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JP6901554B2 - 診断用途のための分子レポーターとしての[5]ヘリセン誘導体化合物、およびその合成方法 - Google Patents
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JP6901554B2 - 診断用途のための分子レポーターとしての[5]ヘリセン誘導体化合物、およびその合成方法 - Google Patents

診断用途のための分子レポーターとしての[5]ヘリセン誘導体化合物、およびその合成方法 Download PDF

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Description

発明の分野
本発明は化学、より特異的には[5]ヘリセンの誘導体に基づいた有機色素、診断用途のための分子レポーターとしてのその使用、およびその合成方法に関連する。
発明の要旨
本発明は生体分子とコンジュゲートさせるための[5]ヘリセン誘導体化合物に基づいた有機色素、および、農業産業、食物、および環境由来のサンプル中の微生物、毒素、毒物を診断するためのレポーター分子としてのその使用を提供する。
本発明の[5]ヘリセン誘導体化合物の構造は下記の化学式(1)で示され、
Figure 0006901554
ここでGは
−エタン
Figure 0006901554
;および
−エチレン
Figure 0006901554
からなる群から選択される2炭素原子からなる連結基であって、
Aは
−シアノ
−CN;および
−イミド
Figure 0006901554
からなる群から選択される分離または連結した基であって、
ここでR1は
−フェニル;
Figure 0006901554
−アルキル
Figure 0006901554
(aが脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、aが1から7であるとき);および
−アルカン酸
Figure 0006901554
(bが脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、bが1から7であるとき);
からなる群から選択され、
D1は
−オキシアルカン酸
Figure 0006901554
(nが脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、nが1から7であるとき);
−オキシアルカナール
Figure 0006901554
(nが脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、nが1から7であるとき);および
−オキシアルカンスルホネート
Figure 0006901554
(Mがナトリウムとカリウムからなる群から選択される金属原子であり、mが脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、mが3または4であるとき)
からなる群から選択され、
D2は
−ヒドロキシ
−OH;
−オキシアルカン酸
Figure 0006901554
(yが脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、yが1から7であるとき);
−オキシアルカナール
Figure 0006901554
(yが脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、yが1から7であるとき);
−オキシアルカン酸アルキル
Figure 0006901554
(yが脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、yが1から7であるとき、R2はメチル基とエチル基からなる群から選択される);
−オキシアルカノール
Figure 0006901554
(zが脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、zが2から8であるとき);および
−オキシアルカンスルホネート
Figure 0006901554
(Mがナトリウムとカリウムからなる群から選択される金属原子であり、mが脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、mが3または4であるとき)
からなる群から選択される。
本発明の[5]ヘリセン化合物の誘導体は、長いπ共役系を含む芳香族[5]ヘリセンのコアからなる。前記化合物は生体分子と連結することができる官能基を含み、それらは生体分子との結合過程で使用された水または他の溶媒に可溶性である。さらに適切な化学構造を有しているおかげで、本発明の化合物は425〜675nmの波長で良好な蛍光発光を示す。前記化合物が生体分子と連結したときに、その生体分子は良好な蛍光を与え、紫外照射の下で検出できる。
ある態様において、[5]ヘリセン誘導体化合物を調製するための、下記の化学式を有する中間体化合物が記載される:
Figure 0006901554
[ここでGは
−エチレン
Figure 0006901554
である2炭素原子からなる連結基であって、
A1は
−イミド
Figure 0006901554
からなる群から選択される分離または連結した基であって、
ここでR1は
−フェニル
Figure 0006901554
−アルキル
Figure 0006901554
(Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);および
−アルカン酸
Figure 0006901554
(Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
からなる群から選択され、
D3は
−オキシアルカン酸アルキル
Figure 0006901554
(X11は直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、R2はメチル基とエチル基からなる群から選択される);
からなる群から選択され、
D4は
−オキシアルカン酸
Figure 0006901554
(Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
−オキシアルカナール
Figure 0006901554
(Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
−オキシアルカン酸アルキル
Figure 0006901554
(Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、R2はメチル基とエチル基からなる群から選択される);
−オキシアルカノール
Figure 0006901554
(Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される2〜8個の炭素原子を含むアルキル鎖である);および
−オキシアルカンスルホネート
Figure 0006901554
(Mがナトリウムとカリウムからなる群から選択される金属原子であり、X10は直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される、スルホネート末端基を有する3〜4個の炭素原子を含むアルキル鎖である)
からなる群から選択される]。
本発明の他の態様は、[5]ヘリセン化合物の合成方法であり、その方法は:工程a)式(4)の[5]ヘリセン化合物のO−アルキル化反応であって、A1がイミドである式(4)の[5]ヘリセン化合物またはA1がシアノである式(4)の[5]ヘリセン化合物から選択される式(4)の[5]ヘリセン化合物を、有機溶媒1中に塩基1が存在する中でハロアルカン酸アルキルエステル(I)と反応させ、中間体として[5]ヘリセン化合物(5)および/または化合物(6)を得ること;工程b)有機溶媒2の中で塩基2を用いて25〜150℃の範囲内の温度で1から24時間の間、[5]ヘリセン化合物(5)または化合物(6)を加水分解する反応であって、それに続いて酸1で酸性化し、pHを0とし、中間体として[5]ヘリセン化合物(7)または化合物(8)を得ること;工程c)[5]ヘリセン化合物(4)、化合物(5)、または化合物(7)から選択されるOH基を含んでいる中間体化合物を、有機溶媒3の中に塩基3が存在する中でアルカンスルトン(II)とO−アルキル化反応を行い、中間体の最終生成物として[5]ヘリセン化合物(9)、化合物(10)、または化合物(11)を得ること;および、工程d)[5]ヘリセン化合物(5)、化合物(6)、または化合物(10)から選択されるエステル基を含む中間体を、ジイソブチルアルミニウム水素化物(DIBAL−H)を用いて有機溶媒4の中で還元反応を行い、最終生成物として[5]ヘリセン化合物(12)、化合物(13)、および/または化合物(14)および/または化合物(15)または化合物(16)を得ること、を含む。
発明の背景
発光性の有機化合物はバイオテクノロジーにおいて光学的な信号を与えるレポーター分子として使用されている。その有機化合物は適切な波長を有する光源により励起され、蛍光を与える。その分子は共有結合または非共有結合により特異的に、タンパク質、抗体ペプチド、またはDNAのような生体分子に付着することができる。発光性の有機化合物が生体分子に連結したときには、それは一般的にはフルオロフォアと称され得る。多くの場合レポーター分子は芳香族構造を含み、それによりその分子は蛍光発光を示す。
バイオテクノロジーにおける診断用の発光材料には多くの用途があり、特にマイコトキシン解析の用途がある。マイコトキシンは菌類により産生される有機化合物であり、ヒトおよび動物に対して毒性を有する。マイコトキシンの汚染は、収穫前、収穫後の食物処理、貯蔵、および物流を含む、農業の工程における全ての食物生産鎖において見出され得る。多くの毒素は化学的に耐性でありながら熱安定性が高いので、それらはヒトの体内に蓄積し、菌類が殺菌されても短期的または長期的に健康に影響を及ぼし得る。
幾つかのマイコトキシンは高い毒性を有するために、多くの食物管理者は食物中の毒素の許容量の基準を設定している。消費者の安全のために、マイコトキシンの診断は消費者のためのみならず、食物生産者にとっても非常に重要である。
マイコトキシンの診断は、2つの主要部分からなる免疫化学的な技術によって行うことができる。標的分子に特異的に結合する要素は、選択的な認識要素である。標的分子がマイコトキシンである場合には、認識要素は抗体でありえる。第2の要素は、解析のための信号を与えるレポーター分子である。一般的に使用されているレポーター分子の例には、酵素、放射活性化合物、ナノ粒子、および蛍光色素またはフルオロフォアが含まれる。レポーター分子には様々な利点があるために、適切なレポーター分子を選択するためには、解析の目的、診断の方法、およびその他を考慮に入れる必要がある。例えば蛍光色素またはフルオロフォアは、強い光学的信号を与える。よって標的分子の解析は非常に低い濃度でも高感度で行うことができる。しかしながら蛍光化合物は合成のバッチ毎に一貫した性質を有して、大量に調製することができる。
バイオテクノロジーにおける診断の開発の構成要素の1つは、レポーター分子である。バイオテクノロジーにおける診断の開発の鍵となる構成要素の1つは、効率的なレポーター分子である。フルオロフォアは、マルチプレックスリアルタイムポリメラーゼ連鎖反応とマイクロアレイ技術など、多くの技術において多様な標的を検出するための強力なレポーター分子となる。しかしながら、蛍光信号を測定するには高価な検出器が必要とされるので、フルオロフォアの利用は研究のみに限られる。現在蛍光有機化合物は、発光材料として多くの分野で広く使用されている。しかしながらこの型の蛍光化合物は、それらの物理化学的性質:溶解性および生体認識要素とコンジュゲートするための特異的な官能基のために、診断用途のために生体認識要素(例えば抗体、ペプチド、およびDNA)と連結するのに適していない。
バイオテクノロジーで広く使用されている蛍光有機化合物またはフルオロフォアは数多くあり、それにはフルオレセイン、ローダミン、BODIPY、スクアライン、およびシアニン(Goncalves, Chem Rev 109(2009) 190-212; Kobayashi et al, Chem Rev 110(2010)2620-2640; Gust, et al, Molecules 19 (2014) 15824-15865)が含まれ、それらの化学構造を下記に示す。
Figure 0006901554
蛍光材料は発光波長または主要化学構造など、多くの方法で分類できる。バイオテクノロジーにおける診断のための蛍光化合物は、適用するために望ましい性質に改善するために、継続的に開発されてきた。前記の特性には、高いモル分子吸光係数またはモル吸光係数(ε)、高い蛍光量子効率(Φ)、高い化学安定性、熱安定性、および光安定性または光学的安定性が含まれる。その化合物はまた溶媒の中で、特にその化合物を生体分子とコンジュゲートさせるために使用される水の中で可溶性でなければならない。重要なのは、蛍光分子が生体分子と結合した後に、その生体分子の活性が大きく低下してはならないことである。
バイオテクノロジーのための発光有機化合物の開発で重要なのは、新たな有機化合物を合成することである。幾つかの新たな化合物は一定のより良い性質を与える一方で、他の性能が低下する。例えば長波長の発光を有する有機色素は一般的には大分子であり、小さな分子色素よりも溶解性が低い。さらに大きな分子が生体分子とコンジュゲートしたときには、生体分子の活性を低下させてしまう可能性がある。吸収および発光などの光学的性質は、発光有機色素の開発において大いに考慮される。小さなストークスシフトを有する多くの有機色素は、可視領域で光を吸収し、励起波長の近傍で光を発する。しかしながら、診断光源からの光はレポーター有機分子から得られる発光に干渉しないであろうから、大きなストークスシフトを有する有機色素が望まれている。結果として、大きなストークスシフトを有する有機色素は、診断試験キットの設計に利点をもたらすであろう。
[5]ヘリセンまたはペンタヘリセンは、オルト縮合した5つの芳香族環からなる炭化水素化合物であり、らせん状の面外構造がもたらされる。その非置換誘導体は非常に低い蛍光量子収率を与える。[5]ヘリセンの構造を以下に示す。
Figure 0006901554
置換基R(複数)に依り、[5]ヘリセン化合物を調製するための多くの合成経路がある。7,8−ジシアノ[5]ヘリセン化合物は、フタロシアニン合成のための前駆体として調製された[Sooksimuang et al, Porphyrins and Phthalocyanines 6(2002) 544-547 および Mandal et al, Porphyrins and Phthalocyanines 10(2006) 140-146]。その研究は、得られたフタロシアニンが、ヘリセンの面外構造のために可溶性であることを示した。しかしながらその研究は、ジシアノ[5]ヘリセン化合物の光学的性質を説明していなかった。前記化合物の代表を以下に示す。
Figure 0006901554
シアノは良い電子吸引基であるので、7,8−ジシアノ[5]ヘリセン分子中の電子の非局在化の方向性はシアノ基に向かっている。よって適切な位置に電子供与基を追加することで、高い効率で種々の波長で光を放射する新規な有機化合物が数多く提供された。多くの化合物が調製され、下記の発明の中で述べられる有機発光ダイオードのための発光層として使用された。
タイ国特許出願番号0601006279、1001001071、1001001072、1001001426および1101002049は、5,6,9,10−テトラヒドロ−7,8−ジシアノ[5]ヘリセン化合物の誘導体に種々の官能基を付加し、種々の光学特性及び熱特性を有する化合物を得たことを示している。これらの出願の中の化合物は、有機発光ダイオード中の発光材料として適している光学的および光電子的特性を有する。前記化合物は、青、緑、および黄色のダイオードのために使用されている。その化合物の化学構造を以下に示す。
