し、好ましくは半金属原子を表し、特に好ましくは、ホウ素原子を示す。
 式(2)中、R1、R2及びR3はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。
 好ましくは、R1及びR2はそれぞれ独立に、アリール基又はヘテロ環基であり、これらは置換基を有していてもよい。
 R1及びR2はそれぞれ同一でも異なっていてもよいが、好ましくは同一である。
 R1及びR2は、連結して環を形成することはない。
 好ましくは、R3は、水素原子、アルキル基、アリール基又はヘテロ環基であり、これらは置換基を有していてもよい。より好ましくは、R3は、水素原子である。
 式(2)中、Y1及びY2はそれぞれ独立にハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、Y1及びY2は互いに連結して環を形成してもよい。
 好ましくは、Y1及びY2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、又はアリールオキシ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、Y1及びY2は互いに連結して環を形成してもよい。
 より好ましくは、Y1及びY2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子である。
 さらに好ましくは、Y1及びY2はフッ素原子である。
 Y1及びY2はそれぞれ同一でも異なっていてもよいが、好ましくは同一である。
 式(2)中、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香環を表す。
 好ましくは、Ar1及びAr2はベンゼン環を表す。
 式(2)中、Z1及びZ2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、又はアミノ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。m1が2以上である場合、複数のZ1は同じ基でもそれぞれ異なる基でもよく、m2が2以上である場合、複数のZ2は同じ基でもそれぞれ異なる基でもよい。
 好ましくは、Z1及びZ2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基を表す。
 より好ましくは、Z1及びZ2は、それぞれ独立に、フェニル基、ナフチル基、又はアントリル基を表し、これらは置換基を有していてもよい。
 好ましくは、m1が2以上である場合、複数のZ1は同じ基である。

 好ましくは、m2が2以上である場合、複数のZ2は同じ基である。
 式(2)で表される化合物は、分子内に、カルボン酸基、リン酸基、スルホン酸基などの酸性基を有さないことが好ましい。
<式(2A)で表される化合物について>
 式(2)で表される化合物の好ましい例としては、下記式(2A)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 式(2A)中、Y1及びY2はそれぞれ独立にハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよい。上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
 好ましくは、Y1及びY2はそれぞれ独立にハロゲン原子を表す。
 特に好ましくは、Y1及びY2はフッ素原子である。
 式(2A)中、R3は水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、又はアシル基を表し、これらは置換基を有していてもよい。
 好ましくは、R3は、水素原子、アルキル基、アリール基又はヘテロ環基であり、これらは置換基を有していてもよい。
 より好ましくは、R3は、水素原子である。
 式(2A)中、Ar3及びAr4はそれぞれ独立にアリール基又はヘテロ環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
 式(2A)中、R34~R41はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、又はアミノ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
 式(2A)中、好ましくは、R34~R41の少なくとも1つ以上が、置換基を有していてもよいアリール基である。
 さらに好ましくは、R34~R37の少なくとも1つ以上が、置換基を有していてもよいアリール基であり、R38~R41の少なくとも1つ以上が、置換基を有していてもよいアリール基である。
 より好ましくは、R34~R41の少なくとも1つ以上が、式(4)で表される基である。さらに好ましくは、R34~R37の少なくとも1つ以上が、式(4)で表される基であり、R38~R41の少なくとも1つ以上が、式(4)で表される基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
式(4)中、R201~R205は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、又はアミノ基であり、R201及びR205の少なくとも一方は水素原子以外の原子又は基である。R201とR202は互いに連結して環を形成してもよく、R202とR203は互いに連結して環を形成してもよく、R203とR204は互いに連結して環を形成してもよく、R204とR205は互いに連結して環を形成してもよい。
