WO2022191123A1 - 蛍光性化合物及びこれを用いた蛍光標識生体物質 - Google Patents

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聖人 榊原
飛翼 中田
宏明 田中
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富士フイルム株式会社
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    • C09K2211/1096Heterocyclic compounds characterised by ligands containing other heteroatoms

Definitions

  • the present invention relates to fluorescent compounds and fluorescently labeled biological substances using the same.
  • Rhodamine is known as a fluorescent dye that exhibits a high fluorescence quantum yield and high light resistance (photobleaching resistance), and is used as a dye in fluorescently labeled biological substances.
  • oxygen atom which is a ring-constituting atom of the xanthene skeleton of rhodamine, with a silicon atom or a phosphorus atom, fluorescence with a longer absorption wavelength and fluorescence wavelength. Research on pigments is also underway.
  • the present invention is a rhodamine or rhodol compound in which the oxygen atom, which is a ring-constituting atom of the xanthene ring, is replaced with a silicon atom or a phosphorus atom, and is a fluorescent compound capable of achieving both excellent fluorescence quantum yield and excellent light resistance.
  • the task is to provide Another object of the present invention is to provide a fluorescence-labeled biological substance obtained by binding this fluorescent compound to a biological substance.
  • a fluorescent compound represented by any one of the following general formulas (I) to (IV) or a salt thereof In the formula, Y represents —NR 10 R 11 or —OR 12 and Z represents a group represented by formula (A) below.
  • R 1 to R 6 each represent a halogen atom, a cyano group or a group represented by formula (A) below.
  • R 7 to R 12 represent groups represented by formula (A) below.
  • R 7 and R 8 may combine with each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring, and R 10 and R 11 may combine with each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring.
  • R 7 to R 11 may combine with adjacent R 2 to R 5 to form a 5- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring or aromatic heterocyclic ring.
  • R 21 and R 22 represent groups represented by the following formula (A), and R 21 and R 22 may combine with each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring.
  • at least one of R21 and R22 is an alkenyl group, alkynyl group, aryl group or heteroaryl group.
  • R 21 is an aryl group and R 22 is an alkyl group or an aryl group
  • at least one of each combination of R 7 and R 8 or R 10 and R 11 is bound to each other to form 4 It forms a membered aliphatic heterocycle.
  • R 23 represents a group represented by formula (A) below.
  • L 3 is a single bond, or an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group, a heteroarylene group, and any of the following formulas (1-1) to (1-8).
  • a linking group consisting of one or a combination of two or more of the groups is shown.
  • R 111 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group or a monovalent aliphatic heterocyclic group.
  • this dissociative hydrogen atom may be dissociated. * indicates a joint.
  • R 31 and R 32 represent hydrogen atoms or substituents. * indicates a joint.
  • the compound represented by the above formula (I) or (II) or its salt satisfies the following condition ⁇
  • the compound represented by the above formula (III) or (IV) or its salt satisfies the following condition ⁇ Fulfill.
  • the ring formed by this is a 4-membered aliphatic heterocyclic ring.
  • [5] The fluorescent compound or salt thereof according to any one of [2] to [4], wherein Z is a group represented by formula (C).
  • [6] The fluorescent compound or a salt thereof according to any one of [2] to [5], wherein Y is —NR 10 R 11 .
  • R 1 to R 11 and R 41 to R 45 have the same definitions as R 1 to R 11 and R 41 to R 45 above.
  • R 21 and R 22 represent groups represented by formula (A) above, and R 21 and R 22 may combine with each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring. However, at least one of R21 and R22 is an alkenyl group or an aryl group. Further, when R 21 is an aryl group and R 22 is an alkyl group or an aryl group, at least one of the above combinations of R 7 and R 8 or R 10 and R 11 is bonded to each other. form a 4-membered aliphatic heterocycle.
  • the above fluorescent compound or a salt thereof is represented by the above general formula (IA), R 7 , R 8 , R 10 and R 11 above are a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms,
  • the above R 41 to R 45 satisfy (C-1) and (C-2) in the above condition ⁇ , or satisfy (C-1) and (C-3), or (C-1) to (
  • the above fluorescent compound or a salt thereof is represented by the above general formula (IA), at least one of the combination of R 7 and R 8 or R 10 and R 11 is bonded to each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring;
  • the above R 41 to R 45 satisfy (C-1) and (C-2) in the above condition ⁇ , or satisfy (C-1) and (C-3), or (C-1) to (
  • the fluorescent compound or its salt according to [1] wherein the fluorescent compound or its salt is represented by the general formula (III) or (IV).
  • the fluorescent compound of the present invention is a compound capable of achieving both excellent fluorescence quantum yield and excellent light resistance.
  • the fluorescence-labeled biological material of the present invention can be obtained using a fluorescent compound with excellent fluorescence quantum yield and light resistance.
  • substituents when there are a plurality of substituents or connecting groups (hereinafter referred to as substituents, etc.) indicated by a specific symbol or formula, or when a plurality of substituents, etc. are defined at the same time, there is no particular notice. As long as the respective substituents and the like may be the same or different. This also applies to the number of substituents and the like. Moreover, when a plurality of substituents and the like are close to each other (especially when they are adjacent), they may be linked to each other to form a ring unless otherwise specified. In addition, unless otherwise specified, rings such as alicyclic rings, aromatic rings and heterocyclic rings may be further condensed to form condensed rings.
  • the double bond may be either E-type or Z-type, or a mixture thereof, unless otherwise specified.
  • the substituent R9 on the nitrogen atom and the carbon atom to which R5 is bonded are placed on the same side of the double bond.
  • it is specifically shown as a structure having.
  • it may be a structure having the substituent R 9 on the nitrogen atom and the carbon atom to which R 5 is bonded on different sides with respect to the double bond, or a mixture thereof.
  • Compounds are included in compounds represented by any of general formulas (II) and (IV).
  • when a compound has diastereomers and enantiomers it may be either one or a mixture thereof.
  • the term "compound” and "substituent” includes not only the compound itself and the substituent itself, but also its salts and ions.
  • a group having a dissociable hydrogen atom such as a carboxy group, a sulfo group or a hydroxy group that can be used as R 23 may have a corresponding ionic structure or salt structure by dissociating the hydrogen atom.
  • the type of the salt may be one type, or two or more types may be mixed, and the salt type and free acid structure groups may be mixed in the compound. and a free acid structure compound may be mixed.
  • salts of a carboxy group, a sulfo group or a hydroxy group that can be used as R 23 include salts of alkali metals such as Na, Li and K, salts of alkaline earth metals such as Mg, Ca and Ba, tetraalkyl Examples include salts of organic amines such as ammonium.
  • a carboxy group, a sulfo group, or a hydroxy group that can be used as R 23 has an ionic structure, and forms a salt in the molecule with a positively charged nitrogen atom to which R 7 and R 8 are bonded. be done.
  • the "ion” means a form existing as a negatively or positively charged atom or atomic group.
  • the positive charge possessed by the compound is specifically indicated as a structure possessed by a specific nitrogen atom for convenience.
  • the compound of the present invention since the compound of the present invention has a conjugated system, in fact, other atoms other than the nitrogen atom may take a positive charge, and one of the chemical structures is general formula (I) or (III) Any compound that can take the structure represented by is included in the compounds represented by general formula (I) or (III). This also applies to negative charges. The same applies to compounds represented by other general formulas. Moreover, it is a meaning including the thing which changed a part of structure in the range which does not impair the effect of this invention.
  • substituents e.g., groups expressed as “alkyl group”, “methyl group”, “methyl”, etc.
  • linking groups e.g., "alkylene group”, “methylene group”, “methylene”
  • substituents selected from the group T of substituents described below are substituents selected from the group T of substituents described below.
  • the rhodamine compound means a rhodamine compound in which the 3- and 6-positions of the xanthene ring are substituted with amino groups
  • the rhodol structure is a xanthene ring in which the 3- and 6-positions are substituted with amino groups.
  • the Si-rhodamine compound or Si-lodol compound means a rhodamine compound or rhodol compound in which the oxygen atom, which is a ring-constituting atom of the xanthene skeleton, is replaced with a silicon atom
  • a P-rhodamine compound or P- A rhodol compound means a rhodamine compound or a rhodol compound in which an oxygen atom, which is a ring-constituting atom of a xanthene skeleton, is replaced with a phosphorus atom.
  • adjacent substituents among R 1 to R 9 , Y and Z may combine to form a ring to form a condensed ring structure.
  • the number of rings formed is not particularly limited as long as it is structurally acceptable, and a plurality of rings may be formed.
  • this number of carbon atoms means the number of carbon atoms in the entire group unless otherwise specified in the present invention or this specification. In other words, 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 using “ ⁇ ” means a range including the numerical values described before and after " ⁇ " as lower and upper limits.
  • the fluorescent compound represented by any one of the general formulas (I) to (IV) of the present invention or a salt thereof is as follows and emits fluorescence.
  • the fluorescent compound represented by any one of the general formulas (I) to (IV) of the present invention or a salt thereof will be simply referred to as the fluorescent compound of the present invention.
  • Y represents —NR 10 R 11 or —OR 12
  • Z represents a group represented by formula (A) below.
  • R 1 to R 6 each represent a halogen atom, a cyano group or a group represented by formula (A) below.
  • R 7 to R 12 represent groups represented by formula (A) below.
  • R 7 and R 8 may combine with each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring
  • R 10 and R 11 may combine with each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring.
  • R 7 to R 11 may combine with adjacent R 2 to R 5 respectively to form a 5- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring or aromatic heterocyclic ring.
  • R 21 and R 22 each represent a group represented by the following formula (A), and R 21 and R 22 may combine with each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring.
  • at least one of R21 and R22 is an alkenyl group, alkynyl group, aryl group or heteroaryl group.
  • R 21 is an aryl group and R 22 is an alkyl group or an aryl group
  • at least one of each combination of R 7 and R 8 or R 10 and R 11 is bound to each other to form 4 It forms a membered aliphatic heterocycle.
  • R 23 represents a group represented by formula (A) below.
  • the compound represented by the above formula (I) or (II) or a salt thereof satisfies the condition ⁇ described below
  • the compound represented by the above formula (III) or (IV) or a salt thereof satisfies the conditions described below. satisfies ⁇ .
  • L 3 is a single bond, or an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group, a heteroarylene group, or any of the following formulas (1-1) to (1-8).
  • a linking group combining one or more of the groups represented by R 111 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group or a monovalent aliphatic heterocyclic group.
  • the hydrogen atom in R 111 is a dissociative hydrogen atom, this dissociative hydrogen atom may be dissociated.
  • Each group in L 3 and R 111 may further have a substituent. * indicates a joint.
  • L 3 and R 111 shall be interpreted based on the following rules (i) and (ii).
  • the group represented by the formula (A) is a carboxyphenyl group
  • the group represented by the formula (A) is L 3 : a phenylene group
  • the group represented by the formula (A) is a sulfoalkyl group
  • the group represented by the formula (A) is L 3 : an alkylene group
  • a group represented by the formula (1-7) and a group represented by the formula ( A group represented by a linking group obtained by combining the groups represented by 1-1) and R 111 : a hydrogen atom.
  • the group represented by any one of general formulas (1-1) to (1-8) does not form a ring as a ring-constituting atom.
  • the group represented by formula (A) is —CH 2 ⁇ CHPh
  • the group represented by formula (A) is represented by L 3 : —CH 2 ⁇ CH— and R 111 : Ph It is a group that is Here, Ph means a phenyl group.
  • the "terminal structure in the group represented by the formula (A)” refers to the group represented by the formula (A), which is located at the most terminal counting from * (bonding part) of the longest binding chain means structure.
  • the alkylene group that can be taken as L 3 is synonymous with a group obtained by removing one hydrogen atom from an alkyl group selected from the substituent group T described later, and the preferred ones are also the same.
  • the alkenylene group that can be taken as L 3 has the same definition as a group obtained by removing one hydrogen atom from an alkenyl group selected from the substituent group T described later, and the preferred ones are also the same.
  • the alkynylene group that can be taken as L3 has the same definition as a group obtained by removing one hydrogen atom from an alkynyl group selected from the substituent group T described later, and the preferred ones are also the same.
  • the arylene group that can be taken as L3 has the same definition as a group obtained by removing one hydrogen atom from an aryl group selected from the substituent group T described later, and the preferred groups are also the same.
  • the heteroarylene group that can be taken as L3 has the same definition as a group obtained by removing one hydrogen atom from a heteroaryl group selected from the substituent group T described later, and the preferred ones are also the same.
  • An alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group and a heteroarylene group that can be taken as L 3 may be an unsubstituted group or a group having a substituent.
  • the substituent that the alkylene group, alkenylene group, alkynylene group, arylene group and heteroarylene group that can be taken as L 3 may have is not particularly limited, and is preferably selected from the group of substituents T described later. , and more preferably a halogen atom, an alkyl group or an alkoxy group.
  • a halogen atom includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, preferably a fluorine atom or a chlorine atom.
  • the number of substituents that the alkylene group, alkenylene group, alkynylene group, arylene group and heteroarylene group that can be taken as L 3 may have is not particularly limited as long as it can be taken as a structure, and at least one or more
  • the upper limit is not particularly limited, and for example, all hydrogen atoms in the alkylene group, alkenylene group, alkynylene group, arylene group and heteroarylene group may be substituted with a substituent.
  • L 3 does not include a group in which two or more groups represented by any one of the following formulas (1-1) to (1-3) are consecutive.
  • alkylene group alkenylene group, alkynylene group, arylene group, heteroarylene group, and each group represented by any one of the following formulas (1-1) to (1-8), which can be taken as L 3
  • the types of groups to be combined are not particularly limited, but, for example, 1 to 6 types are preferable, and 1 to 4 types are more preferable.
  • alkylene group alkenylene group, alkynylene group, arylene group, heteroarylene group, and each group represented by any one of the following formulas (1-1) to (1-8), which can be taken as L 3
  • the number of groups to be combined is not particularly limited.
  • Groups represented by any one of formulas (1-1) to (1-8) that can be used as L 3 are as follows.
  • R 31 and R 32 represent hydrogen atoms or substituents. * indicates a joint.
  • R 31 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an acyl group or a sulfonyl group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, still more preferably a hydrogen atom.
  • Any of the alkyl group, aryl group, heteroaryl group, acyl group and sulfonyl group that can be used as R 31 may be an unsubstituted group or a group having a substituent.
  • R 32 is preferably a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group, more preferably a hydroxy group, an alkoxy group or an aryloxy group, and still more preferably a hydroxy group.
  • R 31 and R 32 are synonymous with R 31 and R 32 above. * and ** indicate joints. In addition, ** indicates a bond with the R 111 side in the case of a group that can be used as L 3 .
  • Formula (1A-2) may be attached to R 111 on any * side in L 3 .
  • Examples of the linking group obtained by combining the groups represented by any of the above formulas (1-1) to (1-8) that can be used as L 3 include the above formulas (1A-1) and (1A-2 ) or (1A-4) is preferable, more preferably a group represented by the above formula (1A-1) or (1A-2), represented by the above formula (1A-1) is more preferred.
  • the group represented by the above formula (1A-1) and a hydrogen atom as R 111 corresponds to a carboxy group
  • a group in which a hydrogen atom is dissociated from the carboxy group as a dissociative hydrogen atom corresponds to a carboxy group having an ionic structure or a salt structure
  • a group in which a hydrogen atom is dissociated from the sulfo group as a dissociative hydrogen atom is corresponds to a sulfo group having an ionic structure or a salt structure.
  • L 3 includes each group represented by any one of formulas (1-1) to (1-8) or a linking group obtained by combining these groups, an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, and an arylene group.
  • It may be a linking group in which two or three or more of the groups represented by any one of formulas (1-1) to (1-8) or a linking group combining these groups are linked.
  • linking group obtained by combining two or more types that can be taken as L 3 include, for example, combining at least two types (preferably two to four types) of an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group and a heteroarylene group. group, and at least one (preferably 1 to 4) of an alkylene group, an arylene group and a heteroarylene group, and at least one represented by any one of formulas (1-1) to (1-8) (preferably 1 to 4 types).
  • R111 When the hydrogen atom that can be taken as R 111 is a dissociative hydrogen atom, the group represented by formula (A) may form an ionic structure or a salt structure by dissociation of the dissociative hydrogen atom. . This is the same for the description of R 111 below.
  • That the hydrogen atom is dissociable means, for example, that the acid dissociation constant (pKa) is 10 or less, preferably 7 or less, more preferably 5 or less.
  • the above acid dissociation constant means the value at 25°C in water.
  • the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group and monovalent aliphatic heterocyclic group that can be taken as R 111 are respectively synonymous with the corresponding groups in the substituent group T, and are preferred. is the same. Any of the above alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, aryl groups, heteroaryl groups and monovalent aliphatic heterocyclic groups that can be used as R 111 may be unsubstituted groups or groups having substituents. may be The substituent that each of the above groups that can be taken as R 111 may have is not particularly limited, and includes a group selected from the substituent group T described later, preferably a halogen atom.
  • a halogen atom includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, preferably a fluorine atom.
  • it may have a substituent capable of binding to a biological substance, which will be described later.
  • the number of substituents that each of the above groups that can be used as R 111 may have is not particularly limited as long as it can be taken in the structure, and can be at least one.
  • the upper limit is not particularly limited, for example, even if all hydrogen atoms in alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, aryl groups, heteroaryl groups and monovalent aliphatic heterocyclic groups are substituted with substituents good.
  • the alkyl group having a substituent is preferably a halogenoalkyl group.
  • the halogenoalkyl group that can be taken as R 111 has the same definition as the alkyl group in the substituent group T, except that at least one hydrogen atom in the alkyl group in the substituent group T is substituted with a halogen atom, and the preferred ones are also the same. is.
  • a halogen atom includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, preferably a fluorine atom.
  • the number of halogen atoms constituting the halogenoalkyl group is not particularly limited, and may be, for example, a perhalogenoalkyl group.
  • L 3 is a single bond, an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group, a heteroarylene group, and the above formulas (1-1), (1-3), (1-4) and (1).
  • -7) is preferably a linking group in which one or more of the groups represented by any one of -7) is combined, and a single bond, an alkylene group, an arylene group, a heteroarylene group, the above formula (1-1),
  • a linking group obtained by combining one or more of the groups represented by the formulas (1-3), (1-4) and (1-7) is more preferable, and an alkylene group, an arylene group, heteroarylene group, one or more of the groups represented by the above formulas (1-1), (1-3), (1-4) and (1-7)
  • a linking group is more preferable, and one or two of the groups represented by an alkylene group, an arylene group, a heteroarylene group, and the above formulas (1-1), (1-3) and (1-4) Linking
  • R 111 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group or a monovalent aliphatic heterocyclic group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, still more preferably a hydrogen atom.
