WO2021215514A1 - 化合物及びこれを用いた標識生体物質 - Google Patents
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- G01N33/582—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances with fluorescent label
Definitions
- the present invention relates to a compound and a labeled biological substance using the compound.
- Fluorescent labeling in which biomolecules (antibodies, etc.) that bind to the target substance to be detected are labeled with a fluorescent compound (dye) in order to observe changes in the body due to various stimuli (disease, environmental changes, etc.) Biological substances are heavily used.
- a fluorescent compound for example, even in Western blotting (hereinafter, also abbreviated as WB) that detects a specific protein from a protein mixture, the presence or absence or abundance of the specific protein is detected using a fluorescently labeled antibody that binds to this protein.
- WB Western blotting
- the fluorescence method is used.
- biofluorescence imaging for observing a specific part of the living body visualized by a fluorescent label is one of the living body observation techniques. It is used as one.
- a cyanine dye is known as a fluorescent dye used for the above fluorescent labeling.
- a cyanine dye is used for fluorescent labeling, interactions such as self-association between the dyes after labeling are likely to occur, and the fluorescence quantum yield tends to decrease.
- Patent Documents 1 and 2 describe a cyanine dye into which a water-soluble PEG (polyethylene glycol) group has been introduced.
- the cyanine dyes described in each patent document exhibit higher fluorescence intensity than the conventional cyanine dyes because the self-association between the dyes after labeling is suppressed by the PEG group contained in the dye. Will be done.
- An object of the present invention is to provide a compound having good binding property to a biological substance and the obtained labeled biological substance exhibiting excellent fluorescence intensity. Another object of the present invention is to provide a labeled biological substance obtained by binding this compound and a biological substance.
- R 1 ⁇ R 4 is optionally substituted alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or - indicates a (CH 2 -CH 2 -O) m -R 21.
- m is 1 to 10
- R 21 indicates an alkyl group which may have a substituent.
- R 11 to R 13 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, an amino group or a halogen atom, and adjacent groups are bonded to each other. It may form a 5- or 6-membered ring.
- n is an integer of 1 to 3.
- L 1 and L 2 indicate an alkyl group which may have a substituent or- (CH 2- CH 2- O) m- R 21 .
- R 21 and m are synonymous with the above R 21 and m. ⁇ 1 and ⁇ 2 are 0 or 1.
- Ring Z 1 and ring Z 2 represent a 6-membered ring formed of a ring-constituting atom selected from a carbon atom and a nitrogen atom, and may have a substituent or may form a fused ring. ..
- at least one of the ring Z 1 and the ring Z 2 is a benzene ring represented by the following general formula (Z ⁇ ) or a nitrogen-containing 6-membered ring satisfying the following regulation (Z ⁇ ).
- R 22 represents an alkyl group, an alkoxy group, a sulfo group, a sulfonamide group, a nitro group or a halogen atom.
- R 23 to R 25 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a sulfo group, a sulfonamide group, a nitro group or a halogen atom, and adjacent groups are bonded to each other to form a fused ring.
- the structure represented by the general formula (Z ⁇ ) is a heterocycle containing the nitrogen atom of the general formula (1) at the position of * so that R 22 is at the ortho position of the nitrogen atom to which L 1 or L 2 is bonded. Combine with.
- a nitrogen-containing 6-membered ring in which the ring-constituting atom located at the ortho position with respect to the nitrogen atom to which L 1 or L 2 is bonded is a nitrogen atom.
- the ring-constituting nitrogen atom located at this ortho position may be substituted with a substituent.
- At least one of R 1 to R 4 , L 1 and L 2 includes a structure represented by-(CH 2- CH 2- O) m- R 21.
- R 21 and m are synonymous with the above R 21 and m.
- At least one of the substituents of L 1 , L 2 and the ring-constituting nitrogen atom located at the above-mentioned ortho position contains a carboxy group or a substituent capable of binding to a biological substance.
- Z 1 and Z 2 is a nitrogen-containing 6-membered ring satisfying the above regulation (Z ⁇ )
- L 1 , L 2 , R 1 to R 4 and the ring-constituting nitrogen atom located at the above ortho position are present.
- Two of the substituents may be bonded to each other to form a ring containing a methine chain having a number of repetitions of 2n + 3.
- the compound represented by the formula (1) is a neutral compound.
- R 31 represents an alkyl group which may have a substituent or- (CH 2- CH 2- O) m- R 21 .
- R 32 to R 35 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a sulfo group, a sulfonamide group, a nitro group or a halogen atom, and adjacent groups are bonded to each other to form a fused ring. May be good.
- R 1 to R 4 , R 11 to R 13 , L 1 , L 2 , R 21 to R 25 and m are the above R 1 to R 4 , R 11 to R 13 , L 1 , L 2 and R 21 to R. It is synonymous with 25 and m.
- l indicates 2 or 3.
- At least one of L 1 , L 2 and R 31 contains a carboxy group or a substituent capable of binding to a biological material.
- the compound represented by any of the formulas (2-1) to (2-3) is a neutral compound.
- a structure in which at least one of the above R 1 and R 2 and at least one of the above R 3 and R 4 have m 1 to 10 and are represented by-(CH 2- CH 2- O) m-.
- the compound according to [1] or [2], which comprises. [4] At least one of the substituent and R 31 of the ring-constituting nitrogen atom located at the ortho position in L 1 , L 2 , and the above (Z ⁇ ) is a carboxy group or a substituent capable of binding to a biological substance, and m 1. a ⁇ 10, - (CH 2 -CH 2 -O) m - and a structure represented by, [1] to a compound according to any one of [3]. [5] The compound according to any one of [1] to [4], wherein at least one of R 11 to R 13 is an aryloxy group or an arylthio group.
- R 1 ⁇ R 6 is optionally substituted alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or - indicates a (CH 2 -CH 2 -O) m -R 21.
- R 31 represents an alkyl group which may have a substituent or- (CH 2- CH 2- O) m- R 21 .
- R 32 to R 35 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a sulfo group, a sulfonamide group, a nitro group or a halogen atom, and adjacent groups are bonded to each other to form a fused ring. May be good.
- l indicates 2 or 3.
- L 3 to L 6 represent an alkylene group or- (CH 2- CH 2- O) m -alkylene- *. * Indicates the connection position with U.
- the linking group U represents a divalent linking group having a total atomic number of 1 to 100.
- R 11 to R 13 , R 21 , L 1 and m are synonymous with the above R 11 to R 13 , R 21 , L 1 and m.
- At least one of R 1 to R 6 , L 1 , R 31 and L 3 to L 6 includes a structure represented by-(CH 2- CH 2- O) m-. m is synonymous with m above. At least one of L 1 , R 31 , L 3 to L 6 and the linking group U contains a carboxy group or a substituent capable of binding to a biological material. However, the compounds represented by the formulas (5-1) to (5-4) are neutral compounds. [7] Connecting portion between L 3 ⁇ L 6 in the above-mentioned linking group U is, -O- group, -NR 50 - group, -COO- group, -CONR 50 - group or a -SO 2 NR 50 - is a group [6] The compound described in.
- R 50 is a hydrogen atom or an alkyl group.
- the labeled biomaterial according to [11] wherein the biomaterial is any one of a protein, an amino acid, a nucleic acid, a sugar chain and a phospholipid.
- the compound of the present invention exhibits good binding properties to biological substances, and the obtained labeled biological substance exhibits excellent fluorescence intensity.
- the labeled biological material of the present invention exhibits excellent fluorescence intensity.
- substituents there is no particular notice when there are a plurality of substituents or linking groups (hereinafter referred to as substituents, etc.) represented by a specific code or formula, or when a plurality of substituents, etc. are specified at the same time. As long as each substituent or the like may be the same or different from each other. This also applies to the regulation of the number of substituents and the like. Further, when a plurality of substituents and the like are close to each other (particularly when they are close to each other), they may be connected to each other to form a ring unless otherwise specified.
- the ring for example, an alicyclic ring, an aromatic ring and a heterocycle may be further condensed to form a condensed ring.
- the double bond may be any of E-type and Z-type in the molecule, or a mixture thereof.
- diastereomers and enantiomers are present as compounds, they may be any of them, or they may be a mixture thereof.
- the indication of a compound and a substituent is used to mean that the compound itself and the substituent itself, as well as a salt thereof and an ion thereof are included.
- the "carboxy group” is used to contain a carboxylic acid ion or a salt thereof
- the "sulfo group” is used to contain a sulfonic acid ion or a salt thereof
- the "phosphono group” is used to contain a phosphonate ion or a salt thereof.
- the monovalent or polyvalent cation in forming the salt structure is not particularly limited, and examples thereof include inorganic cations and organic cations. Specifically, alkali metals such as Na + , Li + and K + are used. cation, Mg 2+, Ca 2+ and Ba 2+, etc.
- the type of the salt may be one type, two or more types may be mixed, a salt type and a free acid structure group may be mixed in the compound, or a salt structure compound. And free acid structural compounds may be mixed.
- the compounds of the present invention are all neutral compounds. In the present invention, the fact that a compound is neutral means that it is electrically neutral. Specifically, the charge of the compound as a whole is adjusted to 0 by a charged group or counterion in the compound.
- the compound of the present invention becomes a compound having zero charge as a whole.
- the formal charge of the nitrogen atom to which L 2 is bonded is 0.
- the five-membered ring containing the nitrogen atom to which L 1 is bonded in the general formula (1) is condensed with the ring Z 1 so that the formal charge of the nitrogen atom to which L 1 is bonded becomes 0.
- a conjugate structure is adopted in which the bond portion between the nitrogen atom to which L 1 is bonded and the ring Z 1 is a double bond.
- the positive charge of the compound is specified and shown for convenience as the structure of a specific nitrogen atom.
- atoms other than the nitrogen atom may take a positive charge, and a structure represented by each general formula is used as one of the chemical structures.
- the ortho position relative to the nitrogen atom to which L 1 is attached includes a nitrogen atom to which L 1 is attached as a ring-constituting atom, in heterocycle rings Z 1 is condensed, the nitrogen atom to which L 1 is attached
- the carbon atom to which the 1-position, R 1 and R 2 are bonded is the 3-position
- the 6-position is used when the ring Z 1 is a 5-membered ring
- the 7-position is used when the ring Z 1 is a 6-membered ring.
- the substituent located at the ortho position with respect to the nitrogen atom to which L 1 is bonded is R 32 .
- R 32 the substituent located at the ortho position with respect to the nitrogen atom to which L 2 is bonded.
- R 32 the substituent located at the ortho position with respect to the nitrogen atom to which L 2 is bonded.
- R 32 the substituent located at the ortho position with respect to the nitrogen atom to which L 2 is bonded.
- the preferred substituent in the present invention is a substituent selected from the Substituent Group T described later.
- this carbon number means the carbon number of the entire group unless otherwise specified in the present invention or the present specification. That is, when this group is in the form of further having a substituent, it means the total number of carbon atoms including this substituent.
- the numerical range represented by using "-" in the present invention means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.
- the compound of the present invention is represented by the following general formula (1). Although it is not clear in detail why the compound of the present invention exhibits good binding property to a biological substance and the obtained labeled biological substance exhibits excellent fluorescence intensity, it is considered as follows.
- a methine chain linked by a conjugated double bond which means a methine chain having 2n + 3 carbon atoms constituting the methine chain, and is also referred to as a methine chain having a repetition number of 2n + 3.
- a further ring Z 1 has a condensed heterocyclic nitrogen atom tertiary amine structure of the nitrogen atom of the heterocycle ring Z 2 is condensed is by having a quaternary ammonium structure, polymethine backbone Absorption occurs due to charge transfer via.
- the compound of the present invention is classified into a compound called a polymethine dye (in a broad sense, a cyanine dye).
- the compound of the present invention has the above structure, and further, R 1 to R 4 bonded to the ring-constituting carbon atom at the 3-position in the above two heterocycles, and L 1 and L 2 substituted with the ring-constituting nitrogen atom.
- the compound having a PEG group having m exceeding 10 the decrease in the binding property to the biological substance caused by the large excluded volume effect can be suppressed, and good binding property to the biological substance can be exhibited.
- the compound of the present invention is a benzene ring having a substituent at the ortho position with respect to a nitrogen atom represented by the general formula (Z ⁇ ) described later as at least one of the above rings Z 1 and Z 2, or described later. It has a nitrogen-containing 6-membered ring in which the ortho position with respect to the nitrogen atom is a nitrogen atom, which satisfies the regulation (Z ⁇ ).
- Z ⁇ the regulation
- the interaction between the compounds is suppressed by the steric effect of the substituent at the ortho position on the ring-constituting nitrogen atom of the heterocycle bonded to the end of the polymethine chain and the hydrophilization effect obtained by the nitrogen atom located at the ortho position.
- it is considered that the decrease in fluorescence intensity due to the self-association of the compounds can be suppressed.
- Each has an excitation absorption wavelength. Therefore, these compounds represented by the general formula (1) have good binding property to biological substances and excellent fluorescence intensity in fluorescent labels using those having an excitation light source of around 600 nm, 700 nm, and 800 nm, respectively. Can be used as a compound indicating.
- the multicolor WB a plurality of emission colors are detected in the range from the visible region to the near infrared region. Therefore, it is necessary to select so that the absorption and emission waveforms of the plurality of dyes have an appropriate wavelength relationship so that the dyes do not interfere with each other and cause crosstalk when they are excited to emit light. Ideally, it is adjusted so that only one dye shines in one excitation light and the other dye does not shine. From this point of view, for example, two types of excitation light sources having wavelengths separated to some extent, around 700 nm and around 800 nm, are used for light emission in the near infrared region of the multicolor WB.
- fluorescence detection by near-infrared light excitation can suppress autofluorescence of the membrane, that is, background fluorescence, so it is easy to increase the signal noise ratio (S / N ratio) and make the target protein highly sensitive. It becomes possible to detect. Therefore, in recent years, there has been an increasing need for fluorescence detection WB using light emission in the near infrared region in analytical research on trace proteins. However, in the near infrared region, the fluorescence quantum yield of the fluorescent dye is generally low, and it is difficult to obtain a high signal amount.
- R 1 ⁇ R 4 is optionally substituted alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or - indicates a (CH 2 -CH 2 -O) m -R 21.
- m is 1 to 10
- R 21 indicates an alkyl group which may have a substituent.
- R 11 to R 13 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, an amino group or a halogen atom, and adjacent groups are bonded to each other. It may form a 5- or 6-membered ring.
- n is an integer of 1 to 3.
- L 1 and L 2 indicate an alkyl group which may have a substituent or- (CH 2- CH 2- O) m- R 21 .
- R 21 and m are synonymous with the above R 21 and m.
- ⁇ 1 and ⁇ 2 are 0 or 1.
- Ring Z 1 and ring Z 2 represent a 6-membered ring formed of a ring-constituting atom selected from a carbon atom and a nitrogen atom, and may have a substituent or may form a fused ring. ..
- at least one of the ring Z 1 and the ring Z 2 is a benzene ring represented by the general formula (Z ⁇ ) described later or a nitrogen-containing 6-membered ring satisfying the regulation (Z ⁇ ) described later.
- At least one of R 1 to R 4 , L 1 and L 2 includes a structure represented by-(CH 2- CH 2- O) m- R 21.
- R 21 and m are synonymous with the above R 21 and m.
- the group forming this bond is formed. It is sufficient that at least one of R 1 to R 4 , L 1 and L 2 containing the above contains a structure represented by-(CH 2- CH 2- O) m-.
- At least one of the substituents of the ring-constituting nitrogen atom located at the ortho position in L 1 , L 2 and the following specification (Z ⁇ ) contains a carboxy group or a substituent capable of binding to a biological substance.
- Z 1 and Z 2 is a nitrogen-containing 6-membered ring satisfying the specification (Z ⁇ ) described later
- the substitutions contained in the ring-constituting nitrogen atom located at the ortho position in L 1 , L 2 and the specification (Z ⁇ ) described later Two of the groups may be attached to each other to form a ring containing a methine chain having a repetition number of 2n + 3.
- the compound represented by the formula (1) is a neutral compound.
- R 1 to R 4 R 1 ⁇ R 4 are each independently represents an alkyl group optionally having an aryl group, a heteroaryl group, or - indicates a (CH 2 -CH 2 -O) m -R 21.
- R 1 and R 2 may be connected to each other to form a ring, and R 3 and R 4 may be connected to each other to form a ring.
- the alkyl group, aryl group and heteroaryl group that can be taken as R 1 to R 4 are synonymous with the alkyl group, aryl group and heteroaryl group in the substituent group T described later.
- the unsubstituted alkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and even more preferably 1 to 2 carbon atoms.
- the number of carbon atoms in the alkyl group portion of the alkyl group having a substituent is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 8, further preferably 2 to 6, further preferably 3 to 5.
- the number of atoms constituting the longest chain of the alkyl group having a substituent is preferably 3 to 35, more preferably 3 to 30, and even more preferably 3 to 25.
- the number of atoms constituting the portion corresponding to the longest chain of the alkyl group having the above substituent is preferably 5 to 50, more preferably 5 to 40, and further 5 to 30. preferable.
- the "carbon number of the alkyl group portion of the alkyl group having a substituent" means the carbon number excluding the substituent portion of the alkyl group.
- the number of atoms constituting the longest chain of an alkyl group having a substituent means the number of atoms including the substituent portion (that is, the total number of atoms minus the number of atoms of the molecular chain not forming the longest chain). The number of atoms).
- a substituent having a dissociable hydrogen atom such as a sulfo group or a carboxy group constitutes the longest chain, the calculation includes the hydrogen atom regardless of the presence or absence of dissociation.
- the number of atoms in the substituent portion that can be bonded to the biological substance described later is not included.
- the substituents that the alkyl groups that can be taken as R 1 to R 4 may have include an alkoxy group, a carboxy group, an alkoxycarbonyl group, an acyloxy group, a carbamoyl group, an acylamino group, a sulfo group, a phosphono group and-(CH). 2 -CH 2 -O) m -R 21 , as well as groups consisting of combinations of these substituents.
- a substituent capable of binding to a biological substance described later can be mentioned.
- the alkyl group portion of the above-mentioned alkoxy group, carboxy group, alkoxycarbonyl group, acyloxy group, carbamoyl group, acylamino group, sulfo group and phosphono group and a combination of these substituents is bonded to a biological substance described later. It may have a possible substituent.
- the alkyl group having a substituent that can be taken as R 1 to R 4 is not particularly limited as long as it is an alkyl group having the above substituent, but from the viewpoint of suppressing intermolecular interaction,-(CH 2- CH 2- O) An alkyl group having m- R 21 as a substituent is preferable.
- -(CH 2- CH 2- O) m- R 21 may be directly substituted with an alkyl group, and from the combination of the carbamoyl group and-(CH 2- CH 2- O) m- R 21. It may be substituted as a group.
- m means the average number of repetitions (simply also referred to as the number of repetitions), preferably 4 to 10, and more preferably 4 to 8.
- the average number of repetitions can be calculated from the average integrated value obtained by performing 1 1 H-NMR measurement on the compound.
- the average number of repetitions specified in the present invention means a number obtained by rounding off the first decimal place of the average number of repetitions calculated by the above method.
- R 21 As the alkyl group which may have a substituent in R 21, the description of the alkyl group which may have a substituent, which can be taken as R 1 to R 4, can be applied. May take as R 1 ⁇ R 4 - contained in (CH 2 -CH 2 -O) m -R 21 and R 1 ⁇ R 4 - as (CH 2 -CH 2 -O) m -R 21 is - ( CH 2- CH 2- O) m -unsubstituted alkyl groups are preferred.
- At least one of R 1 to R 4 preferably contains a structure represented by-(CH 2- CH 2- O) m- , and from the viewpoint of further improving the fluorescence intensity, at least 1 of R 1 and R 2 bract at least one of R 3 and R 4, - (CH 2 -CH 2 -O ) m - and more preferably a structure represented by.
- the - (CH 2 -CH 2 -O) m - structure represented by the is - as (CH 2 -CH 2 -O) m -R 21, directly bonded to the heterocyclic ring bonded directly to the methine chain It is preferable to have.
- the - (CH 2 -CH 2 -O) m - m in the above - is synonymous with m in (CH 2 -CH 2 -O) m -R 21.
- R 1 ⁇ R 4 is projecting in a vertical direction with respect to the cyanine dye skeleton (plane), as the substituent - by including structure represented by, - (CH 2 -CH 2 -O ) m It is presumed that the fused ring portion becomes less likely to interact with ⁇ - ⁇ (the association suppressing effect is strengthened), and the decrease in fluorescence intensity due to association can be suppressed.
- R 11 to R 13 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, an amino group or a halogen atom. Adjacent groups may be bonded to each other to form a 5- or 6-membered ring.
- the alkyl group, aryl group, heteroaryl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, amino group and halogen atom which can be taken as R 11 to R 13 are the alkyl group and the aryl group in the substituent group T described later.
- Heteroaryl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, amino group and halogen atom, and the preferred range is also the same.
- the alkyl group, aryl group, heteroaryl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group and amino group which can be taken as R 11 to R 13 may be independently unsubstituted and may contain a substituent. You may have.
- the substituents that the alkyl group, aryl group, heteroaryl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group and amino group in R 11 to R 13 may have are in the substituent group T described later. Substituents are mentioned, for example, an alkoxy group or a sulfo group is preferable.
- the 5- or 6-membered ring formed by bonding adjacent groups to each other may be either aromatic or aliphatic, and is preferably aliphatic. .. Further, it is preferable to form a 6-membered ring.
- the number of the above-mentioned 5- or 6-membered rings in the compound is not particularly limited, but 1 or 2 is preferable, and 1 is more preferable.
- R 11 to R 13 which do not form a ring structure are hydrogen atoms, and the ring structure describes a structure having no substituent, but the ring structure is not limited thereto.
- a hydrogen atom is preferable as R 11 and R 13 contained in a carbon atom bonded to a heterocycle in which ring Z 2 is fused.
- R 12 and R 13 other than the above are preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an aryloxy group or an arylthio group, and more preferably a hydrogen atom, an alkyl group or an aryloxy group.
- At least one of R 11 ⁇ R 13 is preferably an aryloxy group or an arylthio group, at least one of R 12 and R 13 other than R 13 having the carbon atom attached to the indolenine ring Is more preferably an aryloxy group or an arylthio group.
- R 11 ⁇ R 13, R 11, and, based on which are adjacent in the R 12 ⁇ R 13 other than R 13 having the carbon atom ring Z 2 is attached to a heterocyclic ring condensed is linked together 5 Alternatively, it preferably forms a 6-membered ring, and more preferably forms a 6-membered ring. Further, it is preferable that the ring Z 1 is condensed to form a heterocyclic ring and the 5- or 6-membered ring at the center of the coupling ring Z 2 is connecting the heterocyclic ring condensed.
- the ring heterocycle and ring Z 2 wherein ring Z 1 is condensed is formed in the center portion of the coupling connecting the heterocyclic ring condensed, the two carbon atoms to the number of bonded atoms are equal from heterocyclic ring It means a ring contained as a constituent atom.
- L 1 , L 2 L 1 and L 2 each independently represent an alkyl group which may have a substituent or- (CH 2- CH 2- O) m- R 21 .
- R 21 and m are synonymous with the above R 21 and m.
- the substituents that the alkyl group in L 1 and L 2 may have include an alkoxy group, a carboxy group, an alkoxycarbonyl group, an acyloxy group, a carbamoyl group, an acylamino group, a sulfo group and a phosphono group, and these substituents. Examples include groups consisting of combinations.
- a substituent capable of binding to a biological substance described later can be mentioned.
- alkyl group portion of the above-mentioned alkoxy group, carboxy group, alkoxycarbonyl group, acyloxy group, carbamoyl group, acylamino group, sulfo group and phosphono group and a combination of these substituents is bonded to a biological substance described later. It may have a possible substituent.
- the alkyl groups that can be taken as L 1 and L 2 are synonymous with the alkyl groups in the substituent group T described later.
- the unsubstituted alkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and even more preferably 1 to 3 carbon atoms.
- the number of carbon atoms in the alkyl group portion of the alkyl group having a substituent is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 8, further preferably 1 to 7, further preferably 1 to 6, further preferably 1 to 5.
- the number of atoms constituting the longest chain of the alkyl group having a substituent is preferably 3 to 14, more preferably 3 to 12, and even more preferably 3 to 10.
- an alkyl group having a substituent that can be taken as L 1 and L 2 from the viewpoint of further improving water solubility, an alkyl group having at least one of an alkoxy group, a carboxy group, a sulfo group and a phosphono group as a substituent is used.
- an alkyl group having at least one of a carboxy group and a sulfo group as a substituent is more preferable.
- An alkyl group having a substituent composed of a combination of the above-mentioned preferable substituent (alkoxy group, carboxy group, sulfo group and phosphono group) and a group other than these substituents may be used.
- the form of an alkyl group having a substituent, which can be taken from R 1 to R 4 is also preferably applicable.
- L can take as 1 and L 2 - (CH 2 -CH 2 -O) m -R 21 , said at R 1 ⁇ R 4 - preferably applied to the description of (CH 2 -CH 2 -O) m -R 21 can do.
- Possible as L 1 and L 2- (CH 2- CH 2- O) m- R 21 is preferably an alkyl group in which R 21 has a carboxy group at the end or a substituent capable of binding to a biological substance. ..
- the carboxy group or the substituent capable of binding to the biological substance may be directly substituted with the alkyl group, and the group is substituted as a group consisting of a combination of the alkoxycarbonyl group and the carboxy group or the substituent capable of binding to the biological substance. May be.
- Ring Z 1 and Ring Z 2 represent a 6-membered ring formed of a ring-constituting atom selected from a carbon atom and a nitrogen atom, and may have a substituent or may form a fused ring. .. From the viewpoint of further improving the fluorescence intensity, it is preferable that the ring Z 1 and the ring Z 2 are monocyclic. However, at least one of the ring Z 1 and the ring Z 2 is a benzene ring represented by the general formula (Z ⁇ ) described later or a nitrogen-containing 6-membered ring satisfying the regulation (Z ⁇ ) described later.
- the 6-membered ring formed by a ring-constituting atom selected from an element atom and a nitrogen atom that can be taken as ring Z 1 and ring Z 2 may be an aliphatic ring or an aromatic ring, but may be aromatic. Family rings are preferred. Examples of the 6-membered ring include a hydrocarbon ring or a nitrogen-containing heterocycle, and specifically, a benzene ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring, a pyrazine ring and 1, 2, 3 or 1, 2 , 4-Triazine ring, preferably a benzene ring or a pyridine ring. In addition, depending on the method of describing the conjugated structure, an aliphatic ring having the same type and position as these aromatic rings and ring-constituting atoms can also be mentioned.
- Examples of the substituent that the 6-membered ring may have include the substituent in the substituent group T described later, which includes an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a carboxy group, a sulfo group, a phosphono group, and a sulfonamide group.
- a nitro group or a halogen atom is more preferable, and an alkyl group, a sulfo group, a sulfonamide group, a nitro group or a halogen atom is more preferable.
- ring Z 1 and ring Z 2 each independently have one or more hydrophilic groups, and the number of rings constituting ring Z 1 or ring Z 2 is sufficient. It is more preferable to have at least one hydrophilic group per one.
- any ring Z 1 and the ring Z 2 is at least two It means that it is more preferable to have a hydrophilic group.
- the upper limit value is not particularly limited as much as possible as a structure, and can be appropriately adjusted according to the number of hydrophilic groups of the compound as a whole, which will be described later.
- the hydrophilic group is not particularly limited, and examples thereof include an alkoxy group having a substituent, a carboxy group, a sulfo group and a phosphono group, and a sulfo group is preferable.
- R 22 represents an alkyl group, an alkoxy group, a sulfo group, a sulfonamide group, a nitro group or a halogen atom.
- R 23 to R 25 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a sulfo group, a sulfonamide group, a nitro group or a halogen atom, and adjacent groups are bonded to each other to form a fused ring.
- the structure represented by the general formula (Z ⁇ ) is a heterocycle containing the nitrogen atom of the general formula (1) at the position of * so that R 22 is at the ortho position of the nitrogen atom to which L 1 or L 2 is bonded. Combine with.
- the alkyl group, alkoxy group, sulfo group, sulfonamide group, nitro group and halogen atom in R 22 are the alkyl group, alkoxy group, sulfo group, sulfonamide group, nitro group and halogen atom in the substituent group T described later, respectively. Is synonymous with.
- the alkyl group, alkoxy group, aryl group, sulfo group, sulfonamide group, nitro group and halogen atom which can be taken as R 23 to R 25 are the alkyl group, alkoxy group, aryl group and sulfo in the substituent group T described later, respectively.
- the fused ring formed by bonding adjacent groups to each other is not particularly limited, but a benzene ring is preferably mentioned, and a naphthalene ring is preferably mentioned as ring Z 1 or ring Z 2. Be done.