 別の好ましい態様によれば、R34~R41の少なくとも1つ以上が、式(5)で表される基である。さらに好ましくは、R34~R37の少なくとも1つ以上が、式(5)で表される基であり、R38~R41の少なくとも1つ以上が、式(5)で表される基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 式(5)中、R101は、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、又はアシル基を表し、これらは置換基を有していてもよい。上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。Ar101はアリール基、又はヘテロ環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。Ar101とR101は互いに連結して環を形成してもよい。
 式(2A)で表される化合物は、分子内に、カルボン酸基、リン酸基、スルホン酸基などの酸性基を有さないことが好ましい。
<式(2)又は式(2A)で表される化合物の具体例>
 式(2)又は式(2A)で表される化合物の具体例を以下に記載する。Meはメチル基を示し、Buはn-ブチル基を示し、Phはフェニル基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
<エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物の組み合わせの具体例について>
 エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物の組み合わせの具体例を以下に記載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
 エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物の選択に関しては、吸収が短波長の化合物がエネルギードナー化合物であり、吸収が長波長の化合物がエネルギーアクセプター化合物であり、エネルギードナー化合物の発光とエネルギーアクセプター化合物の吸収が少しでも重なっている場合には、本発明の発光性粒子において使用できる可能性がある。エネルギーアクセプター化合物の吸収の極大波長が、エネルギードナー化合物の吸収の波長より10~100nm程度長波長側にある場合が好ましい。エネルギーアクセプター化合物の吸収の極大波長が、エネルギードナー化合物の吸収の波長より10~70nm長波長側にある場合がより好ましい。
 エネルギードナー化合物の発光が吸収のどの程度長波長に出るか(ストークスシフトの大きさ)は化合物によって異なるため、一概には言えないが、式(1)で表される化合物では吸収極大波長+30nm程度に発光の極大があり、そこから+100nm程度までは発光スペクトルが存在するため、その付近に吸収を持つアクセプター化合物を併用することによりエネルギー移動の系が実現できることが想定される。
 なお、各化合物の吸収波長に関しては、化合物を合成して測定するだけでなく、Gaussian等による計算から予測することも可能であり、計算値の関係から、エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物の組み合わせを推定することもできる。
 本発明においては、ストークスシフトの大きさが、好ましくは25nm以上であり、より好ましくは30nm以上であり、より一層好ましくは35nm以上であり、さらに好ましくは40nm以上であり、さらに一層好ましくは45nm以上であり、特に好ましくは50nm以上であり、最も好ましくは60nm以上である。ストークスシフトの大きさの上限は特に限定されないが、一般的には、150nm以下である。
<式(1)で表される化合物の使用量>
 本発明で用いる粒子(即ち、エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物を添加する前の粒子)に対するエネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物の総量は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、好ましくは2μmol/g~500μmol/gであり、より好ましくは2μmol/g~400μmol/gであり、さらに好ましくは4μmol/g~300μmol/gであり、特に好ましくは6μmol/g~200μmol/gである。本発明で用いる粒子(即ち、エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物を添加する前の粒子)に対する式(1)で表されるエネルギードナー化合物と式(1)で表されるエネルギーアクセプター化合物の総量は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、好ましくは0.1質量%~30質量%であり、より好ましくは0.2質量%~25質量%であり、さらに好ましくは0.3質量%~20質量%であり、特に好ましくは0.5質量%~15質量%である。
 エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物のモル比は、1:10~20:1であることが好ましく、1:5~10:1であることがより好ましい。
 エネルギーアクセプター化合物として二種以上の化合物を使用してもよく、またエネルギーアクセプター化合物として二種以上の化合物を使用してもよい。上記の場合、使用される化合物の合計量が、上記の範囲内となることが好ましい。
<式(1)で表される化合物の製造方法>
 式(1)で表される化合物は、例えば、後記する実施例に示す合成スキームにより製造することができる。
 一例として、化合物D1-1の合成の概要を以下に示す。2,3,5,6-テトラフルオロベンズアルデヒド及びジクロロメタンの混合物に、3-エチル-2,4-ジメチルピロール及びトリフルオロ酢酸を加えて撹拌し、次いで、クロラニルを加えて撹拌する。その後、ジイソプロピルエチルアミンを滴下し、撹拌する。続いて、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体を滴下し、撹拌して反応を行うことにより、化合物1-Aを製造する。