  • L 3 is a single bond or an alkylene group, A linking group consisting of one or more of an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group and a heteroarylene group, wherein R 111 is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group or an aryl group , a heteroaryl group or a monovalent aliphatic heterocyclic group.
  • L 3 is a single bond
  • R 111 is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or a heteroaryl group
  • L 3 is an alkenylene group or an alkynylene group
  • R 111 is preferably an alkyl group or an aryl group, more preferably L 3 is a single bond and R 111 is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group.
  • R1 to R6 R 1 to R 6 above represent a halogen atom, a cyano group or a group represented by the above formula (A), preferably a halogen atom or a group represented by the above formula (A), a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl A group or a sulfo group is more preferred, and a hydrogen atom or an alkyl group is even more preferred.
  • Halogen atoms which R 1 to R 6 may take include fluorine, chlorine, bromine and iodine atoms, preferably chlorine atom.
  • the alkyl group that can be taken by R 1 to R 6 the above description of the alkyl group that can be taken as R 111 can be applied.
  • substituents that the alkyl groups that R 1 to R 6 may have include a sulfo group.
  • R 1 to R 6 include hydrogen atom, methyl group, ethyl group, chlorine atom, sulfo group and sulfomethyl group.
  • the above Z represents a group represented by the above formula (A), preferably a group in the preferred form of the above (1) or (2), preferably an alkyl group, an alkoxy group, an amino group, an aryl group or a heteroaryl group. , an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group is more preferred, and an aryl group is even more preferred.
  • Examples of the alkyl group, alkoxy group, amino group, aryl group and heteroaryl group that Z can take include the alkyl group, alkoxy group, amino group, aryl group and heteroaryl group represented by the above formula (A). Statement can be applied.
  • Z preferably has a carboxy group or a substituent capable of binding to a biosubstance, which will be described later.
  • the alkyl group, alkoxy group and amino group that Z can take preferably have a carboxy group, and are -(CH 2 ) n COOH, -O(CH 2 ) n COOH or -NH(CH 2 ) n COOH. is more preferred.
  • n is an integer of 1 to 15, preferably an integer of 1 to 10, more preferably an integer of 1 to 5.
  • the heteroaryl group that Z can take preferably has a carboxy group.
  • the heteroaryl group is preferably a monocyclic group, more preferably a thiophene ring group or an imidazole ring group, and still more preferably an imidazole ring group.
  • the aryl group that Z can take is preferably a phenyl group, more preferably a group represented by the following formula (C).
  • R 41 to R 45 represent hydrogen atoms or substituents. * indicates a joint. However, at least one of the following (C-1) to (C-3) is satisfied.
  • C-1) At least one of R 42 to R 44 is a group having either a carboxy group or a substituent capable of binding to a biological substance.
  • C-2) R 41 and R 45 are alkyl groups or halogen atoms.
  • C-3) At least one of R 41 and R 45 is a fluorine atom or an alkoxy group.
  • Non-radiative deactivation is suppressed when the above (C-1) is satisfied, and thermal deactivation due to free rotation of the aryl group is suppressed by steric hindrance when the above (C-2) is satisfied, and the above (C- When 3) is satisfied, heat deactivation due to free rotation of the aryl group is suppressed by intramolecular hydrogen bonding, and by satisfying at least one of these (C-1) to (C-3), Fluorescence quantum yield is further improved.
  • both R 41 and R 45 are fluorine atoms, it is determined that both of the above (C-2) and (C-3) are satisfied.
  • Substituents that R 41 to R 45 can take include a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, an alkyl group, an alkoxy group, a carboxy group, an amide group, a sulfo group, a sulfoamido group, an amino group, an alkenyl group, an aryl group, a hetero
  • Examples include an aryl group, an aliphatic heterocyclic group, or a substituent capable of binding to a biosubstance described below, and a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a carboxy group, an amide group, or a substituent capable of bonding to a biosubstance described below. preferable.
  • the alkyl group, alkoxy group, amido group, sulfonamide group, amino group, alkenyl group, aryl group, heteroaryl group or aliphatic heterocyclic group that can be used as R 41 to R 45 may have a substituent, Examples thereof include groups in the group of substituents T described later, preferably poly(alkyleneoxy) groups, sulfo groups, carboxy groups, or substituents capable of binding to biological substances.
  • the substituents for R 41 and R 45 are preferably halogen atoms, alkyl groups, or alkoxy groups from the viewpoint of suppressing rotation of the benzene ring in formula (C).
  • Substituents that can be used as R 42 to R 44 are not particularly limited, and are preferably selected from the group of substituents T described later and preferably have a carboxy group or a substituent capable of binding to a biological substance.
  • a carboxy group or a substituent capable of binding to a biological substance may be directly bonded to the benzene ring in general formula (C), or may be bonded via a linking group.
  • Preferred examples of the linking group include an alkylene group, an alkyleneoxy group, an amide group, and a group formed by combining these groups. Examples of the alkylene group, alkyleneoxy group, amide group, or group formed by combining these include -CONH(CH 2 CH 2 O) m CH 2 CH 2 -.
  • R 43 has a carboxy group or a substituent capable of binding to a biosubstance from the viewpoint of binding to a biosubstance.
  • R 42 to R 44 are preferably a hydrogen atom, a carboxy group, or a group having a substituent capable of binding to a biological substance, and a hydrogen atom, a carboxy group, or a substituent capable of binding to a biological substance. is more preferred.
  • the halogen atom, alkyl group and alkoxy group that can be taken as R 41 to R 45 the corresponding groups in the substituent group T can be applied.
  • the substituent Y is -NR 10 R 11 or -OR 12 .
  • the above R 7 to R 12 represent the groups represented by the above formula (A), and the preferred forms of the above (1) or (2) groups can be preferably applied.
  • R 7 and R 8 may combine with each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring
  • R 10 and R 11 may combine with each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring.
  • You may have
  • R 7 to R 11 may combine with adjacent R 2 to R 5 to form a 5- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring or a 5- to 7-membered aromatic heterocyclic ring.
  • the ring which may be formed by combining R 7 and R 8 , the ring which may be formed by combining R 10 and R 11 , or R 7 to R 11 are adjacent to each other.
  • the ring which may be formed by bonding with R 2 to R 5 is selected from oxygen atom, nitrogen atom and sulfur atom in addition to the nitrogen atom to which R 7 to R 11 are bonded, as ring-constituting atoms. may have 1 to 3 heteroatoms, preferably a sulfur atom.
  • R 7 and R 8 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkyl group or aryl group that R 7 and R 8 can take the description of the alkyl group or aryl group as the group represented by formula (A) above can be applied.
  • Preferred examples of substituents that the alkyl group or aryl group that R 7 and R 8 may have include electron-withdrawing groups described later, such as halogen atoms and carbonyl groups.
  • R 7 and R 8 are preferably alkyl groups, more preferably fluorine-substituted alkyl groups. When R 7 and R 8 are not bound to any group, R 7 and R 8 may be the same or different, but are preferably the same.
  • the 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring that can be formed by combining R 7 and R 8 is not particularly limited, but is preferably a saturated aliphatic heterocyclic ring having 4 to 6 ring members. is preferred.
  • This aliphatic heterocyclic ring may be a monocyclic ring, or may have a condensed ring structure such as a structure in which at least one atom in the norbornane structure is replaced with a nitrogen atom. It is also preferable to have >SO 2 as a ring-constituting atom, and to have an electron-withdrawing group such as a halogen atom (preferably a fluorine atom) as a substituent, which will be described later.
  • a halogen atom preferably a fluorine atom
  • Both the ring that can be formed by combining R 7 with R 5 and the ring that can be formed by combining R 8 with R 4 are aliphatic as long as they are heterocycles having 5 to 7 ring members. may be aromatic.
  • the number of ring members is preferably 5 or 6, and it is preferable that they do not have heteroatoms other than the nitrogen atoms substituted by R 7 or R 8 as ring-constituting atoms.
  • the ring formed by the bond is preferably a single ring.
  • R 10 and R 11 the description for R 7 and R 8 above can be applied. However, the difference is that the nitrogen atom to which R 7 and R 8 are bonded has a positive charge, whereas the nitrogen atom to which R 10 and R 11 are bonded does not have a positive charge. Further, the ring that R 7 can form by binding to R 5 should be read as the ring that can be formed by binding R 10 to R 2 or the ring that can be formed by binding R 111 to R 3 .
  • R9 is preferably an alkyl group.
  • the alkyl group that R 9 can take the description of the alkyl group that R 7 and R 8 can take can be applied.
  • the ring that can be formed by binding R 7 to R 5 should be read as the ring that can be formed by binding R 4 or R 5 adjacent to R 9 .
  • R 12 is preferably a hydroxy group, an acyl group or a sulfonyl group.
  • the acyl group or sulfonyl group that R 12 can take the description of the alkyl group that R 7 and R 8 can take can be applied.
  • the ring that R 7 can form by binding to R 5 should be read as the ring that R 9 can form by binding to the adjacent R 4 or R 5 .
  • Y Y above represents —NR 10 R 11 or —OR 12 , preferably —NR 10 R 11 .
  • R 10 to R 12 are as described for R 10 to R 12 above.
  • R21 and R22 represent groups represented by the above formula (A), and the preferred forms of the above (1) or (2) groups can be preferably applied.
  • R 21 and R 22 may combine with each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring.
  • at least one of R21 and R22 is an alkenyl group, alkynyl group, aryl group or heteroaryl group.
  • R 21 is an aryl group and R 22 is an alkyl group or an aryl group
  • at least one of each combination of R 7 and R 8 or R 10 and R 11 is bound to each other to form 4 It forms a membered aliphatic heterocycle.
  • R 21 and R 22 When at least one of R 21 and R 22 has an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group or a heteroaryl group, these substituents are sterically bulky, and photodegradation factors such as active oxygen are attached to the silicon atom. It is thought that by suppressing the approach, the stability of silicon atoms can be improved, and excellent light resistance can be exhibited. Further, when R 21 is an aryl group and R 22 is an alkyl group or an aryl group, it is presumed that the fluorescence quantum yield decreases due to non-radiative deactivation due to free rotation of the aryl group.
  • R 21 and R 22 are preferably alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, aryl groups or heteroaryl groups. Examples of the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group or heteroaryl group that R 21 and R 22 may take include the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group or The description for heteroaryl groups is applicable.
  • Preferred substituents that the alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl or heteroaryl groups that R 21 and R 22 may have include a carboxy group, an alkoxy group and an aryl group. Among them, an alkenyl group substituted with a carboxy group or an alkoxy group, and an alkenyl group or alkynyl group substituted with an aryl group are preferable.
  • Combinations of R 21 and R 22 include a combination of an alkyl group and an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group or a heteroaryl group, a combination of an alkenyl group and an alkenyl group, a combination of an alkynyl group and an alkynyl group, heteroaryl A combination of a group and a heteroaryl group is preferred, and a combination of an alkyl group and an alkenyl group or an aryl group is more preferred.
  • R23 R 23 above represents a group represented by formula (A) above, and is preferably a hydroxy group, an alkoxy group, an aryl group or an alkyl group.
  • R 23 is a hydroxy group
  • the hydrogen atom in this hydroxy group may be dissociated to have an ionic structure or a salt structure. This is the same for the hydroxy group that can be used as R 23 below.
  • the fluorescent compound represented by the formula (I) or (II) or a salt thereof (hereinafter referred to as "the fluorescent compound represented by the formula (I) or (II)").
  • the fluorescent compound represented by the formula (I) or (II) is a compound having a ring structure in which the carbon atom at the 10th position of the anthracene ring is replaced with a silicon atom, and in addition to the above-mentioned definition of each substituent, satisfies the following condition ⁇ .
  • this aryl group is a group represented by the above formula (C).
  • the aryl group is at least one of the above (C-1) to (C-3) If the group represented by the above formula (C) satisfies the above condition, the fluorescence quantum yield decreases due to thermal deactivation due to free rotation of the aryl group, and excellent fluorescence quantum yield cannot be maintained.
  • R 7 , R 8 , R 10 and R 11 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group, and are preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 7 and R 8 , or It is more preferable that R 10 and R 11 combine with each other to form a 4- or 5-membered aliphatic heterocyclic ring.
  • R 7 , R 8 , R 10 and R 11 are hydrogen atoms or methyl groups, or R 7 and R 8 or R 10 and R 11 are bonded to each other to form a 4-membered ring.
  • this 4-membered ring is an unsubstituted azetidine ring or an azetidine ring having a fluorine atom as a substituent, non-radiative deactivation due to expansion and contraction of various molecular bonds in the substituent is minimized, resulting in is preferable from the viewpoint of being able to exhibit a high fluorescence quantum yield.
  • At least one of the combinations of R 7 and R 8 or R 10 and R 11 is bonded to each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring. It is preferable from the viewpoint that the fluorescence quantum yield is further improved as a result of the suppression.
  • R 21 is an aryl group and R 22 is an alkyl group or an aryl group
  • at least one of the combinations of R 7 and R 8 or R 10 and R 11 is bonded to each other.
  • the ring formed by this is a four-membered aliphatic heterocyclic ring.
  • R 7 to R 11 is a group containing an electron-withdrawing group, that is, when the fluorescent compound of the present invention has R 10 and R 11 , in general formula (I)
  • the fluorescent compound represented at least one of R 7 , R 8 , R 10 or R 11 is a group containing an electron-withdrawing group, and in the fluorescent compound represented by general formula (II), R At least one of 9 to R 11 is a group containing an electron-withdrawing group, and when the fluorescent compound of the present invention does not have R 10 and R 11 , the fluorescent compound represented by general formula (I)
  • R9 is a group containing an electron-withdrawing group.
  • TICT will be described later, and it is presumed that by having an electron-withdrawing group, the ionization potential of the nitrogen atom of the amino group at the 3- or 6-position of the xanthene skeleton can be increased, and TICT can be suppressed.
  • the electron-withdrawing group refers to a group having the property of increasing the ionization potential of an amino group at the 3- or 6-position by an inductive effect and/or a mesomeric effect.
  • Electron-withdrawing groups include, for example, halogen atoms (fluorine, chlorine, bromine or iodine atoms), nitro groups, cyano groups, sulfonyl groups, phosphoryl groups, azide groups (—N 3 ), carbonyl groups, alkoxy groups, A carbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a heterocyclic oxycarbonyl group and the like can be mentioned, and a halogen atom or a sulfonyl group is preferable.
  • alkoxycarbonyl group, the aryloxycarbonyl group and the heterocyclic oxycarbonyl group each group in the substituent group T to be described later is exemplified.
  • an alkyl, cycloalkyl or arylsulfonyl group in the substituent group T described below can be referred to.
  • the number of electron-withdrawing groups is not particularly limited, and may be one or more, preferably one or two.
  • Z is preferably a group represented by formula (C) above from the viewpoint of improving the fluorescence quantum yield by suppressing the free rotation of the aryl group.
  • Y is -NR 10 R 11 from the viewpoint of wavelength adaptability to commonly used fluorescence microscope filters.
  • the fluorescent compound represented by the above formula (I) or (II) is a compound represented by the following general formula (IA) or (IIA) or a salt thereof from the viewpoint of further improving the fluorescence quantum yield. is more preferable.
  • R 1 to R 11 and R 41 to R 45 have the same definitions as R 1 to R 11 and R 41 to R 45 above.
  • R 21 and R 22 represent groups represented by formula (A) above, and R 21 and R 22 may combine with each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring. However, at least one of R21 and R22 is an alkenyl group or an aryl group. Further, when R 21 is an aryl group and R 22 is an alkyl group or an aryl group, at least one of the above combinations of R 7 and R 8 or R 10 and R 11 is bonded to each other. form a 4-membered aliphatic heterocycle.
  • the fluorescent compound of the present invention has R 10 and R 11 , at least one of each combination of R 7 and R 8 or R 10 and R 11 is bound to each other to form a four-membered ring
  • R10 and R11 When an aliphatic heterocycle is formed and the fluorescent compound of the present invention does not have R10 and R11 , R7 and R8 are combined to form a 4 - membered aliphatic heterocycle. .
  • R 7 , R 8 , R 10 and R 11 above are hydrogen atoms or alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms
  • the above R 41 to R 45 satisfy (C-1) and (C-2) in the above condition ⁇ , or satisfy (C-1) and (C-3), or (C-1) to ( Fluorescent compounds or salts thereof satisfying all of C-3) can be mentioned.
  • R 7 , R 8 , R 10 and R 11 are alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms
  • R 41 to R 45 are (C-1) and (C -3), or a fluorescent compound or a salt thereof that satisfies all of (C-1) to (C-3).
  • At least one of the combinations of R 7 and R 8 or R 10 and R 11 represented by the general formula (IA) is bonded to each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring, and the above R 41 to R 45 satisfy (C-1) and (C-2) in the above condition ⁇ , or (C-1) and Fluorescent compounds or salts thereof that satisfy (C-3) or satisfy all of (C-1) to (C-3).
  • each combination of R 7 and R 8 and R 10 and R 11 are combined to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring, and R 41 to R 45 are , a fluorescent compound or a salt thereof that satisfies (C-1) and (C-3) in the above condition ⁇ , or satisfies all of (C-1) to (C-3), more preferably the above
  • Each combination of R 7 and R 8 and R 10 and R 11 of is bonded to each other to form a 4- or 5-membered aliphatic heterocyclic ring, and the above R 41 to R 45 are satisfy (C-1) and (C-3), or satisfy all of (C-1) to (C-3), and both R 41 and R 45 for (C-3) are alkoxy groups , a fluorescent compound or a salt thereof.
  • the fluorescent compound represented by the formula (III) or (IV) or a salt thereof (hereinafter referred to as "the fluorescent compound represented by the formula (III) or (IV)").
  • the fluorescent compound represented by the formula (III) or (IV) or a salt thereof (hereinafter referred to as "the fluorescent compound represented by the formula (III) or (IV)").
  • ) is a P-rhodamine compound or a P-rodol compound, each having a ring structure in which the oxygen atom, which is a ring-constituting atom of the xanthene skeleton, is replaced by a phosphorus atom. Satisfies condition ⁇ .
  • each combination of R 7 and R 8 or R 10 and R 11 is combined to form a 4-membered aliphatic heterocyclic ring. That is, when the fluorescent compound of the present invention has R 10 and R 11 , at least one of each combination of R 7 and R 8 or R 10 and R 11 is bound to each other to form a four-membered ring When an aliphatic heterocycle is formed and the fluorescent compound of the present invention does not have R10 and R11 , R7 and R8 are combined to form a 4 - membered aliphatic heterocycle. .