Figure 0006901554
さらに[5]ヘリセン誘導体化合物が更に開発され、タイ国特許出願番号0901003446、1201005097、1201005098および1501006011に見られるように、電子吸引基をシアノから無水物とイミドに変えることによってより広い色域の発光が得られた。それらの化合物の構造を以下に示す。
Figure 0006901554
上記の出願の中の化合物は、有機発光ダイオード中の発光材料に適した、良い光学的、光電子的、および熱特性を有する。よって前記化合物は効率が良い緑のダイオードのために使用されている。
[5]ヘリセン誘導体である2−(2−(ビス(ピリジン−2−イル−メチル)アミノ)エチル)7,12−ジメトキシ−4,5,14,15−テトラヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−1,3(2H)−ジオンが調製され、化学センサーとして使用された。その分子は異なった診断条件を適用することにより、銅または亜鉛イオンのいずれかを特異的に解析することができるイオノフォアを構成する。[5]ヘリセン断片は、その分子が蛍光信号を発するようにするフルオロフォアとして働く。前記の化合物はタイ国特許出願番号1501003213の中に述べられておりその構造を以下に描く。
Figure 0006901554
上記で述べた[5]ヘリセン誘導体化合物は多くの良い特性、すなわち、高い効率を有する様々な可視発光波長、高い熱安定性および良い化学耐性を有するために、前記化合物は有機発光ダイオード中の発光層のための基準を満たす。
しかし前記[5]ヘリセン化合物の構造をさらに改変して、異なった構造とバイオテクノロジーにおけるレポーター分子の要件を満たす性質を示すようにした。
図1は、抗体やタンパク質などの生体分子とコンジュゲートした分子レポーター分子の試験の概要である。 図2は、膜上の抗体スポット(A)と結果の解釈(B)の概要である。 図3は、本発明の分子レポーターとコンジュゲートしたマウス抗体の膜上での試験である。 図4は、本発明の分子レポーターとコンジュゲートした抗体と抗原との間の結合反応性の試験の概要である。 図5は、本発明の分子レポーターの有り無しでコンジュゲートした抗体の結合反応性である。
発明の詳細な説明
本発明は下記の化学式(1)で示される[5]ヘリセン誘導体化合物を提供し、
Figure 0006901554
ここでGは
−エタン
Figure 0006901554
;および
−エチレン
Figure 0006901554
からなる群から選択される2炭素原子からなる連結基であって、
Aは
−シアノ
−CN;および
−イミド
Figure 0006901554
からなる群から選択される分離または連結した基であって、
ここでR1は
−フェニル;
Figure 0006901554
−アルキル
Figure 0006901554
(aが直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、aが1から7であるとき);および
−アルカン酸
Figure 0006901554
(bが直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、bが1から7であるとき);
からなる群から選択され、
D1は
−オキシアルカン酸
Figure 0006901554
(nが直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、nが1から7であるとき);
−オキシアルカナール
Figure 0006901554
(nが直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、nが1から7であるとき);および
−オキシアルカンスルホネート
Figure 0006901554
(Mがナトリウムとカリウムからなる群から選択される金属原子であり、mがスルホネート末端基を有する、直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、mが3または4であるとき)
からなる群から選択され、
D2は
−ヒドロキシ
−OH;
−オキシアルカン酸
Figure 0006901554
(yが直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、yが1から7であるとき);
−オキシアルカナール
Figure 0006901554
(yが直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、yが1から7であるとき);
−オキシアルカン酸アルキル
Figure 0006901554
(yが直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、yが1から7であるとき、R2はメチル基とエチル基からなる群から選択される);
−オキシアルカノール
Figure 0006901554
(zが直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、zが2から8であるとき);および
−オキシアルカンスルホネート
Figure 0006901554
(Mがナトリウムとカリウムからなる群から選択される金属原子であり、mがスルホネート末端基を有する、直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、mが3または4であるとき)
からなる群から選択される。
本発明の他の態様は、化学式(1)で示される[5]ヘリセン誘導体化合物に関連し、ここで、
a)Aはシアノ;Gはエタン;D1はヒドロキシであり;およびD2はオキシアルカン酸およびオキシアルカナールからなる群から選択される、
b)Aはシアノ;Gはエタン;D1はオキシアルカン酸であり;およびD2はヒドロキシ、オキシアルカン酸およびオキシアルカンスルホネートからなる群から選択される、
c)Aはシアノ;Gはエタン;D1はオキシアルカナールであり;およびD2はヒドロキシ、オキシアルカン酸アルキル、オキシアルカナールおよびオキシアルカノールからなる群から選択される、
d)Aはシアノ;Gはエチレン;D1はオキシアルカン酸であり;およびD2はヒドロキシ、オキシアルカン酸、およびオキシアルカンスルホネートからなる群から選択される、
e)Aはシアノ;Gはエチレン;D1はオキシアルカナールであり;およびD2はヒドロキシおよびオキシアルカノールからなる群から選択される、
f)Aはイミドであって、R1はフェニルとアルキルからなる群から選択され;Gはエタンとエチレンからなる群から選択され;D1はオキシアルカナールであり;D2はヒドロキシ、オキシアルカナール、オキシアルカン酸アルキル、オキシアルカノール、およびオキシアルカンスルホネートからなる群から選択される、
g)Aはイミドであって、R1はアルカン酸であり;Gはエタンであり;D1とD2はオキシアルカンスルホネートである。
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエタンであり、Aはシアノであり、D1は6−オキシヘキサン酸であり、D2はヒドロキシルである、6−((3,4−ジシアノ−8−ヒドロキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−13−イル)オキシ)ヘキサン酸であり、すなわち、下記の構造で示される化合物1である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエタンであり、Aはシアノであり、D1は6−オキシヘキサン酸であり、D2は3−オキシプロパン−1−スルホン酸ナトリウムである、3−((13−((5−カルボキシペンチル)オキシ)−3,4−ジシアノ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)プロパン−1−スルホン酸ナトリウムであり、すなわち、下記の構造で示される化合物2である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエタンであり、Aはシアノであり、D1とD2は6−オキシヘキサン酸である、6,6’−((3,4−ジシアノ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサン酸であり、すなわち、下記の構造で示される化合物3である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエチレンであり、Aはシアノであり、D1は6−オキシヘキサン酸であり、D2はヒドロキシである、6−((3,4−ジシアノ−8−ヒドロキシジベンゾ[c,g]フェナントレン−13−イル)オキシ)ヘキサン酸であり、すなわち、下記の構造で示される化合物4である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエチレンであり、Aはシアノであり、D1は6−オキシヘキサン酸であり、D2は3−オキシプロパン−1−スルホン酸ナトリウムである、3−((8−((5−カルボキシペンチル)オキシ)−3,4−ジシアノジベンゾ[c,g]フェナントレン−13−イル)オキシ)プロパン−1−スルホン酸ナトリウムであり、すなわち、下記の構造で示される化合物5である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエチレンであり、Aはシアノであり、D1とD2は6−オキシヘキサン酸である、6,6’−((3,4−ジシアノジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサン酸であり、すなわち、下記の構造で示される化合物6である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエタンであり、Aはシアノであり、D1は6−オキシヘキサナールであり、D2はヒドロキシである、8−ヒドロキシ−13−((6−オキソヘキシル)オキシ)−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルであり、すなわち、下記の構造で示される化合物7である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエタンであり、Aはシアノであり、D1とD2は6−オキシヘキサナールである、8,13−ビス((6−オキソヘキシル)オキシ)−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルであり、すなわち、下記の構造で示される化合物8である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエタンであり、Aはシアノであり、D1は6−オキシヘキサナールであり、D2は6−オキシヘキサン−1−オールである、8−((6−ヒドロキシヘキシル)オキシ)−13−((6−オキソヘキシル)オキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルであり、すなわち、下記の構造で示される化合物9である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエタンであり、Aはシアノであり、D1は4−オキシブタナールであり、D2は4−オキシブタン酸エチルである、4−((3,4−ジシアノ−13−(4−オキソブトキシ)−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ブタン酸エチルであり、すなわち、下記の構造で示される化合物10である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエチレンであり、Aはシアノであり、D1は6−オキシヘキサナールであり、D2はヒドロキシである、8−ヒドロキシ−13−((6−オキソヘキシル)オキシ)ジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルであり、すなわち、下記の構造で示される化合物11である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエチレンであり、Aはシアノであり、D1とD2は6−オキシヘキサナールである、8,13−ビス((6−オキソヘキシル)オキシ)ジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルであり、すなわち、下記の構造で示される化合物12である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエタンであり、Aはイミド(R1は4−ブタン酸)であって、D1とD2は3−オキシプロパン−1−スルホン酸ナトリウムである、3,3’−((2−(3−カルボキシプロピル)−1,3−ジオキソ−4,5,14,15−テトラヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7,12−ジイル)ビス(オキシ)ビス(プロパン−1−スルホン酸)ナトリウムであり、すなわち、下記の構造で示される化合物13である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエタンであり、Aはイミド(R1はフェニル)であって、D1は6−オキシヘキサナールであり、D2は3−オキシプロパン−1−スルホン酸ナトリウムである、3−((1,3−ジオキソ−12−((6−オキソヘキシル)オキシ)−2−フェニル−4,5,14,15−テトラヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7−イル)オキシ)プロパン−1−スルホン酸ナトリウムであり、すなわち、下記の構造で示される化合物14である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエタンであり、Aはイミド(R1はフェニル)であって、D1は6−オキシヘキサナールであり、D2はヒドロキシである、6−((7−ヒドロキシ−1,3−ジオキソ−2−フェニル−4,5,14,15−ヘキサヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−12−イル)オキシ)ヘキサナールであり、すなわち、下記の構造で示される化合物15である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエタンであり、Aはイミド(R1はフェニル)であって、D1とD2は6−オキシヘキサナールである、6,6’−((1,3−ジオキソ−2−フェニル−2,3,4,5,14,15−ヘキサヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7,12−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサナールであり、すなわち、下記の構造で示される化合物16である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエタンであり、Aはイミド(R1はフェニル)であって、D1は6−オキシヘキサナールであり、D2は6−オキシヘキサン酸エチルである、6−((1,3−ジオキソ−12−((6−オキソヘキシル)オキシ)−2−フェニル−4,5,14,15−テトラヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7−イル)オキシ)ヘキサン酸エチルであり、すなわち、下記の構造で示される化合物17である。
Figure 0006901554
[5]ヘリセン誘導体化合物の例は、Gはエチレンであり、Aはイミド(R1はフェニル)であって、D1は6−オキシヘキサナールであり、D2はヒドロキシである、6−((7−ヒドロキシ−1,3−ジオキソ−2−フェニル−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−12−イル)オキシ)ヘキサナールであり、すなわち、下記の構造で示される化合物18である。