 化合物1-A、2,4,6-トリメチルベンズアルデヒド、及び脱水トルエンの混合物に、ピペリジン及びp-トルエンスルホン酸1水和物を加えて、溶媒を留去しながら撹拌して反応を行うことにより、化合物D1-1を製造することができる。
 化合物D1-1は、式(1)で表される化合物の定義の範囲内である。化合物D1-1以外の式(1)で表される化合物についても、反応に使用する化合物を、所望の式(1)で表される目的化合物に対応する置換基を有する化合物に置き換えることによって、製造することができる。
<式(2)で表される化合物の製造方法>
 式(2)で表される化合物は、例えば、以下に示す合成スキームにより製造することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 上記合成スキームにおけるR1及びZ1の定義は、式(2)におけるR1及びZ1の定義と同義である。
 化合物A-10と化合物A-20とをMacromolecules 2010、43、193-200に記載の方法に従って反応させることにより、化合物A-30を合成することができる。次いで、化合物A-30、式:Z1-B(OH)2で表される化合物、及びフッ化セシウム(CsF)をジメトキシエタン(DME)と水の混合溶液に加え、真空引き、窒素置換を繰り返して脱気を行う。酢酸パラジウム(Pd(OAc)2)、及び2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’、6’-ジメトキシビフェニル(SPhos)を加え、昇温し、還流下、所定の時間(例えば、2~24時間)反応させることにより、化合物D-10を製造することができる。
 化合物D-10は、式(2)で表される化合物の定義の範囲内である。化合物D-10以外の式(2)で表される化合物についても、化合物A-10、化合物A-20、及び式:Z1-B(OH)2で表される化合物の何れか一種以上の化合物を、対応する化合物に置き換えることによって、製造することができる。
<粒子>
 本発明の発光性粒子は、粒子を含む。粒子の材質及び形態は特に限定されず、例えば、ポリスチレンビーズなどの有機高分子粒子、又はガラスビーズ等の無機粒子を用いることができる。粒子の材質の具体例としては、スチレン、メタクリル酸、グリシジル(メタ)アクリレート、ブタジエン、塩化ビニル、酢酸ビニルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、又はブチルメタクリレートなどのモノマーを重合させたホモポリマー、並びに2種以上のモノマーを重合させたコポリマーなどが挙げられ、上記のホモポリマー又はコポリマーを均一に懸濁させたラテックスでもよい。また、粒子としては、その他の有機高分子粉末、無機物質粉末、微生物、血球、細胞膜片、リポソーム、マイクロカプセルなどが挙げられる。粒子としては、ラテックス粒子が好ましい。
 ラテックス粒子を使用する場合、ラテックスの材質の具体例としては、ポリスチレン、スチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸共重合体、スチレン-グリシジル(メタ)アクリレート共重合体、スチレン-スチレンスルホン酸塩共重合体、メタクリル酸重合体、アクリル酸重合体、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、塩化ビニル-アクリル酸エステル共重合体、ポリ酢酸ビニルアクリレートなどが挙げられる。ラテックスとしては、単量体としてスチレンを少なくとも含む共重合体が好ましく、スチレンと、アクリル酸又はメタクリル酸との共重合体が特に好ましい。ラテックスの作製方法は特に限定されず、任意の重合方法により作製することができる。但し、本発明の発光性粒子に抗体を標識して使用する場合には、界面活性剤が存在すると抗体固定化が困難となるため、ラテックスの作製には、無乳化剤乳化重合、即ち界面活性剤などの乳化剤を用いない乳化重合を用いるか、界面活性剤などの乳化剤を用いた乳化重合によりラテックスを作製したのちに精製により界面活性剤を除去あるいは低減するのが好ましい。界面活性剤の除去あるいは低減をするための方法としては特に限定されないが、遠心分離によりラテックスを沈降させた後に上澄みを除去する操作を繰り返す精製方法が好ましい。
 ラテックスの作製において、無乳化剤乳化重合を用いる場合、反応温度、モノマー組成比(例えば、スチレンとアクリル酸の比)、重合開始剤の量を変更することで、平均粒径を80~300nmの範囲で制御することができる。
ラテックスの作製において、界面活性剤(例えばドデシル硫酸ナトリウムなど)を用いた乳化重合を用いる場合、界面活性剤の量、反応温度、モノマー組成比(例えば、スチレンとアクリル酸の比)、重合開始剤の量を変更することで、平均粒径を30~150nmの範囲で制御することができる。
<発光性粒子>
 本発明の発光性粒子は、式(1)で表される化合物を含むことにより、発光波長が長波長であること、並びに高い量子収率及び大きなストークスシフトを有することを達成している。
 発光性粒子の励起極大波長とは、励起スペクトルで蛍光強度の最も大きい波長である。発光性粒子の発光極大波長とは、蛍光スペクトルで蛍光強度の最も大きい波長のことである。また、励起スペクトルは、蛍光強度の励起波長依存性を示し、蛍光スペクトルは、蛍光強度の蛍光波長依存性を示す。
 本発明の発光性粒子の励起極大波長は、好ましくは600nm~900nmであり、より好ましくは630nm~900nmであり、さらに好ましくは650nm~900nmである。
 本発明の発光性粒子の発光極大波長は、好ましくは650nm~900nmであり、より好ましくは680nm~900nmであり、さらに好ましくは700nm~900nmであり、特に好ましくは720nm~900nmである。
 本発明の発光性粒子の励起極大波長、及び発光極大波長は、市販の蛍光分光光度計を使用して測定することができ、例えば、島津製作所製の蛍光分光光度計RF-5300PCを使用して測定することができる。