  • TICT twisted intramolecular charge transfer
  • Preferred examples of the fluorescent compound represented by the above formula (III) or (IV) include the compounds shown below.
  • general formula (III) In the fluorescent compound represented, at least one of R 7 , R 8 , R 10 or R 11 is a group containing an electron-withdrawing group, and in the fluorescent compound represented by general formula (IV) R At least one of 9 to R 11 is a group containing an electron-withdrawing group, and when the fluorescent compound of the present invention does not have R 10 and R 11 , the fluorescent compound represented by general formula (III)
  • R9 is a group containing an electron-withdrawing group.
  • At least one of R 7 to R 11 described in the preferred embodiment of the fluorescent compound represented by formula (I) or (II) above preferably contains an electron-withdrawing group can be applied.
  • R 23 is a hydroxyl group, an alkoxy group, an aryl group or an alkyl group from the viewpoint of wavelength adaptability to commonly used microscope filters.
  • R 23 above is a hydroxy group, the hydrogen atom in this hydroxy group may be dissociated.
  • the fluorescent compound represented by any one of formulas (I) to (IV) of the present invention is shown below, but the present invention is not limited to these compounds or salts thereof.
  • X, Y, Z It has R 1 to R 6 and R 7 to R 9 . * indicates the binding site.
  • Me represents a methyl group
  • Et represents an ethyl group
  • Ac represents an acetyl group
  • Tf represents a trifluoromethylsulfonyl group
  • Ph represents a phenyl group.
  • the fluorescent compound of the present invention can be synthesized by a known method.
  • the fluorescent compound of the present invention is excellent in fluorescence quantum yield and light resistance, and can be used as a reagent for biological fluorescence imaging by binding to biological substances such as proteins, amino acids, nucleic acids, sugar chains and lipids. That is, the fluorescent compound of the present invention also includes a compound having a group that interacts (physical adsorption, chemical bond, etc.) with a biological substance. It is particularly preferable from the point of application to fluorescent labeling of biological substances such as fluorescence imaging.
  • the fluorescent compound of the present invention preferably has at least one substituent capable of binding to a biological substance. Although there is no particular limitation on the substituent having a substituent capable of binding to a biological substance, preferred examples thereof include Z and R 21 to R 23 , with Z being more preferred.
  • substituent capable of binding to a biological substance examples include those bound to the biological substance in the fluorescent compound of the present invention described in the "specific form in which the fluorescent compound of the present invention interacts with and binds to the biological substance" described later. Possible substituents are included, preferably the following substituents.
  • compounds having a substituent capable of binding to a biological substance include compounds in which the carboxyl group of the fluorescent compound described above is replaced with a substituent capable of binding to a biological substance.
  • a compound having a group for acting (including attaching) or binding to a biological substance can be synthesized by a known method. See, for example, Bioconjugate Techniques (Third Edition, by Greg T. Hermanson).
  • the fluorescence-labeled biological substance of the present invention (simply referred to as a labeled biological substance) is a substance in which the fluorescent compound of the present invention and a biological substance are bound.
  • the bonding between the fluorescent compound of the present invention and the biological material may be in the form of direct bonding between the fluorescent compound of the present invention and the biological material, or in the form of linkage via a linking group.
  • Proteins, amino acids, nucleic acids, sugar chains, and lipids are preferred examples of the biological substances.
  • the term "protein” is used to include peptides, and refers to compounds in which two or more amino acids are bound by peptide bonds.
  • Antibodies are preferred as proteins, and phospholipids, fatty acids and sterols are preferred as lipids.
  • a labeled biological material in which the fluorescent compound of the present invention and an antibody are bound is referred to as a labeled antibody.
  • clinically pathologically useful substances are not particularly limited. C-reactive protein).
  • Plasma proteins such as ferritin, ⁇ 1 microglobulin, ⁇ 2 microglobulin and their antibodies, ⁇ - fetoprotein, carcinoembryonic antigen (CEA), prostate acid phosphatase (PAP), CA (carbohydrate antigen) 19-9, CA -125 and other tumor markers and their antibodies, luteinizing hormone (LH), follicle stimulating hormone (FSH), human chorionic gonadotrobin (hCG), estrogen, hormones such as insulin and their antibodies, hepatitis B virus ( HBV) related antigens (HBs, HBe, HBc).
  • Viral infection-related substances such as human immunodeficiency virus (HIV) and adult T-cell leukemia (ATL), antibodies thereof, and the like.
  • bacteria such as Diphtheria, Clostridium botulinum, Mycoplasma, and Treponema pallidum and their antibodies, Toxoplasma, Trichomonas, Leishmania, Trivanosoma, Plasmodium and other protozoa and their antibodies, ELM3, HM1, KH2, v6.5, ES cells (Embryonic Stem Cell) such as v17.2, v26.2 (derived mouse 129, 129/SV, C57BL/6, BALB/c) and their antibodies, phenytoin, antiepileptic drugs such as phenobarbital, quinidine, Cardiovascular drugs such as digoquinisin, anti-asthma drugs such as theophylline, drugs such as antibiotics such as chloramphenicol and gentamicin, their antibodies, other enzymes, exotoxins (such as styrelidine O) and their antibodies etc. are also mentioned.
  • Antibody fragments such as Fab'2, Fab and Fv can also be
  • the labeled biological substance of the present invention obtained from a compound having a substituent capable of binding to a biological substance and a biological substance that binds to it by interaction is described in JP-A-2019-172826.
  • the description of compound examples and products in paragraph 0038 of the publication includes compounds and products obtained by replacing moieties other than the substituents that can bind to biological substances with dye moieties in the fluorescent compounds of the present invention.
  • the present invention is not limited to these compounds and the like.
  • the fluorescently labeled biological material of the present invention uses the fluorescent compound of the present invention that exhibits an excellent fluorescence quantum yield, so the target biological material can be more easily identified. and excellent light resistance.
  • the fluorescently labeled biological material of the present invention uses the fluorescent compound of the present invention exhibiting excellent light resistance, compared to the case of using a fluorescently labeled biological material having a conventional Si, P-rhodamine or rhodol compound, , long-term observation, or observation under more severe conditions such as observation using a strong laser. Therefore, the fluorescence-labeled biological material of the present invention can be applied to various uses in observing biological materials.
  • the fluorescent-labeled biological material of the present invention is dissolved in an aqueous medium such as physiological saline and phosphate buffer, for example, in the form of a solution, fine particle powder, and freeze-dried powder.
  • an aqueous medium such as physiological saline and phosphate buffer
  • the form can be appropriately selected according to the purpose of use, etc., without any particular limitation.
  • the fluorescence-labeled biological material of the present invention is used as the biological fluorescence imaging reagent described below, it can also be used as a reagent containing any of the above-described fluorescent-labeled biological materials.
  • the fluorescence-labeled biological material of the present invention obtained from the fluorescent compound of the present invention can stably detect fluorescence emitted from the fluorescent compound excited by light irradiation. Therefore, the fluorescence-labeled biological material of the present invention is suitable, for example, as a biological fluorescence imaging reagent. Cells dyed using the fluorescently labeled biological material of the present invention as a fluorescent dye can maintain fluorescence intensity for a long period of time due to highly suppressed discoloration.
  • the fluorescence-labeled biological material of the present invention can be used for long-term observation of biological materials such as microscopic observation by time-lapse measurement, high-resolution microscope such as confocal laser microscope, or super-resolution such as STED microscope (stimulated emission depletion microscope). It can be suitably used for in vivo fluorescence imaging that requires excellent light resistance, such as observation of biological substances using a microscope.
  • In vivo fluorescence imaging using the fluorescence-labeled biological material of the present invention includes the following steps (i) to (iii).
  • a target biological substance hereinafter referred to as "target biological substance”
  • a fluorescence-labeled biological substance of the present invention in which a biological substance capable of binding to the target biological substance and a fluorescent compound of the present invention are bound
  • binding the target biological substance to the fluorescently labeled biological substance of the present invention The step of irradiating with light in the wavelength range absorbed by and detecting the fluorescence emitted by the fluorescently labeled organism of the present invention
  • biosubstances that can bind to target biosubstances include the biosubstances in the fluorescence-labeled biosubstances of the present invention. It can be appropriately selected according to the target biological substance (subject), and a biological substance capable of specifically binding to the subject can be selected.
  • Proteins among the above target biological substances include so-called disease markers.
  • disease markers include, but are not limited to, ⁇ -fetoprotein (AFP), PIVKA-II (protein induced by vitamin absorption or antagonist II), BCA (breast carcinoma-associated antigen) 225, base fetoprotein (BFP), CA (carbohydrate antigen) 15-3, CA19-9, CA72-4, CA125, CA130, CA602, CA54/61 (CA546), carcinoembryonic antigen (CEA), DUPAN-2, elastase 1 , immunosuppressive acid protein (IAP), NCC-ST-439, ⁇ -seminoprotein ( ⁇ -Sm), prostate specific antigen (PSA), prostatic acid phosphatase (PAP), neurospecific enolase (NSE), Iba1, amyloid ⁇ , tau, squamous cell carcinoma associated antigen (SCC antigen), sialyl LeX-i antigen (SLX), SPan-1, tissue poly
  • Bacteria among the above-mentioned target biological substances include bacteria that are subject to cell microbiological examination, and are not particularly limited, but include, for example, Escherichia coli, Salmonella, Legionella, and bacteria that cause problems in public health. etc.
  • viruses are not particularly limited, but examples include hepatitis virus antigens such as hepatitis C and hepatitis B virus antigens, HIV virus p24 protein antigen, CMV (cytomegalovirus) pp65 protein antigen, HPV (papillomavirus) E6 and E7 proteins, and the like.
  • hepatitis virus antigens such as hepatitis C and hepatitis B virus antigens
  • HIV virus p24 protein antigen such as hepatitis C and hepatitis B virus antigens
  • CMV cytomegalovirus
  • HPV papillomavirus
  • the target biological substance is not particularly limited and can be prepared according to a conventional method.
  • the fluorescence-labeled biological substance of the present invention is also not particularly limited, and can be prepared by binding a biological substance capable of binding to a target biological substance and a fluorescent compound of the present invention according to a conventional method. Examples of the form of binding and the reaction forming the binding include the form and reaction of binding by the interaction described for the fluorescence-labeled biological material of the present invention.
  • the fluorescence-labeled biological material of the present invention and the target biological material may be directly bound, or may be bound via another biological material different from the fluorescent-labeled biological material of the present invention and the target biological material.
  • In vivo fluorescence imaging using the fluorescence-labeled biological material of the present invention is not particularly limited, but examples thereof include fluorescent cell staining.
  • Fluorescent cell staining includes a direct method using a fluorescence-labeled antibody as a primary antibody and an indirect method using a secondary antibody as a fluorescence-labeled antibody reacted with the primary antibody.
  • the fluorescence-labeled biological material of the present invention can be used as a fluorescence-labeled antibody in both direct and indirect methods, but is preferably used as a fluorescence-labeled antibody in the indirect method. Binding of the fluorescence-labeled biological substance of the present invention to the target biological substance is not particularly limited, and can be carried out according to conventional methods.
  • the wavelength for exciting the fluorescently-labeled living organism of the present invention is not particularly limited as long as it is a wavelength (wavelength light) that can excite the fluorescently-labeled living organism of the present invention.
  • a wavelength (wavelength light) that can excite the fluorescently-labeled living organism of the present invention usually, 300-1000 nm is preferable, and 400-800 nm is more preferable.
  • the fluorescence excitation light source used in the present invention is not particularly limited as long as it emits light having a wavelength (wavelength light) that can excite the fluorescently labeled living body of the present invention, and various laser light sources can be used.
  • gas lasers such as He-Ne laser, CO2 laser, Ar ion laser, Kr ion laser, He-Cd laser, excimer laser, nitrogen laser, ruby laser, yttrium-aluminum-garnet (YAG) laser, glass laser, etc. solid-state lasers, dye lasers, semiconductor lasers, and the like.
  • various optical filters can be used to obtain a preferable excitation wavelength or to detect only fluorescence.
  • In vivo fluorescence imaging using the fluorescence-labeled biological material of the present invention maintains the fluorescence intensity for a long period of time by highly suppressing the discoloration of the substance in which the fluorescent-labeled biological material of the present invention and the target biological material are bound.
  • a biological substance can be observed, and observation can be performed while maintaining the fluorescence intensity even when using a high-resolution microscope or a super-resolution microscope.
  • the substance in which the fluorescent-labeled living body of the present invention and the target biological substance are bound exhibits high brightness, it is easy to distinguish between them.
  • the fluorescence-labeled biological material of the present invention can also be suitably used for long-term storage of stained cells by appropriately adjusting storage conditions.
  • substituents include substituents selected from the following substituent group T.
  • substituent group T when it is described only as a substituent, it refers to this substituent group T, and when each group, for example, an alkyl group, is described only, A group corresponding to this substituent group T is preferably applied.
  • an alkyl group when an alkyl group is described separately from a cyclic (cyclo)alkyl group, the alkyl group is used in the sense of including a straight-chain alkyl group and a branched alkyl group.
  • the alkyl group is not described separately from the cyclic alkyl group, and unless otherwise specified, the alkyl group is used in the sense of including a linear alkyl group, a branched alkyl group and a cycloalkyl group.
  • groups alkoxy groups, alkylthio groups, alkenyloxy groups, etc.
  • groups that can have a cyclic structure (alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, etc.), and compounds that contain groups that can have 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 group that can adopt this structure, 5 or more is preferable.
  • substituent group T for example, a linear or branched structure group and a cyclic structure group, such as an alkyl group and a cycloalkyl group, are described separately in order to clarify.
  • Groups included in the substituent group T include the following groups. Alkyl group (preferably 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, still more preferably 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, particularly preferably 1 to 3 carbon atoms), an alkenyl group (preferably 2 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, still more preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, still more preferably 2 to 6 carbon atoms 2 to 4), an alkynyl group (preferably having 2 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms, still more preferably 2 to 6 carbon atoms, still more preferably 2 to 6 carbon atoms) 4), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms), a cycloalkenyl group (preferably having 5 to 20 carbon atom
  • the aryl group preferably has 6 to 40 carbon atoms, 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 (having at least one nitrogen atom, oxygen atom, sulfur atom, phosphorus atom, silicon atom or selenium atom as a ring-constituting atom) may be a monocyclic group or a condensed ring group (preferably a condensed ring group with 2 to 6 rings).
  • the number of ring members is 5 to 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.
  • the heterocyclic group is an aromatic heterocyclic group (heteroaryl group). and aliphatic heterocyclic groups (aliphatic heterocyclic groups).), alkoxy groups (preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms), alkenyloxy groups (preferably 2 carbon atoms to 20, more preferably 2 to 12 carbon atoms), alkynyloxy groups (preferably 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms), cycloalkyloxy groups (preferably 3 to 20 carbon atoms), aryl an oxy group (preferably having 6 to 40 carbon atoms, more preferably 6 to 26 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms), a heterocyclic oxy group (preferably having 2 to 20 carbon atoms),
  • An alkoxycarbonyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms), a cycloalkoxycarbonyl group (preferably having 4 to 20 carbon atoms), an aryloxycarbonyl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms), an amino group (preferably having 0 to 20, an unsubstituted amino group (—NH 2 ), (mono- or di-)alkylamino group, (mono- or di-)alkenylamino group, (mono- or di-)alkynylamino group, (mono- or di-) cycloalkylamino group, (mono- or di-) cycloalkenylamino group, (mono- or di-) arylamino group, (mono- or di-) heterocyclic amino group.
  • Each of the above substituting groups is synonymous with the corresponding group of the substituent group T.
  • sulfamoyl group preferably alkyl, cycloalkyl or aryl sulfamoyl group having 0 to 20 carbon atoms.
  • acyl group preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 15 carbon atoms
  • acyloxy group preferably 1 to 20 carbon atoms
  • carbamoyl group preferably 1 to 20 carbon atoms, alkyl, cycloalkyl or aryl carbamoyl groups are preferred.
  • acylamino group (preferably 1 to 20 carbon atoms), 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 has 6 to 40 carbon atoms, more preferably 6 to 26 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms), a heterocyclic thio group (preferably 2 to 20 carbon atoms), an alkyl, cycloalkyl or arylsulfonyl group (preferably has 1 to 20 carbon atoms),
  • a silyl group (preferably having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, and is 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 group, cyano group, nitro group, halogen atom (e.g.
  • alkyl group alkenyl group, alkynyl group, cycloalkyl group, cycloalkenyl group, and aryl group having a carboxy group, phosphono group, sulfo group, onio group, amino acid residue, or polyamino acid residue as a substituent.
  • heterocyclic group alkoxy group, alkenyloxy group, alkynyloxy group, cycloalkyloxy group, aryloxy group, heterocyclicoxy group, alkoxycarbonyl group, cycloalkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, amino group, sulfamoyl group, Acyl group, acyloxy group, carbamoyl group, acylamino group, alkylthio group, cycloalkylthio group, arylthio group, heterocyclic thio group, alkyl, cycloalkyl or arylsulfonyl group.
  • a 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, and a cycloalkoxycarbonyl group, amino group, acylamino group, cyano group or halogen atom, particularly preferably alkyl group, alkenyl group, aryl group, heterocyclic group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, amino group, acylamino group or cyano group .
  • the substituent selected from the substituent group T also includes a group formed by combining a plurality of the above groups.
  • substituents and the like when compounds or substituents and the like contain alkyl groups, alkenyl groups and the like, these may be substituted or unsubstituted.
  • substituents and the like when containing an aryl group, a heterocyclic group, etc., they may be monocyclic or condensed, and may be substituted or unsubstituted.
  • room temperature means 25 degreeC.
  • Me represents a methyl group. Any one of the carboxy groups in compounds (10) to (12) may have a negative charge.
  • SNAP KP-Sil Cartridge manufactured by Biotage
  • high flash column W001, W002, W003, W004 or W005 manufactured by Yamazen
  • SNAP KP-NH Cartridge manufactured by Biotage
  • Mixing ratios in the eluent are volume ratios.
  • MS spectrum was obtained by ACQUITY SQD LC/MS System [manufactured by Waters, ionization method: ESI (Electro Spray Ionization)] or LCMS-2010EV [manufactured by Shimadzu Corporation, ionization methods: ESI and APCI (Atomospheric Pressure Chemical Ionization), Dai atmospheric pressure chemical ionization) simultaneously].
  • ESI Electro Spray Ionization
  • LCMS-2010EV manufactured by Shimadzu Corporation, ionization methods: ESI and APCI (Atomospheric Pressure Chemical Ionization), Dai atmospheric pressure chemical ionization) simultaneously.