- R 22 is preferably an alkyl group or a sulfo group.
- R 23 to R 25 are preferably a hydrogen atom, a sulfo group, a nitro group or a halogen atom, and more preferably a hydrogen atom, a sulfo group or a halogen atom.
- a nitrogen-containing 6-membered ring in which the ring-constituting atom located at the ortho position with respect to the nitrogen atom to which L 1 or L 2 is bonded is a nitrogen atom.
- the nitrogen-containing 6-membered ring satisfying the above specification (Z ⁇ ) include a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring, a pyrazine ring and a 1,2,3 or 1,2,4-triazine ring, and a pyridine ring. Is preferable.
- the ring Z 1 and the ring Z 2 may not be satisfied together defining (Z ⁇ ).
- a nitrogen-containing 6-membered ring satisfying the regulation (Z ⁇ ) includes a ring-constituting nitrogen atom located at the ortho position with respect to the nitrogen atom to which L 1 or L 2 is bonded, and has a substituent on the nitrogen atom which is a ring-constituting atom.
- Specific examples of the substituent which may be possessed and may be possessed include a substituent which can be taken as R 23 to R 25 or L 1 or L 2 described above.
- the nitrogen-containing 6-membered ring satisfying the regulation (Z ⁇ ) may have a substituent on a ring-constituting atom other than the nitrogen atom, and specifically, R 23 to R 25 or L 1 or L 2 described above. Can be mentioned as a substituent.
- n, ⁇ 1 and ⁇ 2 n is an integer of 1 to 3, preferably 2 or 3.
- ⁇ 1 and ⁇ 2 are 0 or 1.
- the ⁇ 1 is zero means that no have L 1
- ⁇ 1 is 1 means having L 1.
- the ⁇ 2 is 0 means that no the L 2, and ⁇ 2 is one means having L 2.
- At least one of the substituents of the ring-constituting nitrogen atom located at the ortho position in L 1 , L 2 and the above specification (Z ⁇ ) contains a carboxy group or a substituent capable of binding to a biological substance.
- the compound represented by the general formula (1) can be bound to a biological substance by the above-mentioned carboxy group or a substituent capable of binding to a biological substance to obtain a desired labeled biological substance.
- the carboxy group a substituent capable of binding to a biological substance can be easily derived by a conventional method.
- the "substituent capable of binding to a biological substance” includes a substituent capable of binding to a biological substance derived from a carboxy group.
- the compound represented by the general formula (1) has a substituent (specifically, L 1 , L 2 or the ortho position in the above specification (Z ⁇ )) having a specific position in the cyanine skeleton structure. It is considered that the obtained labeled biological material exhibits excellent fluorescence intensity as described above because it binds to the biological material by the substituent (substituent contained in the ring-constituting nitrogen atom).
- the total number of substituents having a carboxy group or a substituent capable of binding to a biological substance among the substituents of the ring-constituting nitrogen atom located at the ortho position in L 1 , L 2 and the above specification (Z ⁇ ) is at least 1 in total. The number may be one or more, and from the viewpoint of quantification of the substance to be detected, 1 to 3 is preferable, 1 or 2 is more preferable, and 1 is further preferable.
- At least one of the substituents of the ring-constituting nitrogen atom located at the ortho position in L 1 , L 2 and the above specification (Z ⁇ ) is a carboxy group or a substitution capable of binding to a biological substance from the viewpoint of further improving the fluorescence intensity.
- the compound represented by the general formula (1) preferably has two or more hydrophilic groups as a whole, and preferably has 2 to 8 groups, from the viewpoint of imparting sufficient hydrophilicity as the compound. It is more preferable to have 2 to 6 pieces, and it is particularly preferable to have 3 to 6 pieces.
- the hydrophilic group can be applied to the description of hydrophilic groups can take rings Z 1 and the ring Z 2 described above.
- the position of the hydrophilic group is not particularly limited, and examples of the group having the hydrophilic group include R 11 to R 13 , ring Z 1 , ring Z 2 , L 1 and L 2 .
- Z 1 and Z 2 when at least one of Z 1 and Z 2 is a nitrogen-containing 6-membered ring satisfying the above regulation (Z ⁇ ), it is located at the ortho position in L 1 , L 2 , R 1 to R 4 and the above regulation (Z ⁇ ).
- Two of the substituents (for example, R 31 of the general formula (2-3) described later) of the ring-constituting nitrogen atom are bonded to each other, and the number of repetitions is 2n + 3 (general formulas (2-1) to (2-1) described later).
- a ring containing a methine chain having a repetition number of 2 l + 3) may be formed. Examples of the ring formed in this way include a structure represented by any of the general formulas (5-1) to (5-4) described later. If such ring is formed by rotation (rotation of the heterocycle heterocycle and ring Z 2 wherein ring Z 1 is condensed is condensed) is suppressed, further improving the fluorescence intensity It is thought that it can be done.
- R 31 represents an alkyl group which may have a substituent or- (CH 2- CH 2- O) m- R 21 .
- R 32 to R 35 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a sulfo group, a sulfonamide group, a nitro group or a halogen atom, and adjacent groups may be bonded to each other to form a fused ring.
- R 1 ⁇ R 4, R 11 ⁇ R 13, L 1, L 2 and R 22 ⁇ R 25 is R 1 ⁇ R 4 in the general formula (1), R 11 ⁇ R 13, L 1, L 2 and R 22 have the same meaning as ⁇ R 25, and preferred ranges are also the same.
- l indicates 2 or 3.
- the compound represented by any of the general formulas (2-1) to (2-3) is at least one of L 1 , L 2 and R 31.
- two of L 1 , L 2, R 1 to R 4 and R 31 do not bind to each other to form a ring containing a methine chain having a repetition number of 2n + 3.
- the compound represented by any of the formulas (2-1) to (2-3) is a neutral compound.
- alkyl group which may have a substituent which can be taken as R 31 and-(CH 2- CH 2- O) m- R 21 may have a substituent which can be taken as L 1 or L 2.
- the alkyl group, aryl group, sulfo group, sulfonamide group, nitro group and halogen atom which can be taken as R 32 to R 35 are the alkyl group, aryl group and sulfo which can be taken as R 23 to R 25 in the above general formula (Z ⁇ ). Synonymous with group, sulfonamide group, nitro group and halogen atom.
- R 1 ⁇ R 6 is optionally substituted alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or - indicates a (CH 2 -CH 2 -O) m -R 21.
- R 31 is synonymous with R 31 in the general formula (2-1) to (2-3), and the preferred range is also the same. That is, R 31 represents an alkyl group which may have a substituent or- (CH 2- CH 2- O) m- R 21 .
- R 32 - R 35 has the same meaning as R 32 - R 35 in the general formula (2-1) to (2-3), and the preferred range is also the same.
- R 32 to R 35 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a sulfo group, a sulfonamide group, a nitro group or a halogen atom, and adjacent groups are bonded to each other to form a fused ring.
- l indicates 2 or 3.
- l is an integer.
- L 3 to L 6 represent an alkylene group or- (CH 2- CH 2- O) m -alkylene- *. * Indicates the connection position with U.
- the linking group U represents a divalent linking group having 1 to 100 atoms.
- R 11 ⁇ R 13, R 21 , L 1 and m have the same meanings as R 11 ⁇ R 13, R 21 , L 1 and m in the general formula (1), unless otherwise specified, the preferred range is also the same Is.
- At least one of R 1 to R 6 , L 1 , R 31 and L 3 to L 6 includes a structure represented by-(CH 2- CH 2- O) m-. m is synonymous with m above.
- At least one of L 1 , R 31 , L 3 to L 6 and the linking group U contains a carboxy group or a substituent capable of binding to a biological material.
- the compound represented by any of the formulas (5-1) to (5-4) is a neutral compound.
- the alkylene group that can be taken as L 3 corresponds to an alkylene group obtained by removing one hydrogen atom or a substituent from an alkyl group having a substituent that can be taken as L 1 and L 2.
- the alkylene group that can be taken as L 4 is an alkyl group that is a substituent that may be contained on the ring-constituting nitrogen atom of a nitrogen-containing 6-membered ring that satisfies the specification (Z ⁇ ), except for one hydrogen atom or a substituent. Corresponds to the resulting alkylene group.
- the alkylene group that can be taken as L 5 and L 6 corresponds to the alkylene group obtained by removing one hydrogen atom or a substituent from the alkyl group having a substituent that can be taken as R 1 to R 4.
- the carbon number of the alkylene group portion of the alkylene group that can be taken as L 3 to L 6 the description of the carbon number of the alkyl group portion of the alkyl group having a substituent in L 1 and L 2 can be preferably applied.
- L 3- (CH 2- CH 2- O) m -alkylene- * can be taken as L 1 and L 2- (CH 2- CH 2- O) m- R 21 (R 21 is a substituent) of) an alkyl group having, obtained by removing one hydrogen atom or a substituent an alkyl group as R 21 -. (CH 2 -CH 2 -O) m - corresponding to alkylene.
- L 4 - (CH 2 -CH 2 -O) m - alkylene - * is a substituent which may have a prescribed (Z ⁇ ) on a ring constituting nitrogen atom of a nitrogen-containing 6-membered ring that satisfies -(CH 2- CH 2- O) m- R 21 (R 21 indicates an alkyl group having a substituent) obtained by removing one hydrogen atom or a substituent-(CH 2- CH 2- O) ) Corresponds to m -alkylene.
- L can take as 5 and L 6 - (CH 2 -CH 2 -O) m - alkylene - * may take as R 1 ⁇ R 4 - (CH 2 -CH 2 -O) m -R 21 (R 21 It is obtained by eliminating one hydrogen atom or a substituent from an alkyl group) having a substituent -. (CH 2 -CH 2 -O ) m - corresponding to alkylene.
- L 3 ⁇ may can adopt as L 6 - (CH 2 -CH 2 -O) m - alkylene - in *, m is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 8 carbon atoms in the alkylene group moiety, R it can preferably be applied to the description of the number of carbon atoms in the alkyl moiety of the alkyl group having a substituent in 1 ⁇ R 4.
- L 3 ⁇ L 6 contained in the compounds i.e., each of L 3 ⁇ L 6 contained in the compound
- - (CH 2 -CH 2 -O ) m It is preferable to include a structure represented by ⁇ .
- 5 and L 6 are, - (CH 2 -CH 2 -O ) m - preferably contains a structure represented by.
- At least one of R 1 and R 2 and at least one of R 3 and R 4 are-(CH 2- CH 2- O) m. It is preferable to include a structure represented by ⁇ .
- at least one of R 1 and R 2 at least one R 3 and R 4, in the general formula (5-2) wherein R 1 and It is preferable that at least one of R 2 contains a structure represented by- (CH 2- CH 2- O) m- in at least one of R 3 and R 4 in the general formula (5-3).
- m is synonymous with m in the above general formula (1).
- both of the two heterocycles located at both ends of the polymethine chain in the general formulas (5-1) to (5-3) satisfy the following condition I.
- Condition I Of sp 3 carbon atom is a ring member atom of the heterocycle, sp 3 carbon atoms having no substituent group bonded to the linking group U is, at least one of the substituents on the sp 3 carbon atom, - ( CH 2- CH 2- O) Includes the structure represented by m-.
- the total number of atoms constituting the linking group U is 1 to 100, preferably 10 to 90, more preferably 20 to 90, and even more preferably 30 to 80.
- Linking group U is an alkylene group, -O -, - NR 50 - , - COO -, - CONR 50 - and -SO 2 NR 50 - 2 divalent linking group three or more is formed by combining selected from Is preferable.
- R 50 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
- the alkylene portion of the alkylene group that can be taken as the linking group U has preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, further preferably 1 to 7 carbon atoms, particularly preferably 1 to 6 carbon atoms, and most preferably 1 to 5 carbon atoms.
- R 50 the description of the alkyl group in R 1 to R 4 above can be preferably applied.
- a hydrogen atom is preferable as R 50.
- Linking group U is, connecting portions of the L 3 ⁇ L 6 is -O -, - NR 50 -, - COO -, - CONR 50 - or -SO 2 NR 50 - is preferably.
- the linking group U constitutes a linking group U, -O -, - NR 50 -, - COO -, - CONR 50 - or -SO 2 NR 50 - through an alkylene group of L 3 ⁇ L 6 It is preferable that it is bound to.
- Linking group U is, connecting portions of the L 3 ⁇ L 6 is -O -, - NR 50 -, - COO -, - CONR 50 - or -SO 2 NR 50 - a A, connecting portions of the alkylene More preferably, it is a divalent linking group linked by a group.
- the linking group U is preferably a divalent linking group having a carboxy group or a substituent capable of binding to a biological substance.
- Examples of the linking group U having a carboxy group or a substituent capable of binding to a biological substance include an alkylene group or an alkyl group as R 50 , and an alkylene group is preferable.
- the substituents capable of binding to the carboxy group or biological material may be directly bonded or may be bonded through a linking group ZZZ ..
- the number to be combined is preferably, for example, 2 to 7, and more preferably 2 to 5.
- R60 is a hydrogen atom or an alkyl group, preferably a hydrogen atom.
- the alkyl group that can be taken as R 60 the description of the alkyl group in R 50 can be preferably applied, but the alkyl group that can be taken as R 60 has a carboxy group or a substituent that can be bonded to a biological substance.
- No. m represents the number of repetitions, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 8, and even more preferably 1 to 4.
- R 12 and,, R 13 other than R 13 having the carbon atom bonded to heterocycle ring Z 2 are condensed are a hydrogen atom, an alkyl group, an aryloxy group or an arylthio group preferably a hydrogen atom, an alkyl group or The aryloxy group is more preferable, and the hydrogen atom is further preferable.
- the sulfo group may have a salt structure in which hydrogen atoms are dissociated.
- mPEG 4 and PEG 4 each have the following structures, X represents a hydrogen atom, a chlorine atom or a bromine atom, and Me represents a methyl group.
- PEG 4 nitrogen atom by a carbon atom side, or to bind with the ring constituent atoms of heterocycle ring Z 1 or ring Z 2 is condensed.
- the compound represented by the general formula (1) of the present invention can be bound to a biological substance having at least one of the substituents of the ring-constituting nitrogen atom located at the ortho position in L 1 , L 2 and the above specification (Z ⁇ ). It can be used as a labeled biological substance because it can be bound to a biological substance such as a protein, a peptide, an amino acid, a nucleic acid, a sugar chain and a lipid.
- any group that acts (including adhesion) or binds to the biological substance can be used without particular limitation, and is described in International Publication No. 2002/026891 and the like. Substituents can be mentioned.
- NHS ester structure N-hydroxysuccinimide ester
- succinimide structure maleimide structure
- azide group acetylene group
- peptide structure polyamino acid structure
- long-chain alkyl group preferably 12 to 30 carbon atoms
- 4 Primary ammonium groups are preferred.
- At least one of the substituents of the ring-constituting nitrogen atom located at the ortho position in L 1 , L 2 and the above specification (Z ⁇ ) is a biological substance.
- Specific examples of the compound having at least a substituent capable of binding to the above include exemplary compounds in the labeled biological material described below.
- a form having a substituent capable of binding to a biological substance as shown as an exemplary compound in the labeled biological substance described later is also given as a specific example. Be done.
- the present invention is not limited to these compounds.
- the hydrogen atom may be dissociated to form a salt structure.
- the compound represented by the general formula (1) of the present invention can be synthesized by a known method except that the compound structure is defined by the general formula (1).
- the methods described in Patent Document 1, Patent Document 2, and the like can be mentioned.
- a compound having a substituent capable of binding to a biological substance can be synthesized by a known method except that the compound structure is defined by the general formula (1).
- Bioconjugate Technologies (Third Edition, by Greg T. Hermanson) can be referred to.
- the labeled biological substance of the present invention is a substance in which a compound represented by the general formula (1) of the present invention and a biological substance are bound. Since the compound represented by the general formula (1) of the present invention has fluorescence and exhibits an absorption wavelength peak suitable for color development in the near infrared region and excellent fluorescence intensity, it is preferably used as a labeled biological material. can.
- the bond between the compound represented by the general formula (1) and the biological substance may be a form in which the compound represented by the general formula (1) is directly bonded to the biological substance, or a form in which the compound represented by the general formula (1) is linked via a linking group. good.
- the biological substance include proteins, peptides, amino acids, nucleic acids, sugar chains and lipids.
- Antibodies are preferably mentioned as proteins, phospholipids, fatty acids and sterols are preferably mentioned as lipids, and phospholipids are more preferable.
- the substances that are clinically useful are not particularly limited, but for example, immunoglobulins such as Ig (Immunoglobulin) G, IgM, IgE, IgA, and IgD, complements, and C reactions.
- Plasma proteins such as sex protein (CRP), ferritin, ⁇ 1 microglobulin, ⁇ 2 microglobulin and their antibodies, ⁇ -fet protein, cancer fetal antigen (CEA), prostatic acidic phosphatase (PAP), CA (carbohydrate antibody) )
- Tumor markers such as 19-9 and CA-125 and their antibodies, luteinizing hormone (LH), follicular stimulating hormone (FSH), human fibrous gonadotrobin (hCG), estrogen, insulin and other hormones and their antibodies.
- HBV Hepatitis B virus
- HBe Hepatitis B virus
- HBV human immunodeficiency virus
- virus infection-related substances such as adult T-cell leukemia (ATL), and antibodies thereof.
- bacteria such as diphtheria, botulinum, mycoplasma, and syphilis treponema and their antibodies
- protozoans such as toxoplasma, tricomonas, leashmania, trivanozoma, and malaria protozoa and their antibodies
- ELM3, HM1, KH2, v6.5 ES cells (Embryonic Stem Cell) such as v17.2.
- Cardiovascular drugs such as digoquinicin, anti-asthmatic drugs such as theophylline, drugs such as antibiotics such as chloramphenicol and gentamycin and their antibodies, other enzymes, exotoxins (styrelysin O, etc.) and their antibodies And so on.
- antibiotics such as chloramphenicol and gentamycin
- other enzymes such as chloramphenicol and gentamycin and their antibodies
- exotoxins such as chloramphenicol and gentamycin
- antibody fragments such as Fab'2, Fab, and Fv can also be used.
- Non-covalent bond eg, hydrogen bond, ionic bond including chelate formation
- covalent bond between the peptide in compound (1) and the peptide in biological material
- Van der Waals force between the long-chain alkyl group in compound (1) and the lipid bilayer and lipid in the biological material
- An amide bond due to the reaction between the NHS ester (N-hydroxysuccinimide ester) in compound (1) and the amino group in the biological material
- a thioether bond due to a reaction between a maleimide group in compound (1) and a sulfanil group (-SH) in a biological substance
- the compounds represented by the general formula (1) of the present invention at least one of the substituents possessed by the ring-constituting nitrogen atom located at the ortho position in L 1 , L 2 and the above specification (Z ⁇ ).
- Specific examples of the labeled biological substance of the present invention obtained from a compound having at least a substituent capable of binding to a biological substance and a biological substance that binds to the biological substance by interaction are shown, but the present invention is limited to these compounds and the like. Not done.
- the hydrogen atom may be dissociated to form a salt structure.
- the mPEG 4 and PEG 4 synonymous with mPEG 4 and PEG 4 in the specific example of the compound represented by the above general formula (1).
- the labeled biological substance of the present invention is, for example, a solution form dissolved in an aqueous medium such as physiological saline and a phosphate buffer, and a fine powder, a lyophilized powder, and the like.
- the solid form and the like are not particularly limited, and the form can be appropriately selected according to the purpose of use and the like.
- the labeled biological substance of the present invention when used as the fluorescent labeling reagent, it can also be used as a reagent containing the labeled biological substance in any of the above forms.
- the labeled biological material of the present invention obtained from the compound represented by the general formula (1) of the present invention can exhibit excellent fluorescence intensity and stabilizes the fluorescence emitted from the labeled biological material excited by light irradiation. Can be detected. Therefore, the labeled biological substance of the present invention can be applied to various techniques using a fluorescent label, and can be suitably used, for example, as a fluorescent labeling reagent or a biofluorescent imaging reagent in a multicolor WB.
- Fluorescence detection performed using the labeled biological material of the present invention usually includes the following steps (i) to (iii) or (iv) to (vii).
- the fluorescence detection including the steps (i) to (iii) corresponds to the direct method using a primary antibody fluorescently labeled with the compound of the present invention
- the fluorescence detection including the steps (iv) to (vii) corresponds to the present invention. It corresponds to the indirect method using a secondary antibody fluorescently labeled with the compound of.
- Step of preparing the following (a) and (b) respectively (a) Sample containing the target biological substance (hereinafter, also referred to as “target biological substance") (b) Target biological substance in the above (a)
- the labeled biological substance of the present invention (hereinafter, also referred to as "labeled biological substance A of the present invention") in which the biological substance (hereinafter, also referred to as "primary biological substance”) capable of binding to and the compound of the present invention is bound. )
- a conjugate in which the target biological substance in (a) above and the primary biological substance in the labeled biological substance A of the present invention in (b) above are bound hereinafter, also referred to as “fluorescent-labeled conjugate A”).
- Step (iii) The fluorescently labeled conjugate A is irradiated with light in the wavelength range absorbed by the labeled biological substance A of the present invention, and the fluorescence emitted by the labeled biological substance A of the present invention is detected.
- Process to do (Iv) Steps of preparing the following (c) to (e) respectively (c) Sample containing the target biological substance (d) Biological substance capable of binding to the target biological substance in the above (c) (hereinafter, "primary biological substance”” Also called.)
- (E) The labeled biological substance of the present invention (hereinafter, also referred to as "secondary biological substance") in which the biological substance capable of binding to the primary biological substance of the above (d) and the compound of the present invention are bound.
- labeled biological substance B of the present invention A step of preparing a conjugate (hereinafter, also referred to as “combined b") in which the target biological substance in the above (c) and the primary biological substance of the above (d) are bound (vi).
- the step of irradiating the fluorescently labeled conjugate B2 of the above with light in the wavelength range absorbed by the labeled biological substance B of the present invention and detecting the fluorescence emitted by the labeled biological substance B of the present invention is a step of irradiating the fluorescently labeled conjugate B2 of the above with light in the wavelength range absorbed by the labeled biological substance B of the present invention and detecting the fluorescence emitted by the labeled biological substance B of the present invention.
- Examples of the biological substance (primary biological substance) capable of binding to the target biological substance and the biological substance (secondary biological substance) capable of binding to the primary biological substance include the biological substance in the labeled biological substance of the present invention. .. Select a biological substance that can be appropriately selected according to the target biological substance (biological substance in the subject) or the primary biological substance, and that can specifically bind to the biological substance or the primary biological substance in the subject. Can be done.
- proteins include so-called disease markers.
- the disease marker is not particularly limited, but for example, ⁇ -fetoprotein (AFP), PIVKA-II (protein induced by antigenin II), BCA225 (breast carcinogenist II), BCA225 (breast carcinoma-associ).
- Alpha-fetoprotein BFP
- CA Carbohydrate antigen 15-3, CA19-9, CA72-4, CA125, CA130, CA602, CA54 / 61 (CA546), cancer fetal antigen (CEA), DUPAN-2, elastase 1, Immunosuppressive Acid Protein (IAP), NCC-ST-439, ⁇ -Seminoprotein ( ⁇ -Sm), Prostate Specific Antigen (PSA), Prostate Acid Phosphatase (PAP), Neurospecific Enolase (NSE), Iba1, Amyloid ⁇ , Tau, flotilin, squamous cell carcinoma-related antigen (SCC antigen), sialyl LeX-i antigen (SLX), SPAN-1, tissue polypeptide antigen (TPA), serial Tn antigen (STN), cytokeratin (CYFRA) pepsinogen (PG), C-reactive protein (CRP), serum amyloid A protein (SAA), myoglobin, creatine kinas
- the target biological substance may be a bacterium, and examples of this bacterium include bacteria that are subject to cellular microbiological examination, and are not particularly limited, but for example, Escherichia coli, Salmonella, Legionella, and public health. Bacteria that cause problems can be mentioned.
- the target biological substance may be a virus, and the virus is not particularly limited.
- hepatitis virus antigens such as hepatitis C and B virus antigens, HIV virus p24 protein antigens, and CMV (cytomegalovirus).
- examples thereof include pp65 protein antigen of megalovirus) and E6 and E7 proteins of HPV (human papillomavirus).
- the sample containing the target biological substance can be prepared according to a conventional method without particular limitation.
- the labeled biological substance of the present invention can also be prepared by binding the biological substance capable of binding to the target biological substance and the compound of the present invention according to a conventional method without particular limitation. The form of binding and the reaction to form the binding are as described above for the labeled biological material of the present invention.
- the target biological substance and the primary biological substance may be directly bound or may be bound via another biological substance different from the target biological substance and the primary biological substance.
- the primary biological substance in the conjugate b and the secondary biological substance in the labeled biological substance B of the present invention are directly bonded, they are different from the primary biological substance and the secondary biological substance. It may be bound via a biological substance of.
- the labeled biological material of the present invention can be used as a fluorescently labeled antibody in either the direct method or the indirect method, but is preferably used as the fluorescently labeled antibody in the indirect method.
- the binding of the labeled biological substance or the like of the present invention to the target biological substance is not particularly limited and can be carried out according to a conventional method.
- the wavelength for exciting the labeled biological material of the present invention is not particularly limited as long as it is an emission wavelength (wavelength light) capable of exciting the labeled biological material of the present invention.
- the labeled biological material using the compound in which n is 1 has an absorption maximum wavelength in the vicinity of 585 nm (560 to 620 nm), and therefore the wavelength range of the irradiated light is 530 to 650 nm. It is preferably 550 to 630 nm, more preferably.
- a labeled biological substance using this compound can be suitably used as a labeled biological substance that exhibits excellent fluorescence intensity with respect to an excitation light source in the vicinity of 600 nm in the visible region.
- the labeled biological material using the compound in which n is 2 has an absorption maximum wavelength in the vicinity of 685 nm (660 to 720 nm), and therefore the wavelength range of the irradiated light is 630 to 750 nm. It is preferably 650 to 730 nm, and more preferably 650 to 730 nm.
- a labeled biological substance using this compound can be suitably used as a labeled biological substance that exhibits excellent fluorescence intensity with respect to an excitation light source near 700 nm in the near infrared region such as multicolor WB.
- the labeled biological material using the compound in which n is 3 has an absorption maximum wavelength in the vicinity of 785 nm (760 to 820 nm), and therefore the wavelength range of the irradiated light is 730 to 850 nm. It is preferably 750 to 830 nm, more preferably.
- a labeled biological substance using this compound can be suitably used as a labeled biological substance that exhibits excellent fluorescence intensity with respect to an excitation light source near 800 nm in the near infrared region such as multicolor WB.
- the fluorescence excitation light source used in the present invention is not particularly limited as long as it emits an emission wavelength (wavelength light) capable of exciting the labeled biological substance of the present invention, and for example, various laser light sources can be used. Further, various optical filters can be used to obtain a preferable excitation wavelength or to detect only fluorescence.
- conditions such as a method, a reagent, and an apparatus usually used in fluorescence detection using a fluorescent label can be appropriately selected without particular limitation. Further, also for steps other than the above (i) to (vii), conditions such as commonly used methods, reagents, and devices can be appropriately selected in accordance with various methods using fluorescent labels.
- a blot membrane is prepared by a method usually used as a target biomaterial (protein separation by electrophoresis, blotting to a membrane, blocking of the membrane), and the present invention
- a labeled biomaterial of the above protein separation by electrophoresis, blotting to a membrane, blocking of the membrane
- the present invention By using the labeled biomaterial of the above as a labeled antibody (preferably a secondary antibody), the target biomaterial can be detected with excellent fluorescence intensity.
- substituents include substituents selected from the following substituent group T.
- substituent group T when it is described only as a substituent, the substituent group T is referred to, and when each group, for example, an alkyl group is described, this is referred to.
- the corresponding group of the substituent group T is preferably applied.
- the alkyl group is described separately from the cyclic (cyclo) alkyl group in the present specification, the alkyl group is used in the sense of including a linear alkyl group and a branched alkyl group.
- the alkyl group is used in the sense of including a linear alkyl group, a branched alkyl group and a cycloalkyl group.
- a group containing a group capable of adopting a cyclic structure alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, etc.
- alkoxy group, alkylthio group, alkenyloxy group, etc. alkoxy group, alkylthio group, alkenyloxy group, etc.
- a compound containing a group capable of adopting a cyclic structure be.
- the lower limit of the number of atoms of the group forming the cyclic skeleton is 3 or more regardless of the lower limit of the number of atoms specifically described below for the groups that can adopt this structure. 5 or more is preferable.
- substituent group T these are described separately in order to clarify the group having a linear or branched structure and the group having a cyclic structure, for example, an alkyl group and a cycloalkyl group. There is also.
- the groups contained in the substituent group T include the following groups.