 発光性粒子の量子収率とは、発光性粒子が吸収した光子数に対する蛍光として発光した光子数の割合のことである。
 本発明の発光性粒子が示す量子収率は、好ましくは0.25以上であり、より好ましくは0.30以上であり、さらに好ましくは0.35以上であり、特に好ましくは0.40以上である。量子収率の上限は特に限定されないが、一般的には、1.0以下である。
 本発明の発光性粒子の量子収率は、市販の量子収率測定装置を使用して測定することができ、例えば、浜松ホトニクス社製の絶対PL量子収率測定装置C9920-02を使用して測定することができる。
(発光性粒子の平均粒径(平均粒子径)の測定方法)
 本発明の発光性粒子の平均粒径は、粒子の材質や被検物質を測定する濃度範囲、測定機器などによって異なるが、0.001~10μm(より好ましくは0.01~1μm)の範囲が好ましく、30~500nmの範囲がより好ましく、50~300nmの範囲がさらに好ましく、80~200nmの範囲が特に好ましく、100~150nmの範囲が最も好ましい。本発明に用いることが可能な発光性粒子の平均粒径は、市販の粒度分布計等で計測することができる。粒度分布の測定方法としては、光学顕微鏡法、共焦点レーザー顕微鏡法、電子顕微鏡法、原子間力顕微鏡法、静的光散乱法、レーザー回折法、動的光散乱法、遠心沈降法、電気パルス計測法、クロマトグラフィー法、超音波減衰法等が知られており、それぞれの原理に対応した装置が市販されている。これらの測定方法のうち、粒子径範囲及び測定の容易さから、動的光散乱法を用いて発光性粒子の平均粒径を測定することが好ましい。動的光散乱を用いた市販の測定装置としては、ナノトラックUPA(日機装(株))、動的光散乱式粒径分布測定装置LB-550((株)堀場製作所)、濃厚系粒径アナライザーFPAR-1000(大塚電子(株))等が挙げられる。本発明では、平均粒径は、25℃にて、粘度0.8872CP、水の屈折率1.330の条件で測定したメジアン径(d=50)として求めるものとする。
<発光性粒子の製造方法>
 本発明の発光性粒子の製造方法は特に限定されないが、少なくとも一種のエネルギードナー化合物と、少なくとも一種のエネルギーアクセプター化合物と粒子とを混合することによって製造することができる。例えば、ラテックス粒子などの粒子に、エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物を添加することによって、本発明の発光性粒子を作製することができる。より具体的には、水及び水溶性有機溶剤(テトラヒドロフラン、メタノール等)の何れか一種以上を含む粒子の溶液に、エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物を含む溶液を添加して攪拌することにより、本発明の発光性粒子を製造することができる。
 本発明の発光性粒子は、分散液の形態で使用してもよい。
 分散液は、本発明の発光性粒子を分散媒に分散することにより製造することができる。分散媒としては、水、有機溶媒、又は水と有機溶媒との混合物等が挙げられる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒などを使用することができる。
 分散液における発光性粒子の固形分濃度は特に限定されないが、一般的には0.1~20質量%であり、好ましくは0.5~10質量%であり、より好ましくは1~5質量%である。
<発光性粒子の利用>
 本発明の発光性粒子は、具体的な蛍光検出法の一例としては、タンパク質、酵素又は無機化合物などを定量するための蛍光検出法において使用することができる。
 以下に、本発明の実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、以下の実施例に示される材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
 用語は以下の意味を示す。
MS:質量分析 (mass spectrometry)
ESI:エレクトロスプレーイオン化(electrospray ionization)
NMR:核磁気共鳴(nuclear magnetic resonance)
Me:メチル
Et:エチル
iPr:イソプロピル
PL:フォトルミネッセンス
TEA:トリエチルアミン
THF:テトラヒドロフラン
v/v:容量/容量
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
[化合物(D1-3)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
<化合物(3-A)の合成>
 1L三ツ口フラスコに、窒素雰囲気下、3,5-ビス(トリフルオロメチル)ベンズアルデヒド16.22g、ジクロロメタン200mLを導入し、室温で撹拌した。水冷しながら2,4-ジメチルピロール15.75gを滴下し、続いて、トリフルオロ酢酸を5滴加えた後、室温で30分間撹拌した。水冷しながらクロラニル19.45gを加え、室温で30分間撹拌した後、水冷しながらジイソプロピルエチルアミン80mLを滴下し、室温で30分間撹拌した。続いて、水冷しながら三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体85mLを滴下し、室温で30分間撹拌した。飽和炭酸水素ナトリウム400mLを滴下し、抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この粗生成物をシリカゲルカラムクロマグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、エタノールで再結晶することにより、化合物(3-A)を4.40g得た。
<化合物(3-B)の合成>