  • the synthesized compounds and labeled antibodies were stored under light-shielding conditions when not used immediately after preparation.
  • commercially available compounds and labeled antibodies were also used after being stored under light-shielding conditions until use.
  • DDQ 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone
  • HSTU O-(N-succinimidyl)-N,N,N',N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate
  • NMO N-methylmorpholine-N-oxide
  • TBAF tetrabutylammonium fluoride
  • TPAP tetrapropylammonium perruthenate
  • TFA trifluoroacetic acid
  • X-phos 2-dicyclohexylphosphino-2',4',6'-triisopropyl- 1,1′-biphenyl
  • CPME cyclopentyl methyl ether diF-azetidine-HCl: 3,3-difluoroazetidine hydrochloride
  • F-azetidine-HCl 3-fluoroazetidine hydrochloride
  • F-pyrrolidine-HCl
  • dichloromethylvinylsilane (0.309 mL, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added, and after the temperature was raised to room temperature, the mixture was stirred for 5 minutes. After confirming the completion of the reaction by LC/MS, a saturated aqueous ammonium chloride solution was added under ice-cooling, the mixture was extracted with ethyl acetate, dried over Glauber's salt, and the solvent was distilled off under reduced pressure.
  • Labeled antibody (2) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (1), except that compound (2-NHS) was used instead of compound (1-NHS).
  • Labeled antibody (3) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (1), except that compound (3-NHS) was used instead of compound (1-NHS).
  • Labeled antibody (4) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (1), except that compound (4-NHS) was used instead of compound (1-NHS).
  • Labeled antibody (5) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (1), except that compound (5-NHS) was used instead of compound (1-NHS).
  • Labeled antibody (6) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (1), except that compound (6-NHS) was used instead of compound (1-NHS).
  • Labeled antibody (7) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (1), except that compound (7-NHS) was used instead of compound (1-NHS).
  • Labeled antibody (8) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (7), except that compound (8-NHS) was used instead of compound (7-NHS).
  • Labeled antibody (9) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (7), except that compound (9-NHS) was used instead of compound (7-NHS).
  • Labeled antibody (10) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (1), except that compound (10-NHS) was used instead of compound (1-NHS).
  • Labeled antibody (11) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (1), except that compound (11-NHS) was used instead of compound (1-NHS).
  • Labeled antibody (12) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (1), except that compound (12-NHS) was used instead of compound (1-NHS).
  • Labeled antibody (13) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (1), except that compound (13-NHS) was used instead of compound (1-NHS).
  • Labeled antibody (14) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (1), except that compound (14-NHS) was used instead of compound (1-NHS).
  • Labeled antibody (15) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (1), except that compound (15-NHS) was used instead of compound (1-NHS).
  • Comparative labeled antibody (1) was obtained in the same manner as in the method for synthesizing labeled antibody (1), except that comparative compound (1-NHS) was used instead of compound (1-NHS).
  • the concentration was 200 ⁇ M.
  • the concentration was 200 ⁇ M.
  • the evaluation rank is high because the hydrophilicity is high. In this test, it is preferable that the water solubility is satisfied with the evaluation rank of "C" or higher from the viewpoint of practicality as a fluorescent compound.
  • - Evaluation criteria for water solubility - A: 100 ⁇ M or more B: 10 ⁇ M or more and less than 100 ⁇ M C: 1 ⁇ M or more and less than 10 ⁇ M D: Less than 1 ⁇ M, or water solubility is low and concentration measurement is impossible
  • Compounds (1) to (15) and comparative compound (1) are compounds (1) to (15) synthesized above and comparative compound (1), respectively, and AlexaFluor647 is AlexaFluor647 manufactured by Thermo Scientific (trade name, product number A33084).
  • AlexaFluor647 is AlexaFluor647 manufactured by Thermo Scientific (trade name, product number A33084).
  • the evaluation of the light resistance was not necessarily performed accurately, and is indicated by "-" in the above table. However, it has been confirmed that the compounds (13) to (15) tend to exhibit sufficient light resistance at the same level as the compounds (1) to (12).
  • the results in Table 1 above show the following.
  • the commercially available fluorescent compound used in Reference Example 1-2 was inferior in light resistance.
  • the compounds (1) to (15), which are the fluorescent compounds of the present invention, and the comparative compound (1) have excellent light resistance, water solubility, fluorescence quantum yield, and maximum molar extinction coefficient. It is expected that a labeled biological substance exhibiting excellent light resistance and excellent fluorescence quantum yield will be obtained.
  • the compound (6) in which at least one of R 7 to R 11 is a group containing an electron-withdrawing group in the fluorescent compound of the present invention, has all of R 7 to R 11 It shows a better fluorescence quantum yield than compound (1) which does not contain an electron-withdrawing group.
  • the compound (15) in which at least one of R 7 to R 11 is a group containing an electron-withdrawing group is the compound (15) in which all of R 7 to R 11 contain an electron-withdrawing group. It shows a better fluorescence quantum yield compared to compound (4) without
  • at least one of each combination of R 7 and R 8 or R 10 and R 11 is bonded to each other to form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring.
  • Compounds (10) to (14) are compared to compound (9) in which none of the combination of R 7 and R 8 or R 10 and R 11 form a 4- to 7-membered aliphatic heterocyclic ring.

Abstract

下記式の蛍光性化合物又はその塩及び標識生体物質。 Yは-NR1011又は-OR12を、R~R12、R21~R23及びZは特定の基を示し、かつ下記規定を満たす。 R21とR22の少なくとも一方はアルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基である。R21=アリール基、R22=アルキル基又はアリール基である場合、RとR、又は、R10とR11の少なくとも一方は結合して4員環を形成する。 式(I)又は(II)の化合物又はその塩は条件αを、式(III)又は(IV)の化合物又はその塩は条件βを満たす。 (条件α) Zがアリール基である場合は特定構造である。 (条件β) RとR、又は、R10とR11の少なくとも一方は結合して4員環を形成する。

Description

蛍光性化合物及びこれを用いた蛍光標識生体物質
 本発明は、蛍光性化合物及びこれを用いた蛍光標識生体物質に関する。
 病理検査、感染症の特定などでは、目的の検出対象物質に対して抗体等の結合性の生体分子を化合物(色素)で標識した蛍光標識生体物質が利用されている。
 なかでも、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が、種々の疾患の診断等に活用されている。近年、生体の特定の部位を蛍光色素により可視化して観察する生体蛍光イメージングが、生体観察の新しい技術として期待されている。
 この生体蛍光イメージングでは、一般的には有機蛍光色素が用いられる。しかし、有機蛍光色素は耐光性が低く、励起光照射により劣化し、目的の生体観察を十分に行えない場合がある。
 ローダミンは、蛍光量子収率が高く、高い耐光性(光褪色耐性)を示す蛍光色素として知られており、蛍光標識生体物質における色素として用いられている。
 一方、特許文献1~7に記載されるように、ローダミンが有するキサンテン骨格の環構成原子である酸素原子をケイ素原子又はリン原子に置き換えることにより、吸収波長及び蛍光波長を長波長化させた蛍光色素の研究も進められている。
国際公開第2020/033681号 国際公開第2014/106957号 国際公開第2014/144793号 米国特許出願公開第2018/0284105号明細書 米国特許出願公開第2019/0100653号明細書 米国特許第8506655号明細書 国際公開第2018/043579号
 しかし、本発明者らの検討の結果、上記特許文献1~7に記載されるようなローダミン化合物は、優れた蛍光量子収率と優れた耐光性の両立という観点では十分とは言えないことがわかってきた。
 また、ロードールが有するキサンテン骨格の環構成原子である酸素原子をケイ素原子又はリン原子に置き換えた化合物についても、優れた蛍光量子収率と優れた耐光性を両立した化合物が求められている。
 本発明は、キサンテン環の環構成原子である酸素原子をケイ素原子又はリン原子に置き換えた、ローダミン又はロードール化合物であって、優れた蛍光量子収率と優れた耐光性とを両立できる蛍光性化合物を提供することを課題とする。また本発明は、この蛍光性化合物と生体物質とを結合してなる蛍光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(I)~(IV)のいずれかで表される蛍光性化合物又はその塩。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 式中、Yは、-NR1011又は-OR12を示し、Zは下記式(A)で表される基を示す。
 R~Rはハロゲン原子、シアノ基又は下記式(A)で表される基を示す。
 R~R12は下記式(A)で表される基を示す。RとRは互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよく、R10とR11は互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよい。また、R~R11は、それぞれ隣接するR~Rと結合して5~7員環の、脂肪族複素環又は芳香族複素環を形成していてもよい。
 R21及びR22は下記式(A)で表される基を示し、R21とR22が互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよい。ただし、R21及びR22の少なくとも一方はアルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基である。また、R21がアリール基であって、R22がアルキル基又はアリール基である場合、RとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方は、互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成している。
 R23は下記式(A)で表される基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 式中、Lは、単結合、又は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び下記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される各基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基を示す。
 R111は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基又は1価の脂肪族複素環基を示す。
 ただし、R111における水素原子が解離性の水素原子である場合は、この解離性の水素原子は解離していてもよい。
 *は結合部を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 式中、R31及びR32は水素原子又は置換基を示す。
 *は結合部を示す。
 
 ただし、上記の式(I)又は(II)で表される化合物又はその塩は下記条件αを満たし、上記の式(III)又は(IV)で表される化合物又はその塩は下記条件βを満たす。
(条件α)
 Zがアリール基である場合、このアリール基は下記式(C)で表される基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 式中、R41~R45は水素原子又は置換基を示す。*は結合部を示す。
 ただし、下記(C-1)~(C-3)のうちの少なくともいずれか1つを満たす。
(C-1)R42~R44のうち少なくとも1つはカルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基のいずれかを有する基である。
(C-2)R41及びR45はアルキル基又はハロゲン原子である。
(C-3)R41及びR45のうちの少なくとも一方はフッ素原子又はアルコキシ基である。
(条件β)
 RとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方は、互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成している。
〔2〕
 上記の蛍光性化合物又はその塩が、上記一般式(I)又は(II)で表される、〔1〕に記載の蛍光性化合物又はその塩。
〔3〕
 上記のRとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方が、互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成している、〔2〕に記載の蛍光性化合物又はその塩。
 ただし、上記R21がアリール基であって、上記R22がアルキル基又はアリール基である場合、上記のRとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方が互いに結合して形成している環は4員環の脂肪族複素環である。
〔4〕
 上記のR~R11のうち少なくとも1つが電子求引性基を含む基である、〔2〕又は〔3〕に記載の蛍光性化合物又はその塩。
〔5〕
 上記Zが上記式(C)で表される基である、〔2〕~〔4〕のいずれか1つに記載の蛍光性化合物又はその塩。
〔6〕
 上記Yが-NR1011である、〔2〕~〔5〕のいずれか1つに記載の蛍光性化合物又はその塩。
〔7〕
 上記の蛍光性化合物又はその塩が、下記一般式(IA)又は(IIA)で表される、〔2〕~〔6〕のいずれか1つに記載の蛍光性化合物又はその塩。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 
 式中、R~R11及びR41~R45は上記のR~R11及びR41~R45と同義である。
 R21及びR22は上記式(A)で表される基を示し、R21とR22が互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよい。ただし、R21及びR22の少なくとも一方はアルケニル基又はアリール基である。また、R21がアリール基であって、R22がアルキル基又はアリール基である場合、上記のRとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方は、互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成している。
〔8〕
 上記の蛍光性化合物又はその塩が、上記一般式(IA)で表され、
 上記のR、R、R10及びR11が、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基であり、
 上記のR41~R45が、上記条件αにおける(C-1)と(C-2)を満たし、又は(C-1)と(C-3)を満たし、又は(C-1)~(C-3)のすべてを満たす、〔7〕に記載の蛍光性化合物又はその塩。
〔9〕
 上記の蛍光性化合物又はその塩が、上記一般式(IA)で表され、
 上記のRとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方が、互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成し、
 上記のR41~R45が、上記条件αにおける(C-1)と(C-2)を満たし、又は(C-1)と(C-3)を満たし、又は(C-1)~(C-3)のすべてを満たす、〔7〕に記載の蛍光性化合物又はその塩。
〔10〕
 上記の蛍光性化合物又はその塩が、上記一般式(III)又は(IV)で表される、〔1〕に記載の蛍光性化合物又はその塩。
〔11〕
 上記のR~R11のうち少なくとも1つが電子求引性基を含む基である、〔10〕に記載の蛍光性化合物又はその塩。
〔12〕
 上記R23がヒドロキシ基、アルコキシ基、アリール基又はアルキル基である、〔10〕又は〔11〕に記載の蛍光性化合物又はその塩。
 ただし、上記R23がヒドロキシ基である場合、このヒドロキシ基における水素原子は解離していてもよい。
〔13〕
 〔1〕~〔12〕のいずれか1つに記載の蛍光性化合物又はその塩と、生体物質とが結合してなる蛍光標識生体物質。
〔14〕
 上記生体物質がタンパク質、アミノ酸、核酸、糖鎖及び脂質のいずれかである〔13〕に記載の蛍光標識生体物質。
〔15〕
 上記の蛍光性化合物又はその塩と、上記生体物質との結合が下記i)~v)のいずれかによる結合である〔13〕又は〔14〕に記載の蛍光標識生体物質。
i)ペプチド間での非共有結合又は共有結合、
ii)蛍光性化合物中の長鎖アルキル基と生体物質中の脂質二重膜又は脂質とのファンデルワールス相互作用、
iii)蛍光性化合物中の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を反応させてなるアミド結合、
iv)蛍光性化合物中のマレイミド基と生体物質中のスルファニル基とを反応させてなるチオエーテル結合、
v)蛍光性化合物中のアジド基と生体物質中のアセチレン基、又は、蛍光性化合物中のアセチレン基と生体物質中のアジド基とをClick反応させてなる、トリアゾール環の形成を伴う結合
 本発明の蛍光性化合物は、優れた蛍光量子収率及び優れた耐光性を両立できる化合物である。また、本発明の蛍光標識生体物質は、蛍光量子収率及び耐光性に優れた蛍光性化合物を用いて得られる。
 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。
 本発明において、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。例えば、一般式(II)及び(IV)のいずれかで表される化合物においては、窒素原子上の置換基Rと、Rが結合する炭素原子とを二重結合に対して同じ側に有する構造として便宜上特定して示している。ただし、窒素原子上の置換基Rと、Rが結合する炭素原子とを二重結合に対して異なる側に有する構造であってもよく、またこれらの混合物であってもよく、これらの化合物は一般式(II)及び(IV)のいずれかで表される化合物に包含される。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、スルホ基又はR23として採り得るヒドロキシ基等の解離性の水素原子を有する基は、水素原子が解離して、対応するイオン構造又は塩構造を取っていてもよい。