- An alkyl group preferably 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, still more preferably 1 to 12 carbon atoms, still more preferably 1 to 8 carbon atoms, still more preferably 1 to 6 carbon atoms, particularly preferably. 1 to 3 carbon atoms
- alkenyl group preferably 2 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, still more preferably 2 to 12 carbon atoms, still more preferably 2 to 6 carbon atoms, still more preferably carbon number of carbon atoms.
- alkynyl group preferably 2 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, still more preferably 2 to 12 carbon atoms, still more preferably 2 to 6 carbon atoms, still more preferably 2 to 6 carbon atoms. 4
- cycloalkyl group preferably 3 to 20 carbon atoms
- cycloalkenyl group preferably 5 to 20 carbon atoms
- aryl group may be a monocyclic group, preferably a condensed ring group (preferably 2). It may be a fused ring group of up to 6 rings). If it is a fused ring group, it is composed of a 5- to 7-membered ring or the like.
- the aryl group preferably has 6 to 40 carbon atoms, and more preferably 6 to 6 carbon atoms. 30, more preferably 6 to 26 carbon atoms, particularly preferably 6 to 10 carbon atoms), a heterocyclic group (at least one nitrogen atom, oxygen atom, sulfur atom, phosphorus atom, silicon atom or selenium atom as a ring constituent atom). It may be a monocyclic group or a fused ring group (preferably a fused ring group of 2 to 6 rings). In the case of a monocyclic group, the number of ring members is 5 to 5. It is preferably 7-membered, more preferably 5- or 6-membered.
- the heterocyclic group preferably has 2 to 40 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms.
- the heterocyclic group is an aromatic heterocyclic group (heteroaryl group). And an aliphatic heterocyclic group (aliphatic heterocyclic group) is included), an alkoxy group (preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms), an alkenyloxy group (preferably 2 carbon atoms).
- alkynyloxy group preferably 2-20 carbon atoms, more preferably 2-12 carbon atoms
- cycloalkyloxy group preferably 3-20 carbon atoms
- aryl An oxy group preferably 6 to 40 carbon atoms, more preferably 6 to 26 carbon atoms, still more preferably 6 to 14 carbon atoms
- a heterocyclic oxy group preferably 2 to 20 carbon atoms
- a polyalkylene oxy group preferably 2 to 20 carbon atoms.
- alkoxycarbonyl group preferably 2 to 20 carbon atoms
- a cycloalkoxycarbonyl group preferably 4 to 20 carbon atoms
- an aryloxycarbonyl group preferably 6 to 20 carbon atoms
- an amino group preferably 0 to 20 carbon atoms.
- an unsubstituted amino group -NH 2
- a (mono- or di-) alkylamino group a (mono- or di-) alkenylamino group, a (mono- or di-) alkynylamino group, (mono- or di-).
- di-) cycloalkylamino groups includes di-) cycloalkylamino groups, (mono- or di-) cycloalkenylamino groups, (mono- or di-) arylamino groups, (mono- or di-) heterocyclic amino groups.
- Each of the above-mentioned groups to be substituted is synonymous with the corresponding group of the substituent group T), a sulfamoyl group (preferably having 0 to 20 carbon atoms and preferably an alkyl, cycloalkyl or aryl sulfamoyl group), an acyl group (preferably an alkyl, cycloalkyl or aryl sulfamoyl group), an acyl group (preferably a sulfamoyl group having 0 to 20 carbon atoms).
- It preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 15 carbon atoms), an acyloxy group (preferably 1 to 20 carbon atoms), and a carbamoyl group (preferably 1 to 20 carbon atoms, alkyl, cycloalkyl or aryl carbamoyl). Groups are preferred),
- Acylamino group (preferably 1 to 20 carbon atoms), sulfonamide group (preferably 0 to 20 carbon atoms, preferably alkyl, cycloalkyl or aryl sulfonamide group), alkylthio group (preferably 1 to 20 carbon atoms). , More preferably 1 to 12 carbon atoms), cycloalkylthio group (preferably 3 to 20 carbon atoms), arylthio group (preferably 6 to 40 carbon atoms, more preferably 6 to 26 carbon atoms, still more preferably 6 carbon atoms. ⁇ 14), heterocyclic thio group (preferably 2 to 20 carbon atoms), alkyl, cycloalkyl or arylsulfonyl group (preferably 1 to 20 carbon atoms),
- a silyl group (preferably having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, preferably a silyl group substituted with alkyl, aryl, alkoxy or aryloxy), a silyloxy group (preferably having 1 to 20 carbon atoms).
- Alkyl, aryl, alkoxy or aryloxy substituted silyloxy groups are preferred), hydroxy groups, cyano groups, nitro groups, halogen atoms (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom or iodine atom), oxygen atom (specifically.
- the substituent selected from the substituent group T is more preferably an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group or a cycloalkoxycarbonyl. It is a group, an amino group, an acylamino group, a cyano group or a halogen atom, and particularly preferably an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group or a cyano group. ..
- the substituent selected from the substituent group T also includes a group formed by combining a plurality of the above groups.
- a compound or a substituent or the like contains an alkyl group, an alkenyl group or the like, these may or may not be substituted.
- an aryl group, a heterocyclic group and the like may be monocyclic or condensed, and may be substituted or not substituted.
- the room temperature means 25 ° C.
- the sulfo group may contain a salt structure (for example, potassium salt, sodium salt, TEA (triethylamine) salt or DIPEA (N, N-diisopropylethylamine) salt).
- a salt structure for example, potassium salt, sodium salt, TEA (triethylamine) salt or DIPEA (N, N-diisopropylethylamine) salt.
- m means the average number of repetitions. All of the compounds were synthesized using a compound in which the first decimal place of the average number of repetitions was 0 as a raw material.
- the comparative compound (1) is IRDye800CW (trade name) manufactured by LiCor.
- SNAP Ultra C18 (trade name, manufactured by Biotage) or Sfar C18 (trade name, manufactured by Biotage) is used as the carrier in reverse phase column chromatography, and the carrier in normal phase column chromatography is used.
- Hi-Flash Column (trade name, manufactured by Yamazen Co., Ltd.) was used.
- the mixing ratio in the eluent used in reverse phase column chromatography or normal phase column chromatography is the volume ratio.
- preparative HPLC High Performance Liquid Chromatography
- the MS spectrum is ACQUITY SQD LC / MS System [trade name, manufactured by Waters, ionization method: ESI (ElectroSpray Ionization, electrospray ionization)] or LCMS-2010EV [trade name, manufactured by Shimadzu Corporation, ionization method: ESI and APCI). (Atomospheric Pressure Chemical Ionization, atmospheric chemical ionization) is performed simultaneously].
- the compound (9-H) was synthesized as follows. (Synthesis of compound (9-G)) Compound (9-F) 20 mg, DMF 2 mL, N, N, N', N'-tetramethyl-O- (N-succinimidyl) uronium hexafluorophosphate (HSTU) 80 mg, TEA (triethylamine) in a 10 mL eggplant flask. ) 77 ⁇ L was added and reacted for 3 hours. Then, the reaction solution was added dropwise to a solution prepared by dissolving 6 mg of lysine hydrochloride and 3 mg of sodium carbonate in 40 mL of water, and then the reaction was carried out for 3 hours. The reaction mixture was concentrated, purified by preparative HPLC, and freeze-dried to obtain 7.0 mg of compound (9-G).
- Fluorescent labeling rate concentration of fluorescent dye / concentration of protein
- concentration of fluorescent dye means the total molar concentration [M] of the labeled fluorescent dye
- concentration of protein is the molar concentration of fluorescently labeled protein [M]. M]
- Fluorescent dye concentration Dye max / ⁇ daye
- concentration of protein (IgG 280 - (Dye max ⁇ CF)) / ⁇ protein
- Dye max Absorption at the maximum absorption wavelength of the fluorescent dye [-] epsilon dye; molar extinction coefficient of the fluorescent dye [M -1 cm -1] IgG 280 ; Absorption of Fluorescent Labeled Protein at 280 nm [-] Dye 280 ; Absorption of fluorescent dye at 280 nm [-] ⁇ protein ; protein molar extinction coefficient [M -1 cm -1 ] CF (Correction Factor); Dye 280 / Dye max [-]
- the compounds (1) to (11), which are the compounds of the present invention, are commercially available labeled compounds even when added to the antibody in 3 equivalents, 5 equivalents, 7 equivalents or 10 equivalents.
- the fluorescent labeling rate was about the same as or higher than that when compound (1) was used, and the binding property to the antibody was at a sufficient level without any problem in practical use. This means that No. c11 and No. It can be read from the contrast with 101 to 111.
- the comparative compounds (2) and (5) are not the compounds specified in the present invention in that the number of repetitions of PEG (m specified in the present invention) is 11. No.
- the comparative compounds (2) and (5) have a lower fluorescent labeling rate than the commercially available labeling compound (1), and fluoresce as the molar equivalent to the antibody increases. The labeling rate was further lowered, and the binding property to the antibody was inferior.
- the compounds (3) and (4) which are the compounds of the present invention, differ from each other in that the number of repetitions of PEG (m specified in the present invention) is 4 or 10, respectively, but the comparative compound (2). Has the same chemical structure as. In each of these compounds (3) and (4), PEG is introduced by adopting a structure in which the fluorescent labeling rate is higher than that of the comparative compound (2) and the number of repetitions of PEG is 10 or less.
- compound (11) which is a compound of the present invention, has the same chemical structure as comparative compound (5), except that the number of repetitions of PEG (m specified in the present invention) is 10.
- This compound (11) has a higher fluorescent labeling rate than the comparative compound (5), and by adopting a structure in which the number of repetitions of PEG is 10 or less, binding to an antibody due to the introduction of PEG is adopted. It can be seen that the decrease in sex can be suppressed.
- Comparative compound (1) The integrated value of the fluorescence intensity in the fluorescence wavelength range of 810 to 840 nm of IgG was used as a reference value, and the ratio to this reference value (integrated value / reference of the fluorescence intensity in the fluorescence wavelength range of 810 to 840 nm of the labeled antibody). Value) was calculated and evaluated based on the following evaluation criteria. The results are summarized in Table 2. In this test, the fluorescence intensity of the evaluation rank "D" or higher is acceptable.
- the comparative compound (2) does not have the structure specified in the present invention in that the number of repetitions of PEG (m specified in the present invention) is 11.
- the fluorescence intensity of the labeled antibody using this comparative compound (2) in the solution was low (No. c22).
- Comparative compound (3) does not have the structure specified in the present invention in that ring Z 1 and ring Z 2 are benzene rings having no substituent at the ortho position with respect to the nitrogen atom to which L 1 or L 2 is bonded. ..
- the fluorescence intensity of the labeled antibody using this comparative compound (3) in the solution was also low (No. c23).
- the labeled antibodies of the compounds (1) to (8) specified in the present invention all have a fluorescence intensity of 1.4 times or more the fluorescence intensity of the comparatively labeled antibody (1).
- Showed excellent fluorescence intensity (No. 201-208 with respect to No. c21).
- it has the same chemical structure as the comparative compound (3) except that ring Z 1 and ring Z 2 are benzene rings having a methyl group at the ortho position with respect to the nitrogen atom to which L 1 or L 2 is bonded.
- the evaluation of the fluorescence intensity of the compound (3) is B
- the evaluation of the fluorescence intensity of the comparative compound (3) having no substituent at the ortho position with respect to the nitrogen atom is E. From this, it can be seen that the number of repetitions of PEG is 10 or less, and by adopting a benzene ring having a substituent at the ortho position as Z 1 and Z 2, excellent fluorescence intensity is exhibited in a solution state.
- the integrated value of the fluorescence intensity in the range of the fluorescence wavelength of 710 to 730 nm of the comparative compound (4) -IgG is used as a reference value, and the ratio to this reference value (the integrated value / reference of the fluorescence intensity in the range of the fluorescence wavelength of the labeled antibody in the range of 710 to 730 nm). Value) was calculated and evaluated based on the same evaluation criteria as in Evaluation 1 of the solution fluorescence intensity. The results are summarized in Table 3. In this test, the fluorescence intensity of the evaluation rank "D" or higher is acceptable.
- the comparative compound (4) is represented by a structure (-(CH 2- CH 2- O) m- R 21 ) containing PEG having a number of repetitions m as at least one of R 1 to R 4 , L 1 and L 2. in point having no structure), Comparative compound (5) in terms the number of repetitions of PEG (m specified in the present invention) is 11, the comparative compound (6) has a ring Z 1 and the ring Z 2, L 1 Alternatively, the structure is not defined in the present invention in that it is a benzene ring having no substituent at the ortho position with respect to the nitrogen atom to which L 2 is bonded.
- the fluorescence intensities of the labeled antibodies using these comparative compounds (4) to (6) in solutions were all low (No. c31 to c33).
- the labeled antibodies of the compounds (9) to (11) specified in the present invention all have a fluorescence intensity 1.6 times or more the fluorescence intensity of the comparatively labeled antibody (4).
- Showed excellent fluorescence intensity Nos. 301 to 303 with respect to No. c31. From the results in Tables 2 and 3, it can be seen that the labeled antibody biological material obtained from the compound of the present invention exhibits excellent fluorescence intensity in solution.
- the membrane was washed 3 times with TBS-T buffer for 10 minutes and finally with TBS buffer for 10 minutes.
- the obtained membrane was dried on a hot plate at 40 ° C. for 1 hour, imaged using an Amersham Typhoon scanner (manufactured by GEHC), and with excitation light of 785 nm, the exposure conditions were unified, and the fluorescence wavelength range was 810 to 840 nm. The fluorescence intensity of was calculated.
- Comparative compound (1) The integrated value of the fluorescence intensity in the fluorescence wavelength range of 810 to 840 nm of IgG was used as a reference value, and the ratio to this reference value (integrated value / reference of the fluorescence intensity in the fluorescence wavelength range of 810 to 840 nm of the labeled antibody). Value) was calculated and evaluated based on the following evaluation criteria. The results are summarized in Table 4. In this test, the fluorescence intensity of the evaluation rank "D" or higher is acceptable.
- Ratio of fluorescence intensity to reference value is 4.0 times or more
- B Ratio of fluorescence intensity to reference value is 3.0 times or more and less than 4.0 times
- C Ratio of fluorescence intensity to reference value is 2.5 times or more Less than 3.0 times
- D Ratio of fluorescence intensity to reference value is 2.0 times or more and less than 2.5 times
- E Ratio of fluorescence intensity to reference value is 1.5 times or more and less than 2.0 times
- F To reference value Fluorescence intensity ratio is 0.9 times or more and less than 1.5 times
- G Fluorescence intensity ratio to reference value is less than 0.9 times
- the comparative compound (2) does not have the structure specified in the present invention in that the number of repetitions of PEG (m specified in the present invention) is 11.
- the fluorescence intensity of the labeled antibody using this comparative compound (2) on the membrane was low (No. c42).
- Comparative compound (3) does not have the structure specified in the present invention in that ring Z 1 and ring Z 2 are benzene rings having no substituent at the ortho position with respect to the nitrogen atom to which L 1 or L 2 is bonded. ..
- the fluorescence intensity of the labeled antibody using this comparative compound (3) on the membrane was also low (No. c43).
- the labeled antibodies of the compounds (1) to (8) specified in the present invention all have a fluorescence intensity of 2.0 times or more the fluorescence intensity of the comparatively labeled antibody (1). It showed excellent fluorescence intensity (No. 401 to 408 with respect to No. c41).
- it has the same chemical structure as the comparative compound (3) except that ring Z 1 and ring Z 2 are benzene rings having a methyl group at the ortho position with respect to the nitrogen atom to which L 1 or L 2 is bonded.
- the evaluation of the fluorescence intensity of the compound (3) is B
- the evaluation of the fluorescence intensity of the comparative compound (3) having no substituent at the ortho position with respect to the nitrogen atom is E. From this, it can be seen that the number of repetitions of PEG is 10 or less, and by adopting a benzene ring having a substituent at the ortho position as Z 1 and Z 2, excellent fluorescence intensity is exhibited on the membrane.
- the membrane was washed 3 times with TBS-T buffer for 10 minutes and finally with TBS buffer for 10 minutes.