Figure 0006901554
本発明における[5]ヘリセン化合物の誘導体は、長いπ共役系を含む芳香族[5]ヘリセンのコアからなる。適切な化学構造を有するために、本発明の化合物は良い蛍光を示す。さらに前記化合物は、生体分子と連結することができる官能基を含み、それらは生体分子との結合過程で使用された水または他の溶媒に可溶性である。前記化合物は425〜675nmの範囲で蛍光発光を与える。前記化合物がタンパク質、抗体、およびペプチドなどの生体分子に連結したときには、その生体分子は良好な蛍光発光を与え、紫外照射の下でそれを検出することができる。それらの良好な化学的および光学的な性質のために、本発明の発光有機化合物は、農業産業、食物、および環境由来のサンプル中の微生物、毒素、および毒物の診断におけるレポーター分子として使用するのに適している。
本発明の[5]ヘリセン誘導体化合物の合成方法は、以下の工程を含む。
a)式(4)の[5]ヘリセン化合物の(アルキルエステルを導入するための)O−アルキル化反応であって、A1がイミドである式(4)の[5]ヘリセン化合物またはA1がシアノである式(4)の[5]ヘリセン化合物から選択される、式(4)の[5]ヘリセン化合物を、所望のエステル末端基を含んでいる1級アルキルハライドであるハロアルカン酸アルキルエステル(I)と反応させる。前記反応は触媒として塩基1の存在下で行われ、塩基1は重炭酸ナトリウム(NaHCO)、重炭酸カリウム(KHCO)、炭酸ナトリウム(NaCO)、および炭酸カリウム(KCO)からなる群から選択され、最も効果的であるのは炭酸カリウム(KCO)である。また前記アルキル化は、ジメチルホルムアミド、アセトン、アセトニトリル、およびそれらの混合物からなる群から選択される有機溶媒1の中で行われ、最も効果的である溶媒はジメチルホルムアミドである。その反応は60〜160℃の範囲内の温度で2〜12時間の間行われ、少なくとも1つのアルキルエステル基を含んでいる中間体分子として、[5]ヘリセン化合物(5)および/または化合物(6)が得られる。その反応を以下に描く。
Figure 0006901554
ここでnとyは独立であって、
nは第1のアルキル化反応中で反応しているハロアルカン酸アルキルエステル(I)中の脂肪族炭化水素の炭素原子の数であり、nは1〜7であり、前記炭化水素は直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される。
yは第2のアルキル化反応中で反応しているハロアルカン酸アルキルエステル(I)中の脂肪族炭化水素の炭素原子の数であり、yは1〜7であり、前記炭化水素は直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される。
Xは塩素(Cl)、臭素(Br)、およびヨウ素(I)からなる群から選択されるハロゲン原子である。
R2はメチルとエチルからなる群から選択されるアルキル基である。
Gは
−エタン
Figure 0006901554
;および
−エチレン
Figure 0006901554
からなる群から選択される2炭素原子からなる連結基である。
A1は
−シアノ
−CN;および
−イミド
Figure 0006901554
からなる群から選択される分離または連結した基であって、
ここでR1は
−フェニル;
Figure 0006901554
−アルキル
Figure 0006901554
(aが直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、aが1から7であるとき);および
−アルカン酸
Figure 0006901554
(bが直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、bが1から7であるとき)
からなる群から選択される。
b)水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)、および水酸化リチウム(LiOH)からなる群から選択される塩基2を用いた、[5]ヘリセン化合物(5)または化合物(6)の加水分解反応。この反応は、エタノール、メタノール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロメタン、およびそれらの混合物からなる群から選択される有機溶媒2の中で行われ、最も効果的である溶媒はエタノールである。前記反応は、25〜150℃の範囲内の温度で1から24時間の間行われ、それに続いて、塩酸と硫酸からなる群から選択される酸1で酸性化し、pHを0として、最終生成物または中間体として、少なくとも1つのカルボン酸基を含む[5]ヘリセン化合物(7)または化合物(8)を得る。その反応を以下に描く。
Figure 0006901554
c)その分子にスルホネート基を付加して、その分子を水性媒体中で可溶性とするためのO−アルキル化反応。[5]ヘリセン化合物(4)、化合物(5)、または化合物(7)から選択されるOH基を含んでいる中間体化合物は、触媒として塩基3が存在する下でアルカンスルトン(II)と反応し、塩基3は水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)、ナトリウムメトキシド(NaOMe)、カリウムメトキシド(KOMe)、ナトリウムエトキシド(NaOEt)、およびカリウムエトキシド(KOEt)からなる群から選択され、最も効果的であるのはナトリウムエトキシドである。メタノール、エタノール、アセトンおよびアセトニトリルからなる群から選択される有機溶媒3がこの反応における溶媒として使用され、最も効果的であるのはエタノールである。その反応は、25〜80℃の範囲内の温度で6〜120時間の間行われ、中間体の最終生成物として、[5]ヘリセン化合物(9)、化合物(10)、または化合物(11)を得る。その反応を下記に示す。
Figure 0006901554
ここでMはナトリウムとカリウムからなる群から選択される金属原子であり、
mは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、mは3または4である。
d)[5]ヘリセン化合物(5)、化合物(6)、または化合物(10)から選択されるエステル基を含む中間体の、水素化ジイソブチルアルミニウム(DIBAL−H)を用いた還元反応。その反応はジクロロメタン、テトラヒドロフラン、トルエンおよびそれの混合物からなる群から選択される有機溶媒4の中で行われる。その反応は−90℃〜室温の範囲内の温度で1〜4時間の間行われ、最終生成物として、[5]ヘリセン化合物(12)、化合物(13)および/または化合物(14)および/または化合物(15)、または化合物(16)を得る。
Figure 0006901554
ここで、m、n、yおよびzは独立しており、
nは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、nは1〜7である、
yは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、yは1〜7である、
zは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、zは1〜7である、
Mはナトリウムまたはカリウムからなる群から選択される金属原子であり、
mは、スルホンネート末端基を有する、直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、mは3または4である、
ときにm、n、y、およびzは独立である。
さらに、本発明における[5]ヘリセン誘導体化合物に基づいた有機色素の合成はイミド化反応を含み、イミド化合物を作成する。前記反応は、式(2)の[5]ヘリセン化合物を、触媒として酸2が存在する下で一級アミン(III)と反応させることにより行われ、酸2は酢酸、塩酸、および硫酸からなる群から選択され、最も効果的であるのは酢酸である。その反応は、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、トルエン、ベンゼン、およびそれらの混合物からなる群から選択される有機溶媒5の中で行われ、最も効果的である溶媒はジメチルホルムアミドである。その反応は80〜160℃の範囲内の温度で2〜12時間の間行われ、化学式(3)により示される[5]ヘリセンイソインドールジオン化合物が得られ、その反応を下記に描く。
Figure 0006901554
ここで
Gは
−エタン
Figure 0006901554
;および
−エチレン
Figure 0006901554
からなる群から選択される2炭素原子からなる連結基であって、
ここでR1は
−フェニル;
Figure 0006901554
−アルキル
Figure 0006901554
(aが直鎖または分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、aが1から7であるとき);および
−アルカン酸
Figure 0006901554
(bが直鎖または分岐した鎖からなる群から選択される脂肪族炭化水素中の炭素原子の数であり、bが1から7であるとき);
からなる群から選択される。
それにもかかわらず、[5]ヘリセン誘導体化合物の調製方法の反応工程の順序を変更し、所望の生成物を得ることができる。
下記の実施例において本発明の[5]ヘリセン誘導体化合物の合成方法を示す。
実施例1
6−((3,4−ジシアノ−13−ヒドロキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ヘキサン酸または化合物1の合成
工程a)
Figure 0006901554
8,13−ジヒドロキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリル(化合物21、1.00g,2.75mmol)、6−ブロモヘキサン酸エチル(ethyl-6-bromohexanolate)(0.61g、2.75mmol)、炭酸カリウム(KCO)(0.46g、3.30mmol)および50mLのDMFの混合物を、100mLの丸底フラスコ中で攪拌し、アルゴン雰囲気下で7時間、80℃で加熱した。室温に冷却した後に、反応混合物を1時間の間激しく攪拌しながら水(600ml)の中に投入した。水層を酢酸エチル(200mL×2)で抽出した。有機層をNaSOで乾燥して除去し、粗生成物を得た。粗生成物を順相カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、EtOAc−ヘキサンが20%から50%)で精製し、純粋な6−((3,4−ジシアノ−13−ヒドロキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ヘキサン酸エチルを、黄色い粘性の液体として得た(化合物23:0.8g,収率57%)。この化合物を次の工程で使用した。
工程b)
Figure 0006901554
6−((3,4−ジシアノ−13−ヒドロキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ヘキサン酸(化合物23:0.20g、0.39mmol)を4.0mLエタノール中に溶解し、2MのNaOH水溶液を1.5mL添加した。その溶液を室温で5時間攪拌した。1MのHCl水溶液をpHが0になるまで反応溶液に添加し、橙黄色の沈殿が生成した。沈殿した固体を水で洗浄し乾燥し、純粋な生成物である6−((3,4−ジシアノ−13−ヒドロキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ヘキサン酸または化合物1を、淡黄色の固体として得た(0.18g、収率95%)。
1H NMR (500 MHz, MeOD-d4): δ 7.10 (d, J=8.5 Hz, 1H), 7.01 (d, J=8.5 Hz, 1H), 6.85 (s, 1H), 6.72 (s, 1H), 6.51 (d, J=7.0 Hz, 1H), 6.38 (d, J =7.0 Hz, 1H), 3.96 (s, 2H), 3.23 (s, 2H), 2.87-2.80 (m, 4H), 2.58 (s, 2H), 2.18 (t, J =7.5 Hz, 2H), 1.77-1.75 (m, 2H), 1.65-1.62 (m, 2H), 1.50-1.48 (m, 2H) ppm.
13C NMR (125 MHz, MeOD-d4): δ 183.00, 161.82, 160.32, 145.44, 145.34, 142.83, 142.68, 139.35, 138.90, 132.83, 132.60, 126.99, 125.90, 117.10, 115.71, 114.97, 114.68, 114.17, 112.58, 112.37, 69.51(2×CH2), 39.41(3×CH2), 30.67, 30.10, 27.86, 27.66 ppm.
FT-IR (KBr): vmax 3363, 3212, 2943, 2224, 1705, 1606, 1411, 1274, 1242, 863, 821 cm-1
実施例2
3−((13−((5−カルボキシペンチル)オキシ)−3,4−ジシアノ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)プロパン−1−スルホン酸ナトリウムまたは化合物2の合成
Figure 0006901554
乾燥エタノール(5mL)中の6−((3,4−ジシアノ−13−ヒドロキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ヘキサン酸または化合物1(0.13g、0.27mmol)の混合物を、全ての固体が消失するまでアルゴン雰囲気下で攪拌した。3mLの乾燥エタノール中のナトリウムエトキシド(0.040g、0.59mmol)の混合物を滴下して添加し、1時間攪拌し、黄色い溶液が橙褐色に変化した。その後2mLの乾燥エタノール中の1,3プロパンスルトン(0.05g、0.44mmol)を混合物に添加した。その反応混合物を室温で4日間攪拌した。その反応を、TLCとオレンジ色の固体の沈殿を用いて追跡した。減圧下での蒸留によりエタノールを除去し、粗生成物を得た。その粗生成物を、逆相シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィー(メタノール:水が50%から100%)により精製し、純粋な生成物である3−((13−((5−カルボキシペンチル)オキシ)−3,4−ジシアノ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)プロパン−1−スルホン酸ナトリウムまたは化合物2を、黄緑色の固体として得た(0.09g、収率44%)。
1H NMR(500 MHz, MeOD-d4): δ 7.10 (tt, J =7.8, 1.5 Hz, 2H), 6.90 (s, 1H), 6.87 (s, 1H), 6.54 (tt, J=10.3, 2.0 Hz, 2H), 4.11 (s, 2H), 3.97 (s, 2H), 3.30-3.25 (broad, 1H), 2.96 (t, J =7.5 Hz, 2H), 2.90 (s, 4H), 2.62 (s, 2H), 2.25-2.18 (m, 2H), 2.16 (t, J =7.5 Hz, 2H), 1.78-1.75 (m, 2H), 1.66-1.63 (m, 2H), 1.50-1.48 (m, 2H) ppm.
FT-IR(KBr): vmax3445, 2943, 2857, 2221, 1718, 1607, 1275, 1244, 1209, 1038, 853, 597 cm-1
実施例3
6,6’−((3,4−ジシアノ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサン酸または化合物3の合成
工程a)
Figure 0006901554