 300mL三ツ口フラスコに、化合物(3-A)を3.05g、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール60mLを導入し、室温で撹拌した。N-ヨードスクシンイミド(NIS)3.60gを導入し、室温で1時間半撹拌した。反応液を減圧濃縮した後、チオ硫酸ナトリウム水溶液50mL(チオ硫酸ナトリウム10g溶解)、塩化メチレン100mLを加え、抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この粗生成物をエタノールで再結晶することにより、化合物(3-B)を3.90g得た。
<化合物(3-C)の合成>
 100mL三ツ口フラスコに、化合物(3-B)を2.2g、2,4,6-トリメチルベンズアルデヒド2.6g、脱水トルエン40mLを導入し、室温で撹拌した。ピペリジン4mLを導入して65℃で1時間撹拌した。反応液を減圧濃縮して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、エタノールで再結晶することにより、化合物(3-C)を2.4g得た。
<化合物(D1-3)の合成>
 100mL三ツ口フラスコに、化合物(3-C)を96mg、2,4,6-トリメチルフェニルボロン酸64mg、フッ化セシウム130mg、メトキシシクロペンタン10mLを導入し、室温で撹拌しながら、減圧脱気後、窒素雰囲気にした。ここに、SPhos Pd G3(Aldrich製)63mgを加え、1時間加熱還流した。飽和塩化アンモニウム水溶液10mL,酢酸エチル10mLを加え、抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この粗生成物を分取TLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、エタノールで再結晶することにより、化合物(D1-3)を16mg得た。化合物の同定は、1H-NMRとESI-MSにより行った。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ 8.02(s,1H),8.00(s,2H),7,42(d,J=22.4Hz,2H),6.92(s,4H),6.80(s,4H),6.67(d,J=22.4Hz,2H),2.27(s,6H),2.17(s,6H),2.16(s,6H),2.11(s,12H),2.01(s,12H).
ESI-MS:[M-H]-=955.8
[化合物(D1-1)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
<化合物(1-A)の合成>
 100mL三ツ口フラスコに、窒素雰囲気下、2,3,5,6-テトラフルオロベンズアルデヒド1.00g、ジクロロメタン20mLを導入し、室温で撹拌した。水冷しながら3-エチル-2,4-ジメチルピロール0.98gを滴下し、続いて、トリフルオロ酢酸を2滴加えた後、室温で15分間撹拌した。水冷しながらクロラニル1.0gを加え、室温で10分間撹拌した後、水冷しながらジイソプロピルエチルアミン3.67gを滴下し、室温で15分間撹拌した。続いて、水冷しながら三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体5.6mLを滴下し、室温で60分間撹拌した。飽和炭酸水素ナトリウムおよびトルエンを滴下し、抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン)で精製した後、メタノールで再結晶することにより、化合物(1-A)を0.76g得た。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ 7.20-7.30(m,1H),2.54(s,6H),2.33(q,J=7.6Hz,4H),1.51(s,6H),1.01(t,J=7.6Hz,6H).
<化合物(D1-1)の合成>
 100mL三ツ口フラスコに、化合物(1-A)を181mg、2,4,6-トリメチルベンズアルデヒド237mg、脱水トルエン10mLを導入し、室温で撹拌した。ピペリジン2mLおよびp-トルエンスルホン酸1水和物(和光純薬工業(株)社製、試薬特級)2片を加えて140℃で溶媒を留去しながら1時間撹拌した。反応液を減圧濃縮して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン)で精製した後、アセトニトリルで再結晶することにより、化合物(D1-1)を194mg得た。化合物の同定は、1H-NMRとESI-MSにより行った。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ 7,40(d,J=17.2Hz,2H),7,32(d,J=17.2Hz,2H),7.20-7.30(m,1H),6.93(s,4H),2.66(q,J=7.6Hz,4H),2.44(s,12H),2.30(s,6H),1.55(s,6H),1.19(t,J=7.6Hz,6H).
ESI-MS:[M-H]-=711.7
[化合物(D1-2)の合成]
 化合物(D1-3)の合成において、3,5-ビス(トリフルオロメチル)ベンズアルデヒドを2,3,5,6-テトラフルオロベンズアルデヒドに置き換えたこと以外は同様にして合成し、粗生成物をシリカゲルカラムクロマグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、メタノールで再結晶することにより、化合物(D1-2)を16mg得た。化合物の同定は、1H-NMRとESI-MSにより行った。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ 7.43(s,1H),7.39(s,1H),7.29-7.21(m,1H),6.94(s,4H),6.80(s,4H),6.69(s,1H),6.65(s,1H),2.29(s,6H),2.23(s,6H),2.08(s,12H),2.03(s,12H),1.33(s,6H).