- the obtained membrane was dried on a hot plate at 40 ° C. for 1 hour, imaged using an Amersham Typhoon scanner (manufactured by GEHC), and with excitation light of 685 nm, the exposure conditions were unified, and the fluorescence wavelength range was 710 to 730 nm. The fluorescence intensity of was calculated.
- the integrated value of the fluorescence intensity in the range of the fluorescence wavelength of 710 to 730 nm of the comparative compound (4) -IgG is used as a reference value, and the ratio to this reference value (the integrated value / reference of the fluorescence intensity in the range of the fluorescence wavelength of the labeled antibody in the range of 710 to 730 nm). Value) was calculated and evaluated based on the same evaluation criteria as in the fluorescence intensity evaluation 1 on the membrane. The results are summarized in Table 5. In this test, the fluorescence intensity of the evaluation rank "D" or higher is acceptable.
- the comparative compound (4) is represented by a structure (-(CH 2- CH 2- O) m- R 21 ) containing PEG having a number of repetitions m as at least one of R 1 to R 4 , L 1 and L 2. in point having no structure), Comparative compound (5) in terms the number of repetitions of PEG (m specified in the present invention) is 11, the comparative compound (6) has a ring Z 1 and the ring Z 2, L 1 Alternatively, the structure is not defined in the present invention in that it is a benzene ring having no substituent at the ortho position with respect to the nitrogen atom to which L 2 is bonded.
- the fluorescence intensities of the labeled antibodies using these comparative compounds (4) to (6) on the membrane were all low (No. c51 to c53).
- the labeled antibodies of the compounds (9) to (11) specified in the present invention all have a fluorescence intensity of 2.5 times or more the fluorescence intensity of the comparatively labeled antibody (4).
- Showed excellent fluorescence intensity Nos. 501 to 503 with respect to No. c51. From the results in Tables 4 and 5, it can be seen that the labeled antibody biological material obtained from the compound of the present invention exhibits excellent fluorescence intensity on the membrane.
- the compound of the present invention has good binding property to the antibody, and the labeled biological substance using the compound of the present invention has excellent fluorescence intensity in both the form on the solution and the membrane. Have.
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Abstract
下記式(1)の化合物、これを有する標識生体物質。 Z1、Z2は特定の6員環を示す。但し、Z1、Z2の少なくとも一方は、L1もしくはL2が結合する窒素原子に対してオルト位に特定の置換基を有するベンゼン環、又は、上記オルト位に位置する環構成原子が窒素原子である特定の含窒素6員環である。 R1~R4、R11~R13、L1、L2、R21は特定の基を示し、n、α1、α2、mは特定の数を示す。 上記化合物は、-(CH2-CH2-O)m-R21で表される構造を複素環上に少なくとも1つ有し、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を特定の位置に少なくとも1つ有し、Z1、Z2の少なくとも一方が上記特定の含窒素6員環である場合、特定の置換基同士が結合して環を形成していてもよい。
Description
本発明は、化合物及びこれを用いた標識生体物質に関する。
様々な刺激(病気、環境変化など)に対する生体内の変化を観察するために、目的の検出対象物質に対して結合性の生体分子(抗体等)を蛍光性化合物(色素)で標識した蛍光標識生体物質が多用されている。
例えば、タンパク質混合物から特定のタンパク質を検出するウエスタンブロッティング(以下、WBとも略す。)でも、上記特定のタンパク質の有無ないし存在量を、このタンパク質に対して結合性の蛍光標識抗体を用いて検出する蛍光法が利用されている。
また、生体中の生体分子、細胞及び組織等の動態及び機能等を解析するバイオイメージング技術においては、蛍光標識により可視化した生体の特定の部位を観察する生体蛍光イメージングが、生体観察の技術の一つとして利用されている。
例えば、タンパク質混合物から特定のタンパク質を検出するウエスタンブロッティング(以下、WBとも略す。)でも、上記特定のタンパク質の有無ないし存在量を、このタンパク質に対して結合性の蛍光標識抗体を用いて検出する蛍光法が利用されている。
また、生体中の生体分子、細胞及び組織等の動態及び機能等を解析するバイオイメージング技術においては、蛍光標識により可視化した生体の特定の部位を観察する生体蛍光イメージングが、生体観察の技術の一つとして利用されている。
上記蛍光標識に用いられる蛍光色素として、シアニン色素が知られている。しかし、シアニン色素を蛍光標識に用いた場合、標識後の色素間における自己会合等の相互作用が生じやすく、蛍光量子収率が低下する傾向にある。
この問題に対処した技術として、例えば、特許文献1及び2には、水溶性のPEG(ポリエチレングリコール)基を導入したシアニン色素が記載されている。上記特許文献1及び2によれば、各特許文献記載のシアニン色素は、色素が有するPEG基によって標識後の色素間における自己会合が抑制され、従来のシアニン色素に比べて高い蛍光強度を示すとされる。
この問題に対処した技術として、例えば、特許文献1及び2には、水溶性のPEG(ポリエチレングリコール)基を導入したシアニン色素が記載されている。上記特許文献1及び2によれば、各特許文献記載のシアニン色素は、色素が有するPEG基によって標識後の色素間における自己会合が抑制され、従来のシアニン色素に比べて高い蛍光強度を示すとされる。
しかし、本発明者らの検討により、上記特許文献1及び2に記載のシアニン色素を用いた蛍光標識では、抗体等の生体分子に対するシアニン色素の結合性が低いことがわかってきた。この結果、従来のシアニン色素と同当量の色素を用いた場合に得られる蛍光強度は低く、十分な蛍光強度が得られないことがわかってきた。
本発明は、生体物質への結合性が良好であり、得られた標識生体物質が優れた蛍光強度を示す化合物を提供することを課題とする。また本発明は、この化合物と生体物質とを結合してなる標識生体物質を提供することを課題とする。
本発明は、生体物質への結合性が良好であり、得られた標識生体物質が優れた蛍光強度を示す化合物を提供することを課題とする。また本発明は、この化合物と生体物質とを結合してなる標識生体物質を提供することを課題とする。
すなわち、本発明の上記課題は、下記の手段によって解決された。
〔1〕
下記一般式(1)で表される化合物。
上記式中、R1~R4は、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。mは1~10であって、R21は置換基を有していてもよいアルキル基を示す。
R11~R13は、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、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、アミノ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して5又は6員環を形成していてもよい。
nは1~3の整数である。
L1及びL2は置換基を有していてもよいアルキル基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。R21及びmは、上記のR21及びmと同義である。
α1及びα2は0または1である。
環Z1及び環Z2は、炭素原子及び窒素原子から選択される環構成原子で形成される6員環を示し、置換基を有していてもよく、縮合環を形成していてもよい。ただし、環Z1及び環Z2の少なくとも一方は、下記一般式(Zα)で表されるベンゼン環、又は、下記規定(Zβ)を満たす含窒素6員環である。
上記式中、R22は、アルキル基、アルコキシ基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示す。
R23~R25は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していていてもよい。
一般式(Zα)で表される構造は、R22が、L1もしくはL2が結合する窒素原子のオルト位になるよう、*の位置で一般式(1)の上記窒素原子を含む複素環と結合する。
規定(Zβ):L1もしくはL2が結合する窒素原子に対してオルト位に位置する環構成原子が窒素原子である、含窒素6員環である。このオルト位に位置する環構成窒素原子は置換基で置換されていてもよい。
R1~R4、L1及びL2の少なくとも1つは-(CH2-CH2-O)m-R21で表される構造を含む。R21及びmは、上記のR21及びmと同義である。
L1、L2及び上記のオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基の少なくとも1つは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
Z1及びZ2の少なくとも一方が上記の規定(Zβ)を満たす含窒素6員環である場合、L1、L2、R1~R4及び上記のオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基のうちの2つが互いに結合して、繰り返し数2n+3のメチン鎖を含む環を形成していてもよい。
ただし、式(1)で表される化合物は中性の化合物である。
〔2〕
下記一般式(2-1)~(2-3)のいずれかで表される、〔1〕に記載の化合物。
上記式中、R31は、置換基を有していてもよいアルキル基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。
R32~R35は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していてもよい。
R1~R4、R11~R13、L1、L2、R21~R25及びmは上記のR1~R4、R11~R13、L1、L2、R21~R25及びmと同義である。
lは2又は3を示す。
L1、L2及びR31の少なくとも1つは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
ただし、式(2-1)~(2-3)のいずれかで表される化合物は中性の化合物である。
〔3〕
上記のR1及びR2の少なくとも1つと上記のR3及びR4の少なくとも1つとが、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む、〔1〕又は〔2〕に記載の化合物。
〔4〕
上記のL1、L2、規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基及びR31の少なくとも1つが、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基と、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造とを含む、〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載の化合物。
〔5〕
上記R11~R13の少なくとも1つがアリールオキシ基又はアリールチオ基である、〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載の化合物。
〔6〕
下記一般式(5-1)~(5-4)のいずれかで表される、〔1〕に記載の化合物。
上記式中、R1~R6は、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。
R31は、置換基を有していてもよいアルキル基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。
R32~R35は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していてもよい。
lは2又は3を示す。
L3~L6はアルキレン基又は-(CH2-CH2-O)m-アルキレン-*を示す。*はUとの結合位置を示す。
連結基Uは総原子数1~100の2価の連結基を示す。
R11~R13、R21、L1及びmは、上記のR11~R13、R21、L1及びmと同義である。
R1~R6、L1、R31及びL3~L6の少なくとも1つは-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む。mは、上記mと同義である。
L1、R31、L3~L6及び連結基Uの少なくとも1つは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
ただし、式(5-1)~(5-4)で表される化合物は中性の化合物である。
〔7〕
上記連結基UにおけるL3~L6との連結部が、-O-基、-NR50-基、-COO-基、-CONR50-基又は-SO2NR50-基である〔6〕に記載の化合物。ただし、R50は水素原子又はアルキル基である。
〔8〕
上記のR1及びR2の少なくとも1つと、上記のR3及びR4の少なくとも1つとが、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む、〔6〕又は〔7〕に記載の化合物。
〔9〕
上記L3~L6の全てが、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む、〔6〕~〔8〕のいずれか1つに記載の化合物。
〔10〕
上記連結基Uが、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を有する、2価の連結基である、〔6〕~〔9〕のいずれか1つに記載の化合物。
〔11〕
〔1〕~〔10〕のいずれか1つに記載の化合物と生体物質とが結合してなる標識生体物質。
〔12〕
上記生体物質がタンパク質、アミノ酸、核酸、糖鎖及びリン脂質のいずれかである〔11〕に記載の標識生体物質。
〔1〕
下記一般式(1)で表される化合物。
R11~R13は、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、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、アミノ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して5又は6員環を形成していてもよい。
nは1~3の整数である。
L1及びL2は置換基を有していてもよいアルキル基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。R21及びmは、上記のR21及びmと同義である。
α1及びα2は0または1である。
環Z1及び環Z2は、炭素原子及び窒素原子から選択される環構成原子で形成される6員環を示し、置換基を有していてもよく、縮合環を形成していてもよい。ただし、環Z1及び環Z2の少なくとも一方は、下記一般式(Zα)で表されるベンゼン環、又は、下記規定(Zβ)を満たす含窒素6員環である。
R23~R25は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していていてもよい。
一般式(Zα)で表される構造は、R22が、L1もしくはL2が結合する窒素原子のオルト位になるよう、*の位置で一般式(1)の上記窒素原子を含む複素環と結合する。
規定(Zβ):L1もしくはL2が結合する窒素原子に対してオルト位に位置する環構成原子が窒素原子である、含窒素6員環である。このオルト位に位置する環構成窒素原子は置換基で置換されていてもよい。
R1~R4、L1及びL2の少なくとも1つは-(CH2-CH2-O)m-R21で表される構造を含む。R21及びmは、上記のR21及びmと同義である。
L1、L2及び上記のオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基の少なくとも1つは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
Z1及びZ2の少なくとも一方が上記の規定(Zβ)を満たす含窒素6員環である場合、L1、L2、R1~R4及び上記のオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基のうちの2つが互いに結合して、繰り返し数2n+3のメチン鎖を含む環を形成していてもよい。
ただし、式(1)で表される化合物は中性の化合物である。
〔2〕
下記一般式(2-1)~(2-3)のいずれかで表される、〔1〕に記載の化合物。
R32~R35は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していてもよい。
R1~R4、R11~R13、L1、L2、R21~R25及びmは上記のR1~R4、R11~R13、L1、L2、R21~R25及びmと同義である。
lは2又は3を示す。
L1、L2及びR31の少なくとも1つは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
ただし、式(2-1)~(2-3)のいずれかで表される化合物は中性の化合物である。
〔3〕
上記のR1及びR2の少なくとも1つと上記のR3及びR4の少なくとも1つとが、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む、〔1〕又は〔2〕に記載の化合物。
〔4〕
上記のL1、L2、規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基及びR31の少なくとも1つが、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基と、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造とを含む、〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載の化合物。
〔5〕
上記R11~R13の少なくとも1つがアリールオキシ基又はアリールチオ基である、〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載の化合物。
〔6〕
下記一般式(5-1)~(5-4)のいずれかで表される、〔1〕に記載の化合物。
R31は、置換基を有していてもよいアルキル基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。
R32~R35は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していてもよい。
lは2又は3を示す。
L3~L6はアルキレン基又は-(CH2-CH2-O)m-アルキレン-*を示す。*はUとの結合位置を示す。
連結基Uは総原子数1~100の2価の連結基を示す。
R11~R13、R21、L1及びmは、上記のR11~R13、R21、L1及びmと同義である。
R1~R6、L1、R31及びL3~L6の少なくとも1つは-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む。mは、上記mと同義である。
L1、R31、L3~L6及び連結基Uの少なくとも1つは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
ただし、式(5-1)~(5-4)で表される化合物は中性の化合物である。
〔7〕
上記連結基UにおけるL3~L6との連結部が、-O-基、-NR50-基、-COO-基、-CONR50-基又は-SO2NR50-基である〔6〕に記載の化合物。ただし、R50は水素原子又はアルキル基である。
〔8〕
上記のR1及びR2の少なくとも1つと、上記のR3及びR4の少なくとも1つとが、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む、〔6〕又は〔7〕に記載の化合物。
〔9〕
上記L3~L6の全てが、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む、〔6〕~〔8〕のいずれか1つに記載の化合物。
〔10〕
上記連結基Uが、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を有する、2価の連結基である、〔6〕~〔9〕のいずれか1つに記載の化合物。
〔11〕
〔1〕~〔10〕のいずれか1つに記載の化合物と生体物質とが結合してなる標識生体物質。
〔12〕
上記生体物質がタンパク質、アミノ酸、核酸、糖鎖及びリン脂質のいずれかである〔11〕に記載の標識生体物質。
本発明の化合物は、生体物質への良好な結合性を示し、得られた標識生体物質は優れた蛍光強度を示す。また、本発明の標識生体物質は優れた蛍光強度を示す。
本発明において、特定の符号又は式で表示された置換基もしくは連結基等(以下、置換基等という)が複数あるとき、又は、複数の置換基等を同時に規定するときには、特段の断りがない限り、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよい。このことは、置換基等の数の規定についても同様である。また、複数の置換基等が近接するとき(特に、隣接するとき)には、特段の断りがない限り、それらが互いに連結して環を形成していてもよい。また、特段の断りがない限り、環、例えば脂環、芳香族環及びヘテロ環は、さらに縮環して縮合環を形成していてもよい。
本明細書において、特段の断りがない限り、二重結合については、分子内にE型及びZ型が存在する場合、そのいずれであっても、またこれらの混合物であってもよい。また、特段の断りがない限り、化合物としてジアステレオマー及びエナンチオマーが存在する場合には、そのいずれであっても、またこれらの混合物であってもよい。
本明細書において、特段の断りがない限り、二重結合については、分子内にE型及びZ型が存在する場合、そのいずれであっても、またこれらの混合物であってもよい。また、特段の断りがない限り、化合物としてジアステレオマー及びエナンチオマーが存在する場合には、そのいずれであっても、またこれらの混合物であってもよい。
本発明において、化合物及び置換基の表示については、化合物そのもの及び置換基そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。例えば、カルボキシ基、スルホ基及びホスホノ基(-P(=O)(OH)2)等は、水素原子が解離してイオン構造を取っていてもよく、塩構造を取っていてもよい。すなわち、本発明において、「カルボキシ基」はカルボン酸イオン又はその塩を、「スルホ基」はスルホン酸イオン又はその塩を、「ホスホノ基」はホスホン酸イオン又はその塩を、それぞれ含む意味で使用する。上記塩構造を構成する際の1価若しくは多価のカチオンとしては、特に制限されず、無機カチオン、有機カチオン等が挙げられ、具体的には、Na+、Li+及びK+等のアルカリ金属のカチオン、Mg2+、Ca2+及びBa2+等のアルカリ土類金属のカチオン、並びに、トリアルキルアンモニウムカチオン、テトラアルキルアンモニウムカチオン等の有機アンモニウムカチオンが挙げられる。
塩構造の場合、その塩の種類は1種類でもよく、2種類以上混在していてもよく、化合物中で塩型と遊離酸構造の基が混在していてもよく、また、塩構造の化合物と遊離酸構造化合物が混在していてもよい。
本発明の化合物は、いずれも中性の化合物である。本発明において、化合物が中性であるとは、電気的に中性であることを意味する。具体的には、化合物内の電荷を有する基又は対イオンによって、化合物全体として電荷が0となるように調整されている。例えば、一般式(1)で表される化合物において、L2が結合する窒素原子の形式電荷は、α2=0である場合を除き+1である。この形式電荷と対となるようにして、化合物中のスルホ基等の解離性基がスルホン酸イオン等のイオン構造を有することによって、本発明の化合物は、化合物全体として電荷0の化合物となる。α2=0である場合、L2が結合する窒素原子の形式電荷は0である。
なお、一般式(1)で表される化合物において、L1が結合する窒素原子の形式電荷は、α1=1である場合0である。α1=0である場合は、L1が結合する窒素原子の形式電荷が0となるよう、一般式(1)におけるL1が結合する窒素原子を含有する5員環と環Z1との縮合部分の二重結合に代えて、L1が結合する窒素原子と環Z1との結合部分が二重結合となる共役構造を取る。
本発明で規定する各一般式においては、化合物が有する正電荷を、特定の窒素原子が有する構造として便宜上特定して示している。ただし、本発明の化合物は共役系を有するため、実際には、上記窒素原子以外の他の原子が正電荷を採りうることもあり、化学構造の1つとして各一般式で表される構造を取りうる化合物であれば、各一般式で表される化合物に包含される。このことは負電荷についても同様である。
本発明において、L1が結合する窒素原子に対するオルト位とは、環構成原子としてL1が結合する窒素原子を含み、環Z1が縮環した複素環において、L1が結合する窒素原子を1位、R1及びR2が結合する炭素原子を3位としたときの、環Z1が5員環である場合は6位を、環Z1が6員環である場合は7位を、それぞれ意味する。例えば、一般式(2-1)~(2-3)においては、L1が結合する窒素原子に対するオルト位に位置する置換基はR32である。このことは、L2が結合する窒素原子に対するオルト位についても同様である。
また、本発明の効果を損なわない範囲で、構造の一部を変化させたものを含む意味である。更に、置換又は無置換を明記していない化合物については、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の置換基を有していてもよい意味である。このことは、置換基(例えば、「アルキル基」、「メチル基」、「メチル」などのように表現される基)及び連結基(例えば、「アルキレン基」、「メチレン基」、「メチレン」などのように表現される基)についても同様である。このような任意の置換基のうち、本発明において好ましい置換基は、後述の置換基群Tから選択される置換基である。
本発明において、ある基の炭素数を規定する場合、この炭素数は、本発明ないし本明細書において特段の断りのない限りは、基全体の炭素数を意味する。つまり、この基がさらに置換基を有する形態である場合、この置換基を含めた全体の炭素数を意味する。
塩構造の場合、その塩の種類は1種類でもよく、2種類以上混在していてもよく、化合物中で塩型と遊離酸構造の基が混在していてもよく、また、塩構造の化合物と遊離酸構造化合物が混在していてもよい。
本発明の化合物は、いずれも中性の化合物である。本発明において、化合物が中性であるとは、電気的に中性であることを意味する。具体的には、化合物内の電荷を有する基又は対イオンによって、化合物全体として電荷が0となるように調整されている。例えば、一般式(1)で表される化合物において、L2が結合する窒素原子の形式電荷は、α2=0である場合を除き+1である。この形式電荷と対となるようにして、化合物中のスルホ基等の解離性基がスルホン酸イオン等のイオン構造を有することによって、本発明の化合物は、化合物全体として電荷0の化合物となる。α2=0である場合、L2が結合する窒素原子の形式電荷は0である。
なお、一般式(1)で表される化合物において、L1が結合する窒素原子の形式電荷は、α1=1である場合0である。α1=0である場合は、L1が結合する窒素原子の形式電荷が0となるよう、一般式(1)におけるL1が結合する窒素原子を含有する5員環と環Z1との縮合部分の二重結合に代えて、L1が結合する窒素原子と環Z1との結合部分が二重結合となる共役構造を取る。
本発明で規定する各一般式においては、化合物が有する正電荷を、特定の窒素原子が有する構造として便宜上特定して示している。ただし、本発明の化合物は共役系を有するため、実際には、上記窒素原子以外の他の原子が正電荷を採りうることもあり、化学構造の1つとして各一般式で表される構造を取りうる化合物であれば、各一般式で表される化合物に包含される。このことは負電荷についても同様である。
本発明において、L1が結合する窒素原子に対するオルト位とは、環構成原子としてL1が結合する窒素原子を含み、環Z1が縮環した複素環において、L1が結合する窒素原子を1位、R1及びR2が結合する炭素原子を3位としたときの、環Z1が5員環である場合は6位を、環Z1が6員環である場合は7位を、それぞれ意味する。例えば、一般式(2-1)~(2-3)においては、L1が結合する窒素原子に対するオルト位に位置する置換基はR32である。このことは、L2が結合する窒素原子に対するオルト位についても同様である。
また、本発明の効果を損なわない範囲で、構造の一部を変化させたものを含む意味である。更に、置換又は無置換を明記していない化合物については、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の置換基を有していてもよい意味である。このことは、置換基(例えば、「アルキル基」、「メチル基」、「メチル」などのように表現される基)及び連結基(例えば、「アルキレン基」、「メチレン基」、「メチレン」などのように表現される基)についても同様である。このような任意の置換基のうち、本発明において好ましい置換基は、後述の置換基群Tから選択される置換基である。
本発明において、ある基の炭素数を規定する場合、この炭素数は、本発明ないし本明細書において特段の断りのない限りは、基全体の炭素数を意味する。つまり、この基がさらに置換基を有する形態である場合、この置換基を含めた全体の炭素数を意味する。
また、本発明において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本発明の化合物は、下記一般式(1)で表される。本発明の化合物が、生体物質への良好な結合性を示し、得られた標識生体物質は優れた蛍光強度を示す理由の詳細については定かではないが、次のように考えられる。
本発明の化合物は、一般式(1)で示されるように、環構成原子として窒素原子を含み、環Z1若しくは環Z2が縮環した複素環を両末端に有するポリメチン鎖(本発明において、共役二重結合によって結ばれたメチン鎖であって、メチン鎖を構成する炭素原子数が2n+3であるメチン鎖を意味し、繰り返し数2n+3のメチン鎖とも称す。以下、同様である。)を有し、更に、環Z1が縮環した複素環の窒素原子が三級アミン構造を有し、環Z2が縮環した複素環の窒素原子が四級アンモニウム構造を有することにより、ポリメチン骨格を介した電荷移動による吸収が生じる。このように、本発明の化合物は、ポリメチン色素(広義にはシアニン色素)と称される化合物に分類される。
本発明の化合物は、上記構造を有する上で、更に、上記2つの複素環における、3位の環構成炭素原子に結合するR1~R4並びに環構成窒素原子に置換するL1及びL2の少なくとも1つが、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-R21で表されるPEG(ポリエチレングリコール)基を含む構造を有し、L1、L2及び環Z1又は環Z2が有し得る後記規定(Zβ)のオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基の少なくとも1つが、生体物質に結合可能な置換基を有する。これによって、mが10を越えるPEG基を有する化合物において、大きな排除体積効果により生じてしまう生体物質への結合性の低下が抑えられ、生体物質への良好な結合性を示すことができる。
加えて、本発明の化合物は、上記の環Z1及び環Z2の少なくとも一方として、後記一般式(Zα)で表される、窒素原子に対するオルト位に置換基を有するベンゼン環、又は、後記規定(Zβ)を満たす、窒素原子に対するオルト位が窒素原子である含窒素6員環を有する。これにより、ポリメチン鎖の末端に結合する複素環の環構成窒素原子に対するオルト位の置換基の立体効果、オルト位に位置する窒素原子により得られる親水化効果によって、化合物同士の相互作用が抑制された結果、化合物の自己会合による蛍光強度の低下を抑制することができると考えられる。
本発明の化合物は、一般式(1)で示されるように、環構成原子として窒素原子を含み、環Z1若しくは環Z2が縮環した複素環を両末端に有するポリメチン鎖(本発明において、共役二重結合によって結ばれたメチン鎖であって、メチン鎖を構成する炭素原子数が2n+3であるメチン鎖を意味し、繰り返し数2n+3のメチン鎖とも称す。以下、同様である。)を有し、更に、環Z1が縮環した複素環の窒素原子が三級アミン構造を有し、環Z2が縮環した複素環の窒素原子が四級アンモニウム構造を有することにより、ポリメチン骨格を介した電荷移動による吸収が生じる。このように、本発明の化合物は、ポリメチン色素(広義にはシアニン色素)と称される化合物に分類される。
本発明の化合物は、上記構造を有する上で、更に、上記2つの複素環における、3位の環構成炭素原子に結合するR1~R4並びに環構成窒素原子に置換するL1及びL2の少なくとも1つが、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-R21で表されるPEG(ポリエチレングリコール)基を含む構造を有し、L1、L2及び環Z1又は環Z2が有し得る後記規定(Zβ)のオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基の少なくとも1つが、生体物質に結合可能な置換基を有する。これによって、mが10を越えるPEG基を有する化合物において、大きな排除体積効果により生じてしまう生体物質への結合性の低下が抑えられ、生体物質への良好な結合性を示すことができる。
加えて、本発明の化合物は、上記の環Z1及び環Z2の少なくとも一方として、後記一般式(Zα)で表される、窒素原子に対するオルト位に置換基を有するベンゼン環、又は、後記規定(Zβ)を満たす、窒素原子に対するオルト位が窒素原子である含窒素6員環を有する。これにより、ポリメチン鎖の末端に結合する複素環の環構成窒素原子に対するオルト位の置換基の立体効果、オルト位に位置する窒素原子により得られる親水化効果によって、化合物同士の相互作用が抑制された結果、化合物の自己会合による蛍光強度の低下を抑制することができると考えられる。
本発明の化合物は、繰り返し数2n+3のメチン鎖の長さに依存して、n=1の場合に585nm付近に、n=2の場合に685nm付近に、n=3の場合に785nm付近に、それぞれ励起吸収波長を有する。そのため、これらの一般式(1)で表される化合物は、それぞれ、励起光源として600nm、700nm、800nm付近のものを使用する蛍光標識において、生体物質への良好な結合性と優れた蛍光強度とを示す化合物として使用できる。
多色WBでは、可視領域から近赤外領域までの範囲内において、複数の発光色を検出する。そのため、色素を励起発光させた際に互いに干渉してクロストークが起こらないように、複数の色素の吸収発光波形が適切な波長関係となるように選択する必要がある。ある励起光では1つの色素だけが光り、他の色素が光らないように調整されるのが理想的である。この観点で、例えば、多色WBの近赤外領域の発光には、700nm付近と800nm付近という、ある程度波長の離れた2種類の励起光源が用いられている。
近赤外光励起による蛍光検出は、可視光励起による検出に比べてメンブレンの自家蛍光、すなわちバックグラウンド蛍光を抑制できるため、シグナルノイズ比(S/N比)を高めやすく、目的のタンパク質を高感度に検出することが可能となる。そのため、近年、微量タンパク質の解析研究において、近赤外領域の発光を利用した蛍光検出WBの必要性が増してきている。
しかし、近赤外領域では、一般的に蛍光色素の蛍光量子収率が低く、高いシグナル量を得ることが難しい。本発明の化合物のうちn=2又は3である化合物は、上記の700nm付近と800nm付近の2種類のものを有する多色WBにおいても、生体物質への良好な結合性と優れた蛍光強度とを示す化合物として使用でき、特に、タンパク質をより高感度に観察、検出するという要望に対しても、上記特許文献1及び2記載のシアニン色素を含む従来のシアニン色素を用いた蛍光標識と比較して、生体物質への良好な結合性と優れた蛍光強度とを示すことができる。
近赤外光励起による蛍光検出は、可視光励起による検出に比べてメンブレンの自家蛍光、すなわちバックグラウンド蛍光を抑制できるため、シグナルノイズ比(S/N比)を高めやすく、目的のタンパク質を高感度に検出することが可能となる。そのため、近年、微量タンパク質の解析研究において、近赤外領域の発光を利用した蛍光検出WBの必要性が増してきている。
しかし、近赤外領域では、一般的に蛍光色素の蛍光量子収率が低く、高いシグナル量を得ることが難しい。本発明の化合物のうちn=2又は3である化合物は、上記の700nm付近と800nm付近の2種類のものを有する多色WBにおいても、生体物質への良好な結合性と優れた蛍光強度とを示す化合物として使用でき、特に、タンパク質をより高感度に観察、検出するという要望に対しても、上記特許文献1及び2記載のシアニン色素を含む従来のシアニン色素を用いた蛍光標識と比較して、生体物質への良好な結合性と優れた蛍光強度とを示すことができる。
以下、本発明の一般式(1)で表される化合物について詳述する。