8,13−ジヒドロキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリル(化合物21:0.50g、1.37mmol)、エチル−4−ブロモブチラート(0.67g、3.00mmol)、炭酸カリウム(KCO)(0.57g、4.13mmol)および15mLのDMFの混合物を攪拌し、アルゴン雰囲気下で7時間、80℃で加熱した。室温に冷却した後に反応混合物を、1時間の間激しく攪拌しながら水(600mL)の中に投入した。水層を酢酸エチル(200mL×2)で抽出した。有機層をNaSOで乾燥して除去し、粗生成物を得た。粗生成物を順相カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、EtOAc−ヘキサンが50%)で精製し、純粋な6,6’−((3,4−ジシアノ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサン酸ジエチル(化合物24)を、黄色い固体として得た(0.82g、収率92%)。
工程b)
Figure 0006901554
6,6’−((3,4−ジシアノ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサン酸ジエチル(化合物24:0.29g、0.44mmol)を5.0mLのエタノール中に溶解し、反応混合物に2MのNaOH水溶液を3mL添加した。その溶液を室温で5時間攪拌し、その後に減圧下でエタノールを除去した。1MのHCl(水溶液)を、pHが0になるまでその溶液に添加し、オレンジ色の沈殿を生成した。その沈殿を水(15mL)で洗浄し、乾燥した(0.24g、収率92%、融点172−173℃)。
1H NMR (500 MHz, MeOD-d4): δ 7.08 (d, J=8.5 Hz, 2H), 6.86 (s, 2H), 6.51 (d, J=7.0, 2H), 4.12 (b s, 4H), 3.30-3.20 (b, 2H), 2.95-2.85 (b, 4H), 2.70-2.52 (b, 2H), 2.30 (t, J =7.0 Hz, 4H), 1.90-1.75 (m, 4H), 1.75-1.60 (m, 4H), 1.55-1.45 (m, 4H) ppm.
13C NMR (125 MHz, MeOD-d4): δ 177.55, 161.30, 144.96, 142.28, 138.54, 132.19, 126.48, 116.54, 114.24, 113.68, 112.21, 68.88, 34.87, 30.02, 29.64, 29.58, 26.75, 25.83 ppm.
FT-IR(KBr): vmax3462, 2943, 2910, 2221, 1707, 1607, 1275, 1244, 1108, 1095, 855, 809 cm-1
実施例4
6−((3,4−ジシアノ−8−ヒドロキシジベンゾ[c,g]フェナントレン−13−イル)オキシ)ヘキサン酸または化合物4の合成
工程a)
Figure 0006901554
8,13−ジヒドロキシ−ジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリル(化合物22:1.16g、3.23mmol)、6−ブロモヘキサン酸エチル(ethyl-6-bromohexanolate)(0.73g、3.29mmol)、炭酸カリウム(KCO)(0.68g、4.94mmol)および90mLのDMFの混合物を攪拌し、アルゴン雰囲気下で4時間、85℃で加熱した。室温に冷却した後に、反応混合物を1時間の間激しく攪拌しながら800mLの水の中に投入した。水層を酢酸エチルで抽出した。有機層を無水NaSOで乾燥し、溶媒を除去して粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO、EtOAc−ヘキサンが25%から50%)で精製し、6−((3,4−ジシアノ−13−ヒドロキシジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ヘキサン酸エチルまたは化合物25を、茶色い固体として得た(0.64g、収率40%)。
工程b)
Figure 0006901554
10mLのエタノール中の6−((3,4−ジシアノ−13−ヒドロキシジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ヘキサン酸エチル(化合物25:0.64g、1.32mmol)と2MのNaOH(水溶液)4mLを混合し、アルゴン雰囲気下室温で、4時間攪拌した。減圧下でエタノールを除去した後、1MのHClを滴下してpHが0になるまで添加することで反応混合物を酸性化し、溶液からオレンジ色の固体を沈殿させた。その固体をろ過し、水で洗浄して乾燥した。対応する生成物である6−((3,4−ジシアノ−13−ヒドロキシジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ
)ヘキサン酸または化合物4を、オレンジ色の固体として得た(0.54g、収率87%)。
1H NMR (500 MHz, MeOD-d4): δ 8.11-8.06 (m, 5H), 8.02 (d, J=9.0 Hz, 1H), 7.43 (s, 1H), 7.30 (s, 1H), 6.90 (d, J=8.0 Hz, 1H), 6.84 (d, J=9.0 Hz, 1H), 4.19 (t, J=6.5 Hz, 2H), 2.33 (t, J =7.0 Hz, 2H), 1.90 (quin, J =7.0 Hz, 2H), 1.73 (quin, J=7.0 Hz, 2H), 1.60 (quin, J=7.0 Hz, 2H) ppm.
13C NMR (125 MHz, MeOD-d4): δ 160.85, 159.59, 137.36, 137.14, 131.14, 131.75, 131.48, 131.36, 131.23, 131.01, 129.39, 129.16, 125.16, 124.86, 123.36, 123.22, 118.51, 118.25, 117.60, 117.36, 114.12, 113.78, 111.34, 109.06, 69.28, 35.84, 30.04, 26.91, 26.23 ppm.
FT-IR (KBr):vmax3222, 2922, 2223, 1708, 1614, 1565, 1490, 1354, 1236, 1186, 858, 529 cm-1
実施例5
3−((8−((5−カルボキシペンチル)オキシ)−3,4−ジシアノジベンゾ[c,g]フェナントレン−13−イル)オキシ)プロパン−1−スルホン酸ナトリウムまたは化合物5の合成
Figure 0006901554
乾燥エタノール(45mL)中の6−((3,4−ジシアノ−13−ヒドロキシジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ヘキサン酸または化合物4(0.70g、1.48mmol)の混合物を、アルゴン雰囲気下で全ての固体が消失するまで攪拌した。10mLの乾燥エタノール中のナトリウムエトキシド(0.15g、2.22mmol)の混合物を滴下して添加し、1時間攪拌し、黄色い溶液が橙褐色に変化した。その後、5mLの乾燥エタノール中の1,3プロパンスルトン(0.19g、1.62mmol)を、その混合物に添加した。その反応混合液を室温で4日間攪拌した。反応をTLCとオレンジ色の固体の沈殿を用いて追跡した。減圧下の蒸留によりエタノールを除去し、粗生成物を得た。粗生成物を、逆相シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィー(メタノール:水が50%)で精製し、純粋な生成物である3−((8−((5−カルボキシペンチル)オキシ)−3,4−ジシアノジベンゾ[c,g]フェナントレン−13−イル)オキシ)プロパン−1−スルホン酸ナトリウムまたは化合物5を、黄緑色の固体として得た(0.12g、収率27%)。
1H NMR (500 MHz, MeOD-d4): δ 8.15-8.19 (m, 5H), 7.49 (d, J=2.3 Hz, 2H), 6.95-6.70 (m, 3H), 4.33 (t, J=6.5 Hz, 2H), 4.18 (t, J=6.5 Hz, 2H), 3.04 (t, J=7.5 Hz, 2H), 2.34 (quin, J=7.0 Hz, 2H), 2.20 (t, J=7.5 Hz, 2H), 1.89 (quin, J=8 Hz, 2H), 1.70 (quin, J=7.5 Hz, 2H), 1.57 (quin, J=8 Hz, 2H) ppm.
13C NMR (125 MHz, MeOD-d4): δ 161.09, 160.79, 137.28, 131.61, 130.92, 129.48, 128.63, 125.85, 125.70, 123.52, 123.40, 123.36, 118.79, 116.56, 109.30, 109.13, 69.46, 68.16, 39.14, 30.75, 30.18, 27.49, 27.23, 26.27 ppm
FT-IR (KBr): vmax3435, 2928, 2224, 1614, 1565, 1450, 1408, 1358, 1192, 1051, 861, 796, 671, 537, 459 cm-1
実施例6
6,6’−((3,4−ジシアノジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサン酸または化合物6の合成
工程a)
Figure 0006901554
8,13−ジヒドロキシ−ジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリル(化合物22:1.16g,3.23mmol)、エチル−6−ブロモヘキサン酸(bromohexanolate)(0.73g、3.29mmol)、炭酸カリウム(KCO)(0.68g、4.94mmol)および90mLのDMFの混合物を攪拌し、アルゴン雰囲気下で4時間、85℃で加熱した。室温に冷却した後に、反応混合物を1時間の間激しく攪拌しながら800mLの水の中に投入した。水層を酢酸エチルで抽出した。有機層を無水NaSOで乾燥し、溶媒を除去して粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO、EtOAc−ヘキサンが50%)で精製し、6,6’−((3,4−ジシアノ−ジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサン酸ジエチルを、黄色い固体として得た(化合物26:0.59g、収率28%)。
工程b)
Figure 0006901554
30mLのエタノール中の6,6’−((3,4−ジシアノ−ジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサン酸ジエチル(化合物26:0.20g、3.30mmol)と、2MのNaOH(水溶液)10mLを混合して、アルゴン下室温で4時間攪拌した。減圧下でエタノールを除去した後に、1MのHClを反応物に滴下してpHが0になるまで添加し、溶液からオレンジ色の固体を沈殿させた。その固体を濾過し、水で洗浄して乾燥した。対応する生成物である6,6’−((3,4−ジシアノジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサ
ン酸または化合物6を、オレンジ色の固体として得た(0.162g、収率83%)。
1H NMR (500 MHz, MeOD-d4): δ 8.18 (d, J=7.5 Hz, 1H), 8.12 (d, J=2.0 Hz, 1H), 8.07 (d, J=4.0 Hz, 1H), 7.99 (d, J=9.0 Hz, 1H), 7.95 (s, 1H), 7.88 (d, J=8.5 Hz, 1H), 7.33-7.41 (m, 2H), 6.84-6.91 (m, 2H), 4.16 (q, J=6.3 Hz, 4H), 2.33 (q, J=7.0 Hz, 4H), 1.86 (quin, J=6.0 Hz, 4H), 1.70 (quin, J=7.0 Hz, 4H), 1.46 (quin, J=7.0 Hz, 4H) ppm.
13C NMR (125 MHz, DMSO-d6): δ 174.63, 170.51, 158.76, 157.29, 135.28, 134.54, 130.44, 129.85, 129.71, 129.42, 128.60, 127.44, 125.62, 124.61, 124.36, 122.47, 122.03, 121.16, 117.34, 116.59, 115.56, 112.41, 108.08, 107.98, 67.52, 33.84, 28.45, 25.24, 24.39 ppm.
FT-IR (KBr): vmax3065, 2936, 2223, 1704, 1615, 1447, 1354, 1280, 1235, 1183, 849, 667, 539 cm-1
実施例7
8−ヒドロキシ−13−((6−オキソヘキシル)オキシ)−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルまたは化合物7の合成
工程a)
Figure 0006901554
8,13−ジヒドロキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリル(化合物21:2.00g、5.50mmol)、6−ブロモヘキサン酸エチル(1.64g、7.35mmol)、炭酸カリウム(KCO)(1.51g、10.95mmol)および180mLのDMFの混合物を、250mLの丸底フラスコ中で攪拌し、アルゴン雰囲気下で7時間、80℃で加熱した。室温に冷却した後に、1時間の間激しく攪拌しながら反応混合物を水(1000mL)の中に投入した。水層を酢酸エチル(300mL×2)で抽出した。有機層をNaSOで乾燥し除去して、粗生成物を得た。粗生成物を順相カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、EtOAc−ヘキサンが20%から50%)で精製し、純粋な6−((3,4−ジシアノ−13−ヒドロキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ヘキサン酸エチル(化合物23:1.68g、収率57%)を、黄色い固体として得た。この化合物を次の工程に使用した。
工程b)
Figure 0006901554
6−((3,4−ジシアノ−13−ヒドロキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ヘキサン酸エチル(化合物23:0.25g、0.49mmol)をCHCl(7mL)の中に溶解し、アルゴン下−80から−60℃で、15分間攪拌した。その後、THF(4mL)中の1MのDIBAL−H溶液を添加した。その反応をアルゴン下、−80から−60℃に1.5時間制御した。その反応物にメタノール(10mL)と水(15mL)を滴下して添加し、アルゴン下で30分間攪拌を継続した。水層をジクロロメタンで抽出した(100mL×2)。有機層を無水NaSOで乾燥し、減圧下で除去し、粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(30%EtOAc−ヘキサンから100%EtOAc)で精製し、8−ヒドロキシ−13−((6−オキソヘキシル)オキシ)−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルまたは化合物7を、黄色い固体として得た(0.057g、収率25%)。