ESI-MS:[M-H]-=891.4
 また、化合物(D1-2)は以下の合成方法によっても合成を行った。
<化合物(D1-2)の合成>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
化合物(D1-2A)の合成
 500mL三ツ口フラスコに、窒素雰囲気下、2,4-ジメチルピロール1.16ml及びジクロロメタン140mLを導入し、室温で撹拌した。2,3,5,6-テトラフルオロベンズアルデヒド1.0g、トリフルオロ酢酸1滴を加えた後、室温で15分間撹拌した。クロラニル(Chloranil)1.38gを加え、室温で15分間撹拌した後、水冷しながらジイソプロピルエチルアミン(NiPr2Et)6.8mLを滴下し、室温で20分間撹拌した。続いて、水冷しながら三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF3・Et2O)7.8mLを滴下し、室温で30分間撹拌した。飽和炭酸水素ナトリウム400mLを滴下し、ジクロロメタンで抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この粗生成物をシリカゲルカラムクロマグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、メタノールで再結晶することにより、化合物(D1-2A)を360mg得た。
化合物(D1-2B)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 300mL三ツ口フラスコに、化合物(D1-2A)を300mg、及び1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール8mLを導入し、室温で撹拌した。N-ヨードスクシンイミド409mgを導入し、室温で1時間半撹拌した。反応液を減圧濃縮した後、塩化メチレン40mLを加え、抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、ろ過を施し減圧濃縮した。この粗生成物にエタノールを加えて分散洗浄およびろ過を施すことにより、化合物(D1-2B)を382mg得た。
化合物(D1-2C)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 100mL三ツ口フラスコに、化合物(D1-2B)を278mg、2,4,6-トリメチルフェニルボロン酸564mg、フッ化セシウム653mg、及びメトキシシクロペンタン43mLを導入し、室温で撹拌しながら、減圧脱気後、窒素雰囲気にした。ここに、SPhos Pd G3(Aldrich製)269mgを加え、1時間加熱還流した。酢酸エチル250mLを加え、抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この組成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、ジクロロメタン5mlに溶解させ、さらにメタノール15mlを加えた後にジクロロメタンを留去し、再沈殿させた。沈殿物をろ過し、化合物(D1-2C)206mgを得た。
化合物(D1-2)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 100mL三ツ口フラスコに、化合物(D1-2C)を50mg、トルエン5ml、2,4,6-トリメチルベンズアルデヒド46μl、ピペリジン400μl、p-トルエンスルホン酸1片を導入し、窒素下で1時間加熱還流した。2,4,6-トリメチルベンズアルデヒド46μlを追添して1時間加熱還流させた後、ピペリジン200μlを追添してさらに1時間加熱還流させた。反応終了後、減圧濃縮し、この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/トルエン)で精製した後、ジクロロメタン3mlに溶解させ、メタノール15mlを加えた後にジクロロメタンを留去し、再沈殿させることにより、化合物(D1-2)を15mg得た。化合物の同定は、1H-NMRとESI-MSにより行った。化合物の同定は、1H-NMRとESI-MSにより行った。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ 7.43(s,1H),7.39(s,1H),7.29-7.21(m,1H),6.94(s,4H),6.80(s,4H),6.69(s,1H),6.65(s,1H),2.29(s,6H),2.23(s,6H),2.08(s,12H),2.03(s,12H),1.33(s,6H).
ESI-MS:[M-H]-=891.4
[化合物(D1-4)の合成]
 化合物(D1-1)の合成において、2,4,6-トリメチルベンズアルデヒドを2,4,6-トリメトキシベンズアルデヒドに置き換えたこと以外は同様にして合成し、化合物(D1-4)を合成した。化合物の同定は、1H-NMRとESI-MSにより行った。
ESI-MS:[M+H]+=825.3
400MHz 1H-NMRスペクトルは図1に示す。
[化合物(D1-5)の合成]
 化合物(D1-2)の合成において、2,4,6-トリメチルベンズアルデヒドを4-メトキシベンズアルデヒドに置き換えたこと以外は同様にして合成し、化合物(D1-5)を合成した。
[化合物(D1-6)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 50mL二口フラスコに、化合物(3-C)を97mg、2-エチニル-1,3,5-トリメチルベンゼン58mg、ヨウ化銅(I)3.8mg、THF4mL、トリエチルアミン1mLを導入し、室温で撹拌しながら、減圧脱気後、窒素雰囲気にした。ここにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh34)を加え、2時間加熱還流した。減圧留去で溶媒を除去し、そこにジクロロメタン30mLを加え、水20mLと飽和塩化ナトリウム水溶液20mLで洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/トルエン)で精製した後、メタノールで再結晶することにより、化合物(D1-6)を26mg得た。化合物の同定は、1H-NMRとESI-MSにより行った。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ 8.60(s,1H),8.56(s,1H),8.09(s,1H),7.90(s,2H),7.41(s,1H),7.37(s,1H),6.88(s,4H),6.85(s,4H),2.36(s,12H),2.34(s,12H),2.28(s, 6H),2.27(s,6H).