<一般式(1)で表される化合物>
本発明の一般式(1)で表される化合物は、下記の通りである。
本発明の一般式(1)で表される化合物は、下記の通りである。
式中、R1~R4は、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。mは1~10であって、R21は置換基を有していてもよいアルキル基を示す。
R11~R13は、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、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、アミノ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して5又は6員環を形成していてもよい。
nは1~3の整数である。
L1及びL2は置換基を有していてもよいアルキル基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。R21及びmは、上記のR21及びmと同義である。
α1及びα2は0または1である。
環Z1及び環Z2は、炭素原子及び窒素原子から選択される環構成原子で形成される6員環を示し、置換基を有していてもよく、縮合環を形成していてもよい。ただし、環Z1及び環Z2の少なくとも一方は、後記一般式(Zα)で表されるベンゼン環、又は、後記規定(Zβ)を満たす含窒素6員環である。
R11~R13は、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、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、アミノ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して5又は6員環を形成していてもよい。
nは1~3の整数である。
L1及びL2は置換基を有していてもよいアルキル基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。R21及びmは、上記のR21及びmと同義である。
α1及びα2は0または1である。
環Z1及び環Z2は、炭素原子及び窒素原子から選択される環構成原子で形成される6員環を示し、置換基を有していてもよく、縮合環を形成していてもよい。ただし、環Z1及び環Z2の少なくとも一方は、後記一般式(Zα)で表されるベンゼン環、又は、後記規定(Zβ)を満たす含窒素6員環である。
R1~R4、L1及びL2の少なくとも1つは-(CH2-CH2-O)m-R21で表される構造を含む。R21及びmは、上記のR21及びmと同義である。ただし、後述するように、L1、L2、R1~R4及び後記のオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基のうちの2つが互いに結合する場合、この結合を形成した基を含むR1~R4、L1及びL2の少なくとも1つが-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含んでいればよい。
L1、L2及び後記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基の少なくとも1つは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
Z1及びZ2の少なくとも一方が後記の規定(Zβ)を満たす含窒素6員環である場合、L1、L2及び後記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基のうちの2つが互いに結合して、繰り返し数2n+3のメチン鎖を含む環を形成していてもよい。
ただし、式(1)で表される化合物は中性の化合物である。
L1、L2及び後記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基の少なくとも1つは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
Z1及びZ2の少なくとも一方が後記の規定(Zβ)を満たす含窒素6員環である場合、L1、L2及び後記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基のうちの2つが互いに結合して、繰り返し数2n+3のメチン鎖を含む環を形成していてもよい。
ただし、式(1)で表される化合物は中性の化合物である。
以下、一般式(1)における置換基等について詳述する。
(1)R1~R4
R1~R4は、各々独立に、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。R1とR2は互いに連結して環を形成していてもよく、R3とR4は互いに連結して環を形成していてもよい。
R1~R4として採りうるアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基は、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基と同義である。
R1~R4は、各々独立に、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。R1とR2は互いに連結して環を形成していてもよく、R3とR4は互いに連結して環を形成していてもよい。
R1~R4として採りうるアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基は、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基と同義である。
無置換のアルキル基の炭素数は、1~6が好ましく、1~4がより好ましく、1~2がさらに好ましい。
置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数としては、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、2~6がさらに好ましく、3~5がさらに好ましい。また、置換基を有するアルキル基の最長鎖を構成する原子数としては、3~35が好ましく、3~30がより好ましく、3~25がさらに好ましい。ただし、後述するように、L1、L2及び後記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基のうちの2つが互いに結合する場合には、L3~L6及びUで構成される基において、上記置換基を有するアルキル基の最長鎖に該当する部分を構成する原子数は、5~50であることも好ましく、5~40がより好ましく、5~30がさらに好ましい。
本発明において、「置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数」とは、アルキル基が有する置換基部分を除く炭素数を意味する。
本発明において、「置換基を有するアルキル基の最長鎖を構成する原子数」とは、置換基部分を含む原子数(すなわち、全原子数から、最長鎖を構成しない分子鎖の原子数を引いた原子数)を意味する。なお、スルホ基、カルボキシ基等の解離性の水素原子を有する置換基が最長鎖を構成する場合、解離の有無にかかわらず、水素原子を含めて計算する。また、後述する生体物質に結合可能な置換基部分における原子数は含めない。
置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数としては、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、2~6がさらに好ましく、3~5がさらに好ましい。また、置換基を有するアルキル基の最長鎖を構成する原子数としては、3~35が好ましく、3~30がより好ましく、3~25がさらに好ましい。ただし、後述するように、L1、L2及び後記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基のうちの2つが互いに結合する場合には、L3~L6及びUで構成される基において、上記置換基を有するアルキル基の最長鎖に該当する部分を構成する原子数は、5~50であることも好ましく、5~40がより好ましく、5~30がさらに好ましい。
本発明において、「置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数」とは、アルキル基が有する置換基部分を除く炭素数を意味する。
本発明において、「置換基を有するアルキル基の最長鎖を構成する原子数」とは、置換基部分を含む原子数(すなわち、全原子数から、最長鎖を構成しない分子鎖の原子数を引いた原子数)を意味する。なお、スルホ基、カルボキシ基等の解離性の水素原子を有する置換基が最長鎖を構成する場合、解離の有無にかかわらず、水素原子を含めて計算する。また、後述する生体物質に結合可能な置換基部分における原子数は含めない。
R1~R4として採りうるアルキル基が有していてもよい置換基としては、アルコキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、スルホ基、ホスホノ基及び-(CH2-CH2-O)m-R21、並びにこれらの置換基の組み合わせからなる基が挙げられる。また、後述する生体物質に結合可能な置換基を挙げることができる。なお、上記のアルコキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、スルホ基及びホスホノ基並びにこれらの置換基の組み合わせからなる基におけるアルキル基部分が、後述する生体物質に結合可能な置換基を有していてもよい。
R1~R4として採りうる置換基を有するアルキル基としては、上記置換基を有するアルキル基であれば特に制限はないが、分子間相互作用の抑制の観点からは、-(CH2-CH2-O)m-R21を置換基として有するアルキル基が好ましい。この場合、-(CH2-CH2-O)m-R21がアルキル基に直接置換していてもよく、カルバモイル基と-(CH2-CH2-O)m-R21との組み合わせからなる基として置換していてもよい。
R1~R4として採りうる置換基を有するアルキル基としては、上記置換基を有するアルキル基であれば特に制限はないが、分子間相互作用の抑制の観点からは、-(CH2-CH2-O)m-R21を置換基として有するアルキル基が好ましい。この場合、-(CH2-CH2-O)m-R21がアルキル基に直接置換していてもよく、カルバモイル基と-(CH2-CH2-O)m-R21との組み合わせからなる基として置換していてもよい。
(-(CH2-CH2-O)m-R21)
R1~R4として採りうる-(CH2-CH2-O)m-R21において、mは1~10であり、R21は置換基を有していてもよいアルキル基を示す。
mは平均繰り返し数(単に、繰り返し数とも称す。)を意味し、4~10が好ましく、4~8がより好ましい。
上記平均繰り返し数は、化合物について1H-NMR測定を行い、平均積分値より算出することができる。本発明において規定する平均繰り返し数は、上記方法により算出される平均繰り返し数の小数第一位を四捨五入して得られる数を意味する。
R21における置換基を有していてもよいアルキル基は、上記R1~R4として採りうる、置換基を有していてもよいアルキル基の記載を適用することができる。
R1~R4として採りうる-(CH2-CH2-O)m-R21及びR1~R4に含まれる-(CH2-CH2-O)m-R21としては、-(CH2-CH2-O)m-無置換のアルキル基が好ましい。
R1~R4として採りうる-(CH2-CH2-O)m-R21において、mは1~10であり、R21は置換基を有していてもよいアルキル基を示す。
mは平均繰り返し数(単に、繰り返し数とも称す。)を意味し、4~10が好ましく、4~8がより好ましい。
上記平均繰り返し数は、化合物について1H-NMR測定を行い、平均積分値より算出することができる。本発明において規定する平均繰り返し数は、上記方法により算出される平均繰り返し数の小数第一位を四捨五入して得られる数を意味する。
R21における置換基を有していてもよいアルキル基は、上記R1~R4として採りうる、置換基を有していてもよいアルキル基の記載を適用することができる。
R1~R4として採りうる-(CH2-CH2-O)m-R21及びR1~R4に含まれる-(CH2-CH2-O)m-R21としては、-(CH2-CH2-O)m-無置換のアルキル基が好ましい。
R1~R4の少なくとも1つが、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含むことが好ましく、蛍光強度をより向上させる観点から、R1及びR2の少なくとも1つとR3及びR4の少なくとも1つとが、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含むことがより好ましい。上記-(CH2-CH2-O)m-で表される構造は、-(CH2-CH2-O)m-R21として、上記メチン鎖に直接結合する複素環に直接結合していることが好ましい。
上記-(CH2-CH2-O)m-におけるmは、上記-(CH2-CH2-O)m-R21におけるmと同義である。
R1~R4の置換基はシアニン色素骨格(平面)に対し垂直方向へ張り出すため、この置換基として-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含むことにより、縮環部分がπ-π相互作用しにくくなり(会合抑制効果が強まり)、会合による蛍光強度の低下を抑制できると推定している。
上記-(CH2-CH2-O)m-におけるmは、上記-(CH2-CH2-O)m-R21におけるmと同義である。
R1~R4の置換基はシアニン色素骨格(平面)に対し垂直方向へ張り出すため、この置換基として-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含むことにより、縮環部分がπ-π相互作用しにくくなり(会合抑制効果が強まり)、会合による蛍光強度の低下を抑制できると推定している。
(2)R11~R13
R11~R13は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、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、アミノ基又はハロゲン原子を示す。隣接する基同士が互いに結合して5又は6員環を形成していてもよい。
R11~R13として採りうるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、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、アミノ基及びハロゲン原子は、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、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、アミノ基及びハロゲン原子と同義であり、好ましい範囲も同じである。
R11~R13として採りうるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基及びアミノ基は、各々独立に、無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。
R11~R13におけるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基及びアミノ基が有していてもよい置換基としては、後述する置換基群Tにおける置換基が挙げられ、例えば、アルコキシ基又はスルホ基が好ましい。
R11~R13は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、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、アミノ基又はハロゲン原子を示す。隣接する基同士が互いに結合して5又は6員環を形成していてもよい。
R11~R13として採りうるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、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、アミノ基及びハロゲン原子は、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、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、アミノ基及びハロゲン原子と同義であり、好ましい範囲も同じである。
R11~R13として採りうるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基及びアミノ基は、各々独立に、無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。
R11~R13におけるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基及びアミノ基が有していてもよい置換基としては、後述する置換基群Tにおける置換基が挙げられ、例えば、アルコキシ基又はスルホ基が好ましい。
R11~R13のうち、隣接する基同士が互いに結合して形成される5又は6員環は、芳香族性又は脂肪族性のいずれであってもよく、脂肪族性であることが好ましい。また、6員環を形成することが好ましい。化合物中における上記の5又は6員環の数は特に制限されないが、1又は2個が好ましく、1個がより好ましい。
例えば、n=3の場合を例にすると、R11~R13のうち隣接する基同士が結合して形成される環を有する構造としては、下記構造が好ましく挙げられる。なお、下記例においては、環構造を形成していないR11~R13は水素原子であり、環構造は置換基を有しない構造を記載しているが、これらに限定されるものではない。
例えば、n=3の場合を例にすると、R11~R13のうち隣接する基同士が結合して形成される環を有する構造としては、下記構造が好ましく挙げられる。なお、下記例においては、環構造を形成していないR11~R13は水素原子であり、環構造は置換基を有しない構造を記載しているが、これらに限定されるものではない。
R11、及び、環Z2が縮環した複素環に結合する炭素原子が有するR13は、水素原子が好ましい。
R12及び上記以外のR13は、水素原子、アルキル基、アリールオキシ基又はアリールチオ基が好ましく、水素原子、アルキル基又はアリールオキシ基がより好ましい。
R11~R13の少なくとも1つは、アリールオキシ基又はアリールチオ基であることが好ましく、R12及び上記のインドレニン環に結合する炭素原子が有するR13以外のR13のうちの少なくとも1つは、アリールオキシ基又はアリールチオ基であることがより好ましい。
R11~R13のうち、R11、及び、環Z2が縮環した複素環に結合する炭素原子が有するR13以外のR12~R13における隣接する基同士が、互いに結合して5又は6員環を形成していることが好ましく、6員環を形成していることがより好ましい。また、環Z1が縮環した複素環と環Z2が縮環した複素環とを結ぶ結合の中心部分に上記5又は6員環を形成していることが好ましい。環Z1が縮環した複素環と環Z2が縮環した複素環とを結ぶ結合の中心部分に形成される環とは、2つの複素環からの結合原子数が等しくなる炭素原子を環構成原子として含む環を意味する。
R12及び上記以外のR13は、水素原子、アルキル基、アリールオキシ基又はアリールチオ基が好ましく、水素原子、アルキル基又はアリールオキシ基がより好ましい。
R11~R13の少なくとも1つは、アリールオキシ基又はアリールチオ基であることが好ましく、R12及び上記のインドレニン環に結合する炭素原子が有するR13以外のR13のうちの少なくとも1つは、アリールオキシ基又はアリールチオ基であることがより好ましい。
R11~R13のうち、R11、及び、環Z2が縮環した複素環に結合する炭素原子が有するR13以外のR12~R13における隣接する基同士が、互いに結合して5又は6員環を形成していることが好ましく、6員環を形成していることがより好ましい。また、環Z1が縮環した複素環と環Z2が縮環した複素環とを結ぶ結合の中心部分に上記5又は6員環を形成していることが好ましい。環Z1が縮環した複素環と環Z2が縮環した複素環とを結ぶ結合の中心部分に形成される環とは、2つの複素環からの結合原子数が等しくなる炭素原子を環構成原子として含む環を意味する。
(3)L1、L2
L1及びL2は、各々独立に、置換基を有していてもよいアルキル基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。R21及びmは、上記のR21及びmと同義である。
L1及びL2におけるアルキル基が有していてもよい置換基としては、アルコキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、スルホ基及びホスホノ基並びにこれらの置換基の組み合わせからなる基が挙げられる。また、後述する生体物質に結合可能な置換基を挙げることができる。なお、上記のアルコキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、スルホ基及びホスホノ基並びにこれらの置換基の組み合わせからなる基におけるアルキル基部分が、後述する生体物質に結合可能な置換基を有していてもよい。
L1及びL2は、各々独立に、置換基を有していてもよいアルキル基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。R21及びmは、上記のR21及びmと同義である。
L1及びL2におけるアルキル基が有していてもよい置換基としては、アルコキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、スルホ基及びホスホノ基並びにこれらの置換基の組み合わせからなる基が挙げられる。また、後述する生体物質に結合可能な置換基を挙げることができる。なお、上記のアルコキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、スルホ基及びホスホノ基並びにこれらの置換基の組み合わせからなる基におけるアルキル基部分が、後述する生体物質に結合可能な置換基を有していてもよい。
L1及びL2として採りうるアルキル基は、後述する置換基群Tにおけるアルキル基と同義である。
無置換のアルキル基の炭素数は、1~6が好ましく、1~4がより好ましく、1~3がさらに好ましい。
置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数は、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、1~7がさらに好ましく、1~6がさらに好ましく、1~5がさらに好ましい。また、置換基を有するアルキル基の最長鎖を構成する原子数は、3~14が好ましく、3~12がより好ましく、3~10がさらに好ましい。
無置換のアルキル基の炭素数は、1~6が好ましく、1~4がより好ましく、1~3がさらに好ましい。
置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数は、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、1~7がさらに好ましく、1~6がさらに好ましく、1~5がさらに好ましい。また、置換基を有するアルキル基の最長鎖を構成する原子数は、3~14が好ましく、3~12がより好ましく、3~10がさらに好ましい。
L1及びL2として採り得る置換基を有するアルキル基としては、水溶性をより向上させる観点からは、アルコキシ基、カルボキシ基、スルホ基及びホスホノ基の少なくとも1つを置換基として有するアルキル基が好ましく、カルボキシ基及びスルホ基の少なくとも1つを置換基として有するアルキル基がより好ましい。なお、上記の好ましい置換基(アルコキシ基、カルボキシ基、スルホ基及びホスホノ基)と、これらの置換基以外の基との組合わせからなる置換基を有するアルキル基であってもよい。
また、上記R1~R4が採り得る、置換基を有するアルキル基の形態も好ましく適用できる。
また、上記R1~R4が採り得る、置換基を有するアルキル基の形態も好ましく適用できる。
L1及びL2として採りうる-(CH2-CH2-O)m-R21は、上記R1~R4における-(CH2-CH2-O)m-R21の記載を好ましく適用することができる。
L1及びL2として採りうる-(CH2-CH2-O)m-R21としては、R21が末端にカルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を有するアルキル基であることが好ましい。この場合、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基がアルキル基に直接置換していてもよく、アルコキシカルボニル基とカルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基との組み合わせからなる基として置換していてもよい。
L1及びL2として採りうる-(CH2-CH2-O)m-R21としては、R21が末端にカルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を有するアルキル基であることが好ましい。この場合、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基がアルキル基に直接置換していてもよく、アルコキシカルボニル基とカルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基との組み合わせからなる基として置換していてもよい。
(4)環Z1及び環Z2
環Z1及び環Z2は、炭素原子及び窒素原子から選択される環構成原子で形成される6員環を示し、置換基を有していてもよく、縮合環を形成していてもよい。蛍光強度をより向上させる観点からは、環Z1及び環Z2は単環であることが好ましい。
ただし、環Z1及び環Z2の少なくとも一方は、後記一般式(Zα)で表されるベンゼン環、又は、後記規定(Zβ)を満たす含窒素6員環である。
環Z1及び環Z2は、炭素原子及び窒素原子から選択される環構成原子で形成される6員環を示し、置換基を有していてもよく、縮合環を形成していてもよい。蛍光強度をより向上させる観点からは、環Z1及び環Z2は単環であることが好ましい。
ただし、環Z1及び環Z2の少なくとも一方は、後記一般式(Zα)で表されるベンゼン環、又は、後記規定(Zβ)を満たす含窒素6員環である。
環Z1及び環Z2として採りうる素原子及び窒素原子から選択される環構成原子で形成される6員環としては、脂肪族環であっても芳香族環であってもよいが、芳香族環が好ましい。
上記6員環としては、例えば、炭化水素環又は含窒素複素環が挙げられ、具体的には、ベンゼン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環及び1,2,3若しくは1,2,4-トリアジン環が挙げられ、ベンゼン環又はピリジン環が好ましい。また、共役構造の記載の方法によって、これらの芳香族環と環構成原子の種類及び位置を同じとする脂肪族環も挙げられる。
上記6員環としては、例えば、炭化水素環又は含窒素複素環が挙げられ、具体的には、ベンゼン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環及び1,2,3若しくは1,2,4-トリアジン環が挙げられ、ベンゼン環又はピリジン環が好ましい。また、共役構造の記載の方法によって、これらの芳香族環と環構成原子の種類及び位置を同じとする脂肪族環も挙げられる。
上記6員環が有していてもよい置換基としては、後述する置換基群Tにおける置換基が挙げられ、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、カルボキシ基、スルホ基、ホスホノ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子がより好ましく、アルキル基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子がより好ましい。
水溶性の向上および会合抑制の観点から、環Z1及び環Z2は、各々独立に、1つ以上の親水性基を有することが好ましく、環Z1又は環Z2を構成する環の数1つに付き少なくとも1つの親水性基を有することがより好ましい。例えば、環Z1及び環Z2が共にナフタレン環である場合、環Z1及び環Z2を構成する環の数はいずれも2となり、環Z1及び環Z2がいずれも、少なくとも2つの親水性基を有することがより好ましいことを意味する。上限値は、構造として可能な限り特に制限されず、後述する化合物全体としての親水性基の数にあわせて、適宜調整することができる。
親水性基としては、特に制限されないが、例えば、置換基を有するアルコキシ基、カルボキシ基、スルホ基及びホスホノ基が挙げられ、スルホ基が好ましい。
水溶性の向上および会合抑制の観点から、環Z1及び環Z2は、各々独立に、1つ以上の親水性基を有することが好ましく、環Z1又は環Z2を構成する環の数1つに付き少なくとも1つの親水性基を有することがより好ましい。例えば、環Z1及び環Z2が共にナフタレン環である場合、環Z1及び環Z2を構成する環の数はいずれも2となり、環Z1及び環Z2がいずれも、少なくとも2つの親水性基を有することがより好ましいことを意味する。上限値は、構造として可能な限り特に制限されず、後述する化合物全体としての親水性基の数にあわせて、適宜調整することができる。
親水性基としては、特に制限されないが、例えば、置換基を有するアルコキシ基、カルボキシ基、スルホ基及びホスホノ基が挙げられ、スルホ基が好ましい。
(一般式(Zα)で表されるベンゼン環)
上記式中、R22は、アルキル基、アルコキシ基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示す。
R23~R25は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していていてもよい。
一般式(Zα)で表される構造は、R22が、L1もしくはL2が結合する窒素原子のオルト位になるよう、*の位置で一般式(1)の上記窒素原子を含む複素環と結合する。
R23~R25は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していていてもよい。
一般式(Zα)で表される構造は、R22が、L1もしくはL2が結合する窒素原子のオルト位になるよう、*の位置で一般式(1)の上記窒素原子を含む複素環と結合する。
R22におけるアルキル基、アルコキシ基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基及びハロゲン原子は、それぞれ、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アルコキシ基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基及びハロゲン原子と同義である。
R23~R25として採りうるアルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基及びハロゲン原子は、それぞれ、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基及びハロゲン原子と同義である。
R23~R25のうち隣接する基同士が互いに結合して形成される縮合環としては、特に制限はないが、ベンゼン環が好ましく挙げられ、環Z1又は環Z2としてナフタレン環が好ましく挙げられる。
R23~R25として採りうるアルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基及びハロゲン原子は、それぞれ、後述する置換基群Tにおけるアルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基及びハロゲン原子と同義である。
R23~R25のうち隣接する基同士が互いに結合して形成される縮合環としては、特に制限はないが、ベンゼン環が好ましく挙げられ、環Z1又は環Z2としてナフタレン環が好ましく挙げられる。
R22は、アルキル基又はスルホ基が好ましい。
R23~R25は、水素原子、スルホ基、ニトロ基又はハロゲン原子が好ましく、水素原子、スルホ基又はハロゲン原子がより好ましい。
R23~R25は、水素原子、スルホ基、ニトロ基又はハロゲン原子が好ましく、水素原子、スルホ基又はハロゲン原子がより好ましい。
(規定(Zβ))
規定(Zβ):L1もしくはL2が結合する窒素原子に対してオルト位に位置する環構成原子が窒素原子である、含窒素6員環である。
上記の規定(Zβ)を満たす含窒素6員環としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環及び1,2,3若しくは1,2,4-トリアジン環が挙げられ、ピリジン環が好ましい。
好ましくは、環Z1および環Z2が共に規定(Zβ)を満たすことはない。
規定(Zβ):L1もしくはL2が結合する窒素原子に対してオルト位に位置する環構成原子が窒素原子である、含窒素6員環である。
上記の規定(Zβ)を満たす含窒素6員環としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環及び1,2,3若しくは1,2,4-トリアジン環が挙げられ、ピリジン環が好ましい。
好ましくは、環Z1および環Z2が共に規定(Zβ)を満たすことはない。
規定(Zβ)を満たす含窒素6員環は、L1もしくはL2が結合する窒素原子に対してオルト位に位置する環構成窒素原子を含め、環構成原子である窒素原子上に置換基を有していてもよく、有していてもよい置換基としては、具体的には、上記のR23~R25又はL1もしくはL2として採りうる置換基を挙げることができる。
規定(Zβ)を満たす含窒素6員環は、窒素原子以外の環構成原子上に置換基を有していてもよく、具体的には、上記のR23~R25又はL1もしくはL2として採りうる置換基を挙げることができる。
規定(Zβ)を満たす含窒素6員環は、窒素原子以外の環構成原子上に置換基を有していてもよく、具体的には、上記のR23~R25又はL1もしくはL2として採りうる置換基を挙げることができる。
(5)n、α1及びα2
nは、1~3の整数であって、2又は3が好ましい。
α1及びα2は0または1である。α1が0であるとはL1を有しないことを意味し、α1が1であるとはL1を有することを意味する。同様に、α2が0であるとはL2をしないことを意味し、α2が1であるとはL2を有することを意味する。
環Z1が上記規定(Zβ)を満たす場合に、α1は0を取りうる。また、環Z2が上記規定(Zβ)を満たす場合に、α2は0を取りうる。
nは、1~3の整数であって、2又は3が好ましい。
α1及びα2は0または1である。α1が0であるとはL1を有しないことを意味し、α1が1であるとはL1を有することを意味する。同様に、α2が0であるとはL2をしないことを意味し、α2が1であるとはL2を有することを意味する。
環Z1が上記規定(Zβ)を満たす場合に、α1は0を取りうる。また、環Z2が上記規定(Zβ)を満たす場合に、α2は0を取りうる。
L1、L2及び上記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基の少なくとも1つは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
上記一般式(1)で表される化合物は、上記のカルボキシ基または生体物質に結合可能な置換基により、生体物質と結合し、目的とする標識生体物質を得ることができる。なお、カルボキシ基は、生体物質に結合可能な置換基を常法により容易に誘導することができる。
本発明において、「生体物質に結合可能な置換基」は、カルボキシ基から誘導される生体物質に結合可能な置換基を含む。
このように、上記一般式(1)で表される化合物は、シアニン骨格構造中において特定の位置に有する置換基(具体的には、L1、L2又は上記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基)により生体物質と結合するため、得られる標識生体物質は、上述の通り、優れた蛍光強度を示すと考えられる。
L1、L2及び上記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基のうちカルボキシ基または生体物質に結合可能な置換基を有する基の数は、合計で、少なくとも1つ以上であればよく、検出対象物質の定量の観点から、1~3つが好ましく、1つ又は2つがより好ましく、1つがさらに好ましい。
上記一般式(1)で表される化合物は、上記のカルボキシ基または生体物質に結合可能な置換基により、生体物質と結合し、目的とする標識生体物質を得ることができる。なお、カルボキシ基は、生体物質に結合可能な置換基を常法により容易に誘導することができる。
本発明において、「生体物質に結合可能な置換基」は、カルボキシ基から誘導される生体物質に結合可能な置換基を含む。
このように、上記一般式(1)で表される化合物は、シアニン骨格構造中において特定の位置に有する置換基(具体的には、L1、L2又は上記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基)により生体物質と結合するため、得られる標識生体物質は、上述の通り、優れた蛍光強度を示すと考えられる。
L1、L2及び上記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基のうちカルボキシ基または生体物質に結合可能な置換基を有する基の数は、合計で、少なくとも1つ以上であればよく、検出対象物質の定量の観点から、1~3つが好ましく、1つ又は2つがより好ましく、1つがさらに好ましい。
L1、L2及び上記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基の少なくとも1つは、蛍光強度をより向上させる観点から、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基と、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造とを含むことが好ましい。これは、適度な親水性と、適度な排除体積効果を有するためと考えられる。
また、上記一般式(1)で表される化合物は、化合物として十分な親水性を付与する観点から、化合物全体として親水性基を、2個以上有することが好ましく、2~8個有することがより好ましく、2~6個有することがさらに好ましく、3~6個有することが特に好ましい。
親水性基としては、前述の環Z1及び環Z2が採りうる親水性基の記載を適用することができる。
親水性基の位置は特に制限されないが、上記親水性基を有する基としては、例えば、R11~R13、環Z1、環Z2、L1及びL2が好ましく挙げられる。
親水性基としては、前述の環Z1及び環Z2が採りうる親水性基の記載を適用することができる。
親水性基の位置は特に制限されないが、上記親水性基を有する基としては、例えば、R11~R13、環Z1、環Z2、L1及びL2が好ましく挙げられる。
また、Z1及びZ2の少なくとも一方が上記の規定(Zβ)を満たす含窒素6員環である場合、L1、L2、R1~R4及び上記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基(例えば、後述する一般式(2-3)のR31)のうちの2つが互いに結合して、繰り返し数2n+3(後述する一般式(2-1)~(2-3)においては繰り返し数2l+3)のメチン鎖を含む環を形成していてもよい。このようにして形成される環としては、例えば、後述の一般式(5-1)~(5-4)のいずれかで表される構造が挙げられる。このような環が形成されている場合には、回転(環Z1が縮環した複素環及び環Z2が縮環した複素環の回転)が抑制されることによって、蛍光強度をより向上させることができると考えられる。
<一般式(2-1)~(2-3)のいずれかで表される化合物>
本発明の一般式(1)で表される化合物は下記一般式(2-1)~(2-3)のいずれかで表されることが好ましい。