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 9.77 (s, 1H), 7.10 (dd, J = 13.0, 8.5 Hz, 2H), 6.76 (dd, J = 13.0, 2.0 Hz, 2H), 6.45 (ddd, J = 13.0, 8.5, 2.0 Hz, 2H), 5.14 (s, 1H), 4.10-3.90 (m, 2H), 3.32 (d, J = 14.7 Hz, 2H), 2.95-2.80 (br s, 4H), 2.70-2.55 (m, 2H), 2.48 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 1.85-1.75 (m, 2H), 1.75-1.62 (m, 2H), 1.55-1.45 (m, 2H) ppm.
13C NMR (125 MHz, CDCl3): δ 202.52, 159.56, 156.23, 143.57, 143.53, 140.97, 140.65, 137.19, 137.02, 131.38, 131.15, 125.52, 125.19, 14.39, 113.51, 113.24, 112.56, 67.59, 43.77, 28.96, 28.81, 28.60, 28.47, 28.42, 25.67, 21.74 ppm.
FT-IR (KBr): vmax3368, 2943, 2861, 2723, 2223, 1713, 1605, 1577, 1545, 1498, 1273, 1242, 1091, 1019, 819, 609 cm-1
実施例8
8,13−ビス((6−オキソヘキシル)オキシ)−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルまたは化合物8の合成
工程a)
Figure 0006901554
8,13−ジヒドロキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリル(化合物21:0.50g,1.37mmol)、エチル−4−ブロモブチラート(0.67g、3.00mmol)、炭酸カリウム(KCO)(0.57g、4.13mmol)および15mLのDMFの混合物を攪拌し、アルゴン雰囲気下で7時間、80℃で加熱した。室温に冷却した後に、1時間の間激しく攪拌しながら反応混合物を水(600mL)の中に投入した。水層を酢酸エチル(200mL×2)で抽出した。有機層をNaSOで乾燥して除去し、粗生成物を得た。粗生成物を順相カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、EtOAc−ヘキサンが50%)で精製し、純粋な6,6’−((3,4−ジシアノ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサン酸ジエチルを、黄色い固体として得た(化合物24:0.82g,収率92%)。
工程b)
Figure 0006901554
6,6’−((3,4−ジシアノ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサン酸ジエチルまたは化合物24(0.50g、0.77mmol)をジクロロメタン(CHCl)(10mL)中に溶解し、アルゴン雰囲気下で−90から−70℃で、15分間攪拌した。その後、THF(8mL)中の1Mの水素化ジイソブチルアルミニウム(DIBAL−H)の溶液を、反応混合物中に滴下して添加した。その反応物をアルゴン雰囲気下で、−90から−70℃で2時間攪拌した。−90から−70℃でメタノール(10mL)と水(20mL)を滴下して添加することによりその反応を抑制(クエンチ)し、30分間攪拌を継続した。水層をCHClで抽出した(50mL×2)。有機層を無水NaSOで乾燥した。その後溶媒を除去し、粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO、EtOAc−ヘキサンが30%)で精製し、8,13−ビス((6−オキソヘキシル)オキシ)−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルまたは化合物8を、黄色い固体として得た(0.33g、収率76%、融点135−139℃)。
1H NMR (500 MHz CDCl3): δ 9.77 (s, 2H), 7.11 (d, J=9.0 Hz, 2H), 6.77 (d, J=1.5 Hz, 2H), 6.47 (dd, J=2.5, 9.0 Hz, 2H), 3.94 (s, 4H), 3.32 (d, J=15.0 Hz, 2H), 2.64 (s, 4H), 2.47 (t, d=7.5 Hz, 2H), 1.90-1.75 (m, 4H), 1.75-1.60 (m, 4H), 1.55-1.45 (m, 4H)ppm.
13C NMR (125 MHz, CDCl3): δ 159.52, 143.52, 140.59, 137.10, 131.10, 125.21, 115.57, 113.11, 112.57, 111.40, 67.56, 43.76, 28.97, 28.81, 28.46, 25.66, 21.73 ppm.
FT-IR (KBr): vmax2942, 2908, 2856, 2722, 2221, 1722, 1606, 1541, 1502, 1274, 1244, 1109, 854, 820, 808 cm-1
実施例9
8((6−ヒドロキシヘキシル)オキシ)−13−((6−オキソヘキシル)オキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルまたは化合物9の合成
Figure 0006901554
6,6’−((3,4−ジシアノ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサン酸ジエチルまたは化合物24(1.00g、1.54mmol)をジクロロメタン(CHCl)(20mL)中に溶解し、アルゴン雰囲気下で−90から−70℃で、15分間攪拌した。その後、THF(15mL)中の1Mの水素化ジイソブチルアルミニウム(DIBAL−H)溶液を、反応混合物中に滴下して添加した。その反応物をアルゴン雰囲気下で、−90から−70℃で4時間攪拌した。−90から−70℃でメタノール(30mL)と水(30mL)を滴下して添加することによりその反応を抑制(クエンチ)し、攪拌を30分間継続した。水層をCHClで抽出した(200mL×2)。有機層を無水NaSOで乾燥した。その後溶媒を除去し、粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO、30%EtOAc−ヘキサンから100%EtOAc)で精製し、8((6−ヒドロキシヘキシル)オキシ)−13−((6−オキソヘキシル)オキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルまたは化合物9を、黄色い固体として得た(0.45g、収率47%)。
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 9.80 (s, 1H), 7.12 (dd, J=2.0, 8.5 Hz, 2H), 6.90 (s, 2H), 6.50 (dd, J=3.5, 8.5 Hz, 2H), 3.97 (s, 2H), 3.67 (t, J=6.5 Hz, 2H), 3.33 (d, J=14.0 Hz, 2H), 3.00-2.78 (m, 4H), 2.72-2.53 (m, 2H), 2.50 (t, J=6.5 Hz, 2H), 1.95-1.78 (m, 4H), 1.71 (quin, J=7.5 Hz, 2H), 1.62 (quin, J=7.0 Hz, 2H), 1.60-1.38 (m, 6H) ppm.
13C NMR (125 MHz, CDCl3): δ. 202.48, 159.61, 159.50, 143.51(2), 140.56(2), 137.13, 137.08, 131.08(2), 125.21, 125.11, 115.56(2), 113.11(2), 112.56, 111.32(2), 67.84, 67.55, 62.79, 43.73, 32.56, 29.13, 28.94, 28.79(2C), 28.45(2), 25.83(2), 25.49, 21.71 ppm.
FT-IR (KBr): vmax3390, 2937, 2858, 2222, 1717, 1606, 1542, 1500, 1387, 1272, 1243, 1011, 853, 611 cm-1
実施例10
4−((3,4−ジシアノ−13−(4−オキソブトキシ)−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ブタン酸エチルまたは化合物10の合成
工程a)
Figure 0006901554
8,13−ジヒドロキシ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルまたは化合物21(1.00g,2.75mmol)、4−ブロモブタン酸エチル(2.14g、10.99mmol)、炭酸カリウム(KCO)(1.14g、8.25mmol)および35mLのDMFの混合物を攪拌し、アルゴン雰囲気下で6.5時間、85℃で加熱した。反応物を室温に冷却し、800mLの水中に投入した。水層をEtOAc(250mL×2)で抽出した。有機層を無水NaSOで乾燥し、溶媒を除去して粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO、EtOAc−ヘキサンが40%)で精製し、4、4’−((3,4−ジシアノ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジ酪酸ジエチルまたは化合物27を、黄色い固体として得た(1.13、収率65%)。
工程b)
Figure 0006901554
4,4’−((3,4−ジシアノ−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジ酪酸ジエチルまたは化合物27(0.60g、1.04mmol)をCHCl(25mL)中に溶解し、アルゴン雰囲気下で−90から−70℃で、15分間攪拌した。THF(9mL)中の1MのDIBAL−Hを、反応溶液中に添加した。反応物をアルゴン雰囲気下で、−90から−70℃で1.5時間攪拌した。MeOH(10mL)と水(15mL)を−90から−70℃で、アルゴン下で30分間滴下して添加することにより、その反応を抑制(クエンチ)した。水層をCHClで抽出した(100mL×2)。有機層を無水NaSOで乾燥し、溶媒を除去して粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO、EtOAc−ヘキサンが30%から50%)で精製し、4−((3,4−ジシアノ−13−(4−オキソブトキシ)−1,2,5,6−テトラヒドロジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ブタン酸エチルまたは化合物10を、黄色い固体として得た(0.16g、収率29%)。
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 9.83 (s, 1H), 7.10 (dd, J=3.5, 8.5 Hz, 2H), 6.78 (s, 2H), 6.47 (t, J=3.5 Hz, 2H), 4.13 (q, J=7.0 Hz, 2H), 4.00 (s, 4H), 3.32 (d, J=14.5 Hz, 2H), 2.92-2.78 (m, 4H), 2.66 (t, J=7.0 Hz, 2H), 2.64-2.52 (br s, 2H), 2.50 (t, J=7.0 Hz, 2H), 2.20-2.05 (m, 4H), 1.25 (t, J=7.0 Hz, 3H) ppm.
13C NMR (125 MHz, CDCl3): δ 173.13, 159.37, 159.19, 143.56(2), 140.66(2), 137.13, 137.05, 131.14(2), 125.49, 125.32, 115.55(2), 113.22, 113.17, 112.65, 112.53, 111.52, 111.49, 66.76, 66.68, 60.51, 40.52, 30.72, 28.82(2), 28.47(2), 24.56, 21.93, 14.23 ppm.
FT-IR (KBr): vmax3456, 2943, 2909, 2222, 1729, 1606, 1541, 1502, 1272, 1245, 1177, 1032, 856, 611 cm-1
実施例11
8−ヒドロキシ−13−((6−オキソヘキシル)オキシ)ジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルまたは化合物11の合成
工程a)
Figure 0006901554
8,13−ジヒドロキシ−ジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリル(化合物22:1.16g,3.23mmol)、6−ブロモヘキサン酸エチル(ethyl-6-bromohexanolate)(0.73g、3.29mmol)、炭酸カリウム(KCO)(0.68g、4.94mmol)および90mLのDMFの混合物を攪拌し、アルゴン雰囲気下で4時間、85℃で加熱した。室温に冷却した後に、1時間激しく攪拌しながら反応混合物を800mLの水の中に注いだ。水層を酢酸エチルで抽出した。有機層を無水NaSOで乾燥し、溶媒を除去して粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO、EtOAc−ヘキサンが25%から50%)で精製し、6−((3,4−ジシアノ−13−ヒドロキシジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ヘキサン酸エチルまたは化合物25を、茶色い固体として得た(0.64g、収率40%)。
工程b)
Figure 0006901554
6−((3,4−ジシアノ−13−ヒドロキシジベンゾ[c,g]フェナントレン−8−イル)オキシ)ヘキサン酸エチル(化合物25:0.30g、0.60mmol)をCHCl(5mL)中に溶解し、アルゴン下で−90から−40℃で15分間攪拌した。その後THF(5mL)中の1MのDIBAL−Hの溶液を、滴下して添加した。その反応物をアルゴン下で、−90から−40℃の温度に5時間制御した。反応物にメタノール(10mL)と水(15mL)を滴下して添加し、アルゴン下で攪拌を30分間継続した。水層をジクロロメタンで抽出した(50mL×2)。有機層を無水NaSOで乾燥し、減圧下で除去して粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(30%EtOAc−ヘキサンから100%EtOAc)で精製し、8−ヒドロキシ−13−((6−オキソヘキシル)オキシ)ジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルまたは化合物11を、黄色い固体として得た(0.09g、収率36%)。
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 9.80 (s, 1H), 8.32-8.17 (m, 3H), 7.98 (dd, J=19.5, 9.0 Hz, 2H), 7.40-7.21 (m, 2H), 7.19-7.11 (m, 1H), 6.91 (t, J=11.0 Hz, 2H), 4.12 (dt, J=9.0, 6.5 Hz, 2H), 2.51 (t, J=7.5 Hz, 2H), 1.90 (quin, J=7.5 Hz, 2H), 1.76 (quin, J=7.0 Hz, 2H), 1.56 (quin, J=7.0 Hz, 2H) ppm.
FT-IR (KBr): vmax3366, 2927, 2860, 2741, 2223, 1713, 1612, 1565, 1491, 1446, 1354, 1277, 1235, 1179, 1013, 850, 828, 669, 529 cm-1