ESI-MS:[M-H]-=1003.5
[化合物(D2-1)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 化合物(D2-1)は上記のスキームに従って合成した。化合物(A-1)はBioorganic&Medicinal Chemistry 2004、12、2079-2098に記載の方法に従って合成した。化合物(A-2)はAlfa Aesar社の市販品を使用した。化合物(A-1)と化合物(A-2)を出発原料としてMacromolecules 2010、43、193-200に記載の方法にしたがって化合物(A-3)を合成した。化合物(A-3)は質量分析により同定した。
MS(ESI+)m/z:797.0([M+H]+
 上記で合成した化合物(A-3)を用いて、化合物(D2-1)を以下の通り合成した。
 化合物(A-3)(600mg、0.75mmol)、2,4,6-トリメチルフェニルボロン酸(494mg、3.01mmol)、及びフッ化セシウム(1.14g、7.50mmol)をジメトキシエタン(DMEと略記する:30mL)と水(3mL)の混合溶液に加え、真空引き、窒素置換を繰り返して脱気を行った。そこに、酢酸パラジウム(Pd(OAc)2と略記する。34mg、0.15mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’、6’-ジメトキシビフェニル(SPhos、123mg、0.30mmol)を加え、昇温した。還流下、12時間反応させた後、放冷し、水を加え抽出を行った。有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過、濃縮し粗体を得た。得られた粗体をシリカゲルカラム(50容量%クロロホルム/ヘキサン)で精製し、化合物D(2-1)(396mg、収率67%)を得た。得られた化合物(D2-1)は1H NMRスペクトル、及び質量分析により同定した。1H NMRスペクトルは図2に示す。
MS(ESI+)m/z:781.1([M+H]+
[化合物(D2-3)の合成]
 化合物(D2-3)は、化合物(A-2)の代わりに化合物(A-6)を用いたこと以外は化合物D(2-1)と同様の方法で合成した。得られた化合物は1H NMRスペクトル、及び質量分析により同定した。1H NMRスペクトルは図3に示す。
MS(ESI+)m/z:841.4([M+H]+
 化合物(A-6)は下記スキームに従って、以下の通り合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 化合物(A-4)(15.0g、74,2mmol)をメタノール(MeOHとも表記する。200mL)に加え、そこに硫酸(7.27g、74.2mmol)を滴下した。加熱還流させて5時間反応させ、放冷した後に析出した固体をろ過し、メタノールで洗浄することで化合物(A-5)(14.7g、収率92%)を得た。
 化合物(A-5)(6.00g、27.7mmol)をエタノール(EtOHとも表記する。140mL)に加え、ヒドラジン1水和物(8.32g、166mmol)を滴下した。加熱還流させて9時間反応させ、放冷した後に析出した固体をろ過し、メタノールで洗浄することで化合物(A-6)(3.60g、収率60%)を得た。
 化合物(D2-2)、及び化合物(D2-4)は、米国特許第5433896号に記載の方法に従って合成した。
 比較化合物(R-1)はJournal of American Chemical Society 2004,126,10619-10631に記載の方法に従って合成した。
 比較化合物(R-2)はAldrich社の市販品を使用した。
(蛍光ラテックス分散液の作製)
 蛍光ラテックス粒子の作製を行った。ラテックス粒子としてはスチレンとアクリル酸の9/1(質量比)混合物を水中に分散させた状態で重合させて作製した、平均粒径150nmの粒子を用いた。平均粒径は動的光散乱法を用いて測定した。上記で作製した固形分2%のラテックス分散液(25mL、固形500mg)に対してTHF(5mL)を滴下して10分攪拌した。そこに、化合物(D1-1)~化合物(D1-6)、化合物(D2-1)~化合物(D2-4)、比較化合物(R-1)及び比較化合物(R-2)から選択した2種の化合物(種類の組合わせは、下記表に示す通り)を含むTHF溶液(2.5mL)を15分間かけて滴下した。各試料に用いた化合物の量は下記表にまとめた。表中の化合物量のμmol/gはラテックスの固形1gに対する使用した化合物のモル数を表す。化合物の滴下終了後、30分攪拌した後、減圧濃縮してTHFを除去した。その後、遠心分離して粒子を沈殿させた後、超純水を加えて再度分散させることで固形分濃度2%の蛍光ラテックス分散液を製造した。
(蛍光ラテックス分散液の評価)
 上記で製造した固形分濃度2質量%の蛍光ラテックス分散液の蛍光量子収率の評価を行った。ラテックス分散液を超純水で200倍に希釈したものを用い、励起極大波長及び発光極大波長の測定には島津製作所製の蛍光分光光度計RF-5300PCを使用し、量子収率の測定には浜松ホトニクス社製の絶対PL量子収率測定装置C9920-02を使用して評価を行った。以下に示す基準で評価した結果を下記表にまとめた。ストークスシフトは、発光極大波長と励起極大波長との差である。
 励起波長の評価基準を以下に示す。
A:660nm以上
B:630nm以上660nm未満
C:630nm未満
 発光波長の評価基準を以下に示す。
S:720nm以上
A:700nm以上720nm未満
B:680nm以上700nm未満