本発明の一般式(1)で表される化合物は下記一般式(2-1)~(2-3)のいずれかで表されることが好ましい。
式中、R31は、置換基を有していてもよいアルキル基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。
R32~R35は、水素原子、アルキル基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していてもよい。
R1~R4、R11~R13、L1、L2及びR22~R25は上記一般式(1)におけるR1~R4、R11~R13、L1、L2及びR22~R25と同義であり、好ましい範囲も同じである。
lは2又は3を示す。なお、lは整数である。
上記一般式(1)で表される化合物と同様に、上記一般式(2-1)~(2-3)のいずれかで表される化合物は、L1、L2及びR31の少なくとも1つはカルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
ただし、L1、L2、R1~R4及びR31のうちの2つが互いに結合して、繰り返し数2n+3のメチン鎖を含む環を形成することはない。
ただし、式(2-1)~(2-3)のいずれかで表される化合物は中性の化合物である。
R32~R35は、水素原子、アルキル基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していてもよい。
R1~R4、R11~R13、L1、L2及びR22~R25は上記一般式(1)におけるR1~R4、R11~R13、L1、L2及びR22~R25と同義であり、好ましい範囲も同じである。
lは2又は3を示す。なお、lは整数である。
上記一般式(1)で表される化合物と同様に、上記一般式(2-1)~(2-3)のいずれかで表される化合物は、L1、L2及びR31の少なくとも1つはカルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
ただし、L1、L2、R1~R4及びR31のうちの2つが互いに結合して、繰り返し数2n+3のメチン鎖を含む環を形成することはない。
ただし、式(2-1)~(2-3)のいずれかで表される化合物は中性の化合物である。
R31として採りうる置換基を有していてもよいアルキル基及び-(CH2-CH2-O)m-R21は、L1又はL2として採りうる置換基を有していてもよいアルキル基及び-(CH2-CH2-O)m-R21と同義である。
R32~R35として採り得るアルキル基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基及びハロゲン原子は、上記一般式(Zα)におけるR23~R25として採り得るアルキル基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基及びハロゲン原子と同義である。
<一般式(5-1)~(5-4)のいずれかで表される化合物>
本発明の一般式(1)で表される化合物は、下記一般式(5-1)~(5-4)のいずれかで表されることが好ましい。
本発明の一般式(1)で表される化合物は、下記一般式(5-1)~(5-4)のいずれかで表されることが好ましい。
式中、R1~R6は、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。
R31は、上記一般式(2-1)~(2-3)におけるR31と同義であり、好ましい範囲も同じである。すなわち、R31は、置換基を有していてもよいアルキル基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。
R32~R35は、上記一般式(2-1)~(2-3)におけるR32~R35と同義であり、好ましい範囲も同じである。すなわち、R32~R35は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していてもよい。
lは2又は3を示す。なお、lは整数である。
L3~L6はアルキレン基又は-(CH2-CH2-O)m-アルキレン-*を示す。*はUとの結合位置を示す。
連結基Uは原子数1~100の2価の連結基を示す。
R11~R13、R21、L1及びmは上記一般式(1)におけるR11~R13、R21、L1及びmと同義であり、特段の断りのない限り、好ましい範囲も同じである。
R1~R6、L1、R31及びL3~L6の少なくとも1つは-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む。mは、上記mと同義である。
L1、R31、L3~L6及び連結基Uの少なくとも1つは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
ただし、式(5-1)~(5-4)のいずれかで表される化合物は中性の化合物である。
R31は、上記一般式(2-1)~(2-3)におけるR31と同義であり、好ましい範囲も同じである。すなわち、R31は、置換基を有していてもよいアルキル基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。
R32~R35は、上記一般式(2-1)~(2-3)におけるR32~R35と同義であり、好ましい範囲も同じである。すなわち、R32~R35は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していてもよい。
lは2又は3を示す。なお、lは整数である。
L3~L6はアルキレン基又は-(CH2-CH2-O)m-アルキレン-*を示す。*はUとの結合位置を示す。
連結基Uは原子数1~100の2価の連結基を示す。
R11~R13、R21、L1及びmは上記一般式(1)におけるR11~R13、R21、L1及びmと同義であり、特段の断りのない限り、好ましい範囲も同じである。
R1~R6、L1、R31及びL3~L6の少なくとも1つは-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む。mは、上記mと同義である。
L1、R31、L3~L6及び連結基Uの少なくとも1つは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
ただし、式(5-1)~(5-4)のいずれかで表される化合物は中性の化合物である。
L3として採りうるアルキレン基は、L1及びL2として採りうる置換基を有するアルキル基から水素原子又は置換基を1つ除いて得られるアルキレン基に相当する。L4として採りうるアルキレン基は、規定(Zβ)を満たす含窒素6員環の環構成窒素原子上に有していてもよい置換基であるアルキル基から水素原子又は置換基を1つ除いて得られるアルキレン基に相当する。L5及びL6として採りうるアルキレン基は、R1~R4として採りうる置換基を有するアルキル基から水素原子又は置換基を1つ除いて得られるアルキレン基に相当する。
L3~L6として採りうるアルキレン基のアルキレン基部分の炭素数は、L1及びL2における置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数の記載を好ましく適用することができる。
L3~L6として採りうるアルキレン基のアルキレン基部分の炭素数は、L1及びL2における置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数の記載を好ましく適用することができる。
L3として採りうる-(CH2-CH2-O)m-アルキレン-*は、L1及びL2として採りうる-(CH2-CH2-O)m-R21(R21は置換基を有するアルキル基を示す。)のうち、R21としてのアルキル基から水素原子又は置換基を1つ除いて得られる-(CH2-CH2-O)m-アルキレンに相当する。
L4として採りうる-(CH2-CH2-O)m-アルキレン-*は、規定(Zβ)を満たす含窒素6員環の環構成窒素原子上に有していてもよい置換基である-(CH2-CH2-O)m-R21(R21は置換基を有するアルキル基を示す。)から水素原子又は置換基を1つ除いて得られる-(CH2-CH2-O)m-アルキレンに相当する。
L5及びL6として採りうる-(CH2-CH2-O)m-アルキレン-*は、R1~R4として採りうる-(CH2-CH2-O)m-R21(R21は置換基を有するアルキル基を示す。)から水素原子又は置換基を1つ除いて得られる-(CH2-CH2-O)m-アルキレンに相当する。
L3~L6として採り得うる-(CH2-CH2-O)m-アルキレン-*において、mは1~10が好ましく、1~8がより好ましく、アルキレン基部分の炭素数は、R1~R4における置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数の記載を好ましく適用することができる。
L4として採りうる-(CH2-CH2-O)m-アルキレン-*は、規定(Zβ)を満たす含窒素6員環の環構成窒素原子上に有していてもよい置換基である-(CH2-CH2-O)m-R21(R21は置換基を有するアルキル基を示す。)から水素原子又は置換基を1つ除いて得られる-(CH2-CH2-O)m-アルキレンに相当する。
L5及びL6として採りうる-(CH2-CH2-O)m-アルキレン-*は、R1~R4として採りうる-(CH2-CH2-O)m-R21(R21は置換基を有するアルキル基を示す。)から水素原子又は置換基を1つ除いて得られる-(CH2-CH2-O)m-アルキレンに相当する。
L3~L6として採り得うる-(CH2-CH2-O)m-アルキレン-*において、mは1~10が好ましく、1~8がより好ましく、アルキレン基部分の炭素数は、R1~R4における置換基を有するアルキル基のアルキル基部分の炭素数の記載を好ましく適用することができる。
蛍光強度をより向上させる観点から、化合物中に含まれる全てのL3~L6(すなわち、化合物中に含まれるL3~L6のそれぞれ)は、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含むことが好ましい。各一般式について具体的に説明すると、一般式(5-2)においてはL3及びL5、一般式(5-3)においてはL4及びL6、一般式(5-4)においてはL5及びL6が、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含むことが好ましい。
また、上記一般式(5-1)~(5-3)において、R1及びR2の少なくとも1つと、R3及びR4の少なくとも1つとが、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含むことが好ましい。各一般式について具体的に説明すると、一般式(5-1)においてはR1及びR2の少なくとも1つとR3及びR4の少なくとも1つが、一般式(5-2)においてはR1及びR2の少なくとも1つが、一般式(5-3)においてはR3及びR4の少なくとも1つが、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含むことが好ましい。mは、上記一般式(1)におけるmと同義である。
このことは、すなわち、一般式(5-1)~(5-3)におけるポリメチン鎖の両端に位置する2つの複素環がいずれも、下記条件Iを満たすことが好ましいことを意味する。
(条件I)
複素環の環構成原子であるsp3炭素原子のうち、連結基Uと結合する置換基を有していないsp3炭素原子は、このsp3炭素原子上の少なくとも1つの置換基が、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む。
このことは、すなわち、一般式(5-1)~(5-3)におけるポリメチン鎖の両端に位置する2つの複素環がいずれも、下記条件Iを満たすことが好ましいことを意味する。
(条件I)
複素環の環構成原子であるsp3炭素原子のうち、連結基Uと結合する置換基を有していないsp3炭素原子は、このsp3炭素原子上の少なくとも1つの置換基が、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む。
連結基Uを構成する総原子数は、1~100であり、10~90が好ましく、20~90がより好ましく、30~80がさらに好ましい。
連結基Uは、アルキレン基、-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-及び-SO2NR50-から選ばれる3つ以上が結合して形成される2価の連結基であることが好ましい。R50は、水素原子又はアルキル基を示す。
連結基Uとして採り得るアルキレン基のアルキレン部分の炭素数は、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、1~7がさらに好ましく、1~6が特に好ましく、1~5が最も好ましい。
R50として採り得るアルキル基は、上記R1~R4におけるアルキル基の記載を好ましく適用することができる。
R50としては水素原子が好ましい。
連結基Uを構成する上記のアルキレン基、-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-及び-SO2NR50-の数は、3~11が好ましく、3~7がより好ましく、3~5がさらに好ましく、3が特に好ましい。
連結基Uは、L3~L6との連結部が-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-又は-SO2NR50-であることが好ましい。すなわち、連結基Uは、連結基Uを構成する、-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-又は-SO2NR50-を介して、L3~L6のアルキレン基に対して結合していることが好ましい。連結基Uは、L3~L6との連結部が-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-又は-SO2NR50-であって、上記の連結部同士がアルキレン基で結ばれた2価の連結基であることがより好ましい。
連結基Uは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を有する2価の連結基であることが好ましい。連結基Uにおいて、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を有する箇所としては、アルキレン基又はR50としてのアルキル基が挙げられ、アルキレン基が好ましい。
連結基Uにおいて、アルキレン基又はR50としてのアルキル基に対して、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基は直接結合していてもよく、連結基ZZZを介して結合していてもよい。
上記連結基ZZZとしては、アルキレン基、-NR60-、-COO-、-CONR60-及び-(CH2-CH2-O)m-、並びにこれらの置換基の組み合わせからなる基が挙げられる。組み合わせる数は、例えば、2~7が好ましく、2~5がより好ましい。
R60は水素原子又はアルキル基であり、水素原子が好ましい。R60として採り得るアルキル基としては、上記R50におけるアルキル基の記載を好ましく適用することができるが、R60として採り得るアルキル基がカルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を有することはない。
mは繰り返し数を表し、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、1~4がさらに好ましい。
連結基Uは、アルキレン基、-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-及び-SO2NR50-から選ばれる3つ以上が結合して形成される2価の連結基であることが好ましい。R50は、水素原子又はアルキル基を示す。
連結基Uとして採り得るアルキレン基のアルキレン部分の炭素数は、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、1~7がさらに好ましく、1~6が特に好ましく、1~5が最も好ましい。
R50として採り得るアルキル基は、上記R1~R4におけるアルキル基の記載を好ましく適用することができる。
R50としては水素原子が好ましい。
連結基Uを構成する上記のアルキレン基、-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-及び-SO2NR50-の数は、3~11が好ましく、3~7がより好ましく、3~5がさらに好ましく、3が特に好ましい。
連結基Uは、L3~L6との連結部が-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-又は-SO2NR50-であることが好ましい。すなわち、連結基Uは、連結基Uを構成する、-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-又は-SO2NR50-を介して、L3~L6のアルキレン基に対して結合していることが好ましい。連結基Uは、L3~L6との連結部が-O-、-NR50-、-COO-、-CONR50-又は-SO2NR50-であって、上記の連結部同士がアルキレン基で結ばれた2価の連結基であることがより好ましい。
連結基Uは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を有する2価の連結基であることが好ましい。連結基Uにおいて、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を有する箇所としては、アルキレン基又はR50としてのアルキル基が挙げられ、アルキレン基が好ましい。
連結基Uにおいて、アルキレン基又はR50としてのアルキル基に対して、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基は直接結合していてもよく、連結基ZZZを介して結合していてもよい。
上記連結基ZZZとしては、アルキレン基、-NR60-、-COO-、-CONR60-及び-(CH2-CH2-O)m-、並びにこれらの置換基の組み合わせからなる基が挙げられる。組み合わせる数は、例えば、2~7が好ましく、2~5がより好ましい。
R60は水素原子又はアルキル基であり、水素原子が好ましい。R60として採り得るアルキル基としては、上記R50におけるアルキル基の記載を好ましく適用することができるが、R60として採り得るアルキル基がカルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を有することはない。
mは繰り返し数を表し、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、1~4がさらに好ましい。
R12、及び、環Z2が縮環した複素環に結合する炭素原子が有するR13以外のR13は、水素原子、アルキル基、アリールオキシ基又はアリールチオ基が好ましく、水素原子、アルキル基又はアリールオキシ基がより好ましく、水素原子であることがさらに好ましい。
以下に、本発明の一般式(1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらの化合物に限定されない。下記具体例において、スルホ基は、水素原子が解離して塩構造を採っていてもよい。下記具体例において、mPEG4及びPEG4は、それぞれ以下の構造を示し、Xは水素原子、塩素原子又は臭素原子を示し、Meはメチル基を示す。ただし、PEG4は炭素原子側で窒素原子、又は、環Z1もしくは環Z2が縮環した複素環の環構成原子と結合する。
本発明の一般式(1)で表される化合物は、L1、L2及び上記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基の少なくとも1つが有する生体物質に結合可能な置換基によって、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、核酸、糖鎖及び脂質などの生体物質に結合させることができ、標識生体物質として用いることができる。
生体物質に結合可能な置換基としては、生体物質に作用(付着を含む)もしくは結合するための基であれば、特に制限することなく用いることができ、国際公開第2002/026891号等に記載の置換基を挙げることができる。なかでも、NHSエステル構造(N-ヒドロキシスクシンイミドエステル)、スクシンイミド構造、マレイミド構造、アジド基、アセチレン基、ペプチド構造(ポリアミノ酸構造)、長鎖アルキル基(好ましくは、炭素数12~30)、4級アンモニウム基が好ましく挙げられる。
生体物質に結合可能な置換基としては、生体物質に作用(付着を含む)もしくは結合するための基であれば、特に制限することなく用いることができ、国際公開第2002/026891号等に記載の置換基を挙げることができる。なかでも、NHSエステル構造(N-ヒドロキシスクシンイミドエステル)、スクシンイミド構造、マレイミド構造、アジド基、アセチレン基、ペプチド構造(ポリアミノ酸構造)、長鎖アルキル基(好ましくは、炭素数12~30)、4級アンモニウム基が好ましく挙げられる。
本発明の一般式(1)で表される化合物のうち、L1、L2及び上記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基の少なくともいずれか1つに生体物質に結合可能な置換基を少なくとも有する化合物の具体例としては、例えば、後記標識生体物質における例示化合物が挙げられる。また、上記本発明の一般式(1)で表される化合物における例示化合物において、生体物質に結合可能な置換基を後記標識生体物質における例示化合物として示すようにして有する形態も、具体例として挙げられる。なお、本発明はこれらの化合物に限定されない。例えば、これらの具体例において、カルボキシ基及びスルホ基等の解離性の水素原子を有する基については、水素原子が解離して塩構造を採っていてもよい。
本発明の一般式(1)で表される化合物は、化合物構造を一般式(1)で規定する構造とすること以外は、公知の方法で合成できる。例えば、特許文献1、特許文献2等に記載の方法が挙げられる。
生体物質に結合可能な置換基を有する化合物は、化合物構造を一般式(1)で規定する構造とすること以外は、公知の方法で合成できる。例えば、Bioconjugate Techniques(Third Edition、Greg T. Hermanson著)を参照することができる。
生体物質に結合可能な置換基を有する化合物は、化合物構造を一般式(1)で規定する構造とすること以外は、公知の方法で合成できる。例えば、Bioconjugate Techniques(Third Edition、Greg T. Hermanson著)を参照することができる。
<<標識生体物質>>
本発明の標識生体物質は、本発明の一般式(1)で表される化合物と生体物質とが結合した物質である。本発明の一般式(1)で表される化合物は蛍光性を有し、近赤外領域の発色用として適した吸収波長ピークと優れた蛍光強度を示すため、標識生体物質に好ましく用いることができる。一般式(1)で表される化合物と生体物質との結合は、一般式(1)で表される化合物と生体物質とが直接結合した形態でもよいし、連結基を介して連結した形態でもよい。
本発明の標識生体物質は、本発明の一般式(1)で表される化合物と生体物質とが結合した物質である。本発明の一般式(1)で表される化合物は蛍光性を有し、近赤外領域の発色用として適した吸収波長ピークと優れた蛍光強度を示すため、標識生体物質に好ましく用いることができる。一般式(1)で表される化合物と生体物質との結合は、一般式(1)で表される化合物と生体物質とが直接結合した形態でもよいし、連結基を介して連結した形態でもよい。
上記生体物質としては、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、核酸、糖鎖及び脂質が好ましく挙げられる。タンパク質としては抗体が好ましく挙げられ、脂質としてはリン脂質、脂肪酸及びステロールが好ましく挙げられ、リン脂質がより好ましい。
上記生体物質のうち、臨床病理的に有用な物質としては、特に制限されるものではないが、例えば、Ig(Immunoglobulin)G、IgM、IgE、IgA、IgD等の免疫グロブリン、補体、C反応性蛋白(CRP)、フェリチン、α1マイクログロブリン、β2マイクログロブリン等の血漿タンパク及びそれらの抗体、α-フェトプロテイン、癌胎児抗原(CEA)、前立線性酸性フォスファターゼ(PAP)、CA(carbohydrate antigen)19-9、CA‐125等の腫瘍マーカー及びそれらの抗体、黄体化ホルモン(LH)、卵胞刺激ホルモン(FSH)、ヒト繊毛性ゴナドトロビン(hCG)、エストロゲン、インスリン等のホルモン類及びそれらの抗体、B型肝炎ウイルス(HBV)関連抗原(HBs、HBe、HBc)、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、成人T細胞白血病(ATL)等のウイルス感染関連物質及びそれらの抗体、等が挙げられる。
さらに、ジフテリア菌、ボツリヌス菌、マイコプラズマ、梅毒トレポネーマ等のバクテリア及びそれらの抗体、トキソプラズマ、トリコモナス、リーシュマニア、トリバノゾーマ、マラリア原虫等の原虫類及びそれらの抗体、ELM3、HM1、KH2、v6.5、v17.2、v26.2(由来マウス129、129/SV、C57BL/6、BALB/c)等のES細胞(Embryonic Stem Cell)及びそれらの抗体、フェニトイン、フェノバルビタール等の抗てんかん薬、キニジン、ジゴキニシン等の心血管薬、テオフィリン等の抗喘息薬、クロラムフェニコール、ゲンタマイシン等の抗生物質等の薬物類及びそれらの抗体、その他の酵素、菌体外毒素(スチレリジンO等)及びそれらの抗体等も挙げられる。また、Fab’2、Fab、Fv等の抗体断片も用いる事ができる。
上記生体物質のうち、臨床病理的に有用な物質としては、特に制限されるものではないが、例えば、Ig(Immunoglobulin)G、IgM、IgE、IgA、IgD等の免疫グロブリン、補体、C反応性蛋白(CRP)、フェリチン、α1マイクログロブリン、β2マイクログロブリン等の血漿タンパク及びそれらの抗体、α-フェトプロテイン、癌胎児抗原(CEA)、前立線性酸性フォスファターゼ(PAP)、CA(carbohydrate antigen)19-9、CA‐125等の腫瘍マーカー及びそれらの抗体、黄体化ホルモン(LH)、卵胞刺激ホルモン(FSH)、ヒト繊毛性ゴナドトロビン(hCG)、エストロゲン、インスリン等のホルモン類及びそれらの抗体、B型肝炎ウイルス(HBV)関連抗原(HBs、HBe、HBc)、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、成人T細胞白血病(ATL)等のウイルス感染関連物質及びそれらの抗体、等が挙げられる。
さらに、ジフテリア菌、ボツリヌス菌、マイコプラズマ、梅毒トレポネーマ等のバクテリア及びそれらの抗体、トキソプラズマ、トリコモナス、リーシュマニア、トリバノゾーマ、マラリア原虫等の原虫類及びそれらの抗体、ELM3、HM1、KH2、v6.5、v17.2、v26.2(由来マウス129、129/SV、C57BL/6、BALB/c)等のES細胞(Embryonic Stem Cell)及びそれらの抗体、フェニトイン、フェノバルビタール等の抗てんかん薬、キニジン、ジゴキニシン等の心血管薬、テオフィリン等の抗喘息薬、クロラムフェニコール、ゲンタマイシン等の抗生物質等の薬物類及びそれらの抗体、その他の酵素、菌体外毒素(スチレリジンO等)及びそれらの抗体等も挙げられる。また、Fab’2、Fab、Fv等の抗体断片も用いる事ができる。
本発明の一般式(1)で表される化合物(以下、化合物(1)とも略す。)と生体物質が相互作用して結合した具体的な形態としては、例えば、下記に記載する形態が挙げられる。
i)化合物(1)中のペプチドと生体物質中のペプチドとの非共有結合(例えば、水素結合、キレート形成を含むイオン結合)又は共有結合、
ii)化合物(1)中の長鎖アルキル基と生体物質中の脂質二重膜及び脂質などとのファンデルワールス力、
iii)化合物(1)中のNHSエステル(N-ヒドロキシスクシンイミドエステル)と生体物質中のアミノ基との反応によるアミド結合、
iv)化合物(1)中のマレイミド基と生体物質中のスルファニル基(-SH)との反応によるチオエーテル結合、
v)化合物(1)中のアジド基と生体物質中のアセチレン基とのClick反応又は化合物(1)中のアセチレン基と生体物質中のアジド基とのClick反応によるトリアゾール環の形成、
が挙げられる。
上記i)~v)の形態以外にも、例えば、Lucas C. D. de Rezende and Flavio da Silva Emery,. A Review of the Synthetic Strategies for the Development of BODIPY Dyes for Conjugation with Proteins, Orbital: The Electronic Journal of Chemistry, 2013, Vol 5, No. 1, p.62-83に記載の形態により結合することができる。また、本発明の標識生体物質の作製においても、同文献に記載の方法等を適宜参照することができる。
i)化合物(1)中のペプチドと生体物質中のペプチドとの非共有結合(例えば、水素結合、キレート形成を含むイオン結合)又は共有結合、
ii)化合物(1)中の長鎖アルキル基と生体物質中の脂質二重膜及び脂質などとのファンデルワールス力、
iii)化合物(1)中のNHSエステル(N-ヒドロキシスクシンイミドエステル)と生体物質中のアミノ基との反応によるアミド結合、
iv)化合物(1)中のマレイミド基と生体物質中のスルファニル基(-SH)との反応によるチオエーテル結合、
v)化合物(1)中のアジド基と生体物質中のアセチレン基とのClick反応又は化合物(1)中のアセチレン基と生体物質中のアジド基とのClick反応によるトリアゾール環の形成、
が挙げられる。
上記i)~v)の形態以外にも、例えば、Lucas C. D. de Rezende and Flavio da Silva Emery,. A Review of the Synthetic Strategies for the Development of BODIPY Dyes for Conjugation with Proteins, Orbital: The Electronic Journal of Chemistry, 2013, Vol 5, No. 1, p.62-83に記載の形態により結合することができる。また、本発明の標識生体物質の作製においても、同文献に記載の方法等を適宜参照することができる。
以下に、本発明の一般式(1)で表される化合物のうち、L1、L2及び上記規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基の少なくともいずれか1つに生体物質に結合可能な置換基を少なくとも有する化合物と、これと相互作用により結合する生体物質とから得られる本発明の標識生体物質の具体例を示すが、本発明はこれらの化合物等に限定されない。下記具体例において、スルホ基等の解離性の水素原子を有する基については、水素原子が解離して塩構造を採っていてもよい。mPEG4及びPEG4については、前述の一般式(1)で表される化合物の具体例におけるmPEG4及びPEG4と同義である。
<標識生体物質を含む試薬>
本発明の標識生体物質を含む試薬において、本発明の標識生体物質は、例えば、生理食塩水及びリン酸緩衝液等の水系媒体に溶解した溶液形態、並びに、微粒子状粉末及び凍結乾燥粉末等の固形形態等、特に制限されることなく、使用目的等に応じてその形態を適宜選択することができる。
例えば、蛍光標識試薬として本発明の標識生体物質を用いる場合に、上記いずれかの形態の標識生体物質を含む試薬として使用することもできる。
本発明の標識生体物質を含む試薬において、本発明の標識生体物質は、例えば、生理食塩水及びリン酸緩衝液等の水系媒体に溶解した溶液形態、並びに、微粒子状粉末及び凍結乾燥粉末等の固形形態等、特に制限されることなく、使用目的等に応じてその形態を適宜選択することができる。
例えば、蛍光標識試薬として本発明の標識生体物質を用いる場合に、上記いずれかの形態の標識生体物質を含む試薬として使用することもできる。
<標識生体物質の用途>
本発明の一般式(1)で表される化合物から得られる本発明の標識生体物質は、優れた蛍光強度を示すことができ、光照射により励起された標識生体物質から放出される蛍光を安定的に検出することができる。このため、本発明の標識生体物質は、蛍光標識を用いた種々の技術に適用することができ、例えば、多色WBにおける蛍光標識試薬又は生体蛍光イメージング試薬として好適に用いることができる。
本発明の一般式(1)で表される化合物から得られる本発明の標識生体物質は、優れた蛍光強度を示すことができ、光照射により励起された標識生体物質から放出される蛍光を安定的に検出することができる。このため、本発明の標識生体物質は、蛍光標識を用いた種々の技術に適用することができ、例えば、多色WBにおける蛍光標識試薬又は生体蛍光イメージング試薬として好適に用いることができる。
本発明の標識生体物質を用いて行う蛍光検出は、通常、以下(i)~(iii)または(iv)~(vii)の工程を含む。(i)~(iii)の工程を含む蛍光検出は、本発明の化合物で蛍光標識した一次抗体を用いる直接法に該当し、(iv)~(vii)の工程を含む蛍光検出は、本発明の化合物で蛍光標識した二次抗体を用いる間接法に該当する。
(i)下記(a)及び(b)をそれぞれ用意する工程
(a)標的とする生体物質(以下、「標的生体物質」とも称す。)を含む試料
(b)上記(a)における標的生体物質と結合可能な生体物質(以下、「一次生体物質」とも称す。)と、本発明の化合物と、が結合した本発明の標識生体物質(以下、「本発明の標識生体物質A」とも称す。)
(ii)上記(a)における標的生体物質と、上記(b)の本発明の標識生体物質Aにおける一次生体物質と、が結合した結合体(以下、「蛍光標識された結合体A」とも称す。)を用意する工程
(iii)上記の蛍光標識された結合体Aに、本発明の標識生体物質Aが吸収する波長域の光を照射し、本発明の標識生体物質Aが発する蛍光を検出する工程
(iv)下記(c)~(e)をそれぞれ用意する工程
(c)標的生体物質を含む試料
(d)上記(c)における標的生体物質と結合可能な生体物質(以下、「一次生体物質」とも称す。)
(e)上記(d)の一次生体物質と結合可能な生体物質(以下、「二次生体物質」とも称す。)と、本発明の化合物と、が結合した本発明の標識生体物質(以下、「本発明の標識生体物質B」とも称す。)
(v)上記(c)における標的生体物質と、上記(d)の一次生体物質と、が結合した結合体(以下、「結合体b」とも称す。)を用意する工程
(vi)上記結合体bにおける一次生体物質と、本発明の標識生体物質Bにおける二次生体物質と、が結合した結合体(以下、「蛍光標識された結合体B2」とも称す。)を用意する工程
(vii)上記の蛍光標識された結合体B2に、本発明の標識生体物質Bが吸収する波長域の光を照射し、本発明の標識生体物質Bが発する蛍光を検出する工程
(i)下記(a)及び(b)をそれぞれ用意する工程
(a)標的とする生体物質(以下、「標的生体物質」とも称す。)を含む試料
(b)上記(a)における標的生体物質と結合可能な生体物質(以下、「一次生体物質」とも称す。)と、本発明の化合物と、が結合した本発明の標識生体物質(以下、「本発明の標識生体物質A」とも称す。)
(ii)上記(a)における標的生体物質と、上記(b)の本発明の標識生体物質Aにおける一次生体物質と、が結合した結合体(以下、「蛍光標識された結合体A」とも称す。)を用意する工程
(iii)上記の蛍光標識された結合体Aに、本発明の標識生体物質Aが吸収する波長域の光を照射し、本発明の標識生体物質Aが発する蛍光を検出する工程
(iv)下記(c)~(e)をそれぞれ用意する工程
(c)標的生体物質を含む試料
(d)上記(c)における標的生体物質と結合可能な生体物質(以下、「一次生体物質」とも称す。)
(e)上記(d)の一次生体物質と結合可能な生体物質(以下、「二次生体物質」とも称す。)と、本発明の化合物と、が結合した本発明の標識生体物質(以下、「本発明の標識生体物質B」とも称す。)
(v)上記(c)における標的生体物質と、上記(d)の一次生体物質と、が結合した結合体(以下、「結合体b」とも称す。)を用意する工程
(vi)上記結合体bにおける一次生体物質と、本発明の標識生体物質Bにおける二次生体物質と、が結合した結合体(以下、「蛍光標識された結合体B2」とも称す。)を用意する工程
(vii)上記の蛍光標識された結合体B2に、本発明の標識生体物質Bが吸収する波長域の光を照射し、本発明の標識生体物質Bが発する蛍光を検出する工程
上記の標的生体物質と結合可能な生体物質(一次生体物質)、及び、一次生体物質と結合可能な生体物質(二次生体物質)としては、上記本発明の標識生体物質における生体物質が挙げられる。標的生体物質(被検体中の生体物質)又は一次生体物質にあわせて適宜選択することができ、被検体中の生体物質又は一次生体物質に対して特異的に結合可能な生体物質を選択することができる。
上記標的生体物質のうち、タンパク質としては、いわゆる疾患マーカーが挙げられる。疾患マーカーとしては、特に制限はされるものではないが、例えば、α-フェトプロテイン(AFP)、PIVKA-II(protein induced by vitamin K absence or antagonist II)、BCA225(breast carcinoma-associated antigen)、塩基性フェトプロテイン(BFP)、CA(carbohydrate antigen)15-3、CA19-9、CA72-4、CA125、CA130、CA602、CA54/61(CA546)、癌胎児性抗原(CEA)、DUPAN-2、エラスターゼ1、免疫抑制酸性タンパク(IAP)、NCC-ST-439、γ-セミノプロテイン(γ-Sm)、前立腺特異抗原(PSA)、前立腺酸性フォスファターゼ(PAP)、神経特異エノラーゼ(NSE)、Iba1、アミロイドβ、タウ、フロチリン、扁平上皮癌関連抗原(SCC抗原)、シアリルLeX-i抗原(SLX)、SPan-1、組織ポリペプタイド抗原(TPA)、シリアルTn抗原(STN)、シフラ(cytokeratin:CYFRA)ペプシノゲン(PG)、C-反応性タンパク(CRP)、血清アミロイドAタンパク(SAA)、ミオグロビン、クレアチンキナーゼ(CK)、トロポニンT、心室筋ミオシン軽鎖I等が挙げられる。
上記標的生体物質は細菌でもよく、この細菌としては、細胞微生物学的検査の対象とされる細菌が挙げられ、特に制限されるものではないが、例えば、大腸菌、サルモネラ菌、レジオネラ菌、公衆衛生に問題を生じる菌等が挙げられる。
上記標的生体物質はウイルスでもよく、このウイルスとしては、特に制限されるものではないが、例えば、C型、B型肝炎ウイルスの抗原等の肝炎ウイルス抗原、HIVウイルスのp24タンパク抗原、CMV(サイトメガロウイルス)のpp65タンパク抗原、HPV(ヒトパピローマウイルス)のE6及びE7タンパク等が挙げられる。
上記(i)または(iv)において、標的生体物質を含む試料は、特に制限されることなく、常法に従って調製することができる。
また、本発明の標識生体物質も、特に制限されることなく、標的生体物質と結合可能な生体物質と本発明の化合物とを常法に従って結合させて調製することができる。結合の形態及び結合を形成する反応は、上記本発明の標識生体物質で説明した通りである。
また、本発明の標識生体物質も、特に制限されることなく、標的生体物質と結合可能な生体物質と本発明の化合物とを常法に従って結合させて調製することができる。結合の形態及び結合を形成する反応は、上記本発明の標識生体物質で説明した通りである。
上記(v)において、標的生体物質と一次生体物質とは、直接結合させても、標的生体物質及び一次生体物質とは異なるその他の生体物質を介して結合させてもよい。また、上記(vi)において、結合体bにおける一次生体物質と、本発明の標識生体物質Bにおける二次生体物質とは、直接結合させても、一次生体物質及び二次生体物質とは異なるその他の生体物質を介して結合させてもよい。