実施例12
8,13−ビス((6−オキソヘキシル)オキシ)ジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルまたは化合物12の合成
Figure 0006901554
6,6’−((3,4−ジシアノ−ジベンゾ[c,g]フェナントレン−8,13−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサン酸ジエチル(化合物26:0.25g、0.39mmol)をCHCl(7mL)中に溶解し、アルゴン下で−90から−70℃で10分間攪拌した。その後THF(5mL)中の1MのDIBAL−Hの溶液を、滴下して添加した。その反応物をアルゴン下で、−90から−70℃の温度に2時間制御した。反応物にメタノール(10mL)と水(10mL)を滴下して添加し、アルゴン下で30分間攪拌を継続した。水層をジクロロメタンで抽出した(50mL×2)。有機層を無水NaSOで乾燥し、減圧下で除去して粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(30%のEtOAc−ヘキサン)で精製し、8,13−ビス((6−オキソヘキシル)オキシ)ジベンゾ[c,g]フェナントレン−3,4−ジカルボニトリルまたは化合物12を、黄色い固体として得た(0.06g、収率26%)。
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 9.70 (s, 2H), 7.25-7.10 (m, 3H), 6.75 (d, J=2.0 Hz, 2H), 6.65-6.50 (m, 1H), 6.52 (dd, J= 9.0, 2.0 Hz, 2H), 6.44 (t, J=10.5 Hz, 2H), 3.96 (s, 4H), 2.49 (t, d=7.5 Hz, 4H), 1.90-1.70 (m, 4H), 1.75-1.65 (m, 4H), 1.55-1.40 (m, 4H) ppm
実施例13
3,3’−((2−(3−カルボキシプロピル)−1,3−ジオキソ−4,5,14,15−テトラヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7,12−ジイル)ビス(オキシ)ビス(プロパン−1−スルホン酸)ナトリウムまたは化合物13の合成
工程a)
Figure 0006901554
7,12−ジヒドロキシ−4,5,14,15−テトラヒドロナフト[2’,1’:3,4]フェナントロ[1,2−c]フラン−1,3−ジオン(化合物19:1.00g、2.6mmol)、γ−アミノ酪酸(0.04g、3.9mmol)、4mLの酢酸、および30mLのDMFの混合物をアルゴン雰囲気下で攪拌し、110℃で7時間加熱した。室温に冷却した後に、1時間激しく攪拌しながら、反応混合物を水(500mL)の中に投入した。黄色い固体を真空濾過で採取し、100mLの水と50mLのCHCl−ヘキサン(1:1)混合液で洗浄し、4−(7,12−ジヒドロキシ−1,3−ジオキソ−1,3,4,5,14,15−ヘキサヒドロ−2H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−2−イル)ブタン酸または化合物28の純粋な生成物を、黄色い固体として得た(1.17g、収率96%)。
工程b)
Figure 0006901554
乾燥エタノール(10mL)中の4−(7,12−ジヒドロキシ−1,3−ジオキソ−1,3,4,5,14,15−ヘキサヒドロ−2H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−2−イル)ブタン酸または化合物28(0.20g、0.43mmol)の混合物を、全ての固体が消失するまでアルゴン雰囲気下で攪拌した。5mLの乾燥エタノール中のナトリウムエトキシド(0.09g、1.28mmol)の混合物を滴下により添加し、1時間攪拌し、黄色い溶液が橙褐色に変化した。その後、5mLの乾燥エタノール中の1,3プロパンスルトン(0.11g、0.94mmol)を、混合物に添加した。反応混合物を3日間攪拌した。反応を、TLCとオレンジ色の固体の沈殿を用いて追跡した。真空濾過によって粗固体を採取し、ジクロロメタンで洗浄した。粗生成物を真空中で乾燥した。逆相シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィー(メタノール:水が1:1)で粗生成物を精製し、3,3’−((2−(3−カルボキシプロピル)−1,3−ジオキソ−4,5,14,15−テトラヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7,12−ジイル)ビス(オキシ)ビス(プロパン−1−スルホネート)または化合物13の純粋な生成物を、黄橙色の固体として得た(0.07g、収率21%)。
1H NMR (500 MHz, DMSO-d6): δ 7.01 (d, 2H), 6.89 (s, 2H), 6.54 (d, 2H), 4.02 (s, 4H), 3.90 (d, 2H), 2.82 (d, 4H), 2.53 (s, 6H), 2.33 (d, 2H), 1.96 (s, 4H), 1.86 (s, 2H), 1.69 (d, 2H), 1.19 (s, 1H) ppm.
FT-IR (KBr): 3448, 1754, 1695, 1597, 1573, 1392, 1181, 1112, 1046, 795, 615, 530 cm-1
実施例14
3−((1,3−ジオキソ−12−((6−オキソヘキシル)オキシ)−2−フェニル−4,5,14,15−テトラヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7−イル)オキシ)プロパン−1−スルホン酸ナトリウムまたは化合物14の合成
工程a)
Figure 0006901554
7,12−ジヒドロキシ−4,5,14,15−テトラヒドロナフト[2’,1’:3,4]フェナントロ[1,2−c]フラン−1,3−ジオン(化合物19:3.00g、7.81mmol)、アニリン(1.09g、11.71mmol)、10mLの酢酸、および60mLのDMFの混合物を攪拌し、アルゴン雰囲気下で、85℃で5時間加熱した。室温に冷却した後に、1時間激しく攪拌しながら反応混合物を水(800mL)の中に投入した。黄色い固体を真空濾過で採取し、500mLの水と100mLのCHCl−ヘキサン(1:1)混合溶媒で洗浄し、純粋な化合物29を黄色い固体として得た(3.19g,収率89%)。
工程b)
Figure 0006901554
化合物29(3.12g、6.80mmol)、6−ブロモヘキサン酸エチル(1.01g、4.53mmol)、炭酸カリウム(KCO)(0.94g、6.80mmol)および140mLのDMFの混合物を攪拌し、アルゴン雰囲気下で5時間、80℃で加熱した。反応物を室温に冷却し、800mLの水の中に投入した。水層をEtOAc(200ml×2)で抽出した。有機層を無水NaSOで乾燥して除去し、粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO、EtOAc−ヘキサンが25%から80%)で精製し、化合物30(1.49g,収率55%)と化合物31(0.40g,収率24%)を黄橙色の固体として得た。
工程c)
Figure 0006901554
乾燥エタノール(100mL)中の化合物30(1.11g、0.27mmol)の混合物をアルゴン下で、全ての固体が消失するまで攪拌した。5mL乾燥エタノール中のナトリウムエトキシド(NaOEt:0.14g、2.03mmol)の混合物を滴下して添加し、1時間攪拌し、オレンジ色の溶液が橙褐色に変化した。その後、5mLの乾燥エタノール中の1,3プロパンスルトン(0.14g、2.03mmol)を、その混合物に添加した。反応物を4日間、オレンジ色の生成物が溶液から沈殿するまで攪拌した(TLCで追跡した)。減圧下でエタノールを除去した。粗生成物をクロマトグラフィー(逆相SiO、エタノール:水が25%から50%)で精製し、黄色い固体として化合物32を得た(1.03g、収率75%)。
工程d)
Figure 0006901554
化合物32(0.15g、0.20mmol)をCHCl(6mL)中に溶解し、アルゴン雰囲気下で、室温で15分間攪拌した。その後THF(0.5mL)中の1MのDIBALを、滴下して添加した。その反応物をアルゴン雰囲気下で、室温で4時間攪拌した。反応物にメタノール(6mL)と水(10mL)を添加し、アルゴン雰囲気下で30分間攪拌した。その後に溶媒を、減圧下で除去した。粗生成物を逆相カラムクロマトグラフィー(SiO、エタノール:水が1:1)で精製し、3−((1,3−ジオキソ−12−((6−オキソヘキシル)オキシ)−2−フェニル−4,5,14,15−テトラヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7−イル)オキシ)プロパン−1−スルホン酸ナトリウムまたは化合物14を、黄色い固体として得た(71.00mg、収率50%)。
1H NMR (500 MHz, DMSO-d6): δ 7.49 (t, J=7.5, 2H), 7.39 (d, J=10.5, 3H), 7.05 (d, J=6.5, 2H), 6.91 (s, 2H), 6.55 (t, J=10.5, 2H), 4.12-4.00 (m, 2H), 4.00-3.88 (m, 4H), 2.98-2.70 (m, 4H), 2.52 (t, J=7.5, 2H), 2.45-2.30 (m, 2H), 1.96 (quin, J=7.0, 2H), 1.67 (quin, J=7.0, 2H), 1.48-1.28 (m, 6H) ppm.
13C NMR (125 MHz, MeOD-d4): δ 167.29, 158.59, 140.82, 137.59, 137.45, 132.12, 130.74, 130.68, 128.77, 127.93, 127.67, 125.69, 124.75, 113.02, 112.95, 112.49, 112.38, 67.37, 66.63, 60.62, 47.81, 32.46, 28.76, 28.12, 25.42, 25.32, 25.26, 23.80 ppm.
FT-IR (KBr): vmax3433, 2933, 2855, 1703, 1602, 1501, 1373, 1266, 1207, 1177, 1106, 1043, 761, 624 cm-1
実施例15
6−((12−ヒドロキシ−1,3−ジオキソ−2−フェニル−4,5,14,15−ヘキサヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7−イル)オキシ)ヘキサナールまたは化合物15の合成
Figure 0006901554
化合物30(0.07g、0.16mmol)をCHCl(6mL)中に溶解し、アルゴン雰囲気下−80℃で10分間攪拌した。その後THF(1.0mL)中の1MのDIBALを、滴下して添加した。その反応物をアルゴン雰囲気下で、−80℃で1.5時間攪拌した。反応物にメタノール(20mL)と水(10mL)を添加し、アルゴン雰囲気下で30分間攪拌した。その後に溶媒を減圧下で除去した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO、EtOAc:ヘキサンが20%から50%)で精製し、6−((12−ヒドロキシ−1,3−ジオキソ−2−フェニル−4,5,14,15−ヘキサヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7−イル)オキシ)ヘキサナールまたは化合物15を、黄褐色の固体として得た(27mg、収率43%)。
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.56-7.45 (m, 2H), 7.43-7.31 (m, 3H), 7.13 (dd, J=18.0, 7.5 Hz, 2H), 6.78 (d, J=18.0 Hz, 2H), 6.46 (dd, J=18.0, 7.5 Hz, 2H), 5.18 (s, 1H), 4.12-4.00 (m, 2H), 3.96 (s, 2H), 2.98-2.70 (br s, 4H), 2.60-2.40 (m, 2H), 1.71 (quin, J=7.0 Hz, 2H), 1.50 (quin, J=7.0 Hz, 2H), 1.23(quin, J=7.0 Hz, 2H) ppm
実施例16
6,6’−((1,3−ジオキソ−2−フェニル−2,3,4,5,14,15−ヘキサヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7,12−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサナールまたは化合物16の合成
Figure 0006901554
化合物31(0.23g、0.31mmol)をCHCl(10mL)中に溶解し、アルゴン雰囲気下で、−80℃で10分間攪拌した。その後THF(6.0mL)中の1MのDIBALを、滴下して添加した。その反応物をアルゴン雰囲気下で、−80℃で1.5時間攪拌した。反応物にメタノール(20mL)と水(10mL)を添加し、アルゴン雰囲気下で30分間攪拌した。その後に溶媒を減圧下で除去した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO、EtOAc:ヘキサンが20%から50%)で精製し、6,6’−((1,3−ジオキソ−2−フェニル−2,3,4,5,14,15−ヘキサヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7,12−ジイル)ビス(オキシ)ジヘキサナールまたは化合物16を、黄褐色の固体として得た(0.15g、収率72%)。
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 9.78 (s, 2H), 7.50 (t, J=7.5 Hz, 2H), 7.45-7.32 (m, 3H), 7.15 (d, J=8.5 Hz, 2H), 6.80 (s, 2H), 6.48 (dd, J=8.5, 2.0 Hz, 2H), 4.20-4.05 (br s, 2H), 3.96 (s, 4H), 2.85 (s, 4H), 2.60-2.50 (br s, 2H), 2.47 (t, J=6.0 Hz, 4H), 1.80 (t, J=1.5 Hz, 4H), 1.71 (quin, J=7.5 Hz, 2H), 1.51 (quin, J=7.5 Hz, 2H), 1.24 (quin, J=7.5 Hz, 2H) ppm.
13C NMR (125 MHz, CDCl3): δ 202.45, 167.99, 158.91, 140.99, 138.41, 132.02, 131.31, 128.96, 127.83, 126.88, 126.44, 124.89, 112.99, 112.28, 67.48, 43.79, 29.04, 25.71, 24.25, 21.78 ppm.
FT-IR (KBr): vmax2942, 2842, 2867, 2717, 1761, 1704, 1603, 1501, 1466, 1378, 1264, 1261, 1177, 1103, 1027, 832, 696, 625 cm-1
実施例17
6−((1,3−ジオキソ−12−((6−オキソヘキシル)オキシ)−2−フェニル−4,5,14,15−テトラヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7−イル)オキシ)ヘキサン酸エチルまたは化合物17の合成
Figure 0006901554