 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。
 上記「塩」とは、本発明の蛍光性化合物の分子内で塩を形成する形態を含む意味である。例えば、カルボキシ基、スルホ基又はR23として採り得るヒドロキシ基の塩としては、例えば、Na、Li及びK等のアルカリ金属の塩、Mg、Ca及びBa等のアルカリ土類金属の塩、テトラアルキルアンモニウム等の有機アミンの塩が挙げられる。また、例えば、カルボキシ基、スルホ基又はR23として採り得るヒドロキシ基がイオン構造を有し、R及びRが結合する正電荷を有する窒素原子とにより分子内で塩を形成した形態が挙げられる。
 上記「イオン」とは、負電荷又は正電荷を帯びた原子又は原子団として存在する形態を意味する。
 本発明の化合物、例えば、一般式(I)又は(III)で表される化合物においては、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つとして一般式(I)又は(III)で表される構造を取りうる化合物であれば、一般式(I)又は(III)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。その他の各一般式で表される化合物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、ローダミン化合物とは、キサンテン環の3位及び6位がアミノ基で置換されたローダミン化合物を意味し、ロードール構造とは、キサンテン環の3位又は6位がアミノ基で置換されたロードール化合物を意味する。
 また、本発明において、Si-ローダミン化合物又はSi-ロードール化合物とは、キサンテン骨格の環構成原子である酸素原子をケイ素原子に置き換えたローダミン化合物又はロードール化合物を意味し、P-ローダミン化合物又はP-ロードール化合物とは、キサンテン骨格の環構成原子である酸素原子をリン原子に置き換えたローダミン化合物又はロードール化合物を意味する。
 また、本発明における化合物において、R~R、Y及びZのうち隣接する置換基同士が結合して環を形成し、縮環構造を形成していてもよい。形成される環の数は構造上採り得る限り特に制限なく、複数の環が形成されていてもよい。
 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。
<一般式(I)~(IV)のいずれかで表される蛍光性化合物>
 本発明の一般式(I)~(IV)のいずれかで表される蛍光性化合物又はその塩は、下記の通りであり、蛍光を発する。以下、本発明の一般式(I)~(IV)のいずれかで表される蛍光性化合物又はその塩を、単に本発明の蛍光性化合物とも称す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 式中、Yは、-NR1011又は-OR12を示し、Zは下記式(A)で表される基を示す。
 R~Rはハロゲン原子、シアノ基又は下記式(A)で表される基を示す。
 R~R12は下記式(A)で表される基を示す。RとRは互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよく、R10とR11は互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよい。また、R~R11は、それぞれ隣接するR~Rと結合して5~7員環の、脂肪族複素環又は芳香族複素環を形成していてもよい。
 R21及びR22は下記式(A)で表される基を示し、R21とR22が互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよい。ただし、R21及びR22の少なくとも一方はアルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基である。また、R21がアリール基であって、R22がアルキル基又はアリール基である場合、RとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方は、互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成している。
 R23は下記式(A)で表される基を示す。
 ただし、上記の式(I)又は(II)で表される化合物又はその塩は後述の条件αを満たし、上記の式(III)又は(IV)で表される化合物又はその塩は後述の条件βを満たす。
 以下、式(I)~(IV)における置換基等について詳述する。
(式(A)で表される基)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 式中、Lは、単結合であるか、又は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び下記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される各基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基を示す。
 R111は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基又は1価の脂肪族複素環基を示す。
 ただし、R111における水素原子が解離性の水素原子である場合、この解離性の水素原子は解離していてもよい。
 また、L及びR111における各基は、さらに置換基を有していてもよい。
 *は結合部を示す。
 なお、式(A)で表される基については、以下の規則(i)及び(ii)に基づいてL及びR111を解釈するものとする。
(i)式(A)で表される基が、一般式(1-1)~(1-8)のいずれかで表される基を有する場合
 *(結合部)から一般式(1-1)~(1-8)のいずれかで表される基までをLとして解釈する。
 例えば、式(A)で表される基がカルボキシフェニル基である場合、式(A)で表される基は、L:フェニレン基と式(1-4)で表される基と式(1-1)で表される基を組合わせた連結基と、R111:水素原子とにより表される基である。また、式(A)で表される基がスルホアルキル基である場合、式(A)で表される基は、L:アルキレン基と式(1-7)で表される基と式(1-1)で表される基を組合わせた連結基と、R111:水素原子とにより表される基である。
 ただし、一般式(1-1)~(1-8)のいずれかで表される基は、環構成原子として環を構成することはない。
 なお、式(A)で表される基に一般式(1-1)~(1-8)のいずれかで表される基が2つ以上含まれる場合、式(A)で表される基において、*(結合部)から一般式(1-1)~(1-8)のいずれかで表される基までの最短結合原子数が最大となる箇所に位置する一般式(1-1)~(1-8)のいずれかで表される基までをLとして解釈する。
(ii)式(A)で表される基が、一般式(1-1)~(1-8)のいずれかで表される基を有しない場合
 式(A)で表される基における末端構造に位置する、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基又は1価の脂肪族複素環基をR111として解釈する。
 例えば、式(A)で表される基がフェニル基である場合、式(A)で表される基は、L:単結合と、R111:フェニル基とにより表される基である。また、式(A)で表される基が-CH=CHPhである場合、式(A)で表される基は、L:-CH=CH-と、R111:Phとにより表される基である。ここで、Phはフェニル基を意味する。
 ただし、「式(A)で表される基における末端構造」とは、式(A)で表される基において、最長となる結合鎖のうち*(結合部)から数えて最も末端に位置する構造を意味する。
 上記(i)及び(ii)において、式(A)で表される基が後述する生体物質に結合可能な置換基を有する基である場合、式(A)で表される基における後述する生体物質に結合可能な置換基を水素原子に置き換えた基について読む。すなわち、後述する生体物質に結合可能な置換基については、L又はR111における各基がさらに有していてもよい置換基として解釈する。
 また、上記(i)及び(ii)の規定に準ずる範囲内で、R111又はLで規定する各基は、さらに置換基を有していてもよい。
(L
 Lとして採りうるアルキレン基は、後述する置換基群Tから選択されるアルキル基から更に水素原子を1つ除去した基と同義であり、好ましいものも同じである。
 Lとして採りうるアルケニレン基は、後述する置換基群Tから選択されるアルケニル基から更に水素原子を1つ除去した基と同義であり、好ましいものも同じである。
 Lとして採りうるアルキニレン基は、後述する置換基群Tから選択されるアルキニル基から更に水素原子を1つ除去した基と同義であり、好ましいものも同じである。
 Lとして採りうるアリーレン基は、後述する置換基群Tから選択されるアリール基から更に水素原子を1つ除去した基と同義であり、好ましいものも同じである。
 Lとして採りうるヘテロアリーレン基は、後述する置換基群Tから選択されるヘテロアリール基から更に水素原子を1つ除去した基と同義であり、好ましいものも同じである。
 Lとして採りうるアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基は、無置換の基であってもよく、置換基を有する基であってもよい。
 Lとして採りうる上記アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基が有していてもよい置換基としては、特に限定されず、好ましくは、後述する置換基群Tから選択され、より好ましくは、ハロゲン原子、アルキル基又はアルコキシ基が挙げられる。
 ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、好ましくはフッ素原子又は塩素原子である。
 また、Lとして採りうる上記アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基が有していてもよい置換基の数は、構造として採り得る限り特に制限されず、少なくとも1個以上とすることができ、上限値としては、特に制限されず、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基における全ての水素原子が置換基で置換されていてもよい。
 Lとして採り得る、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び下記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される各基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基において、組み合わせる基の種類は、妥当な化学構造となる限り特に制限されない。例えば、Lにおいて、下記式(1-1)~式(1-3)のいずれかで表される各基が2個以上連続した基は含まれない。
 Lとして採り得る、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び下記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される各基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基において、組み合わせる基の種類は、特に制限されないが、例えば、1~6種が好ましく、1~4種がより好ましい。
 Lとして採り得る、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び下記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される各基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基において、組み合わせる基の数は、特に制限されないが、例えば、1~10が好ましく挙げられ、1~6がより好ましく、1~4がさらに好ましい。
 Lとして採り得る式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基は、下記の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 式中、R31及びR32は水素原子又は置換基を示す。
 *は結合部を示す。
 R31として採りうる置換基としては、特に限定されず、好ましくは、後述する置換基群Tから選択される。R31としては、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基又はスルホニル基が好ましく、水素原子又はアルキル基がより好ましく、水素原子がさらに好ましい。
 なお、R31として採り得る上記アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基及びスルホニル基は、いずれも、無置換の基であってもよく、置換基を有する基であってもよい。
 R32として採りうる置換基としては、特に限定されず、好ましくは、後述する置換基群Tから選択される。R32としては、水素原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基が好ましく、ヒドロキシ基、アルコキシ基又はアリールオキシ基がより好ましく、ヒドロキシ基がさらに好ましい。
 上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基を組み合わせた基としては、下記式(1A-1)~式(1A-9)のいずれかで表される基が好ましく挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 R31及びR32は上記R31及びR32と同義である。
 *及び**は結合部を示す。なお、**は、Lとして採り得る基である場合におけるR111側との結合部を示す。式(1A-2)は、L中いずれの*側でR111と結合してもよい。
 上記Lとして採り得る、上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される各基を組み合わせた連結基としては、上記式(1A-1)、(1A-2)又は(1A-4)のいずれかで表される基が好ましく、上記式(1A-1)又は(1A-2)で表される基がより好ましく、上記式(1A-1)で表される基がさらに好ましい。
 例えば、上記式(1A-1)で表される基とR111としての水素原子とで表される基は、カルボキシ基に相当し、上記式(1A-4)で表される基とR111としての水素原子とで表される基は、スルホ基に相当する。また、このカルボキシ基から水素原子が解離性の水素原子として解離した基は、イオン構造又は塩構造を有するカルボキシ基に相当し、このスルホ基から水素原子が解離性の水素原子として解離した基は、イオン構造又は塩構造を有するスルホ基に相当する。
 また、Lとしては、式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される各基又はこれらの基を組み合わせた連結基と、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基の少なくとも1種以上とを組み合わせた連結基であってもよく、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基の1種又は2種以上を組み合わせた基を介して、式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される各基又はこれらの基を組み合わせた連結基を2又は3以上連結した連結基であってもよい。
 Lとして採り得る2種以上を組み合わせた連結基の具体例としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基の少なくとも2種(好ましくは2~4種)を組み合わせ基、並びに、アルキレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基の少なくとも1種(好ましくは1~4種)と、式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される少なくとも1種(好ましくは1~4種)とを組合わせた連結基が挙げられる。
(R111
 R111として採りうる水素原子が解離性の水素原子である場合、式(A)で表される基は、上記解離性の水素原子が解離してイオン構造又は塩構造を形成していてもよい。このことは、以降のR111に係る記載において同様である。
 水素原子が解離性であるとは、例えば、酸解離定数(pKa)が10以下であることを意味し、7以下が好ましく、5以下がより好ましい。上記酸解離定数は、水中での25℃における値を意味する。
 R111として採りうる、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及び1価の脂肪族複素環基としては、それぞれ、置換基群Tにおける対応する基と同義であり、好ましいものも同じである。
 R111として採り得る上記アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及び1価の脂肪族複素環基は、いずれも、無置換の基であってもよく、置換基を有する基であってもよい。
 R111として採り得る上記各基が有していてもよい置換基としては、特に限定されず、後述する置換基群Tから選択される基が挙げられ、好ましくは、ハロゲン原子である。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、好ましくはフッ素原子である。また、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。
 R111として採り得る上記各基が有していてもよい置換基の数は、構造として採り得る限り特に制限されず、少なくとも1個以上とすることができる。上限値としては、特に制限されず、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及び1価の脂肪族複素環基における全ての水素原子が置換基で置換されていてもよい。
 R111として採りうるアルキル基のうち置換基を有するアルキル基としては、ハロゲノアルキル基が好ましく挙げられる。R111として採りうるハロゲノアルキル基は、置換基群Tにおけるアルキル基における少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されたこと以外は、置換基群Tにおけるアルキル基と同義であり、好ましいものも同じである。
 ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、好ましくはフッ素原子である。
 ハロゲノアルキル基を構成するハロゲン原子の数に特に制限はなく、例えば、パーハロゲノアルキル基であってもよい。
 式(A)で表される基としては、具体的には、以下の(1)又は(2)の基が好ましい形態として挙げられる。ただし、これらの例において、L及びR111における置換基が置換基を有する形態を排除するものではなく、無置換であっても、置換基を有していてもよい。L及びR111における置換基が有していてもよい置換基としては、それぞれ、上述のL及びR111における有していてもよい置換基の記載を好ましく適用することができる。
(1)一般式(1-1)~(1-8)のいずれかで表される基を有する場合
 式(A)で表される基は、Lが単結合、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される各基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基であって、かつ、R111は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基又は1価の脂肪族複素環基である。
 ただし、式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基のうちの少なくとも1種を有する。このことは、以降の(1)に係る記載について同様である。
 この場合、Lは単結合、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基並びに上記式(1-1)、式(1-3)、式(1-4)及び式(1-7)のいずれかで表される各基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基が好ましく、単結合、アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、上記式(1-1)、式(1-3)、式(1-4)及び式(1-7)で表される各基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基がより好ましく、アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、上記式(1-1)、式(1-3)、式(1-4)及び式(1-7)で表される各基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基がさらに好ましく、アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、上記式(1-1)、式(1-3)及び式(1-4)で表される各基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基が特に好ましい。これらの場合、R111は水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基又は1価の脂肪族複素環基が好ましく、水素原子又はアルキル基がより好ましく、水素原子がさらに好ましい。
(2)一般式(1-1)~(1-8)のいずれかで表される基を有しない場合
 式(A)で表される基は、Lが単結合、又は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基のうちの1種又は2種以上を組合わせた連結基であって、かつ、R111が水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基又は1価の脂肪族複素環基である。
 この場合、Lが単結合であって、かつ、R111が水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基又はヘテロアリール基であるか、Lがアルケニレン基又はアルキニレン基であって、かつ、R111がアルキル基又はアリール基であることが好ましく、Lが単結合であって、かつ、R111が水素原子、アルキル基、アルケニル基又はアリール基であることがより好ましい。
1)R~R
 上記R~Rは、ハロゲン原子、シアノ基又は上記式(A)で表される基を示し、ハロゲン原子又は上記式(A)で表される基が好ましく、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基又はスルホ基がより好ましく、水素原子又はアルキル基がさらに好ましい。
 R~Rが採りうるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、好ましくは塩素原子である。
 R~Rが採りうるアルキル基としては、上記R111として採り得るアルキル基の記載を適用することができる。
 R~Rが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、スルホ基が好ましく挙げられる。
 R~Rの具体例としては、水素原子、メチル基、エチル基、塩素原子、スルホ基又はスルホメチル基が挙げられる。
2)Z
 上記Zは、上記式(A)で表される基を示し、上記(1)又は(2)の好ましい形態の基が好ましく、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基又はヘテロアリール基が好ましく、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基がより好ましく、アリール基がさらに好ましい。
 Zが採りうるアルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基及びヘテロアリール基としては、上記式(A)で表される基としてのアルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基及びヘテロアリール基の記載を適用することができる。
 Zは、カルボキシ基又は後述する生体物質に結合可能な置換基を有することが好ましい。
 下記Zとして採り得る各基に係る記載において、カルボキシ基に代えて後述する生体物質に結合可能な置換基を有する形態も好ましい。
 Zが採りうるアルキル基、アルコキシ基及びアミノ基は、カルボキシ基を有していることが好ましく、-(CHCOOH、-O(CHCOOH又は-NH(CHCOOHがより好ましい。なお、nは1~15の整数であり、1~10の整数が好ましく、1~5の整数がより好ましい。
 Zが採りうるヘテロアリール基は、カルボキシ基を有していることが好ましい。
 ヘテロアリール基としては、単環の基が好ましく、チオフェン環基又はイミダゾール環基がより好ましく、イミダゾール環基がさらに好ましい。
 Zが採りうるアリール基は、フェニル基が好ましく、下記式(C)で表される基がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 式中、R41~R45は水素原子又は置換基を示す。*は結合部を示す。
 ただし、下記(C-1)~(C-3)のうちの少なくともいずれか1つを満たす。
(C-1)R42~R44のうち少なくとも1つはカルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基のいずれかを有する基である。
(C-2)R41及びR45はアルキル基又はハロゲン原子である。
(C-3)R41及びR45のうちの少なくとも一方はフッ素原子又はアルコキシ基である。
 上記(C-1)を満たす場合には無輻射失活が抑制され、上記(C-2)を満たす場合には立体障害によりアリール基の自由回転による熱失活が抑制され、上記(C-3)を満たす場合には分子内水素結合によりアリール基の自由回転による熱失活が抑制され、これら(C-1)~(C-3)のうちの少なくともいずれか1つを満たすことにより、蛍光量子収率がより向上される。
 なお、R41及びR45が共にフッ素原子である場合、上記(C-2)及び(C-3)の両方を満たすものとして判断する。
 R41~R45が採り得る置換基としては、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、カルボキシ基、アミド基、スルホ基、スルホアミド基、アミノ基、アルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基、脂肪族複素環基、又は後述する生体物質に結合可能な置換基が挙げられ、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、カルボキシ基、アミド基又は後述する生体物質に結合可能な置換基が好ましい。