本発明の標識生体物質は、直接法及び間接法のいずれにおける蛍光標識抗体としても用いることができるが、間接法における蛍光標識抗体として用いることが好ましい。
上記(ii)または(v)及び(vi)において、本発明の標識生体物質等と標的生体物質との結合は、特に制限されることなく、常法に従って行うことができる。
本発明の標識生体物質は、直接法及び間接法のいずれにおける蛍光標識抗体としても用いることができるが、間接法における蛍光標識抗体として用いることが好ましい。
上記(ii)または(v)及び(vi)において、本発明の標識生体物質等と標的生体物質との結合は、特に制限されることなく、常法に従って行うことができる。
上記(iii)または(vii)において、本発明の標識生体物質を励起するための波長は、本発明の標識生体物質を励起可能な発光波長(波長光)であれば特に限定されない。
本発明の化合物(1)のうち、nが1である化合物を用いた標識生体物質は、585nm付近(560~620nm)に吸収極大波長を有するため、照射する光の波長域は530~650nmが好ましく、550~630nmがより好ましい。この化合物を用いた標識生体物質は、可視領域における600nm付近の励起光源に対して、優れた蛍光強度を示す標識生体物質として、好適に用いることができる。
本発明の化合物(1)のうち、nが2である化合物を用いた標識生体物質は、685nm付近(660~720nm)に吸収極大波長を有するため、照射する光の波長域は630~750nmが好ましく、650~730nmがより好ましい。この化合物を用いた標識生体物質は、多色WB等の近赤外領域における700nm付近の励起光源に対して、優れた蛍光強度を示す標識生体物質として、好適に用いることができる。
本発明の化合物(1)のうち、nが3である化合物を用いた標識生体物質は、785nm付近(760~820nm)に吸収極大波長を有するため、照射する光の波長域は730~850nmが好ましく、750~830nmがより好ましい。この化合物を用いた標識生体物質は、多色WB等の近赤外領域における800nm付近の励起光源に対して、優れた蛍光強度を示す標識生体物質として、好適に用いることができる。
本発明の化合物(1)のうち、nが1である化合物を用いた標識生体物質は、585nm付近(560~620nm)に吸収極大波長を有するため、照射する光の波長域は530~650nmが好ましく、550~630nmがより好ましい。この化合物を用いた標識生体物質は、可視領域における600nm付近の励起光源に対して、優れた蛍光強度を示す標識生体物質として、好適に用いることができる。
本発明の化合物(1)のうち、nが2である化合物を用いた標識生体物質は、685nm付近(660~720nm)に吸収極大波長を有するため、照射する光の波長域は630~750nmが好ましく、650~730nmがより好ましい。この化合物を用いた標識生体物質は、多色WB等の近赤外領域における700nm付近の励起光源に対して、優れた蛍光強度を示す標識生体物質として、好適に用いることができる。
本発明の化合物(1)のうち、nが3である化合物を用いた標識生体物質は、785nm付近(760~820nm)に吸収極大波長を有するため、照射する光の波長域は730~850nmが好ましく、750~830nmがより好ましい。この化合物を用いた標識生体物質は、多色WB等の近赤外領域における800nm付近の励起光源に対して、優れた蛍光強度を示す標識生体物質として、好適に用いることができる。
本発明に用いられる蛍光励起光源としては、本発明の標識生体物質を励起可能な発光波長(波長光)を発光するものであれば特に限定されず、例えば、各種レーザー光源を用いることができる。また、各種光学フィルターを用いて、好ましい励起波長を得たり、蛍光のみを検出したりする事ができる。
上記(i)~(vii)におけるその他の事項については、特に制限されることなく、蛍光標識を用いる蛍光検出において通常用いられる手法、試薬、装置等の条件を適宜選択することができる。
また、上記(i)~(vii)以外の工程についても、蛍光標識を用いる種々の手法にあわせて、通常用いられる手法、試薬、装置等の条件を適宜選択することができる。
また、上記(i)~(vii)以外の工程についても、蛍光標識を用いる種々の手法にあわせて、通常用いられる手法、試薬、装置等の条件を適宜選択することができる。
例えば、本発明の標識生体物質を用いた多色WBは、標的生体物質として通常用いられる手法(電気泳動によるタンパク質の分離、メンブレンへのブロッティング、メンブレンのブロッキング)によりブロットメンブレンを作製し、本発明の標識生体物質を標識抗体(好ましくは、二次抗体)として用いることにより、優れた蛍光強度で標的生体物質を検出することができる。
- 置換基群T -
本発明において、好ましい置換基としては、下記置換基群Tから選ばれる置換基が挙げられる。
また、本発明において、単に置換基としてしか記載されていない場合は、この置換基群Tを参照するものであり、各々の基、例えば、アルキル基、が記載されているのみの場合は、この置換基群Tの対応する基が好ましく適用される。
さらに、本明細書において、アルキル基を環状(シクロ)アルキル基と区別して記載している場合、アルキル基は、直鎖アルキル基及び分岐アルキル基を包含する意味で用いる。一方、アルキル基を環状アルキル基と区別して記載していない場合、及び、特段の断りがない場合、アルキル基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基及びシクロアルキル基を包含する意味で用いる。このことは、環状構造を採りうる基(アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等)を含む基(アルコキシ基、アルキルチオ基、アルケニルオキシ基等)、環状構造を採りうる基を含む化合物についても同様である。基が環状骨格を形成しうる場合、環状骨格を形成する基の原子数の下限は、この構造を採りうる基について下記に具体的に記載した原子数の下限にかかわらず、3以上であり、5以上が好ましい。
下記置換基群Tの説明においては、例えば、アルキル基とシクロアルキル基のように、直鎖又は分岐構造の基と環状構造の基とを明確にするため、これらを分けて記載していることもある。
本発明において、好ましい置換基としては、下記置換基群Tから選ばれる置換基が挙げられる。
また、本発明において、単に置換基としてしか記載されていない場合は、この置換基群Tを参照するものであり、各々の基、例えば、アルキル基、が記載されているのみの場合は、この置換基群Tの対応する基が好ましく適用される。
さらに、本明細書において、アルキル基を環状(シクロ)アルキル基と区別して記載している場合、アルキル基は、直鎖アルキル基及び分岐アルキル基を包含する意味で用いる。一方、アルキル基を環状アルキル基と区別して記載していない場合、及び、特段の断りがない場合、アルキル基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基及びシクロアルキル基を包含する意味で用いる。このことは、環状構造を採りうる基(アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等)を含む基(アルコキシ基、アルキルチオ基、アルケニルオキシ基等)、環状構造を採りうる基を含む化合物についても同様である。基が環状骨格を形成しうる場合、環状骨格を形成する基の原子数の下限は、この構造を採りうる基について下記に具体的に記載した原子数の下限にかかわらず、3以上であり、5以上が好ましい。
下記置換基群Tの説明においては、例えば、アルキル基とシクロアルキル基のように、直鎖又は分岐構造の基と環状構造の基とを明確にするため、これらを分けて記載していることもある。
置換基群Tに含まれる基としては、下記の基を含む。
アルキル基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、さらに好ましくは炭素数1~12、さらに好ましくは炭素数1~8、さらに好ましくは炭素数1~6、特に好ましくは炭素数1~3)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数2~20、さらに好ましくは炭素数2~12、さらに好ましくは炭素数2~6、さらに好ましくは炭素数2~4)、アルキニル基(好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数2~20、さらに好ましくは炭素数2~12、さらに好ましくは炭素数2~6、さらに好ましくは炭素数2~4)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)、シクロアルケニル基(好ましくは炭素数5~20)、アリール基(単環の基であってもよく、縮環の基(好ましくは2~6環の縮環の基)であってもよい。縮環の基である場合、5~7員環等からなる。アリール基は好ましくは炭素数6~40、より好ましくは炭素数6~30、さらに好ましくは炭素数6~26、特に好ましくは炭素数6~10)、ヘテロ環基(環構成原子として少なくとも1つの窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子又はセレン原子を有し、単環の基であってもよく、縮環の基(好ましくは2~6環の縮環の基)であってもよい。単環の基である場合、その環員数は5~7員が好ましく、5員又は6員がより好ましい。ヘテロ環基の炭素数は好ましくは2~40、より好ましくは2~20である。ヘテロ環基は芳香族ヘテロ環基(ヘテロアリール基)及び脂肪族ヘテロ環基(脂肪族複素環基)が包含される。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~12)、アルケニルオキシ基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~12)、アルキニルオキシ基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~12)、シクロアルキルオキシ基(好ましくは炭素数3~20)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6~40、より好ましくは炭素数6~26、さらに好ましくは炭素数6~14)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数2~20)、ポリアルキレンオキシ基(好ましくは炭素数2~40、より好ましくは炭素数2~20)、
アルキル基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、さらに好ましくは炭素数1~12、さらに好ましくは炭素数1~8、さらに好ましくは炭素数1~6、特に好ましくは炭素数1~3)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数2~20、さらに好ましくは炭素数2~12、さらに好ましくは炭素数2~6、さらに好ましくは炭素数2~4)、アルキニル基(好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数2~20、さらに好ましくは炭素数2~12、さらに好ましくは炭素数2~6、さらに好ましくは炭素数2~4)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)、シクロアルケニル基(好ましくは炭素数5~20)、アリール基(単環の基であってもよく、縮環の基(好ましくは2~6環の縮環の基)であってもよい。縮環の基である場合、5~7員環等からなる。アリール基は好ましくは炭素数6~40、より好ましくは炭素数6~30、さらに好ましくは炭素数6~26、特に好ましくは炭素数6~10)、ヘテロ環基(環構成原子として少なくとも1つの窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子又はセレン原子を有し、単環の基であってもよく、縮環の基(好ましくは2~6環の縮環の基)であってもよい。単環の基である場合、その環員数は5~7員が好ましく、5員又は6員がより好ましい。ヘテロ環基の炭素数は好ましくは2~40、より好ましくは2~20である。ヘテロ環基は芳香族ヘテロ環基(ヘテロアリール基)及び脂肪族ヘテロ環基(脂肪族複素環基)が包含される。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~12)、アルケニルオキシ基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~12)、アルキニルオキシ基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~12)、シクロアルキルオキシ基(好ましくは炭素数3~20)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6~40、より好ましくは炭素数6~26、さらに好ましくは炭素数6~14)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数2~20)、ポリアルキレンオキシ基(好ましくは炭素数2~40、より好ましくは炭素数2~20)、
アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~20)、シクロアルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数4~20)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数6~20)、アミノ基(好ましくは炭素数0~20で、無置換アミノ基(-NH2)、(モノ-又はジ-)アルキルアミノ基、(モノ-又はジ-)アルケニルアミノ基、(モノ-又はジ-)アルキニルアミノ基、(モノ-又はジ-)シクロアルキルアミノ基、(モノ-又はジ-)シクロアルケニルアミノ基、(モノ-又はジ-)アリールアミノ基、(モノ-又はジ-)ヘテロ環アミノ基を含む。無置換アミノ基を置換する上記各基は置換基群Tの対応する基と同義である。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0~20で、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールのスルファモイル基が好ましい。)、アシル基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数2~15)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数1~20)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1~20で、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールのカルバモイル基が好ましい。)、
アシルアミノ基(好ましくは炭素数1~20)、スルホンアミド基(好ましくは炭素数0~20で、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールのスルホンアミド基が好ましい。)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~12)、シクロアルキルチオ基(好ましくは炭素数3~20)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6~40、より好ましくは炭素数6~26、さらに好ましくは炭素数6~14)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数2~20)、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールスルホニル基(好ましくは炭素数1~20)、
シリル基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20で、アルキル、アリール、アルコキシもしくはアリールオキシが置換したシリル基が好ましい。)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数1~20で、アルキル、アリール、アルコキシもしくはアリールオキシが置換したシリルオキシ基が好ましい。)、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子)、酸素原子(具体的には、環を構成する>CH2を>C=Oに置き換える)、カルボキシ基(-CO2H)、ホスホノ基〔-PO(OH)2〕、ホスホリル基〔-O-PO(OH)2〕、スルホ基(-SO3H)、ホウ酸基〔-B(OH)2〕、オニオ基(環状アンモニオを含むアンモニオ基、スルホニオ基、ホスホニオ基を含み、好ましくは炭素数0~30、より好ましくは1~20)、スルファニル基(-SH)、アミノ酸残基、又は、ポリアミノ酸残基が挙げられる。
また、カルボキシ基、ホスホノ基、スルホ基、オニオ基、アミノ酸残基、ポリアミノ酸残基又は-(CH2-CH2-O)m-アルキル基(mはR1~R6におけるmと同義である。)を置換基として有する上記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アルコキシカルボニル基、シクロアルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノ基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールスルホニル基が挙げられる。
また、カルボキシ基、ホスホノ基、スルホ基、オニオ基、アミノ酸残基、ポリアミノ酸残基又は-(CH2-CH2-O)m-アルキル基(mはR1~R6におけるmと同義である。)を置換基として有する上記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アルコキシカルボニル基、シクロアルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノ基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールスルホニル基が挙げられる。
置換基群Tから選ばれる置換基は、より好ましくは、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、シクロアルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基、シアノ基又はハロゲン原子であり、特に好ましくは、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基又はシアノ基である。
置換基群Tから選ばれる置換基は、特段の断りがない限り、上記の基を複数組み合わせてなる基をも含む。例えば、化合物又は置換基等がアルキル基、アルケニル基等を含むとき、これらは置換されていても置換されていなくてもよい。また、アリール基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、置換されていても置換されていなくてもよい。
以下に実施例に基づき、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、室温とは25℃を意味する。
実施例で用いた化合物(1)~(11)、比較化合物(1)~(6)を、以下に示す。
なお、実施例化合物において、特に記載しない場合にも、スルホ基は塩構造(例えば、カリウム塩、ナトリウム塩、TEA(トリエチルアミン)塩あるいはDIPEA(N,N-ジイソプロピルエチルアミン)塩)を含んでいてもよい。mは、平均繰り返し数を意味する。いずれの化合物も、平均繰り返し数の小数第一位が0である化合物を原料として用いて合成した。
なお、実施例化合物において、特に記載しない場合にも、スルホ基は塩構造(例えば、カリウム塩、ナトリウム塩、TEA(トリエチルアミン)塩あるいはDIPEA(N,N-ジイソプロピルエチルアミン)塩)を含んでいてもよい。mは、平均繰り返し数を意味する。いずれの化合物も、平均繰り返し数の小数第一位が0である化合物を原料として用いて合成した。
比較化合物(1)はLiCor社製のIRDye800CW(商品名)である。
以下に、各実施例で用いる化合物(1)~(8)の合成方法を詳しく説明するが、出発物質、色素中間体及び合成ルートはこれらに限定されるものではない。
以下の合成ルートにおいて、室温とは25℃を意味する。
以下の合成ルートにおいて、室温とは25℃を意味する。
特に記載のない場合、逆相カラムクロマトグラフィーにおける担体は、SNAP Ultra C18(商品名、Biotage社製)またはSfar C18(商品名、Biotage社製)を使用し、順相カラムクロマトグラフィーにおける担体は、Hi-Flash Column(商品名、山善社製)を使用した。
逆相カラムクロマトグラフィー又は順相カラムクロマトグラフィーにおいて使用する溶離液における混合比は、容量比である。例えば、「アセトニトリル:水=0:100→20:80」は、「アセトニトリル:水=0:100」の溶離液を「アセトニトリル:水=20:80」の溶離液へ変化させたことを意味する。
分取HPLC(High Performance Liquid Chromatography)は、2767(商品名、waters社製)を使用した。
逆相カラムクロマトグラフィー又は順相カラムクロマトグラフィーにおいて使用する溶離液における混合比は、容量比である。例えば、「アセトニトリル:水=0:100→20:80」は、「アセトニトリル:水=0:100」の溶離液を「アセトニトリル:水=20:80」の溶離液へ変化させたことを意味する。
分取HPLC(High Performance Liquid Chromatography)は、2767(商品名、waters社製)を使用した。
MSスペクトルは、ACQUITY SQD LC/MS System〔商品名、Waters社製、イオン化法:ESI(ElectroSpray Ionization、エレクトロスプレーイオン化)〕又はLCMS-2010EV〔商品名、島津製作所社製、イオン化法:ESI及びAPCI(Atomospheric Pressure ChemicalIonization、大気圧化学イオン化)を同時に行うイオン化法〕を用いて測定した。
<化合物(1)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)を合成した。
下記のスキームに基づき、化合物(1)を合成した。
1)化合物(1-B)の合成
化合物(1-A)10g、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)30ml、蒸留水3.3ml、炭酸ナトリウム3.1g及び3-ブロモ-3-メチル-2-ブタノン16.5gを200ml容の三つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下90℃にて12時間加熱攪拌した。その後、反応液から溶媒を減圧留去し、10%塩酸水溶液を15ml添加した後、90℃にて12時間さらに加熱攪拌した。その後、溶媒を減圧留去し、メタノールに分散させ、ろ過を施した。ろ液を減圧濃縮し、アセトンを加えて沈殿を生じさせ、上澄みをデカンテーションにて除去した。この粗生成物を逆相カラムクロマトグラフィー(アセトニトリル/水=0/100→10/90)にて精製することで化合物(1-B)4.1gを得た。
化合物(1-A)10g、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)30ml、蒸留水3.3ml、炭酸ナトリウム3.1g及び3-ブロモ-3-メチル-2-ブタノン16.5gを200ml容の三つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下90℃にて12時間加熱攪拌した。その後、反応液から溶媒を減圧留去し、10%塩酸水溶液を15ml添加した後、90℃にて12時間さらに加熱攪拌した。その後、溶媒を減圧留去し、メタノールに分散させ、ろ過を施した。ろ液を減圧濃縮し、アセトンを加えて沈殿を生じさせ、上澄みをデカンテーションにて除去した。この粗生成物を逆相カラムクロマトグラフィー(アセトニトリル/水=0/100→10/90)にて精製することで化合物(1-B)4.1gを得た。
2)化合物(1-C)の合成
化合物(1-B)400mg、スルホラン2ml、6-ブロモヘキサン酸365mg及びトリエチルアミン(Et3N)0.169mlを50ml容のナスフラスコに入れ、120℃にて6時間加熱撹拌した。反応液へ、酢酸エチルを加え、沈殿を生じさせた。沈殿物を逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液:アセトニトリル/水=0/100→20/100)にて精製し、化合物(1-C)95mgを得た。
化合物(1-B)400mg、スルホラン2ml、6-ブロモヘキサン酸365mg及びトリエチルアミン(Et3N)0.169mlを50ml容のナスフラスコに入れ、120℃にて6時間加熱撹拌した。反応液へ、酢酸エチルを加え、沈殿を生じさせた。沈殿物を逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液:アセトニトリル/水=0/100→20/100)にて精製し、化合物(1-C)95mgを得た。
3)化合物(1-F)の合成
窒素置換した50ml容の三ツ口フラスコに、tert-ブタノール(tBuOH)200ml及びカリウムtert-ブトキシド(tBuOK)12gを入れ、攪拌しているところに化合物(1-D)14.4gを滴下し、しばらく攪拌した。次に、ポリエチレングリコールメチルエーテルトシラート(エチレングリコール単位の平均繰り返し数=8.0、TsO-mPEG8)53.9gを滴下し、加熱攪拌した。80℃にて1時間攪拌した後、溶媒を減圧留去し、酢酸エチル及び蒸留水で分液操作を施し、蒸留水により粗生成物を抽出した。得られた粗生成物に30%塩酸水溶液30mlを加え、100℃にて3時間撹拌した。その後、溶媒を減圧留去し、順相カラムクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=50/50→30/70)で精製することで、化合物(1-F)12.1gを得た。
窒素置換した50ml容の三ツ口フラスコに、tert-ブタノール(tBuOH)200ml及びカリウムtert-ブトキシド(tBuOK)12gを入れ、攪拌しているところに化合物(1-D)14.4gを滴下し、しばらく攪拌した。次に、ポリエチレングリコールメチルエーテルトシラート(エチレングリコール単位の平均繰り返し数=8.0、TsO-mPEG8)53.9gを滴下し、加熱攪拌した。80℃にて1時間攪拌した後、溶媒を減圧留去し、酢酸エチル及び蒸留水で分液操作を施し、蒸留水により粗生成物を抽出した。得られた粗生成物に30%塩酸水溶液30mlを加え、100℃にて3時間撹拌した。その後、溶媒を減圧留去し、順相カラムクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/酢酸エチル=50/50→30/70)で精製することで、化合物(1-F)12.1gを得た。
4)化合物(1-G)の合成
1L容の三ツ口フラスコに化合物(1-A)20g及び蒸留水150mlを入れ、攪拌しているところへ、30%塩酸水溶液75mlを滴下した。塩氷浴で冷却し、3℃以下を維持しながら、亜硝酸ナトリウム7gを蒸留水80mlに溶かした溶液をゆっくり滴下し、その後0~3℃で45分間攪拌した。続いて、塩化スズ(II)38gを蒸留水90mlと30%HCl 30mlに溶解した溶液をゆっくり滴下し、その後40分間7℃以下で攪拌した。溶媒を濃縮して、残渣をイソプロパノールで洗浄し、化合物(1-G)15gを得た。
1L容の三ツ口フラスコに化合物(1-A)20g及び蒸留水150mlを入れ、攪拌しているところへ、30%塩酸水溶液75mlを滴下した。塩氷浴で冷却し、3℃以下を維持しながら、亜硝酸ナトリウム7gを蒸留水80mlに溶かした溶液をゆっくり滴下し、その後0~3℃で45分間攪拌した。続いて、塩化スズ(II)38gを蒸留水90mlと30%HCl 30mlに溶解した溶液をゆっくり滴下し、その後40分間7℃以下で攪拌した。溶媒を濃縮して、残渣をイソプロパノールで洗浄し、化合物(1-G)15gを得た。
5)化合物(1-H)の合成
200ml容のナスフラスコに化合物(1-G)2.0g、酢酸(AcOH)30ml、化合物(1-F)4.4g及び酢酸カリウム(AcOK)0.98gを入れ、窒素雰囲気下140℃にて1時間撹拌した。溶媒を減圧留去し、逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液:アセトニトリル/水=0/100→35/65)で精製し、化合物(1-H)3.5gを得た。
200ml容のナスフラスコに化合物(1-G)2.0g、酢酸(AcOH)30ml、化合物(1-F)4.4g及び酢酸カリウム(AcOK)0.98gを入れ、窒素雰囲気下140℃にて1時間撹拌した。溶媒を減圧留去し、逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液:アセトニトリル/水=0/100→35/65)で精製し、化合物(1-H)3.5gを得た。
6)化合物(1-I)の合成
50ml容のナスフラスコに化合物(1-H)200mg、スルホラン2ml、1,3-プロパンスルトン80mg及びN-エチルジイソプロピルアミン129mgを入れ、120℃で1.5時間撹拌した。室温に戻し、蒸留水200mgを加えて、逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液:アセトニトリル/水=0/100→10/90)にて精製し、化合物(1-I)61mgを得た。
50ml容のナスフラスコに化合物(1-H)200mg、スルホラン2ml、1,3-プロパンスルトン80mg及びN-エチルジイソプロピルアミン129mgを入れ、120℃で1.5時間撹拌した。室温に戻し、蒸留水200mgを加えて、逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液:アセトニトリル/水=0/100→10/90)にて精製し、化合物(1-I)61mgを得た。
7)化合物(1-K)の合成
試験管に化合物(1-I)72.8mg、化合物(1-C)36.8mg、化合物(1-J)17.3mg、酢酸カリウム(AcOK)9.8mg及び無水酢酸(Ac2O)1mLを加え、窒素雰囲気下、60℃で2時間攪拌した。反応収束後、蒸留水を加え、逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液:アセトニトリル/水=0/100→25/75)にて精製し、化合物(1-K)33mgを得た。
試験管に化合物(1-I)72.8mg、化合物(1-C)36.8mg、化合物(1-J)17.3mg、酢酸カリウム(AcOK)9.8mg及び無水酢酸(Ac2O)1mLを加え、窒素雰囲気下、60℃で2時間攪拌した。反応収束後、蒸留水を加え、逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液:アセトニトリル/水=0/100→25/75)にて精製し、化合物(1-K)33mgを得た。
8)化合物(1-L)の合成
試験管に化合物(1-K)10mg及び蒸留水500μLを加え、95℃で攪拌した。この溶液へ、4-ヒドロキシベンゼンスルホン酸ナトリウム16.5mgと水酸化ナトリウム5mgを蒸留水500μLに混合した溶液を滴下して、95℃で30分撹拌した。反応液を室温に冷却し、分取HPLCにて精製し、凍結乾燥を施して、化合物(1-L)5.1mgを得た。化合物(1-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1369、(M-H+)-=1367
試験管に化合物(1-K)10mg及び蒸留水500μLを加え、95℃で攪拌した。この溶液へ、4-ヒドロキシベンゼンスルホン酸ナトリウム16.5mgと水酸化ナトリウム5mgを蒸留水500μLに混合した溶液を滴下して、95℃で30分撹拌した。反応液を室温に冷却し、分取HPLCにて精製し、凍結乾燥を施して、化合物(1-L)5.1mgを得た。化合物(1-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1369、(M-H+)-=1367
9)化合物(1)の合成
化合物(1-L)2.6mgに、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)0.28ml、N,N,N’,N’-テトラメチル-O-(N-スクシンイミジル)ウロニウムヘキサフルオロホスファート 1mgを溶解させたN,N-ジメチルホルムアミド溶液、及びトリエチルアミン(Et3N)1.3μLを加えて1時間攪拌させた。その後、溶媒を減圧留去し、酢酸エチルを加えて上澄みを除去、真空乾燥を施すことで化合物(1)を得た。
化合物(1-L)2.6mgに、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)0.28ml、N,N,N’,N’-テトラメチル-O-(N-スクシンイミジル)ウロニウムヘキサフルオロホスファート 1mgを溶解させたN,N-ジメチルホルムアミド溶液、及びトリエチルアミン(Et3N)1.3μLを加えて1時間攪拌させた。その後、溶媒を減圧留去し、酢酸エチルを加えて上澄みを除去、真空乾燥を施すことで化合物(1)を得た。
<化合物(2)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(2)を合成した。化合物(2-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1369、(M-H+)-=1367
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(2)を合成した。化合物(2-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1369、(M-H+)-=1367
<化合物(3)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(3)を合成した。化合物(3-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1383、(M-H+)-=1381
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(3)を合成した。化合物(3-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1383、(M-H+)-=1381
<化合物(4)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(4)を合成した。化合物(4-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1912、(M-H+)-=1910
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(4)を合成した。化合物(4-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1912、(M-H+)-=1910
<化合物(5)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(5)を合成した。化合物(5-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1572、(M-H+)-=1570
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(5)を合成した。化合物(5-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1572、(M-H+)-=1570
<化合物(6)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(6)を合成した。 化合物(6-K)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1502、(M-H+)-=1500
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(6)を合成した。 化合物(6-K)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1502、(M-H+)-=1500
なお、化合物(6-J)は以下のようにして合成した。
(化合物(6-J)の合成)
50ml容のナスフラスコに化合物(6-I)0.35g、亜鉛粉末1.3g及びエタノール10mlを加え、還流下で3時間反応させた。セライトろ過で亜鉛を除去し、逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液:アセトニトリル/水=0/100→35/65)で精製し、化合物(6-J)0.1gを得た。
(化合物(6-J)の合成)
50ml容のナスフラスコに化合物(6-I)0.35g、亜鉛粉末1.3g及びエタノール10mlを加え、還流下で3時間反応させた。セライトろ過で亜鉛を除去し、逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液:アセトニトリル/水=0/100→35/65)で精製し、化合物(6-J)0.1gを得た。
<化合物(7)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(7)を合成した。化合物(7-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1438、(M-H+)-=1436
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(7)を合成した。化合物(7-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1438、(M-H+)-=1436
<化合物(8)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(8)を合成した。化合物(8-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1518、(M-H+)-=1516
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(8)を合成した。化合物(8-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1518、(M-H+)-=1516
<化合物(9)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(9)を合成した。化合物(9-H)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1470、(M-H+)-=1468
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(9)を合成した。化合物(9-H)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1470、(M-H+)-=1468
なお、化合物(9-H)は以下のようにして合成した。
(化合物(9-G)の合成)
10mL容のナスフラスコに化合物(9-F)20mg、DMF2mL、N,N,N’,N’-テトラメチル-O-(N-スクシンイミジル)ウロニウムヘキサフルオロホスファート(HSTU) 80mg、TEA(トリエチルアミン) 77μLを加え、3時間反応させた。その後、リジン塩酸塩6mg、炭酸ナトリウム3mgを水40mLで溶かした溶液へ反応液を滴下し、その後3時間反応させた。反応液を濃縮後、分取HPLCにて精製し、凍結乾燥を施して、化合物(9-G)7.0mgを得た。