化合物31(0.17g、0.23mmol)をCHCl(10mL)中に溶解し、アルゴン雰囲気下で、−80℃で10分間攪拌した。その後THF(3.0mL)中の1MのDIBALを、滴下して添加した。その反応物をアルゴン雰囲気下で、−80℃で1.5時間攪拌した。反応物にメタノール(20mL)と水(10mL)を添加し、アルゴン雰囲気下で30分間攪拌した。その後に溶媒を減圧下で除去した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO、EtOAc:ヘキサンが20%から50%)で精製し、6−((1,3−ジオキソ−12−((6−オキソヘキシル)オキシ)−2−フェニル−4,5,14,15−テトラヒドロ−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7−イル)オキシ)ヘキサン酸エチルまたは化合物17を、黄褐色の固体として得た(0.06g、収率35%)。
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.53-7.44 (m, 3H), 7.42-7.35 (m, 2H), 7.15 (d, J=8.5 Hz, 2H), 6.80 (s, 2H), 6.48 (d, J=8.5 Hz, 2H), 4.11 (q, J=7.0 Hz, 2H), 3.95 (s, 4H), 2.84 (s, 4H), 2.60-2.48 (br s, 2H), 2.32 (t, J=7.5 Hz, 4H), 1.79 (quin, J=7.5 Hz, 4H), 1.70 (quin, J=7.5 Hz, 4H), 1.61 (s, 2H), 1.51 (quin, J=7.5 Hz, 4H), 1.24 (quin, J=7.0 Hz, 2H) ppm.
13C NMR (125 MHz, CDCl3): δ 202.47, 168.01, 158.96, 158.91, 140.98, 138.42, 132.03, 130.07, 126.45, 126.39, 124.87, 122.21, 113.00, 112.31, 67.57, 67.49, 60.28, 43.80, 34.24, 29.05, 28.95, 25.72, 25.66, 24.47, 24.26, 21.79, 14.25 ppm.
FT-IR (KBr): vmax2940, 2866, 1763, 1733, 1704, 1603, 1591, 1500, 1466, 1382, 1276, 1264, 1240, 1178, 1103, 1029, 845, 826, 625 cm-1
実施例18
6−((12−ヒドロキシ−1,3−ジオキソ−2−フェニル−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7−イル)オキシ)ヘキサナールまたは化合物18の合成
工程a)
Figure 0006901554
7,12−ジヒドロキシテトラヒドロナフト[2’,1’:3,4]フェナントロ[1,2−c]フラン−1,3−ジオン(化合物20:1.00g、2.66mmol)、アニリン(0.50g、5.32mmol)、3mLの酢酸、および30mLのDMFの混合物を攪拌し、アルゴン雰囲気下で、90℃で8時間加熱した。室温に冷却した後に反応混合物を、1時間激しく攪拌しながら水(500mL)の中に投入した。黄色い固体を真空濾過で採取し、250mLの水と100mLのCHCl−ヘキサン(1:1)の混合溶媒で洗浄し、純粋な化合物33を黄色い固体として得て(1.15g,収率96%)、次の工程に使用した。
工程b)
Figure 0006901554
化合物33(0.42g、0.92mmol)、6−ブロモヘキサン酸エチル(0.23g,1.05mmol)、炭酸カリウム(KCO)(0.17g、1.26mmol)および40mLのDMFの混合物を攪拌し、アルゴン雰囲気下で4時間、85℃で加熱した。反応物を室温に冷却し、500mLの水の中に投入した。水層をEtOAc(200ml×2)で抽出した。有機層を無水NaSOで乾燥して除去し、粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO、EtOAc−ヘキサンが25%から80%)で精製し、化合物34を黄橙色の固体として得て(0.16g,収率29%)、次の工程に使用した。
工程c)
Figure 0006901554
化合物34(0.12g、0.20mmol)をCHCl(45mL)中に溶解し、アルゴン雰囲気下で、−80℃で15分間攪拌した。その後THF(2.5mL)中の1MのDIBALを、滴下して添加した。その反応物をアルゴン雰囲気下で、−80℃で2時間攪拌した。反応物にメタノール(15mL)と水(15mL)を添加し、アルゴン雰囲気下で30分間攪拌した。その後に溶媒を減圧下で除去した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO、EtOAc:ヘキサンが15%から50%)で精製し、6−((12−ヒドロキシ−1,3−ジオキソ−2−フェニル−1H−ジナフト[2,1−e:1’,2’−g]イソインドール−7−イル)オキシ)ヘキサナールまたは化合物18を、オレンジ色の固体として得た(25mg、収率23%)。
1H NMR (500 MHz, DMSO-d6): δ 9.80 (s, 1H), 9.07 (s, 1H), 8.31 (d, J=8.0 Hz, 2H), 8.08 (s, 2H), 7.95-7.97 (m, 2H), 7.52 (s, 4H), 7.41 (s, 1H), 6.87 (d, J=8.0 Hz, 2H), 4.25 (t, J=5.5 Hz, 2H), 2.51 (t, J=7.0 Hz, 2H), 1.59 (quin, J=7.5, 2H), 1.25 (quin, J=7.5 Hz, 2H), 0.89 (quin, J=7.5 Hz, 2H) ppm.
13C NMR (125 MHz, DMSO-d6): δ 173.40, 172.75, 167.80, 166.00, 140.15, 135.19, 134.23, 131.34, 130.88, 129.48, 129.09, 128.80, 127.87, 126.89, 122.33, 116.64, 115.93, 110.57, 107.79, 67.77, 77.21, 38.90, 37.39, 31.92, 30.56, 29.71, 23.98, 22.69 ppm.
FT-IR (KBr): vmax3212, 2922, 2851, 1758, 1695, 1617, 1501, 1392, 1359, 1268, 1236, 1150, 1115, 858, 827, 742 cm-1
本発明の有機化合物を生体分子とコンジュゲートすることにより、分子レポーターとして使用すること
分子レポーターとして有機化合物を得た後に、前記化合物が抗体またはタンパク質などの生体分子とコンジュゲートする能力を検討した。コンジュゲートする工程は、前記有機化合物上の結合基に依る。本発明の分子レポーターは2つの型の結合基、すなわちカルボキシルおよびアルデヒドからなる。コンジュゲートした生体分子を紫外線照射下で試験した。コンジュゲートする能力の試験を下記の実施例で示す。
実施例19
カルボキシル基を含んでいる分子レポーターが生体分子とコンジュゲートする能力の試験であって、この場合には生体分子の代表として抗体を使用する。
分子レポーターを含んでいる抗体を得るために、分子レポーターと抗体の間のコンジュゲーションを、分子レポーターを含んでいる抗体と結合し得る抗体またはタンパク質をニトロセルロース膜上に固定化することにより試験し得た。分子レポーターを含んでいる抗体は、膜上に固定化された抗体またはタンパク質により捕捉され得た。検出システムを図1に描く。
本発明において架橋基として使用される、カルボキシル基を含んでいる合成分子レポーターをコンジュゲートする方法は、以下の工程からなる。
a)ジメチルスルホキシド(DMSO)中で、10mg/mLの分子レポーター(化合物6)を調製する。
b)25mMの2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸を含んでいる緩衝液(MES緩衝液)(pH5.0)の溶液中で、10mg/mLの1−エチル−3−[3−ジメチルアミノプロピル]カルボジイミド塩酸塩(EDC)を調製する。
c)25mMの2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸を含んでいる緩衝液(MES緩衝液)(pH5.0)の溶液中で、10mg/mLのスルホ−N−ヒドロキシスルホスクシンイミド(スルホ-NHS)溶液を調製する。
d)1mMのリン酸二水素カリウム(KHPO)、154mMの塩化ナトリウム、および3mMのリン酸水素二ナトリウム(NaHPO)を含んでいるリン酸緩衝生理食塩水(PBS)溶液(pH7.2)の中で、1mg/mLの抗体を調製する。
e)工程1、2、および3の各溶液10μLを混ぜ合わせ、室温で15分間インキュベートする。
f)工程5の溶液を工程4の50μLと混ぜ合わせ、室温で2時間インキュベートする。
g)PBS溶液中に1%(w/v)のウシ血清アルブミン(BSA)を調製することにより、非特異的結合を防ぐためのタンパク質溶液を調製する。
h)工程6の溶液を工程7の10μLと混ぜ合わせ、室温で1時間インキュベートする。
i)使用するまで混合溶液を4℃に保つ。
分子レポーターとマウス抗体をコンジュゲートした後に、分子レポーターの信号と抗体の結合反応性を試験する。この分子レポーターがコンジュゲートした抗体を診断に適用するために、膜と96穴のプレートを用いて試験してもよい。
実施例20
アルデヒド基を含んでいる分子レポーターが生体分子とコンジュゲートする能力の試験であって、この場合には生体分子の例として抗体を使用する。
分子レポーターを含んでいる抗体を得るために、分子レポーターと抗体の間のコンジュゲーションを、分子レポーターを含んでいる抗体と結合し得る抗体またはタンパク質をニトロセルロース膜上に固定化することにより試験し得た。分子レポーターを含んでいる抗体は、膜上に固定化された抗体またはタンパク質により捕捉され得た。検出システムを図1に描く。
本発明において架橋基として使用されるアルデヒド基を含んでいる合成分子レポーターのコンジュゲートの方法は、以下の工程からなる。
a)ジメチルスルホキシド(DMSO)中で、5mg/mLの分子レポーター(化合物8と14)を調製する。
b)1mMのリン酸二水素カリウム(KHPO)、154mMの塩化ナトリウム、および3mMのリン酸水素二ナトリウム(NaHPO)を含んでいるリン酸緩衝生理食塩水(PBS)(pH7.2)の溶液中で、1mg/mLの生体分子を調製し、この場合には例としてマウス抗体を使用する。
c)1Mの水酸化ナトリウム(NaOH)溶液中に、5Mのシアノ水素化ホウ素ナトリウムを調製する。
d)リン酸緩衝生理食塩水(pH6.6)の中で、3Mエタノールアミンを調製することによりブロッキング溶液を調製する。
e)工程1の10μL、工程2の100μL、および工程3の1.1μLの溶液を混ぜ合わせ、室温で2時間インキュベートする。
f)工程5の溶液を工程4の2.4μLと混ぜ合わせ、室温で15分間インキュベートする。
g)工程6由来の溶液を遠心分離機で、1分あたり10,000回転で5分間遠心分離しする。
h)上清を採取し、使用するまで4℃に保つ。
分子レポーターとマウス抗体をコンジュゲートした後に、分子レポーターの信号と抗体の結合反応性を試験する。この分子レポーターがコンジュゲートした抗体を診断に適用するために、膜と96穴のプレートを用いても試験してもよい。
実施例21
本発明の分子レポーターの抗体へのコンジュゲーションの膜上での試験
本発明の分子レポーターの抗体へのコンジュゲーションを膜上で試験する方法は、以下の工程からなる
a)50mMの炭酸塩と50%v/vのグリセロールを含む炭酸緩衝液(pH9.6)の中で、分子レポーターがコンジュゲートした抗体を捕捉し得る抗体1mg/mL(図1A)と、分子レポーターがコンジュゲートした抗体が結合し得る抗原0.90mg/mLと0.45mg/mL(図1B)のスポッティングを調製する。抗体と抗原の両者を、自動マイクロアレイ機を用いてニトロセルロ−ス膜上にスポットする。
b)工程1の膜を12から16時間、4℃に保持する。
c)0.05%のTweenを含んでいるPBS(PBST)中の2%(w/v)スキムミルクにより非特異的結合を阻止し、室温で1時間インキュベートする。
d)工程3の膜を、膜1枚あたり400μLのPBSTで3回洗浄する。
e)各膜に分子レポーター(化合物6、8、および14)がコンジュゲートしている抗体18μg/mLを添加し、室温で1時間インキュベートする。
f)工程5の膜を膜1枚あたり400μLのPBSTで3回洗浄する。
ニトロセルロース膜上の各スポットを図2Aに描き、解釈の結果を図2Bに示す。
工程6の膜を250〜450nmの紫外線下で観察した。その結果として、化合物6と8については312nmで観察したときに高い信号を発し、一方、化合物14は365nmで高い信号を示した。
分子レポーターがコンジュゲートしている抗体の膜法による結果を図3に示し、A)は化合物6、B)は化合物8、およびC)は化合物14である。マウス抗体を捕捉する抗体と抗原のスポットは信号を示し(左側)、一方、分子とコンジュゲートした抗体が無い緩衝液を添加した膜は否定的な結果を示した(右側)。
実施例22
96穴プレート上での、分子レポーターとコンジュゲートした後の抗体の結合反応性の試験
分子レポーター(化合物6、化合物8、および化合物14)がコンジュゲートした抗体の抗原との結合反応性を、96穴プレートの穴の上に抗原を固定化することにより試験し得た。分子レポーターがコンジュゲートした抗体を穴の中に添加した。その抗体は穴を被覆している抗原と結合し得る。ホースラディッユ・ペルオキシダーゼで標識したマウス抗体に特異的な抗体を、結合反応性をレポートするためのレポーター分子として使用した。分子レポーターがコンジュゲートした抗体の結果を、分子レポーターがコンジュゲートしていない抗体の結果と比較した。
分子レポーターがコンジュゲートした抗体と96穴プレート中の抗原の結合反応性の試験方法は、以下の工程からなる。
a)50mMの炭酸塩を含む炭酸緩衝液(pH9.6)中に2μg/mLの抗原を調製し、抗原を96穴のプレート中に固体化する(100μL/穴)。
b)工程1の96穴のプレートを4℃で12〜16時間インキュベートする。
c)0.05%のTweenを含むリン酸緩衝生理食塩水(PBST)中の2%ウシ血清アルブミン(300μL/穴)により、非特異的結合を阻止し、室温で1時間インキュベートする。
d)工程3の96穴プレートを、1つの穴あたり300μLのPBSTで3回洗浄する。
e)分子レポーター(化合物6、化合物8、および化合物14)とコンジュゲートした2μg/mLの抗体を1つの穴あたり100μL添加し、室温で1時間インキュベートする。
f)工程5の96穴プレートを、1つの穴あたり300μLのPBSTで3回洗浄する。
g)ホースラディッユ・ペルオキシダーゼで標識したマウス抗体に特異的な抗体(1:10,000で希釈)を1つの穴あたり100μL添加し、室温で1時間インキュベートする。
h)工程7の96穴プレートを、1つの穴あたり300μLのPBSTで3回洗浄する。
i)ホースラディッユ・ペルオキシダーゼの基質溶液(3,3’,5,5’−テトラメチルベンジジン)を1つの穴あたり100μL添加し、室温で30分間インキュベートする。
j)硫酸(HSO)を1つの穴あたり50μL添加して反応を停止させる。
k)450nmで信号を測定する。
分子レポーター(化合物6、化合物8、化合物14)とコンジュゲートした抗体と抗原の間の結合反応性の検出システムを、図4に描く。分子レポーター(化合物6、化合物8、および化合物14)とコンジュゲートした抗体の結果は、抗体が抗原に結合し得ることを示した。何らコンジュゲーションしていない抗体と比較したときに、分子レポーターは抗体の結合反応性に何ら影響を及ぼさなかった。その結果を図5に示し、(A)は化合物6であり、(B)は化合物8であり、(C)は化合物14であった。