 R41~R45として採り得るアルキル基、アルコキシ基、アミド基、スルホアミド基、アミノ基、アルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基又は脂肪族複素環基は、置換基を有していてもよく、例えば、後述する置換基群Tにおける基が挙げられ、ポリ(アルキレンオキシ)基、スルホ基、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基が好ましく挙げられる。
 R41及びR45における置換基としては、式(C)におけるベンゼン環の回転を抑制する観点からは、ハロゲン原子、アルキル基、又はアルコキシ基が好ましい。
 R42~R44として採りうる置換基としては、特に限定されず、好ましくは、後述する置換基群Tから選択され、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が好ましい。カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基は、一般式(C)におけるベンゼン環に直接結合していてもよく、連結基を介して結合していてもよいが、直接結合していることが好ましい。連結基としては、例えば、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アミド基又はこれらを組合わせてなる基が好ましく挙げられる。アルキレン基、アルキレンオキシ基、アミド基又はこれらを組合わせてなる基としては、例えば、-CONH(CHCHO)CHCH-が挙げられる。mは1~30の整数であり、1~15の整数が好ましく、1~10の整数がより好ましい。
 なかでも、R43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が、生体物質との結合性の観点から好ましい。
 R42~R44としては、水素原子、又は、カルボキシ基もしくは生体物質に結合可能な置換基を有する基であることが好ましく、水素原子、カルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基であることがより好ましい。
 R41~R45として採りうる、ハロゲン原子、アルキル基及びアルコキシ基としては、それぞれ、置換基群Tにおける対応する基を適用することができる。
3)R~R12
 本発明の蛍光性化合物は、上記一般式(I)~(IV)のいずれかで表されるように、アントラセン環の10位の炭素原子をケイ素原子又はリン原子に置き換えた環構造において、3位に=N又は=NRを有し、6位に置換基Yを有する。この置換基Yは、-NR1011又は-OR12である。
 上記R~R12は上記式(A)で表される基を示し、上記(1)又は(2)の好ましい形態の基を好ましく適用することができる。
 RとRは互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよく、R10とR11は互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよい。また、R~R11は、それぞれ隣接するR~Rと結合して5~7員環の脂肪族複素環又は5~7員環の芳香族複素環を形成していてもよい。
 上記の、RとRが互いに結合して形成していてもよい環、R10とR11が互いに結合して形成していてもよい環、又は、R~R11がそれぞれ隣接するR~Rと結合して形成していてもよい環は、いずれも環構成原子として、R~R11が結合する窒素原子の他に、酸素原子、窒素原子及び硫黄原子から選択される1~3個のヘテロ原子を有していてもよく、硫黄原子が好ましい。
 R及びRとしては、水素原子、アルキル基又はアリール基が好ましく、水素原子又はアルキル基がより好ましい。
 R及びRが採りうるアルキル基又はアリール基としては、上記式(A)で表される基としてのアルキル基又はアリール基の記載を適用することができる。
 R及びRが採りうるアルキル基又はアリール基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、カルボニル基等の後述する電子求引性基が好ましく挙げられる。なかでも、R及びRはアルキル基であることが好ましく、フッ素原子で置換されたアルキル基であることがより好ましい。
 R及びRがいずれの基とも結合していない場合、R及びRは同じであってもよく異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
 R及びRが互いに結合して形成し得る4~7員環の脂肪族複素環としては、特に制限されないが、飽和脂肪族複素環であることが好ましく、環員数は4~6であることが好ましい。この脂肪族複素環は、単環でもよく、ノルボルナン構造における少なくとも1つの原子が窒素原子に置き換えられた構造等の縮環構造を有していてもよい。また、環構成原子として、>SOを有することも好ましく、置換基としてハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)等の後述する電子求引性基を有することも好ましい。
 RがRと結合して形成し得る環、及び、RがRと結合して形成し得る環は、いずれも、環員数5~7の複素環である限り、脂肪族であってもよく芳香族であってもよい。これらの環のなかでも、環員数は5又は6が好ましく、環構成原子として、R又はRが置換する窒素原子以外のヘテロ原子を有しないことが好ましい。また、単環でも縮合環でもよいが、結合により形成される環は単環であることが好ましい。
 R10及びR11としては、上記R及びRにおける記載を適用することができる。ただし、上記R及びRが結合する窒素原子が正電荷を有するのに対し、R10及びR11が結合する窒素原子が正電荷を有しない点で異なる。また、RがRと結合して形成し得る環は、R10がRと結合して形成し得る環、又は、R111がRと結合して形成し得る環とそれぞれ読み替える。
 Rとしては、アルキル基が好ましい。
 Rが採りうるアルキル基としては、上記R及びRが採り得るアルキル基の記載を適用することができる。RがRと結合して形成し得る環は、Rが隣接するR又はRと結合して形成し得る環と読み替える。
 R12としては、ヒドロキシ基、アシル基又はスルホニル基が好ましい。
 R12が採りうるアシル基又はスルホニル基としては、上記R及びRが採り得るアルキル基の記載を適用することができる。RがRと結合して形成し得る環は、Rが隣接するR又はRと結合して形成し得る環と読み替える。
4)Y
 上記Yは、-NR1011又は-OR12を示し、-NR1011が好ましい。
 R10~R12については、上記R10~R12の記載の通りである。
5)R21及びR22
 上記のR21及びR22は上記式(A)で表される基を示し、上記(1)又は(2)の好ましい形態の基を好ましく適用することができる。
 R21とR22は互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよい。
 ただし、R21及びR22の少なくとも一方はアルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基である。
 また、R21がアリール基であって、R22がアルキル基又はアリール基である場合、RとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方は、互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成している。すなわち、本発明の蛍光性化合物がR10とR11を有する場合には、RとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方が、互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成し、本発明の蛍光性化合物がR10とR11を有しない場合には、RとRが互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成している。
 これらのR21及びR22に係る記載は、以降のR21及びR22に係る記載において同様である。
 R21及びR22の少なくとも一方が、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基を有する場合、これらの置換基は立体的に嵩高く、活性酸素等の光分解要因物質のケイ素原子への接近を抑制することによりケイ素原子の安定性を向上させ、優れた耐光性を示すことができると考えられる。また、R21がアリール基であって、R22がアルキル基又はアリール基である場合、アリール基の自由回転による無輻射失活により、蛍光量子収率が低下してしまうことが推定されるため、さらに、RとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方が、互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成していることにより、後述のTICTの抑制により蛍光量子収率が向上され、高輝度を保持できると考えられる。
 R21及びR22としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基が好ましい。
 R21及びR22が採りうるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基としては、上記式(A)で表される基としてのアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基の記載を適用することができる。
 R21及びR22が採りうるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基が有していてもよい置換基としては、カルボキシ基、アルコキシ基又はアリール基が好ましく挙げられる。なかでも、カルボキシ基又はアルコキシ基で置換されたアルケニル基、及び、アリール基で置換されたアルケニル基又はアルキニル基が好ましく挙げられる。
 R21及びR22の組み合わせとしては、アルキル基と、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基との組み合わせ、アルケニル基とアルケニル基との組み合わせ、アルキニル基とアルキニル基との組み合わせ、ヘテロアリール基とヘテロアリール基との組み合わせが好ましく挙げられ、アルキル基と、アルケニル基又はアリール基との組み合わせがより好ましい。
6)R23
 上記R23は上記式(A)で表される基を示し、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリール基又はアルキル基であることが好ましい。
 R23がヒドロキシ基である場合、このヒドロキシ基における水素原子は解離してイオン構造又は塩構造を有していてもよい。このことは、以降のR23として採り得るヒドロキシ基において同様である。
(式(I)又は(II)で表される蛍光性化合物又はその塩)
 本発明の蛍光性化合物のうち上記式(I)又は(II)で表される蛍光性化合物又はその塩(以降、「式(I)又は(II)で表される蛍光性化合物」と称す。)は、アントラセン環の10位の炭素原子をケイ素原子に置き換えた環構造を有する化合物であり、上述の各置換基に係る規定に加え、下記条件αを満たす。
(条件α)
 Zがアリール基である場合、このアリール基は上記式(C)で表される基である。
 上記式(I)又は(II)で表される蛍光性化合物において、Zがアリール基である場合、このアリール基が上記(C-1)~(C-3)のうちの少なくともいずれか1つを満たす上記式(C)で表される基でないと、アリール基の自由回転による熱失活などにより蛍光量子収率が低下し、優れた蛍光量子収率を保持することができない。
 上記式(I)又は(II)で表される蛍光性化合物においては、以下に示す化合物が好ましく挙げられる。
 R、R、R10及びR11は、水素原子、アルキル基又はアリール基であることが好ましく、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基であるか、RとR、もしくは、R10とR11が互いに結合して4又は5員環の脂肪族複素環を形成していることがより好ましい。
 なかでも、R、R、R10及びR11が、水素原子又はメチル基であるか、RとR、もしくは、R10とR11が互いに結合して4員環を形成しており、この4員環が無置換のアゼチジン環もしくはフッ素原子を置換基として有するアゼチジン環であることが、置換基における様々な分子結合の伸縮による無輻射失活が最小限に抑えられ、結果的に高い蛍光量子収率を示すことができる観点から好ましい。
 また、上記のRとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方が、互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していることが、TICTの抑制の結果、蛍光量子収率がより向上される観点から好ましい。ただし、上記R21がアリール基であって、上記R22がアルキル基又はアリール基である場合、上記のRとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方が互いに結合して形成している環は4員環の脂肪族複素環である。
 上記のR~R11のうち少なくとも1つが電子求引性基を含む基であること、すなわち、本発明の蛍光性化合物がR10とR11を有する場合には、一般式(I)で表される蛍光性化合物においてはR、R、R10又はR11のうち少なくとも一つが電子求引性基を含む基であり、一般式(II)で表される蛍光性化合物においてはR~R11のうち少なくとも一つが電子求引性基を含む基であり、本発明の蛍光性化合物がR10とR11を有しない場合には、一般式(I)で表される蛍光性化合物においてはR又はRのうち少なくとも一つが電子求引性基を含む基であり、一般式(II)で表される蛍光性化合物においてはRが電子求引性基を含む基であることが、TICTの抑制の結果、蛍光量子収率がより向上される観点から好ましい。
 TICTについては後述の通りであり、電子求引性基を有することにより、キサンテン骨格の3位又は6位に有するアミノ基の窒素原子のイオン化ポテンシャルを高めることができ、TICTを抑制できると推定している。
 電子求引性基としては、誘起効果及び/又はメソメリー効果により、3位又は6位に有するアミノ基のイオン化ポテンシャルを高めることが特性を持つ基をいう。電子求引性基としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子)、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基、ホスホリル基、アジド基(-N)、カルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基等が挙げられ、ハロゲン原子又はスルホニル基が好ましい。アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基及びヘテロ環オキシカルボニル基としては、それぞれ、後述する置換基群Tにおける各基が挙げられる。また、スルホニル基は、後述する置換基群Tにおける、アルキル、シクロアルキル若しくはアリールスルホニル基を参照できる。
 電子求引性基の数は特に制限されず、1個以上であればよく、1~2個が好ましい。
 上記Zが上記式(C)で表される基であることが、前述の通り、アリール基の自由回転抑制による蛍光量子収率向上の観点から好ましい。
 上記Yが-NR1011であることが、汎用される蛍光顕微鏡フィルタに対する波長適合性の観点から好ましい。
 上記式(I)又は(II)で表される蛍光性化合物は、蛍光量子収率がより向上される観点から、下記一般式(IA)又は(IIA)で表される化合物又はその塩であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 式中、R~R11及びR41~R45は上記のR~R11及びR41~R45と同義である。
 R21及びR22は上記式(A)で表される基を示し、R21とR22が互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよい。ただし、R21及びR22の少なくとも一方はアルケニル基又はアリール基である。
 また、R21がアリール基であって、R22がアルキル基又はアリール基である場合、上記のRとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方は、互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成している。すなわち、本発明の蛍光性化合物がR10とR11を有する場合には、RとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方が、互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成し、本発明の蛍光性化合物がR10とR11を有しない場合には、RとRが互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成している。
 本発明の好ましい実施形態の一つとしては、上記一般式(IA)で表され、上記のR、R、R10及びR11が水素原子又は炭素数1~3のアルキル基であり、上記のR41~R45が、上記条件αにおける(C-1)と(C-2)を満たし、又は(C-1)と(C-3)を満たし、又は(C-1)~(C-3)のすべてを満たす、蛍光性化合物又はその塩が挙げられる。
 より好ましくは、上記のR、R、R10及びR11が炭素数1~3のアルキル基であり、上記のR41~R45が、上記条件αにおける(C-1)と(C-3)を満たし、又は(C-1)~(C-3)のすべてを満たす、蛍光性化合物又はその塩である。
 本発明の他の好ましい実施形態の一つとしては、上記一般式(IA)で表され、上記のRとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方が、互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成し、上記のR41~R45が、上記条件αにおける(C-1)と(C-2)を満たし、又は(C-1)と(C-3)を満たし、又は(C-1)~(C-3)のすべてを満たす、蛍光性化合物又はその塩が挙げられる。
 より好ましくは、上記のRとR、及び、R10とR11の各組み合わせが、互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成し、上記のR41~R45が、上記条件αにおける(C-1)と(C-3)を満たし、又は(C-1)~(C-3)のすべてを満たす、蛍光性化合物又はその塩であり、さらに好ましくは、上記のRとR、及び、R10とR11の各組み合わせが、互いに結合して4又は5員環の脂肪族複素環を形成し、上記のR41~R45が、上記条件αにおける(C-1)と(C-3)を満たし、又は(C-1)~(C-3)のすべてを満たし、かつ、(C-3)についてR41及びR45が共にアルコキシ基である、蛍光性化合物又はその塩である。
(式(III)又は(IV)で表される蛍光性化合物又はその塩)
 本発明の蛍光性化合物のうち上記式(III)又は(IV)で表される蛍光性化合物又はその塩(以降、「式(III)又は(IV)で表される蛍光性化合物」と称す。)は、それぞれ、キサンテン骨格の環構成原子である酸素原子をリン原子に置き換えた環構造を有する、P-ローダミン化合物又はP-ロードール化合物であり、上述の各置換基に係る規定に加え、下記条件βを満たす。
(条件β)
 RとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方は、互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成している。
 すなわち、本発明の蛍光性化合物がR10とR11を有する場合には、RとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方が、互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成し、本発明の蛍光性化合物がR10とR11を有しない場合には、RとRが互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成している。
 上記式(III)又は(IV)で表される蛍光性化合物において、上記条件βを満たさない場合には、ねじれ型分子内電荷移動(TICT)が生じることにより、蛍光量子収率の低下が生じてしまう。
 TICTとは、キサンテン骨格の3位又は6位に有するアミノ基のRとR、又は、R10とR11がキサンテン骨格平面に対して非平面上に存在する荷電分離状態(=ねじれ状態)への遷移を意味する。本発明においては、キサンテン骨格の3位又は6位に有するアミノ基の少なくとも一方を、ひずみの大きな4員環とすることにより平面状態(=非ねじれ状態)を安定化させ、TICT状態への遷移を抑えられると推定している。
 上記式(III)又は(IV)で表される蛍光性化合物においては、以下に示す化合物が好ましく挙げられる。
 上記のR~R11のうち少なくとも1つが電子求引性基を含む基であること、すなわち、本発明の蛍光性化合物がR10とR11を有する場合には、一般式(III)で表される蛍光性化合物においてはR、R、R10又はR11のうち少なくとも一つが電子求引性基を含む基であり、一般式(IV)で表される蛍光性化合物においてはR~R11のうち少なくとも一つが電子求引性基を含む基であり、本発明の蛍光性化合物がR10とR11を有しない場合には、一般式(III)で表される蛍光性化合物においてはR又はRのうち少なくとも一つが電子求引性基を含む基であり、一般式(IV)で表される蛍光性化合物においてはRが電子求引性基を含む基であることが、TICTの抑制の結果、蛍光量子収率がより向上される観点から好ましい。
 電子求引性基については、上記式(I)又は(II)で表される蛍光性化合物の好ましい形態において記載した、R~R11のうち少なくとも1つが含むことが好ましい電子求引性基の記載を適用することができる。
 上記R23がヒドロキシ基、アルコキシ基、アリール基又はアルキル基であることが、汎用される顕微鏡フィルタに対する波長適合性という観点から好ましい。
 ただし、上記R23がヒドロキシ基である場合、このヒドロキシ基における水素原子は解離していてもよい。
 本発明の一般式(I)~(IV)のいずれかで表される蛍光性化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらの化合物又はその塩に限定されない。
 下記式(1)又は(2)で表される化合物又はその塩においては、本発明の一般式(I)~(IV)のいずれかの式の規定を満たすように、X、Y、Z、R~R及びR~Rを有する。*は結合部位を示す。
 下記例示化合物において、Meはメチル基を、Etはエチル基を、Acはアセチル基を、Tfはトリフルオロメチルスルホニル基を、Phはフェニル基をそれぞれ示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 本発明の蛍光性化合物は、公知の方法で合成できる。例えば、国際公開第2020/033681号、国際公開第2014/106957号、国際公開第2014/144793号、米国特許出願公開第2018/0284105号明細書、米国特許出願公開第2019/0100653号明細書、米国特許第8506655号明細書、又は、国際公開第2018/043579号が挙げられる。
 本発明の蛍光性化合物は蛍光量子収率及び耐光性に優れ、タンパク質、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により、生体蛍光イメージング用試薬として使用することができる。
 すなわち、本発明の蛍光性化合物は、生体物質との間で相互作用(物理吸着及び化学結合等)する基を有した化合物も包含され、このような形態は、本発明の蛍光性化合物を生体蛍光イメージング等の生体物質の蛍光標識に適用する点から特に好ましい。
 本発明の蛍光性化合物は、生体物質に結合可能な置換基を少なくとも1つ有することが好ましい。生体物質に結合可能な置換基を有する置換基に特に制限はないが、例えば、Z、R21~R23が好ましく挙げられ、Zがより好ましい。
 生体物質に結合可能な置換基としては、後述する「本発明の蛍光性化合物と生体物質が相互作用して結合した具体的な形態」に記載の本発明の蛍光性化合物中における生体物質に結合可能な置換基が挙げられ、好ましくは、以下の置換基が挙げられる。本発明の蛍光性化合物のうち生体物質に結合可能な置換基を有する化合物としては、上述の蛍光性化合物におけるカルボキシ基を生体物質に結合可能な置換基に置き換えた化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 生体物質に作用(付着を含む)もしくは結合するための基を有した化合物は、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。
<<蛍光標識生体物質>>
 本発明の蛍光標識生体物質(単に、標識生体物質とも称す。)は、本発明の蛍光性化合物と生体物質とが結合した物質である。本発明の蛍光性化合物と生体物質との結合は、本発明の蛍光性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、アミノ酸、核酸、糖鎖及び脂質が好ましく挙げられる。本発明において、タンパク質とはペプチドを含む意味で使用し、2つ以上のアミノ酸がペプチド結合により結合してなる化合物を称す。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る。本発明の蛍光性化合物と抗体とが結合した標識生体物質は、標識抗体と称す。
 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、CRP(C-reactive protein).フェリチン、αマイクログロブリン、β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)、前立線性酸性ホスファターゼ(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型肝炎ウィルス(HBV)関連抗原(HBs、HBe、HBc).ヒト免疫不全ウィルス(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。