C:650nm以上680nm未満
D:650nm未満
 ストークスシフトの評価基準を以下に示す。
A:60nm以上
B:40nm以上60nm未満
C:40nm未満
 量子収率の評価基準を以下に示す。
A:0.4以上
B:0.25以上0.4未満
C:0.1以上0.25未満
D:0.1未満
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000047
 上記の結果から、本発明の発光性粒子は、比較例の発光性粒子よりも量子収率が高いことが分かる。また、上記した本発明の実施例の発光性粒子はいずれも700nm以上の発光極大波長と、40nm以上のストークスシフトを有している。本発明の発光性粒子は、特に生体の窓領域(生体を透過しやすい近赤外波長域である650~900nm付近)を利用したイメージングに有用な粒子である。

Claims (11)

  1. 少なくとも一種のエネルギードナー化合物と、少なくとも一種のエネルギーアクセプター化合物と、粒子とを含有する発光性粒子であって、前記エネルギードナー化合物及び前記エネルギーアクセプター化合物の少なくとも一種が、下記式(1)で表される化合物である、発光性粒子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    式中、R11~R15はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R11~R15のうち少なくとも3つは水素原子以外の原子又は基を表す。X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、アリール基又はヘテロ環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。L1及びL2はそれぞれ独立に、式(L-1)~式(L-4)の何れかを表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    式中、R111~R116はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Aは、-O-、-S-、又は-NH-を表す。
  2. 前記エネルギードナー化合物として、少なくとも一種の前記式(1)で表される化合物を含有し、前記エネルギーアクセプター化合物として、少なくとも一種の前記式(1)で表される化合物を含有する、請求項1に記載の発光性粒子。
  3. 前記エネルギードナー化合物及び前記エネルギーアクセプター化合物の何れか一方として、前記式(1)で表される化合物を含有し、前記エネルギードナー化合物及び前記エネルギーアクセプター化合物の何れか他方として、下記式(2)で表される化合物を含有する、請求項1に記載の発光性粒子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    式(2)中、m1及びm2はそれぞれ独立に0~4の整数を表し、m1及びm2の何れかは少なくとも1以上である。Mは半金属原子又は金属原子を表す。R1、R2及びR3はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Y1及びY2はそれぞれ独立にハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、Y1及びY2は互いに連結して環を形成してもよい。Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香環を表す。Z1及びZ2はそれぞれ独立にアリール基、ヘテロ環基又はアミノ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。m1が2以上である場合、複数のZ1は同じ基でもそれぞれ異なる基でもよく、m2が2以上である場合、複数のZ2は同じ基でもそれぞれ異なる基でもよい。
  4. 前記式(1)で表される化合物が、下記式(3)で表される化合物である、請求項1から3の何れか一項に記載の発光性粒子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    式中、R11~R15、X1、X2、Ar1及びAr2は式(1)における定義と同義であり、L21及びL22はそれぞれ独立に、式(L-1)又は式(L-2)で表される基を表わす。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
  5. 前記粒子がラテックス粒子である、請求項1から4の何れか一項に記載の発光性粒子。
  6. 前記粒子が、カルボキシル基を有する、請求項1から5の何れか一項に記載の発光性粒子。
  7. 平均粒子径が30~500nmである、請求項1から6の何れか一項に記載の発光性粒子。
  8. エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物のモル比が1:10~10:1である、請求項1から7の何れか一項に記載の発光性粒子。
  9. エネルギードナー化合物とエネルギーアクセプター化合物のストークスシフトが40nm以上である、請求項1から8の何れか一項に記載の発光性粒子。
  10. 発光極大波長が650~900nmである、請求項1から9の何れか一項に記載の発光性粒子。
  11. 励起極大波長が600nm~900nmである、請求項1から10の何れか一項に記載の発光性粒子。
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