(化合物(9-G)の合成)
10mL容のナスフラスコに化合物(9-F)20mg、DMF2mL、N,N,N’,N’-テトラメチル-O-(N-スクシンイミジル)ウロニウムヘキサフルオロホスファート(HSTU) 80mg、TEA(トリエチルアミン) 77μLを加え、3時間反応させた。その後、リジン塩酸塩6mg、炭酸ナトリウム3mgを水40mLで溶かした溶液へ反応液を滴下し、その後3時間反応させた。反応液を濃縮後、分取HPLCにて精製し、凍結乾燥を施して、化合物(9-G)7.0mgを得た。
(化合物(9-H)の合成)
10mL容のナスフラスコに化合物(9-G)7.0mg、DMF2mL、N,N,N’,N’-テトラメチル-O-(N-スクシンイミジル)ウロニウムヘキサフルオロホスファート(HSTU) 2mg、TEA(トリエチルアミン) 5μLを加え、3時間反応させた。その後、アミノPEG4acid(商品名、BROAD PHARM社製、エチレングリコール単位の平均繰り返し数=4.0、) 1mg のDMF溶液0.5mLを反応液に加え、その後3時間反応させた。反応液を濃縮後、分取HPLCにて精製し、凍結乾燥を施して、化合物(9-H)5.3mgを得た。
10mL容のナスフラスコに化合物(9-G)7.0mg、DMF2mL、N,N,N’,N’-テトラメチル-O-(N-スクシンイミジル)ウロニウムヘキサフルオロホスファート(HSTU) 2mg、TEA(トリエチルアミン) 5μLを加え、3時間反応させた。その後、アミノPEG4acid(商品名、BROAD PHARM社製、エチレングリコール単位の平均繰り返し数=4.0、) 1mg のDMF溶液0.5mLを反応液に加え、その後3時間反応させた。反応液を濃縮後、分取HPLCにて精製し、凍結乾燥を施して、化合物(9-H)5.3mgを得た。
<化合物(10)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(10)を合成した。化合物(10-H)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1334、(M-H+)-=1332
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(10)を合成した。化合物(10-H)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1334、(M-H+)-=1332
<化合物(11)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(11)を合成した。化合物(11-F)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1645、(M-H+)-=1643
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に化合物(11)を合成した。化合物(11-F)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1645、(M-H+)-=1643
<比較化合物(2)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に比較化合物(2)を合成した。化合物(c2-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=2000、(M-H+)-=1998
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に比較化合物(2)を合成した。化合物(c2-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=2000、(M-H+)-=1998
<比較化合物(3)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に比較化合物(3)を合成した。化合物(c3-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1355、(M-H+)-=1353
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に比較化合物(3)を合成した。化合物(c3-L)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1355、(M-H+)-=1353
<比較化合物(4)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に比較化合物(4)を合成した。化合物(c4-F)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=764、(M-H+)-=762
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に比較化合物(4)を合成した。化合物(c4-F)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=764、(M-H+)-=762
<比較化合物(5)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に比較化合物(5)を合成した。化合物(c5-F)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1733、(M-H+)-=1731
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に比較化合物(5)を合成した。化合物(c5-F)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1733、(M-H+)-=1731
<比較化合物(6)の合成>
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に比較化合物(6)を合成した。化合物(c6-F)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1363、(M-H+)-=1361
下記のスキームに基づき、化合物(1)と同様に比較化合物(6)を合成した。化合物(c6-F)のMS測定の結果は以下の通りであった。
MS(ESI m/z):(M+H+)+=1363、(M-H+)-=1361
<実施例1>
上記の各化合物について、蛍光標識率、溶液蛍光強度及びメンブレン上蛍光強度を評価した。
上記の各化合物について、蛍光標識率、溶液蛍光強度及びメンブレン上蛍光強度を評価した。
[1]蛍光標識率の評価
マイクロチューブに、抗ウサギIgG抗体(2.3mg/ml)217μL及び炭酸塩バッファー21.7μLを入れ、振とう撹拌を施した後、化合物(1)のジメチルスルホキシド溶液を、抗体に対して表1に示すモル当量比になるように加え、さらに振とう撹拌を行った。室温にて1時間静置させ、反応液をゲルろ過カラムクロマトグラフィーPD10(GEヘルスケア ライフサイエンス社製)とPBS溶液(リン酸緩衝食塩水)を用いて精製を施し、標識抗体(1)を得た。得られた標識抗体について、下記に示す方法により蛍光標識率を算出した。表1に結果をまとめて示す。
マイクロチューブに、抗ウサギIgG抗体(2.3mg/ml)217μL及び炭酸塩バッファー21.7μLを入れ、振とう撹拌を施した後、化合物(1)のジメチルスルホキシド溶液を、抗体に対して表1に示すモル当量比になるように加え、さらに振とう撹拌を行った。室温にて1時間静置させ、反応液をゲルろ過カラムクロマトグラフィーPD10(GEヘルスケア ライフサイエンス社製)とPBS溶液(リン酸緩衝食塩水)を用いて精製を施し、標識抗体(1)を得た。得られた標識抗体について、下記に示す方法により蛍光標識率を算出した。表1に結果をまとめて示す。
蛍光標識率の算出方法は、下記に示すような一般的な手法を用いた。[ ]の中の記載は単位を示し、[-]は単位がないことを意味する。本試験においては、タンパク質は抗ウサギIgG抗体を意味する。
蛍光標識率=蛍光色素の濃度/タンパク質の濃度
蛍光色素の濃度とは、標識されている蛍光色素の総モル濃度[M]を意味し、タンパク質の濃度とは、蛍光標識したタンパク質のモル濃度[M]を意味し、それぞれ、下記式により算出される。
蛍光色素の濃度=Dyemax/εdye
タンパク質の濃度=(IgG280-(Dyemax×CF))/εprotein
上記式中の各符号は、下記の通りである。
Dyemax;蛍光色素の最大吸収波長における吸収[-]
εdye;蛍光色素のモル吸光係数[M-1cm-1]
IgG280;蛍光標識タンパク質の280nmにおける吸収[-]
Dye280;蛍光色素の280nmにおける吸収[-]
εprotein;タンパク質のモル吸光係数[M-1cm-1]
CF(Correction Factor);Dye280/Dyemax[-]
蛍光標識率=蛍光色素の濃度/タンパク質の濃度
蛍光色素の濃度とは、標識されている蛍光色素の総モル濃度[M]を意味し、タンパク質の濃度とは、蛍光標識したタンパク質のモル濃度[M]を意味し、それぞれ、下記式により算出される。
蛍光色素の濃度=Dyemax/εdye
タンパク質の濃度=(IgG280-(Dyemax×CF))/εprotein
上記式中の各符号は、下記の通りである。
Dyemax;蛍光色素の最大吸収波長における吸収[-]
εdye;蛍光色素のモル吸光係数[M-1cm-1]
IgG280;蛍光標識タンパク質の280nmにおける吸収[-]
Dye280;蛍光色素の280nmにおける吸収[-]
εprotein;タンパク質のモル吸光係数[M-1cm-1]
CF(Correction Factor);Dye280/Dyemax[-]
(表の注)
標識抗体の欄において、化合物(Z)-IgG又は比較化合物(Z)-IgGとの表記は、それぞれ、化合物(Z)のIgG標識抗体又は比較化合物(Z)のIgG標識抗体を意味する。Zは、各化合物の番号を意味する。以降の表においても同義である。
標識抗体の欄において、化合物(Z)-IgG又は比較化合物(Z)-IgGとの表記は、それぞれ、化合物(Z)のIgG標識抗体又は比較化合物(Z)のIgG標識抗体を意味する。Zは、各化合物の番号を意味する。以降の表においても同義である。
上記表1の結果から、以下のことがわかる。
本発明の化合物である化合物(1)~(11)は、抗体に対して3当量、5当量、7当量及び10当量のいずれのモル当量で添加した場合にも、市販の標識化合物である比較化合物(1)を用いた場合と同程度又はそれ以上の蛍光標識率を示しており、抗体への結合性としては、実用上問題のない十分なレベルを示していた。このことは、No.c11とNo.101~111との対比から読み取ることができる。
一方、比較化合物(2)及び(5)は、PEGの繰り返し数(本発明で規定するm)が11である点で、本発明で規定する化合物ではない。No.c11とc12及びc15との対比から、比較化合物(2)及び(5)は、市販の標識化合物である比較化合物(1)に比べて蛍光標識率が低く、抗体に対するモル当量が高くなるにつれて蛍光標識率がより一層低下してしまい、抗体への結合性に劣っていた。
対して、本発明の化合物である化合物(3)及び(4)は、PEGの繰り返し数(本発明で規定するm)がそれぞれ4又は10であるという点で異なる以外は、比較化合物(2)と同じ化学構造を有する。これらの化合物(3)及び(4)はいずれも、比較化合物(2)と比較して蛍光標識率が高く、PEGの繰り返し数が10以下である構造を採択することにより、PEGを導入することに起因した抗体への結合性の低下を抑制できるとがわかる。同様に、本発明の化合物である化合物(11)は、PEGの繰り返し数(本発明で規定するm)が10であるという点で異なる以外は、比較化合物(5)と同じ化学構造を有する。この化合物(11)は、比較化合物(5)と比較して蛍光標識率が高く、PEGの繰り返し数が10以下である構造を採択することにより、PEGを導入することに起因した抗体への結合性の低下を抑制できるとがわかる。
本発明の化合物である化合物(1)~(11)は、抗体に対して3当量、5当量、7当量及び10当量のいずれのモル当量で添加した場合にも、市販の標識化合物である比較化合物(1)を用いた場合と同程度又はそれ以上の蛍光標識率を示しており、抗体への結合性としては、実用上問題のない十分なレベルを示していた。このことは、No.c11とNo.101~111との対比から読み取ることができる。
一方、比較化合物(2)及び(5)は、PEGの繰り返し数(本発明で規定するm)が11である点で、本発明で規定する化合物ではない。No.c11とc12及びc15との対比から、比較化合物(2)及び(5)は、市販の標識化合物である比較化合物(1)に比べて蛍光標識率が低く、抗体に対するモル当量が高くなるにつれて蛍光標識率がより一層低下してしまい、抗体への結合性に劣っていた。
対して、本発明の化合物である化合物(3)及び(4)は、PEGの繰り返し数(本発明で規定するm)がそれぞれ4又は10であるという点で異なる以外は、比較化合物(2)と同じ化学構造を有する。これらの化合物(3)及び(4)はいずれも、比較化合物(2)と比較して蛍光標識率が高く、PEGの繰り返し数が10以下である構造を採択することにより、PEGを導入することに起因した抗体への結合性の低下を抑制できるとがわかる。同様に、本発明の化合物である化合物(11)は、PEGの繰り返し数(本発明で規定するm)が10であるという点で異なる以外は、比較化合物(5)と同じ化学構造を有する。この化合物(11)は、比較化合物(5)と比較して蛍光標識率が高く、PEGの繰り返し数が10以下である構造を採択することにより、PEGを導入することに起因した抗体への結合性の低下を抑制できるとがわかる。
[2]溶液蛍光強度の評価1
上記蛍光標識率において色素10当量を添加して調製した各標識抗体の溶液を、タンパク質濃度0.1mg/mLに調整し、分光蛍光強度計(商品名:RF-5300、島津製作所社製)を用いて、785nmの励起光で、露光条件を統一して、蛍光波長810~840nmの範囲の蛍光強度の積分値を算出した。比較化合物(1)-IgGの蛍光波長810~840nmの範囲の蛍光強度の積分値を基準値とし、この基準値に対する比(標識抗体の蛍光波長810~840nmの範囲の蛍光強度の積分値/基準値)を算出し、以下の評価基準に基づき評価した。表2に結果をまとめて示す。
本試験において、蛍光強度は、評価ランク「D」以上が合格である。
上記蛍光標識率において色素10当量を添加して調製した各標識抗体の溶液を、タンパク質濃度0.1mg/mLに調整し、分光蛍光強度計(商品名:RF-5300、島津製作所社製)を用いて、785nmの励起光で、露光条件を統一して、蛍光波長810~840nmの範囲の蛍光強度の積分値を算出した。比較化合物(1)-IgGの蛍光波長810~840nmの範囲の蛍光強度の積分値を基準値とし、この基準値に対する比(標識抗体の蛍光波長810~840nmの範囲の蛍光強度の積分値/基準値)を算出し、以下の評価基準に基づき評価した。表2に結果をまとめて示す。
本試験において、蛍光強度は、評価ランク「D」以上が合格である。
- 蛍光強度の評価基準 -
A:基準値に対する蛍光強度の比が2倍以上
B:基準値に対する蛍光強度の比が1.8倍以上2倍未満
C:基準値に対する蛍光強度の比が1.6倍以上1.8倍未満
D:基準値に対する蛍光強度の比が1.4倍以上1.6倍未満
E:基準値に対する蛍光強度の比が1.2倍以上1.4倍未満
F:基準値に対する蛍光強度の比が0.9倍以上1.2倍未満
G:基準値に対する蛍光強度の比が0.9倍未満
A:基準値に対する蛍光強度の比が2倍以上
B:基準値に対する蛍光強度の比が1.8倍以上2倍未満
C:基準値に対する蛍光強度の比が1.6倍以上1.8倍未満
D:基準値に対する蛍光強度の比が1.4倍以上1.6倍未満
E:基準値に対する蛍光強度の比が1.2倍以上1.4倍未満
F:基準値に対する蛍光強度の比が0.9倍以上1.2倍未満
G:基準値に対する蛍光強度の比が0.9倍未満
上記表2の結果から、以下のことがわかる。
比較化合物(2)は、PEGの繰り返し数(本発明で規定するm)が11である点で、本発明で規定する構造ではない。この比較化合物(2)を用いた標識抗体の溶液での蛍光強度は低かった(No.c22)。
比較化合物(3)は、環Z1及び環Z2が、L1又はL2が結合する窒素原子に対するオルト位に置換基を有しないベンゼン環である点で、本発明で規定する構造ではない。この比較化合物(3)を用いた標識抗体の溶液での蛍光強度も低かった(No.c23)。
これに対して、本発明で規定する化合物(1)~(8)の標識抗体は、いずれも、上記比較標識抗体(1)の蛍光強度に対して1.4倍以上の蛍光強度を有し、優れた蛍光強度を示していた(No.c21に対するNo.201~208)。
特に、環Z1及び環Z2が、L1又はL2が結合する窒素原子に対するオルト位にメチル基を有するベンゼン環であるという点で異なる以外は比較化合物(3)と同じ化学構造を有する化合物(3)は、蛍光強度の評価がBであるのに対し、上記の窒素原子に対するオルト位に置換基を有しない比較化合物(3)の蛍光強度の評価はEである。このことから、PEGの繰り返し数が10以下であって、Z1及びZ2としてオルト位に置換基を有するベンゼン環を採択することにより、溶液状態で優れた蛍光強度を示すことがわかる。
比較化合物(2)は、PEGの繰り返し数(本発明で規定するm)が11である点で、本発明で規定する構造ではない。この比較化合物(2)を用いた標識抗体の溶液での蛍光強度は低かった(No.c22)。
比較化合物(3)は、環Z1及び環Z2が、L1又はL2が結合する窒素原子に対するオルト位に置換基を有しないベンゼン環である点で、本発明で規定する構造ではない。この比較化合物(3)を用いた標識抗体の溶液での蛍光強度も低かった(No.c23)。
これに対して、本発明で規定する化合物(1)~(8)の標識抗体は、いずれも、上記比較標識抗体(1)の蛍光強度に対して1.4倍以上の蛍光強度を有し、優れた蛍光強度を示していた(No.c21に対するNo.201~208)。
特に、環Z1及び環Z2が、L1又はL2が結合する窒素原子に対するオルト位にメチル基を有するベンゼン環であるという点で異なる以外は比較化合物(3)と同じ化学構造を有する化合物(3)は、蛍光強度の評価がBであるのに対し、上記の窒素原子に対するオルト位に置換基を有しない比較化合物(3)の蛍光強度の評価はEである。このことから、PEGの繰り返し数が10以下であって、Z1及びZ2としてオルト位に置換基を有するベンゼン環を採択することにより、溶液状態で優れた蛍光強度を示すことがわかる。
[3]溶液蛍光強度の評価2
前述の蛍光標識率の評価において色素10当量を添加して調製した各標識抗体の溶液を、タンパク質濃度0.1mg/mLに調整し、分光蛍光強度計(商品名:RF-5300、島津製作所社製)を用いて、685nmの励起光で、露光条件を統一して、蛍光波長710~730nmの範囲の蛍光強度の積分値を算出した。比較化合物(4)-IgGの蛍光波長710~730nmの範囲の蛍光強度の積分値を基準値とし、この基準値に対する比(標識抗体の蛍光波長710~730nmの範囲の蛍光強度の積分値/基準値)を算出し、溶液蛍光強度の評価1と同様の評価基準に基づき評価した。表3に結果をまとめて示す。
本試験において、蛍光強度は、評価ランク「D」以上が合格である。
前述の蛍光標識率の評価において色素10当量を添加して調製した各標識抗体の溶液を、タンパク質濃度0.1mg/mLに調整し、分光蛍光強度計(商品名:RF-5300、島津製作所社製)を用いて、685nmの励起光で、露光条件を統一して、蛍光波長710~730nmの範囲の蛍光強度の積分値を算出した。比較化合物(4)-IgGの蛍光波長710~730nmの範囲の蛍光強度の積分値を基準値とし、この基準値に対する比(標識抗体の蛍光波長710~730nmの範囲の蛍光強度の積分値/基準値)を算出し、溶液蛍光強度の評価1と同様の評価基準に基づき評価した。表3に結果をまとめて示す。
本試験において、蛍光強度は、評価ランク「D」以上が合格である。
上記表3の結果から、以下のことがわかる。
比較化合物(4)は、R1~R4、L1及びL2の少なくとも1つとして繰り返し数mのPEGを含む構造(-(CH2-CH2-O)m-R21で表される構造)を有しない点で、比較化合物(5)はPEGの繰り返し数(本発明で規定するm)が11である点で、比較化合物(6)は環Z1及び環Z2が、L1又はL2が結合する窒素原子に対するオルト位に置換基を有しないベンゼン環である点で、それぞれ、本発明で規定する構造ではない。これらの比較化合物(4)~(6)を用いた標識抗体の溶液での蛍光強度はいずれも低かった(No.c31~c33)。
これらに対して、本発明で規定する化合物(9)~(11)の標識抗体は、いずれも、上記比較標識抗体(4)の蛍光強度に対して1.6倍以上の蛍光強度を有し、優れた蛍光強度を示していた(No.c31に対するNo.301~303)。
表2及び3の結果から、本発明の化合物から得られる標識抗体生体物質は、溶液中において優れた蛍光強度を示すことがわかる。
比較化合物(4)は、R1~R4、L1及びL2の少なくとも1つとして繰り返し数mのPEGを含む構造(-(CH2-CH2-O)m-R21で表される構造)を有しない点で、比較化合物(5)はPEGの繰り返し数(本発明で規定するm)が11である点で、比較化合物(6)は環Z1及び環Z2が、L1又はL2が結合する窒素原子に対するオルト位に置換基を有しないベンゼン環である点で、それぞれ、本発明で規定する構造ではない。これらの比較化合物(4)~(6)を用いた標識抗体の溶液での蛍光強度はいずれも低かった(No.c31~c33)。
これらに対して、本発明で規定する化合物(9)~(11)の標識抗体は、いずれも、上記比較標識抗体(4)の蛍光強度に対して1.6倍以上の蛍光強度を有し、優れた蛍光強度を示していた(No.c31に対するNo.301~303)。
表2及び3の結果から、本発明の化合物から得られる標識抗体生体物質は、溶液中において優れた蛍光強度を示すことがわかる。
[4]メンブレン上蛍光強度評価1
抗ウサギIgG溶液(前述の蛍光標識率の評価において色素10当量を添加して調製した各標識抗体の溶液)をタンパク質濃度5.0ng/mLに調整し、2μLをニトロセルロースメンブレン上に慎重にスポットした。メンブレンを乾燥後、次いでTBS-T中、Fish Gelatinブロッキング緩衝液でブロックした。膜を室温で1時間攪拌しながらインキュベートした。ブロッキング溶液を取り除き、標識抗体のPBS溶液をTBS緩衝液で20000倍希釈した。メンブレンを希釈した溶液に浸し、1時間攪拌しながらインキュベートした。メンブレンをTBS-T緩衝液で10分間、3回洗浄し、最後にTBS緩衝液で10分洗浄した。得られたメンブレンを40℃のホットプレートで1時間乾燥させ、Amersham Typhoon scanner(GEHC社製)を用いて画像化し、785nmの励起光で、露光条件を統一して、蛍光波長810~840nmの範囲の蛍光強度を算出した。比較化合物(1)-IgGの蛍光波長810~840nmの範囲の蛍光強度の積分値を基準値とし、この基準値に対する比(標識抗体の蛍光波長810~840nmの範囲の蛍光強度の積分値/基準値)を算出し、以下の評価基準に基づき評価した。表4に結果をまとめて示す。
本試験において、蛍光強度は、評価ランク「D」以上が合格である。
抗ウサギIgG溶液(前述の蛍光標識率の評価において色素10当量を添加して調製した各標識抗体の溶液)をタンパク質濃度5.0ng/mLに調整し、2μLをニトロセルロースメンブレン上に慎重にスポットした。メンブレンを乾燥後、次いでTBS-T中、Fish Gelatinブロッキング緩衝液でブロックした。膜を室温で1時間攪拌しながらインキュベートした。ブロッキング溶液を取り除き、標識抗体のPBS溶液をTBS緩衝液で20000倍希釈した。メンブレンを希釈した溶液に浸し、1時間攪拌しながらインキュベートした。メンブレンをTBS-T緩衝液で10分間、3回洗浄し、最後にTBS緩衝液で10分洗浄した。得られたメンブレンを40℃のホットプレートで1時間乾燥させ、Amersham Typhoon scanner(GEHC社製)を用いて画像化し、785nmの励起光で、露光条件を統一して、蛍光波長810~840nmの範囲の蛍光強度を算出した。比較化合物(1)-IgGの蛍光波長810~840nmの範囲の蛍光強度の積分値を基準値とし、この基準値に対する比(標識抗体の蛍光波長810~840nmの範囲の蛍光強度の積分値/基準値)を算出し、以下の評価基準に基づき評価した。表4に結果をまとめて示す。
本試験において、蛍光強度は、評価ランク「D」以上が合格である。
- 蛍光強度の評価基準 -
A:基準値に対する蛍光強度の比が4.0倍以上
B:基準値に対する蛍光強度の比が3.0倍以上4.0倍未満
C:基準値に対する蛍光強度の比が2.5倍以上3.0倍未満
D:基準値に対する蛍光強度の比が2.0倍以上2.5倍未満
E:基準値に対する蛍光強度の比が1.5倍以上2.0倍未満
F:基準値に対する蛍光強度の比が0.9倍以上1.5倍未満
G:基準値に対する蛍光強度の比が0.9倍未満
A:基準値に対する蛍光強度の比が4.0倍以上
B:基準値に対する蛍光強度の比が3.0倍以上4.0倍未満
C:基準値に対する蛍光強度の比が2.5倍以上3.0倍未満
D:基準値に対する蛍光強度の比が2.0倍以上2.5倍未満
E:基準値に対する蛍光強度の比が1.5倍以上2.0倍未満
F:基準値に対する蛍光強度の比が0.9倍以上1.5倍未満
G:基準値に対する蛍光強度の比が0.9倍未満
上記表4の結果から、以下のことがわかる。
比較化合物(2)は、PEGの繰り返し数(本発明で規定するm)が11である点で、本発明で規定する構造ではない。この比較化合物(2)を用いた標識抗体のメンブレン上での蛍光強度は低かった(No.c42)。
比較化合物(3)は、環Z1及び環Z2が、L1又はL2が結合する窒素原子に対するオルト位に置換基を有しないベンゼン環である点で、本発明で規定する構造ではない。この比較化合物(3)を用いた標識抗体のメンブレン上での蛍光強度も低かった(No.c43)。
これに対して、本発明で規定する化合物(1)~(8)の標識抗体は、いずれも、上記比較標識抗体(1)の蛍光強度に対して2.0倍以上の蛍光強度を有し、優れた蛍光強度を示していた(No.c41に対するNo.401~408)。
特に、環Z1及び環Z2が、L1又はL2が結合する窒素原子に対するオルト位にメチル基を有するベンゼン環であるという点で異なる以外は比較化合物(3)と同じ化学構造を有する化合物(3)は、蛍光強度の評価がBであるのに対し、上記の窒素原子に対するオルト位に置換基を有しない比較化合物(3)の蛍光強度の評価はEである。このことから、PEGの繰り返し数が10以下であって、Z1及びZ2としてオルト位に置換基を有するベンゼン環を採択することにより、メンブレン上において優れた蛍光強度を示すことがわかる。
比較化合物(2)は、PEGの繰り返し数(本発明で規定するm)が11である点で、本発明で規定する構造ではない。この比較化合物(2)を用いた標識抗体のメンブレン上での蛍光強度は低かった(No.c42)。
比較化合物(3)は、環Z1及び環Z2が、L1又はL2が結合する窒素原子に対するオルト位に置換基を有しないベンゼン環である点で、本発明で規定する構造ではない。この比較化合物(3)を用いた標識抗体のメンブレン上での蛍光強度も低かった(No.c43)。
これに対して、本発明で規定する化合物(1)~(8)の標識抗体は、いずれも、上記比較標識抗体(1)の蛍光強度に対して2.0倍以上の蛍光強度を有し、優れた蛍光強度を示していた(No.c41に対するNo.401~408)。
特に、環Z1及び環Z2が、L1又はL2が結合する窒素原子に対するオルト位にメチル基を有するベンゼン環であるという点で異なる以外は比較化合物(3)と同じ化学構造を有する化合物(3)は、蛍光強度の評価がBであるのに対し、上記の窒素原子に対するオルト位に置換基を有しない比較化合物(3)の蛍光強度の評価はEである。このことから、PEGの繰り返し数が10以下であって、Z1及びZ2としてオルト位に置換基を有するベンゼン環を採択することにより、メンブレン上において優れた蛍光強度を示すことがわかる。
[5]メンブレン上蛍光強度評価2
抗ウサギIgG溶液(前述の蛍光標識率の評価において色素10当量を添加して調製した各標識抗体の溶液)をタンパク質濃度5.0ng/mLに調整し、2μLをニトロセルロースメンブレン上に慎重にスポットした。メンブレンを乾燥後、次いでTBS-T中、Fish Gelatinブロッキング緩衝液でブロックした。膜を室温で1時間攪拌しながらインキュベートした。ブロッキング溶液を取り除き、標識抗体のPBS溶液をTBS緩衝液で20000倍希釈した。メンブレンを希釈した溶液に浸し、1時間攪拌しながらインキュベートした。メンブレンをTBS-T緩衝液で10分間、3回洗浄し、最後にTBS緩衝液で10分洗浄した。得られたメンブレンを40℃のホットプレートで1時間乾燥させ、Amersham Typhoon scanner(GEHC社製)を用いて画像化し、685nmの励起光で、露光条件を統一して、蛍光波長710~730nmの範囲の蛍光強度を算出した。比較化合物(4)-IgGの蛍光波長710~730nmの範囲の蛍光強度の積分値を基準値とし、この基準値に対する比(標識抗体の蛍光波長710~730nmの範囲の蛍光強度の積分値/基準値)を算出し、メンブレン上蛍光強度評価1と同様の評価基準に基づき評価した。表5に結果をまとめて示す。
本試験において、蛍光強度は、評価ランク「D」以上が合格である。
抗ウサギIgG溶液(前述の蛍光標識率の評価において色素10当量を添加して調製した各標識抗体の溶液)をタンパク質濃度5.0ng/mLに調整し、2μLをニトロセルロースメンブレン上に慎重にスポットした。メンブレンを乾燥後、次いでTBS-T中、Fish Gelatinブロッキング緩衝液でブロックした。膜を室温で1時間攪拌しながらインキュベートした。ブロッキング溶液を取り除き、標識抗体のPBS溶液をTBS緩衝液で20000倍希釈した。メンブレンを希釈した溶液に浸し、1時間攪拌しながらインキュベートした。メンブレンをTBS-T緩衝液で10分間、3回洗浄し、最後にTBS緩衝液で10分洗浄した。得られたメンブレンを40℃のホットプレートで1時間乾燥させ、Amersham Typhoon scanner(GEHC社製)を用いて画像化し、685nmの励起光で、露光条件を統一して、蛍光波長710~730nmの範囲の蛍光強度を算出した。比較化合物(4)-IgGの蛍光波長710~730nmの範囲の蛍光強度の積分値を基準値とし、この基準値に対する比(標識抗体の蛍光波長710~730nmの範囲の蛍光強度の積分値/基準値)を算出し、メンブレン上蛍光強度評価1と同様の評価基準に基づき評価した。表5に結果をまとめて示す。
本試験において、蛍光強度は、評価ランク「D」以上が合格である。
上記表5の結果から、以下のことがわかる。
比較化合物(4)は、R1~R4、L1及びL2の少なくとも1つとして繰り返し数mのPEGを含む構造(-(CH2-CH2-O)m-R21で表される構造)を有しない点で、比較化合物(5)はPEGの繰り返し数(本発明で規定するm)が11である点で、比較化合物(6)は環Z1及び環Z2が、L1又はL2が結合する窒素原子に対するオルト位に置換基を有しないベンゼン環である点で、それぞれ、本発明で規定する構造ではない。これらの比較化合物(4)~(6)を用いた標識抗体のメンブレン上での蛍光強度はいずれも低かった(No.c51~c53)。
これらに対して、本発明で規定する化合物(9)~(11)の標識抗体は、いずれも、上記比較標識抗体(4)の蛍光強度に対して2.5倍以上の蛍光強度を有し、優れた蛍光強度を示していた(No.c51に対するNo.501~503)。
表4及び5の結果から、本発明の化合物から得られる標識抗体生体物質は、メンブレン上において優れた蛍光強度を示すことがわかる。
比較化合物(4)は、R1~R4、L1及びL2の少なくとも1つとして繰り返し数mのPEGを含む構造(-(CH2-CH2-O)m-R21で表される構造)を有しない点で、比較化合物(5)はPEGの繰り返し数(本発明で規定するm)が11である点で、比較化合物(6)は環Z1及び環Z2が、L1又はL2が結合する窒素原子に対するオルト位に置換基を有しないベンゼン環である点で、それぞれ、本発明で規定する構造ではない。これらの比較化合物(4)~(6)を用いた標識抗体のメンブレン上での蛍光強度はいずれも低かった(No.c51~c53)。
これらに対して、本発明で規定する化合物(9)~(11)の標識抗体は、いずれも、上記比較標識抗体(4)の蛍光強度に対して2.5倍以上の蛍光強度を有し、優れた蛍光強度を示していた(No.c51に対するNo.501~503)。
表4及び5の結果から、本発明の化合物から得られる標識抗体生体物質は、メンブレン上において優れた蛍光強度を示すことがわかる。
このように、本発明の化合物は、抗体へ良好な結合性を有し、しかも、本発明の化合物を用いた標識生体物質は、溶液及びメンブレン上のいずれの形態においても、優れた蛍光強度を有する。
本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
本願は、2020年4月24日に日本国で特許出願された特願2020-077176及び2020年7月30日に日本国で特許出願された特願2020-129753に基づく優先権を主張するものであり、これらはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。
Claims (12)
- 下記一般式(1)で表される化合物。
R11~R13は、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、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、アミノ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して5又は6員環を形成していてもよい。
nは1~3の整数である。
L1及びL2は置換基を有していてもよいアルキル基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。R21及びmは、前記のR21及びmと同義である。
α1及びα2は0または1である。
環Z1及び環Z2は、炭素原子及び窒素原子から選択される環構成原子で形成される6員環を示し、置換基を有していてもよく、縮合環を形成していてもよい。ただし、環Z1及び環Z2の少なくとも一方は、下記一般式(Zα)で表されるベンゼン環、又は、下記規定(Zβ)を満たす含窒素6員環である。
R23~R25は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していていてもよい。
一般式(Zα)で表される構造は、R22が、L1もしくはL2が結合する窒素原子のオルト位になるよう、*の位置で一般式(1)の該窒素原子を含む複素環と結合する。
規定(Zβ):L1もしくはL2が結合する窒素原子に対してオルト位に位置する環構成原子が窒素原子である、含窒素6員環である。該オルト位に位置する環構成窒素原子は置換基で置換されていてもよい。
R1~R4、L1及びL2の少なくとも1つは-(CH2-CH2-O)m-R21で表される構造を含む。R21及びmは、前記のR21及びmと同義である。
L1、L2及び前記オルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基の少なくとも1つは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
Z1及びZ2の少なくとも一方が前記の規定(Zβ)を満たす含窒素6員環である場合、L1、L2、R1~R4及び前記のオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基のうちの2つが互いに結合して、繰り返し数2n+3のメチン鎖を含む環を形成していてもよい。
ただし、式(1)で表される化合物は中性の化合物である。 - 下記一般式(2-1)~(2-3)のいずれかで表される、請求項1に記載の化合物。
R32~R35は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していてもよい。
R1~R4、R11~R13、L1、L2、R21~R25及びmは前記のR1~R4、R11~R13、L1、L2、R21~R25及びmと同義である。
lは2又は3を示す。
L1、L2及びR31の少なくとも1つは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
ただし、式(2-1)~(2-3)のいずれかで表される化合物は中性の化合物である。 - 前記のR1及びR2の少なくとも1つと前記のR3及びR4の少なくとも1つとが、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む、請求項1又は2に記載の化合物。
- 前記のL1、L2及び規定(Zβ)におけるオルト位に位置する環構成窒素原子が有する置換基及びR31の少なくとも1つが、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基と、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造とを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の化合物。
- 前記R11~R13の少なくとも1つがアリールオキシ基又はアリールチオ基である、請求項1~4のいずれか1項に記載の化合物。
- 下記一般式(5-1)~(5-4)のいずれかで表される、請求項1に記載の化合物。
R31は、置換基を有していてもよいアルキル基又は-(CH2-CH2-O)m-R21を示す。
R32~R35は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、スルホ基、スルホンアミド基、ニトロ基又はハロゲン原子を示し、隣接する基同士が互いに結合して縮合環を形成していてもよい。
lは2又は3を示す。
L3~L6はアルキレン基又は-(CH2-CH2-O)m-アルキレン-*を示す。*はUとの結合位置を示す。
連結基Uは総原子数1~100の2価の連結基を示す。
R11~R13、R21、L1及びmは、前記のR11~R13、R21、L1及びmと同義である。
R1~R6、L1、R31及びL3~L6の少なくとも1つは-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む。mは、前記mと同義である。
L1、R31、L3~L6及び連結基Uの少なくとも1つは、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を含む。
ただし、式(5-1)~(5-4)で表される化合物は中性の化合物である。 - 前記連結基UにおけるL3~L6との連結部が、-O-基、-NR50-基、-COO-基、-CONR50-基又は-SO2NR50-基である、請求項6に記載の化合物。ただし、R50は水素原子又はアルキル基である。
- 前記のR1及びR2の少なくとも1つと、前記のR3及びR4の少なくとも1つとが、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む、請求項6又は7に記載の化合物。
- 前記L3~L6の全てが、m=1~10であって、-(CH2-CH2-O)m-で表される構造を含む、請求項6~8のいずれか1項に記載の化合物。
- 前記連結基Uが、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基を有する、2価の連結基である、請求項6~9のいずれか1項に記載の化合物。
- 請求項1~10のいずれか1項に記載の化合物と生体物質とが結合してなる標識生体物質。
- 前記生体物質がタンパク質、アミノ酸、核酸、糖鎖及びリン脂質のいずれかである請求項11に記載の標識生体物質。
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