 本発明の蛍光性化合物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)本発明の蛍光性化合物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)本発明の蛍光性化合物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)本発明の蛍光性化合物中の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)本発明の蛍光性化合物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)本発明の蛍光性化合物中のアジド基と生体物質中のアセチレン基とのClick反応又は本発明の蛍光性化合物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、本発明の蛍光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。
 本発明の蛍光性化合物のうち、生体物質に結合可能な置換基を有する化合物と、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については、特開2019-172826号公報の段落0038の化合物例及び生成物の記載において、生体物質に結合可能な置換基以外の部分を本発明の蛍光性化合物における色素部分に置き換えた化合物ならびにその生成物が挙げられる。ただし、本発明はこれらの化合物等に限定されない。
 本発明の蛍光標識生体物質は、優れた蛍光量子収率を示す本発明の蛍光性化合物を使用するため、標的とする生体物質をより識別しやすくすることができる。及び耐光性に優れる。また、本発明の蛍光標識生体物質は、優れた耐光性を示す本発明の蛍光性化合物を使用するため、従来のSi、P-ローダミン又はロードール化合物を有する蛍光標識生体物質を用いた場合に比べ、長期観察、又は、強レーザーを用いた観察等のより過酷な条件での観察にも適用することができる。よって、本発明の蛍光標識生体物質は、生体物質の観察における様々な用途へ適用することが可能となる。
<蛍光標識生体物質を含む試薬>
 本発明の蛍光標識生体物質を含む試薬において、本発明の蛍光標識生体物質は、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、下記生体蛍光イメージング試薬として本発明の蛍光標識生体物質を用いる場合に、上記いずれかの形態の蛍光標識生体物質を含む試薬として使用することもできる。
<蛍光標識生体物質の用途>
 本発明の蛍光性化合物から得られる本発明の蛍光標識生体物質は、光照射により励起された蛍光性化合物から放出される蛍光を安定的に検出することができると考えられる。このため、本発明の蛍光標識生体物質は、例えば、生体蛍光イメージング試薬として好適である。
 本発明の蛍光標識生体物質を蛍光色素として使用して染色した細胞は、褪色が高度に抑制されることにより、長時間に亘り蛍光強度を維持することができる。このため、本発明の蛍光標識生体物質は、タイムラプス測定による顕微鏡観察等の長期に亘る生体物質の観察、共焦点レーザー顕微鏡等の高解像度顕微鏡又はSTED顕微鏡(誘導放出抑制顕微鏡)等の超解像顕微鏡を用いた生体物質の観察などの、優れた耐光性が求められる生体蛍光イメージングにより好適に用いることができる。
 本発明の蛍光標識生体物質を用いた生体蛍光イメージングは、以下(i)~(iii)の工程を含む。
(i)標的とする生体物質(以下、「標的生体物質」と称す。)と、標的生体物質に結合可能な生体物質と本発明の蛍光性化合物とが結合した本発明の蛍光標識生体物質と、を用意する工程
(ii)標的生体物質と本発明の蛍光標識生体物質とを結合させる工程
(iii)本発明の蛍光標識生体と標的生体物質とが結合した物質に、本発明の蛍光標識生体が吸収する波長域の光を照射し、本発明の蛍光標識生体が発する蛍光を検出する工程
 上記生体蛍光イメージングにおいて、標的生体物質に結合可能な生体物質としては、上記本発明の蛍光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)にあわせて適宜選択することができ、被検体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)、BCA(breast carcinoma-associated antigen)225、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、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。
 上記標的生体物質のうち細菌としては、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。
 上記標的生体物質のうちウイルスとしては、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(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)において、標的生体物質は、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、本発明の蛍光標識生体物質も、特に制限されることなく、標的生体物質に結合可能な生体物質と本発明の蛍光性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としては、上記本発明の蛍光標識生体物質で記載する相互作用により結合する形態及び反応を挙げることができる。
 上記(ii)において、本発明の蛍光標識生体物質と標的生体物質とは、直接結合させても、本発明の蛍光標識生体物質及び標的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。本発明の蛍光標識生体物質を用いた生体蛍光イメージングは特に限定されないが、例えば、蛍光細胞染色を挙げることができる。蛍光細胞染色には、一次抗体として蛍光標識抗体を用いる直接法、蛍光標識抗体としての二次抗体を一次抗体と反応させて用いる間接法とがある。本発明の蛍光標識生体物質は、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。
 本発明の蛍光標識生体物質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)において、本発明の蛍光標識生体を励起するための波長は、本発明の蛍光標識生体を励起可能な波長(波長光)であれば特に限定されない。通常、300~1000nmが好ましく、400~800nmがより好ましい。
 本発明に用いられる蛍光励起光源としては、本発明の蛍光標識生体を励起可能な波長(波長光)を発光するものであれば特に限定されず、各種レーザー光源を用いることができる。例えば、He-Neレーザー、COレーザー、Arイオンレーザー、Krイオンレーザー、He-Cdレーザー、エキシマレーザー、窒素レーザー等の気体レーザー、ルビーレーザー、イットリウム-アルミニウム-ガーネット(YAG)レーザー、ガラスレーザー等の固体レーザー、色素レーザー、半導体レーザー等が挙げられる。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)~(iii)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、通常用いられる手法、試薬、装置等の条件と適宜選択することができる。
 本発明の蛍光標識生体物質を用いた生体蛍光イメージングは、本発明の蛍光標識生体と標的生体物質とが結合した物質の褪色が高度に抑制されることにより、長期に亘り蛍光強度を維持して生体物質を観察することができ、また、高解像度顕微鏡、超解像度顕微鏡を用いた場合にも蛍光強度を維持した観察を行うことができる。また、本発明の蛍光標識生体と標的生体物質とが結合した物質は高輝度を示すため、その識別が容易である。
 また、本発明の蛍光標識生体物質は、上記の他、染色細胞の長期保存等においても、適宜保存条件を調整して好適に用いることができる。
- 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、本明細書において、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)、
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(-NH)、(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)、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>CHを>C=Oに置き換える)、カルボキシ基(-COH)、ホスホノ基〔-PO(OH)〕、ホスホノオキシ基〔-O-PO(OH)〕、スルホ基(-SOH)、ホウ酸基〔-B(OH)〕、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(-SH )、ホスホニオ基(-PH )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、又は、ポリアミノ酸残基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、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、本発明において、室温とは25℃を意味する。
 実施例及び比較例として用いた化合物を、以下に示す。下記構造式中において、Meはメチル基を示す。化合物(10)~(12)におけるカルボキシ基は、いずれか一方のカルボキシ基が負電荷を有していればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 以下に、化合物及び標識抗体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。
 特に記載のない場合、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにおける担体は、SNAP KP-Sil Cartridge(Biotage社製)、ハイフラッシュカラムW001、W002、W003、W004又はW005〔山善社製〕を使用した。NHシリカは、SNAP KP-NH Cartridge(Biotage社製)を使用した。溶離液における混合比は、容量比である。例えば、「酢酸エチル:ノルマルヘキサン=0:100→100:0」は、「酢酸エチル:ノルマルヘキサン=0:100」の溶離液を「酢酸エチル:ノルマルヘキサン=100:0」の溶離液へ変化させたことを意味する。
 MSスペクトルは、ACQUITY SQD LC/MS System〔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〔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。
 なお、合成した化合物及び標識抗体は、特段の記載がない限り、作製後すぐに使用しない場合には、遮光条件下で保存したものを使用した。また、市販品の化合物及び標識抗体についても、購入後使用するまでは遮光条件下で保存した物を使用した。
 以下に、使用する略語について、まとめて記載する。
 DDQ:2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-1,4-ベンゾキノン
 HSTU:O-(N-スクシンイミジル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロりん酸塩
 NMO:N-メチルモルホリン-N-オキシド
 TBAF:テトラブチルアンモニウムフルオリド
 TPAP:テトラプロピルアンモニウムペルルテナート
 TFA:トリフルオロ酢酸
 X-phos:2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピル-1,1’-ビフェニル
 CPME:シクロペンチルメチルエーテル
 diF-azetidine-HCl:3,3-ジフルオロアゼチジン塩酸塩
 F-azetidine-HCl:3-フルオロアゼチジン塩酸塩
 F-pyrrolidine-HCl:3-フルオロピロリジン塩酸塩
 DCM:塩化メチレン
 DMF:N,N-ジメチルホルムアミド
 DMSO:ジメチルスルホキシド
 THF:ヘトラヒドロフラン
 Ac:アセチル基
 nBu:ノルマルブチル基
 Et:エチル基
 Me:メチル基
 PEG4:-(CHCHO)
 Ph:フェニル基
 iPr:イソプロピル基
 TBS:tert-ブチルジメチルシリル基
 Tf:トリフルオロメチルスルホニル基
 dba:ジベンジリデンアセトン
[合成例1:化合物(1)及び標識抗体(1)の合成]
 下記のスキームに基づき、化合物(1)及び標識抗体(1)を合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
<化合物(1-A)の合成>
 100mL三ツ口フラスコに3-ブロモ-N,N-ジメチルアニリン(1.00g、富士フイルム和光純薬社製)とテトラヒドロフラン(30mL、超脱水、富士フイルム和光純薬社製)を加え、窒素置換後に-78℃にて冷却し、n-ブチルリチウム(3.17mL、1.6M、n-ヘキサン溶液、関東化学社製)を滴下して30分攪拌した。続いてジクロロメチルビニルシラン(0.309mL、東京化成社製)を加え、室温に昇温した後に5分攪拌した。LC/MSにて反応完了を確認し、氷冷下、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで抽出し、芒硝で乾燥させ減圧下溶媒を留去した。得られた残渣を塩化メチレンで溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ノルマルヘキサン=0:100→10:90)で精製し、目的物を回収して溶媒を減圧下留去し、無色~黄色オイル状の化合物(1-A)(0.62g、収率83%)を得た。
[M+H:311
<化合物(1)の合成>
 5mL試験管型反応容器に化合物(1-A)(58mg)、3,5-ジフルオロ-4-ホルミル安息香酸(35mg、COMBI-BLOCKS社製)、塩化亜鉛(II)(76mg、富士フイルム和光純薬社製)、エタノール(0.64mL、超脱水、富士フイルム和光純薬社製)を加え、マイクロウェーブを照射し140℃にて30分加熱した。LC/MSにて反応完了を確認し、減圧下溶媒を留去した。得られた残渣に塩化メチレン(1.85mL、富士フイルム和光純薬社製)を加え、続いて氷冷下にて2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-1,4-ベンゾキノン(42mg)を加え、室温に昇温した後に5分攪拌した。LC/MSにて反応完了を確認し、減圧下溶媒を留去し、アセトニトリルを加えた溶液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(C18、Biotage社製、アセトニトリル:蒸留水=0:100→60:40)で精製し、目的物を回収して凍結乾燥にて溶媒を留去した。得られた残渣をDMSOに溶解させ、分取HPLC(Water社製、アセトニトリル:0.1%ギ酸アンモニウム含有水溶液=10:90→90:10)で精製し、目的物を回収して凍結乾燥にて溶媒を留去し、濃青色粉体の化合物(1)(3mg、収率3%)を得た。
[M+H:477
<化合物(1-NHS)の合成>
 2mL試験管型反応容器に化合物(1)(1mg)、O-(N-スクシンイミジル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロりん酸塩(2mg、東京化成社製)、トリエチルアミン(2μL、富士フイルム和光純薬社製)、DMF(100μL、富士フイルム和光純薬社製)を加え、室温にて2時間攪拌した。LC/MSにて反応完了を確認し、反応液を直接逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(C18、Biotage社製、アセトニトリル:蒸留水=0:100→60:40)で精製し、目的物を回収して凍結乾燥にて溶媒を留去し、濃青色粉体の化合物(1-NHS)(0.5mg、収率41%)を得た。
[M:574
<標識抗体(1)の合成>
 抗ウサギIgG抗体〔ホスト:ヤギ、2.4mg/mL、カタログ番号:111-005-003、JacksonImmunoResearch社製〕400μLに炭酸塩pH標準液(pH=10.01)(富士フイルム和光純薬社製)40μL、化合物(1-NHS)の濃度20mMのDMSO溶液3.2μLを加えて攪拌後、1時間室温で静置した。続いて、反応液を直接Sephadex G-25カラム〔カタログ番号:17085101、GEヘルスケア社製〕にチャージし、PBS〔pH=7.4、富士フイルム和光純薬社製〕で精製することで標識抗体(1)を得た。
[合成例2:化合物(2)及び標識抗体(2)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
<化合物(2)の合成>
 化合物(1)の合成法において、3,5-ジフルオロ-4-ホルミル安息香酸に代えて3-フルオロ-4-ホルミル安息香酸(ChemExpress社製)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(2)を2mg得た。
[M+H:459
<化合物(2-NHS)の合成>
 化合物(1-NHS)の合成法において、化合物(1)に代えて化合物(2)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(2-NHS)を0.5mg得た。
[M:556
<標識抗体(2)の合成>
 標識抗体(1)の合成法において、化合物(1-NHS)に代えて化合物(2-NHS)を用いた以外は同様にして標識抗体(2)を得た。
[合成例3:化合物(3)及び標識抗体(3)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
<化合物(3)の合成>
 化合物(1)の合成法において、3,5-ジフルオロ-4-ホルミル安息香酸に代えて4-ホルミル-3,5-ジメチル安息香酸(AOBChem社製)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(3)を1mg得た。
[M+H:469
<化合物(3-NHS)の合成>
 化合物(1-NHS)の合成法において、化合物(1)に代えて化合物(3)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(3-NHS)を0.2mg得た。
[M:566
<標識抗体(3)の合成>
 標識抗体(1)の合成法において、化合物(1-NHS)に代えて化合物(3-NHS)を用いた以外は同様にして標識抗体(3)を得た。
[合成例4:化合物(4)及び標識抗体(4)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
<化合物(4)の合成>
 化合物(1)の合成法において、3,5-ジフルオロ-4-ホルミル安息香酸に代えて4-ホルミル-3,5-ジメトキシ安息香酸(COMBI-BLOCKS社製)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(4)を2mg得た。
[M+H:501
<化合物(4-NHS)の合成>
 化合物(1-NHS)の合成法において、化合物(1)に代えて化合物(4)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(4-NHS)を0.4mg得た。
[M:598
<標識抗体(4)の合成>
 標識抗体(1)の合成法において、化合物(1-NHS)に代えて化合物(4-NHS)を用いた以外は同様にして標識抗体(4)を得た。
[合成例5:化合物(5)及び標識抗体(5)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
<化合物(5)の合成>
 化合物(1)の合成法において、3,5-ジフルオロ-4-ホルミル安息香酸に代えて5-ホルミル-4-メチルチオフェン-2-カルボン酸(Enamine社製)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(5)を1mg得た。
[M+H:461
<化合物(5-NHS)の合成>
 化合物(1-NHS)の合成法において、化合物(1)に代えて化合物(5)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(5-NHS)を0.3mg得た。
[M:558
<標識抗体(5)の合成>
 標識抗体(1)の合成法において、化合物(1-NHS)に代えて化合物(5-NHS)を用いた以外は同様にして標識抗体(5)を得た。
[合成例6:化合物(6)及び標識抗体(6)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
<化合物(6-A)の合成>
 20mL試験管型反応容器に1,3-ジブロモベンゼン(1.89g、富士フイルム和光純薬社製)、チオモルホリン(0.83g、富士フイルム和光純薬社製)、酢酸パラジウム(0.09g、富士フイルム和光純薬社製)、BINAP(0.37g、ラセミ体、富士フイルム和光純薬社製)、ナトリウムt-ブトキシド(0.92g、富士フイルム和光純薬社製)、トルエン(10mL、富士フイルム和光純薬社製)を加え、マイクロウェーブを照射し140℃で45分間攪拌した。LC/MSにて反応完了を確認し、反応液を直接シリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ノルマルヘキサン=0:100→20:80)で精製し、目的物を回収して溶媒を減圧下留去し、無色オイル状の化合物(6-A)(1.22g、収率59%)を得た。
[M+H:258、260
<化合物(6-B)の合成>
 化合物(1-A)の合成法において、3-ブロモ-N,N-ジメチルアニリンに代えて化合物(6-A)(2.30g)を用いた以外は同様にして黄色オイル状の化合物(6-B)(471mg、収率26%)を得た。
[M+H:427
<化合物(6-C)の合成>
 5mL試験管型反応容器に化合物(6-B)(50mg)、3,5-ジフルオロ-4-ホルミル安息香酸(65mg、COMBI-BLOCKS社製)、塩化亜鉛(II)(48mg、富士フイルム和光純薬社製)、エタノール(0.47mL、超脱水、富士フイルム和光純薬社製)を加え、マイクロウェーブを照射し140℃にて30分加熱した。LC/MSにて反応完了を確認し、減圧下溶媒を留去した。得られた残渣に塩化メチレン(1.85mL、富士フイルム和光純薬社製)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ノルマルヘキサン=0:100→50:50)で精製し、目的物を回収して溶媒を減圧下留去し、黄色~薄青色オイル状の化合物(6-C)(50mg、収率72%)を得た。
[M+H:595
<化合物(6)の合成>
 5mL試験管型反応容器に化合物(6-C)(24mg)、テトラプロピルアンモニウムペルルテネート(7mg、富士フイルム和光純薬社製)、N-メチルモルホリン-N-オキシド(118mg、富士フイルム和光純薬社製)、塩化メチレン(1.01mL、富士フイルム和光純薬社製)を加え、80℃にて20分間攪拌した。LC/MSにて反応完了を確認し、続いて氷冷下にて2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-1,4-ベンゾキノン(24mg)を加え、室温に昇温した後に5分攪拌した。LC/MSにて反応完了を確認し、減圧下溶媒を留去し、アセトニトリルを加えた溶液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(C18、Biotage社製、アセトニトリル:蒸留水=0:100→60:40)で精製し、目的物を回収して凍結乾燥にて溶媒を留去し、濃青色粉体の化合物(6)(0.4mg、収率2%)を得た。
[M+H:657
<化合物(6-NHS)の合成>
 化合物(1-NHS)の合成法において、化合物(1)に代えて化合物(6)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(6-NHS)を0.1mg得た。
[M:754
<標識抗体(6)の合成>
 標識抗体(1)の合成法において、化合物(1-NHS)に代えて化合物(6-NHS)を用いた以外は同様にして標識抗体(6)を得た。
[合成例7:化合物(7)及び標識抗体(7)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
<化合物(7-A)の合成>
 100mLナスフラスコに3-ブロモ-N-メチルアニリン(5.00g、富士フイルム和光純薬社製)、臭化アリル(2.80mL、富士フイルム和光純薬社製)、炭酸カリウム(7.50g、富士フイルム和光純薬社製)、アセトニトリル(25mL、富士フイルム和光純薬社製)を加え、90℃にて16時間攪拌した。LC/MSにて反応完了を確認し、ろ過により不溶物を除去した後、減圧下にて溶媒を留去した。得られた残渣をn-ヘキサンで溶液とし、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ノルマルヘキサン=0:100→10:90)で精製し、目的物を回収して溶媒を減圧下留去し、黄色オイル状の化合物(7-A)(5.57g、収率92%)を得た。
[M+H:226、228
<化合物(7-B)の合成>
 化合物(1-A)の合成法において、3-ブロモ-N,N-ジメチルアニリンに代えて化合物(7-A)(2.01g)を用いた以外は同様にして黄色オイル状の化合物(7-B)(1.51g、収率98%)を得た。
[M+H:363
<化合物(7-C)の合成>
 化合物(6-C)の合成法において、化合物(6-B)に代えて化合物(7-B)(300mg)を用いた以外は同様にして黄色~薄青オイル状の化合物(7-C)(109mg、収率25%)を得た。
<化合物(7)の合成>
 50mLナスフラスコに化合物(7-C)(109mg)、バルビツール酸(481mg、富士フイルム和光純薬社製)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(48mg、富士フイルム和光純薬社製)、塩化メチレン(11mL、富士フイルム和光純薬社製)を加え、室温にて30分間攪拌した。LC/MSにて反応完了を確認し、続いて氷冷下にて2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-1,4-ベンゾキノン(50mg)を加え、室温に昇温した後に5分攪拌した。LC/MSにて反応完了を確認し、減圧下溶媒を留去し、アセトニトリルを加えた溶液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(C18、Biotage社製、アセトニトリル:蒸留水=0:100→60:40)で精製し、目的物を回収して凍結乾燥にて溶媒を留去し、濃青色粉体の化合物(7)(5mg、収率6%)を得た。
[M+H:449
<化合物(7-NHS)の合成>
 化合物(1-NHS)の合成法において、化合物(1)に代えて化合物(7)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(7-NHS)を2mg得た。
[M+H:546
<標識抗体(7)の合成>
 標識抗体(1)の合成法において、化合物(1-NHS)に代えて化合物(7-NHS)を用いた以外は同様にして標識抗体(7)を得た。
[合成例8:化合物(8)及び標識抗体(8)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
<化合物(8-A)の合成>
 化合物(7-C)の合成法において、3,5-ジフルオロ-5-ホルミル安息香酸に代えて5-ホルミル-4-メチルチオフェン-2-カルボン酸(Enamine社製)を用いた以外は同様にして黄色オイル状の化合物(8-A)(56mg、収率13%)を得た。
[M+H:515
<化合物(8)の合成>
 化合物(7)の合成法において、化合物(7-C)に代えて化合物(8-A)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(8)(1mg、収率1%)を得た。
[M+H:433
<化合物(8-NHS)の合成>
 化合物(7-NHS)の合成法において、化合物(7)に代えて化合物(8)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(8-NHS)を0.1mg得た。
[M+H:530
<標識抗体(8)の合成>
 標識抗体(7)の合成法において、化合物(7-NHS)に代えて化合物(8-NHS)を用いた以外は同様にして標識抗体(8)を得た。
[合成例9:化合物(9)及び標識抗体(9)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
<化合物(9)の合成>
 2mL試験管型反応容器に化合物(7-NHS)(1mg)、アミノ-PEG4-t-ブチルエステル(2mg、東京化成社製)、トリエチルアミン(1μL、富士フイルム和光純薬社製)、DMF(200μL、富士フイルム和光純薬社製)を加え、室温にて16時間攪拌した。LC/MSにて反応完了を確認し、減圧下溶媒を留去し、得られた残渣に塩化メチレン(400μL、富士フイルム和光純薬社製)、トリフルオロ酢酸(100μL、富士フイルム和光純薬社製)を加え、室温にて2時間攪拌した。LC/MSにて反応完了を確認し、アセトニトリルを加えた溶液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(C18、Biotage社製、アセトニトリル:蒸留水=0:100→60:40)で精製し、目的物を回収して凍結乾燥にて溶媒を留去し、濃青色粉体の化合物(9)(1mg、収率79%)を得た。
[M+H:696
<化合物(9-NHS)の合成>
 化合物(7-NHS)の合成法において、化合物(7)に代えて化合物(9)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(9-NHS)を0.2mg得た。
[M+H:793
<標識抗体(9)の合成>
 標識抗体(7)の合成法において、化合物(7-NHS)に代えて化合物(9-NHS)を用いた以外は同様にして標識抗体(9)を得た。
[合成例10:化合物(10)及び標識抗体(10)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
<化合物(10-A)~化合物(10-NHS)の合成>
 米国特許出願公開第2018/0284105号明細書における化合物例33(2-(3,7-ジ(アゼチジン-1-イル)-5,5-ジメチルジベンゾ[b、e]シリン-10-イリウム-10(5H)-イル)-4-(((2,5-ジオキソピロリジン-1-イル)オキシ)カルボニル)ベンゾエート)の合成法において、ジクロロジメチルシランに代えてジクロロメチルビニルシラン(東京化成社製)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(10)(2mg)及び化合物(10-NHS)(0.5mg)を得た。
化合物(10)
[M+H:509
化合物(10-NHS)
[M+H:606
<標識抗体(10)の合成>
 標識抗体(1)の合成法において、化合物(1-NHS)に代えて化合物(10-NHS)を用いた以外は同様にして標識抗体(10)を得た。
[合成例11:化合物(11)及び標識抗体(11)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
<化合物(11)及び化合物(11-NHS)の合成>
 化合物(10)及び化合物(10-A)の合成法において、アゼチジン塩酸塩に代えて3-フルオロアゼチジン塩酸塩(東京化成社製)を用いた以外は同様にして化合物(11)(1mg)、化合物(11-NHS)(0.3mg)を得た。
化合物(11)
[M+H:545
化合物(11-NHS)
[M+H:642
<標識抗体(11)の合成>
 標識抗体(1)の合成法において、化合物(1-NHS)に代えて化合物(11-NHS)を用いた以外は同様にして標識抗体(11)を得た。
[合成例12:化合物(12)及び標識抗体(12)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
<化合物(12)及び化合物(12-NHS)の合成>
 化合物(10)及び化合物(10-A)の合成法において、アゼチジン塩酸塩に変えて3,3-ジフルオロアゼチジン塩酸塩(富士フイルム和光純薬社製)を用いた以外は同様にして化合物(12)(0.6mg)、化合物(12-NHS)(0.1mg)を得た。
化合物(12)
[M+H:581
化合物(12-NHS)
[M+H:678
<標識抗体(12)の合成>
 標識抗体(1)の合成法において、化合物(1-NHS)に代えて化合物(12-NHS)を用いた以外は同様にして標識抗体(12)を得た。
[合成例13:化合物(13)及び標識抗体(13)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
<化合物(13-A)の合成>
 化合物(10-F)の合成法において、化合物(10-E)に代えて化合物(10-C)を用いた以外は同様にして白色粉体の化合物(13-A)を得た。
<化合物(13-B)の合成>
 化合物(10)の合成法において、化合物(10-F)に代えて化合物(13-A)を用い、アゼチジン塩酸塩に代えて3-フルオロアゼチジン塩酸塩を用いた以外は同様にして黄色粉体の化合物(13-B)(414mg、収率62%)を得た。
[M+H:397
<化合物(13)の合成>
 10mLナスフラスコにtert-ブチル-4-ブロモ-3,5-ジメトキシ安息香酸(Combi-Blocks社製)200mgとテトラヒドロフラン2mLを加え、窒素置換後に-78℃にて冷却し、n-ブチルリチウム(0.405mL、1.6M、n-ヘキサン溶液、関東化学社製)を滴下して15分攪拌した。続いて化合物(13-B)51mgのテトラヒドロフラン溶液(3mL)を加え、攪拌しながら-10℃まで昇温した。LC/MSにて反応完了を確認し、5M塩酸水溶液を加えた。減圧下溶媒を留去した後、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(C18、Biotage社製、アセトニトリル:0.1%トリフルオロ酢酸含有の蒸留水=5:95→50:50)で精製し、目的物を回収して凍結乾燥にて溶媒を留去し、濃青色粉体の化合物(13)(37mg、収率44%)を得た。
[M+H:561
<化合物(13-NHS)の合成>
 化合物(1-NHS)の合成法において、化合物(1)に代えて化合物(13)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(13-NHS)を得た。
<標識抗体(13)の合成>
 標識抗体(1)の合成法において、化合物(1-NHS)に代えて化合物(13-NHS)を用いた以外は同様にして標識抗体(13)を得た。
[合成例14:化合物(14)及び標識抗体(14)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
<化合物(14-A)の合成>
 化合物(13-B)の合成法において、3-フルオロアゼチジン塩酸塩に代えて3-フルオロピロリジン塩酸塩(Enamine社製)を用いた以外は同様にして黄色粉体の化合物(14-A)(213mg、収率47%)を得た。
[M+H:425
<化合物(14)の合成>
 化合物(13)の合成法において、化合物(13-B)に代えて化合物(14-A)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(14)(3.5mg、収率5.6%)を得た。
[M+H:589
<化合物(14-NHS)の合成>
 化合物(1-NHS)の合成法において、化合物(1)に代えて化合物(14)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(14-NHS)を得た。
<標識抗体(14)の合成>
 標識抗体(1)の合成法において、化合物(1-NHS)に代えて化合物(14-NHS)を用いた以外は同様にして標識抗体(14)を得た。
[合成例15:化合物(15)及び標識抗体(15)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
<化合物(15-A)の合成>
 化合物(13-B)の合成法において、3-フルオロアゼチジン塩酸塩に代えてメチル(2,2,2-トリフルオロエチル)アミン塩酸塩(MatrixScientific社製)を用いた以外は同様にして黄色粉体の化合物(15-A)(45mg、収率34%)を得た。
[M+H:473
<化合物(15)の合成>
 化合物(13)の合成法において、化合物(13-B)に代えて化合物(15-A)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(15)(0.96mg、収率1.6%)を得た。
[M+H:637
<化合物(15-NHS)の合成>
 化合物(1-NHS)の合成法において、化合物(1)に代えて化合物(15)を用いた以外は同様にして濃青色粉体の化合物(15-NHS)を得た。
<標識抗体(15)の合成>
 標識抗体(1)の合成法において、化合物(1-NHS)に代えて化合物(15-NHS)を用いた以外は同様にして標識抗体(15)を得た。
[合成例16:比較化合物(1)及び比較標識抗体(1)の合成]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
<比較化合物(1-A)~比較化合物(1-NHS)の合成>
 化合物(1)及び化合物(1-NHS)の合成法において、ジクロロメチルビニルシランに代えてジクロロジメチルシラン(東京化成社製)を用いた以外は同様にして比較化合物(1)(5mg)及び比較化合物(1-NHS)(1mg)を得た。
化合物(11)
[M+H:465
化合物(11-NHS)
[M+H:563
<比較標識抗体(1)の合成>
 標識抗体(1)の合成法において、化合物(1-NHS)に代えて比較化合物(1-NHS)を用いた以外は同様にして比較標識抗体(1)を得た。
[1]水溶性の評価
 1.5mLのエッペンチューブ中に、上記化合物(以下、サンプルと称す)を濃度20mMで含むDMSO溶液5μLと、pH7.4のPBS495μLとを入れて混合し、マルチシェーカーMS 300(商品名、アズワン社製)により、2000rpmで30分間撹拌した。得られた混合液を遮光下で60分間静置した後、さらに遠心沈降(12000rpm、5分間)させた。細孔径0.20μmのフィルターを用いてろ過したろ液について、Nexera UHPLC 〔商品名、島津製作所社製、カラム:Shim-pack XR-ODSII〕を用いてサンプル濃度(サンプルがすべて溶解した場合、サンプル濃度は200μMとなる。)を測定し、以下の評価基準に基づき評価した。
 水溶性については、評価ランクが高いと親水性が高くなるため非常に好ましく、本試験において、水溶性は評価ランク「C」以上を満たすことが、蛍光性化合物としての実用性の観点から好ましい。
 
 - 水溶性の評価基準 - 
A:100μM以上
B:10μM以上100μM未満
C:1μM以上10μM未満
D:1μM未満であるか、または、水溶性が低く濃度測定不可である
[2]蛍光量子収率の評価
 上記化合物のPBS溶液(pH7.4)を、以下参考資料に記載の手法にて評価した。
 “A Guide to Recording Fluorescence Quantum Yields”(HORIBA Scientific社の資料、https://www.horiba.com/fileadmin/uploads/Scientific/Documents/Fluorescence/quantumyieldstrad.pdfより入手可能)
 蛍光量子収率については、評価ランクが高いと蛍光量子収率に優れるため非常に好ましく、本試験において、蛍光量子収率は評価ランク「C」以上を満たすことが、蛍光性化合物としての実用性の観点から好ましい。
 
 - 蛍光量子収率の評価基準 - 
A:0.5以上
B:0.3以上0.5未満
C:0.1以上0.3未満
D:0.1未満
E:低水溶性により評価不可
[3]最大モル吸光係数の評価
 上記化合物のPBS溶液(pH7.4)を、以下参考資料に記載の手法にて評価した。下記評価基準における最大モル吸光係数の単位はmol-1Lcm-1である。
 “TECH TIP #6 Extinction Coefficients”(Thermo Scientific社の資料、https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/LSG/Application-Notes/TR0006-Extinction-coefficients.pdfより入手可能)
 最大モル吸光係数については、評価ランクが高いと最大モル吸光係数に優れるため非常に好ましく、本試験において、最大モル吸光係数は評価ランク「C」以上を満たすことが、蛍光性化合物としての実用性の観点から好ましい。
 
 - 最大モル吸光係数の評価基準 - 
A:100,000以上
B:50,000以上100,000未満
C:10,000以上50,000未満
D:10,000未満
E:低水溶性により評価不可
[4]耐光性の評価
 PBS溶液(pH7.4)に上記で合成した化合物を、吸収波長ピークの吸光度が0.095~0.105となるように溶解した。この溶液を、メリーゴーランド光照射機〔ウシオ電機社製のキセノンランプUXL-500D-O、HA-50フィルタ、Y44フィルタ、露光強度22mW/cm(500nm換算)〕を用いて露光した状態で、各化合物の吸収波長ピークの吸光度を分光器(HP社、Agilent8453)により経時的に測定した。露光前の吸収波長ピークの吸光度を100%として、この吸収波長ピークの吸光度が20%低下(吸収波長ピークの吸光度が80%に到達)するまでの露光時間を求め、以下の評価基準に基づき評価した。
 評価ランクが高いと安定している時間が長くなるため非常に好ましく、本試験において、耐光性は、評価ランク「B」以上を満たすことが、蛍光性化合物としての実用性の観点から好ましい。
 
 - 耐光性の評価基準 - 
A:100時間以上
B:50時間以上100時間未満
C:25時間以上50時間未満
D:2時間以上25時間未満
E:2時間未満
F:低水溶性により評価不可
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
 化合物(1)~(15)及び比較化合物(1)は、それぞれ上記で合成した化合物(1)~(15)及び比較化合物(1)であり、AlexaFluor647はThermo Scientific社製のAlexaFluor647(商品名、製品番号A33084)である。
 実施例1-13、実施例1-14、及び実施例1-15では、耐光性の評価が必ずしも正確には行えておらず、上記表では「-」の表記としている。しかし、化合物(13)~(15)が、化合物(1)~(12)と同レベルの十分な耐光性を示す傾向にあることは確認できている。
 上記表1の結果から、以下のことがわかる。
 参考例1-2で用いた市販の蛍光性化合物は耐光性に劣っていた。
 これに対して、本発明の蛍光性化合物である化合物(1)~(15)及び比較化合物(1)は、耐光性に優れ、水溶性、蛍光量子収率及び最大モル吸光係数がいずれも実用性の観点から好ましいレベルであり、優れた耐光性と優れた蛍光量子収率を示す標識生体物質が得られることが期待される。
 これらの化合物のなかでも、例えば、本発明の蛍光性化合物においてR~R11のうち少なくとも1つが電子求引性基を含む基である化合物(6)は、R~R11がいずれも電子求引性基を含まない化合物(1)に比べてより良好な蛍光量子収率を示している。また、本発明の蛍光性化合物においてR~R11のうち少なくとも1つが電子求引性基を含む基である化合物(15)は、R~R11がいずれも電子求引性基を含まない化合物(4)に比べてより良好な蛍光量子収率を示している。
 また、本発明の蛍光性化合物においてRとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方が、互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成している化合物(10)~(14)は、RとR、又は、R10とR11のいずれの組み合わせも4~7員環の脂肪族複素環を形成していない化合物(9)に比べてより良好な蛍光量子収率を示している。化合物(9)と化合物(10)~(14)とは、本発明の蛍光性化合物における置換基Zの構造が異なるものの、上記蛍光量子収率が良好なものとなる効果は、J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 17397-17404に記載の上記置換基Zの構造の変化に伴う蛍光量子収率の変化がほとんど見られないことに鑑みると、4~7員環の脂肪族複素環の形成に起因する効果であると考えられる。
 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、2021年3月8日に日本国で特許出願された特願2021-036777に基づく優先権を主張するものであり、これ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 (15)

  1.  下記一般式(I)~(IV)のいずれかで表される蛍光性化合物又はその塩。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     式中、Yは、-NR1011又は-OR12を示し、Zは下記式(A)で表される基を示す。
     R~Rはハロゲン原子、シアノ基又は下記式(A)で表される基を示す。
     R~R12は下記式(A)で表される基を示す。RとRは互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよく、R10とR11は互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよい。また、R~R11は、それぞれ隣接するR~Rと結合して5~7員環の、脂肪族複素環又は芳香族複素環を形成していてもよい。
     R21及びR22は下記式(A)で表される基を示し、R21とR22が互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよい。ただし、R21及びR22の少なくとも一方はアルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基である。また、R21がアリール基であって、R22がアルキル基又はアリール基である場合、RとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方は、互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成している。
     R23は下記式(A)で表される基を示す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     
     式中、Lは、単結合、又は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基及び下記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される各基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基を示す。
     R111は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基又は1価の脂肪族複素環基を示す。
     ただし、R111における水素原子が解離性の水素原子である場合は、該解離性の水素原子は解離していてもよい。
     *は結合部を示す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     式中、R31及びR32は水素原子又は置換基を示す。
     *は結合部を示す。
     
     ただし、前記の式(I)又は(II)で表される化合物又はその塩は下記条件αを満たし、前記の式(III)又は(IV)で表される化合物又はその塩は下記条件βを満たす。
    (条件α)
     Zがアリール基である場合、該アリール基は下記式(C)で表される基である。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     式中、R41~R45は水素原子又は置換基を示す。*は結合部を示す。
     ただし、下記(C-1)~(C-3)のうちの少なくともいずれか1つを満たす。
    (C-1)R42~R44のうち少なくとも1つはカルボキシ基又は生体物質に結合可能な置換基のいずれかを有する基である。
    (C-2)R41及びR45はアルキル基又はハロゲン原子である。
    (C-3)R41及びR45のうちの少なくとも一方はフッ素原子又はアルコキシ基である。
    (条件β)
     RとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方は、互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成している。
  2.  前記の蛍光性化合物又はその塩が、前記一般式(I)又は(II)で表される、請求項1に記載の蛍光性化合物又はその塩。
  3.  前記のRとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方が、互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成している、請求項2に記載の蛍光性化合物又はその塩。
     ただし、前記R21がアリール基であって、前記R22がアルキル基又はアリール基である場合、前記のRとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方が互いに結合して形成している環は4員環の脂肪族複素環である。
  4.  前記のR~R11のうち少なくとも1つが電子求引性基を含む基である、請求項2又は3に記載の蛍光性化合物又はその塩。
  5.  前記Zが前記式(C)で表される基である、請求項2~4のいずれか1項に記載の蛍光性化合物又はその塩。
  6.  前記Yが-NR1011である、請求項2~5のいずれか1項に記載の蛍光性化合物又はその塩。
  7.  前記の蛍光性化合物又はその塩が、下記一般式(IA)又は(IIA)で表される、請求項2~6のいずれか1項に記載の蛍光性化合物又はその塩。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     式中、R~R11及びR41~R45は前記のR~R11及びR41~R45と同義である。
     R21及びR22は前記式(A)で表される基を示し、R21とR22が互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成していてもよい。ただし、R21及びR22の少なくとも一方はアルケニル基又はアリール基である。また、R21がアリール基であって、R22がアルキル基又はアリール基である場合、前記のRとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方は、互いに結合して4員環の脂肪族複素環を形成している。
  8.  前記の蛍光性化合物又はその塩が、前記一般式(IA)で表され、
     前記のR、R、R10及びR11が、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基であり、
     前記のR41~R45が、前記条件αにおける(C-1)と(C-2)を満たし、又は(C-1)と(C-3)を満たし、又は(C-1)~(C-3)のすべてを満たす、請求項7に記載の蛍光性化合物又はその塩。
  9.  前記の蛍光性化合物又はその塩が、前記一般式(IA)で表され、
     前記のRとR、又は、R10とR11の各組み合わせのうち少なくとも一方が、互いに結合して4~7員環の脂肪族複素環を形成し、
     前記のR41~R45が、前記条件αにおける(C-1)と(C-2)を満たし、又は(C-1)と(C-3)を満たし、又は(C-1)~(C-3)のすべてを満たす、請求項7に記載の蛍光性化合物又はその塩。
  10.  前記の蛍光性化合物又はその塩が、前記一般式(III)又は(IV)で表される、請求項1に記載の蛍光性化合物又はその塩。
  11.  前記のR~R11のうち少なくとも1つが電子求引性基を含む基である、請求項10に記載の蛍光性化合物又はその塩。
  12.  前記R23がヒドロキシ基、アルコキシ基、アリール基又はアルキル基である、請求項10又は11に記載の蛍光性化合物又はその塩。
     ただし、前記R23がヒドロキシ基である場合、該ヒドロキシ基における水素原子は解離していてもよい。
  13.  請求項1~12のいずれか1項に記載の蛍光性化合物又はその塩と、生体物質とが結合してなる蛍光標識生体物質。
  14.  前記生体物質がタンパク質、アミノ酸、核酸、糖鎖及び脂質のいずれかである請求項13に記載の蛍光標識生体物質。
  15.  前記の蛍光性化合物又はその塩と、前記生体物質との結合が下記i)~v)のいずれかによる結合である請求項13又は14に記載の蛍光標識生体物質。
    i)ペプチド間での非共有結合又は共有結合、
    ii)蛍光性化合物中の長鎖アルキル基と生体物質中の脂質二重膜又は脂質とのファンデルワールス相互作用、
    iii)蛍光性化合物中の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を反応させてなるアミド結合、
    iv)蛍光性化合物中のマレイミド基と生体物質中のスルファニル基とを反応させてなるチオエーテル結合、
    v)蛍光性化合物中のアジド基と生体物質中のアセチレン基、又は、蛍光性化合物中のアセチレン基と生体物質中のアジド基とをClick反応させてなる、トリアゾール環の形成を伴う結合
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