Claims (62)

  1. 下記の化学式(1)で示される[5]ヘリセン誘導体化合物であって、
    Figure 0006901554
    [ここでGは
    −エタン
    Figure 0006901554
    ;および
    −エチレン
    Figure 0006901554
    からなる群から選択される2炭素原子からなる連結基であって、
    Aは
    −シアノ
    −CN;および
    −イミド
    Figure 0006901554
    からなる群から選択される分離または連結した基であって、
    ここでR1は
    −フェニル
    Figure 0006901554
    −アルキル
    Figure 0006901554
    (Xは1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);および
    −アルカン酸
    Figure 0006901554
    (Xは1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
    からなる群から選択され、
    D1は
    −オキシアルカン酸
    Figure 0006901554
    (Xは1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
    −オキシアルカナール
    Figure 0006901554
    (Xは1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);および
    −オキシアルカンスルホネート
    Figure 0006901554

    (Mがナトリウムとカリウムからなる群から選択される金属原子であり、Xはスルホネート末端基を有する3〜4個の炭素原子を含むアルキル鎖である)
    からなる群から選択され、
    D2は
    −ヒドロキシ
    −OH;
    −オキシアルカン酸
    Figure 0006901554

    (Xは1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
    −オキシアルカナール
    Figure 0006901554

    (Xは1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
    −オキシアルカン酸アルキル
    Figure 0006901554

    (Xは1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、R2はメチル基とエチル基からなる群から選択される);
    −オキシアルカノール
    Figure 0006901554

    (Xは2〜8個の炭素原子を含むアルキル鎖である);および
    −オキシアルカンスルホネート
    Figure 0006901554

    (Mがナトリウムとカリウムからなる群から選択される金属原子であり、X10はスルホネート末端基を有する3〜4個の炭素原子を含むアルキル鎖である)
    からなる群から選択される]
    上記[5]ヘリセン誘導体化合物。
  2. a)Aはシアノ;Gはエタン;D1はヒドロキシであり;D2はオキシアルカン酸およびオキシアルカナールからなる群から選択される、
    b)Aはシアノ;Gはエタン;D1はオキシアルカン酸であり;D2はヒドロキシ、オキシアルカン酸およびオキシアルカンスルホネートからなる群から選択される、
    c)Aはシアノ;Gはエタン;D1はオキシアルカナールであり;D2はヒドロキシ、オキシアルカン酸アルキル、オキシアルカナールおよびオキシアルカノールからなる群から選択される、
    d)Aはシアノ;Gはエチレン;D1はオキシアルカン酸であり;D2はヒドロキシ、オキシアルカン酸、およびオキシアルカンスルホネートからなる群から選択される、
    e)Aはシアノ;Gはエチレン;D1はオキシアルカナールであり;D2はヒドロキシおよびオキシアルカノールからなる群から選択される、
    f)Aはイミドであって、R1はフェニルとアルキルからなる群から選択され;Gはエタンとエチレンからなる群から選択され;D1はオキシアルカナールであり;D2はヒドロキシ、オキシアルカナール、オキシアルカン酸アルキル、オキシアルカノール、およびオキシアルカンスルホネートからなる群から選択される、
    g)Aはイミドであって、R1はアルカン酸であり;Gはエタンであり;D1とD2はオキシアルカンスルホネートである、
    請求項1に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  3. イミド基の前記アルキル鎖が直鎖である、請求項1または2に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  4. イミド基の前記アルキル鎖が分岐した鎖である、請求項1または2に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  5. イミド基の前記アルカン酸が直鎖である、請求項1または2に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  6. イミド基の前記アルカン酸が分岐した鎖である、請求項1または2に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  7. 前記D1位における前記オキシアルカン酸が直鎖である、請求項1から6のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  8. 前記D1位における前記オキシアルカン酸が分岐した鎖である、請求項1から6のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  9. 前記D1位における前記オキシアルカナールが直鎖である、請求項1から6のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  10. 前記D1位における前記オキシアルカナールが分岐した鎖である、請求項1から6のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  11. 前記D1位における前記オキシアルカンスルホネートが直鎖である、請求項1から6のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  12. 前記D1位における前記オキシアルカンスルホネートが分岐した鎖である、請求項1から6のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  13. 前記D2位における前記オキシアルカン酸が直鎖である、請求項1から12のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  14. 前記D2位における前記オキシアルカン酸が分岐した鎖である、請求項1から12のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  15. 前記D2位における前記オキシアルカナールが直鎖である、請求項1から12のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  16. 前記D2位における前記オキシアルカナールが分岐した鎖である、請求項1から12のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  17. 前記D2位における前記オキシアルカン酸アルキルが直鎖である、請求項1から12のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  18. 前記D2位における前記オキシアルカン酸アルキルが分岐した鎖である、請求項1から12のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  19. 前記D2位における前記オキシアルカノールが直鎖である、請求項1から12のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  20. 前記D2位における前記オキシアルカノールが分岐した鎖である、請求項1から12のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  21. 前記D2位における前記オキシアルカンスルホネートが直鎖である、請求項1から12のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  22. 前記D2位における前記オキシアルカンスルホネートが分岐した鎖である、請求項1から12のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物。
  23. 請求項1から22のいずれか1項に記載の化合物を調製するための、下記の化学式を有する中間体化合物であって、
    Figure 0006901554
    [ここでGは
    −エチレン
    Figure 0006901554
    である2炭素原子からなる連結基であって、
    A1は
    −イミド
    Figure 0006901554
    からなる群から選択される分離または連結した基であって、
    ここでR1は
    −フェニル
    Figure 0006901554
    −アルキル
    Figure 0006901554
    (Xは1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);および
    −アルカン酸
    Figure 0006901554
    (Xは1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
    からなる群から選択され、
    D3は
    −オキシアルカン酸アルキル
    Figure 0006901554
    (X11は1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、R2はメチル基とエチル基からなる群から選択される);
    からなる群から選択され、
    D4は
    −オキシアルカン酸
    Figure 0006901554

    (Xは1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
    −オキシアルカナール
    Figure 0006901554

    (Xは1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
    −オキシアルカン酸アルキル
    Figure 0006901554

    (Xは1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、R2はメチル基とエチル基からなる群から選択される);
    −オキシアルカノール
    Figure 0006901554

    (Xは2〜8個の炭素原子を含むアルキル鎖である);および
    −オキシアルカンスルホネート
    Figure 0006901554

    (Mがナトリウムとカリウムからなる群から選択される金属原子であり、X10はスルホネート末端基を有する3〜4個の炭素原子を含むアルキル鎖である)
    からなる群から選択される]
    上記中間体化合物。
  24. イミド基のA1位における前記アルカン酸が直鎖である、請求項23に記載の中間体化合物。
  25. イミド基のA1位における前記アルカン酸が分岐した鎖である、請求項23に記載の中間体化合物。
  26. D3位における前記オキシアルカン酸アルキルが直鎖である、請求項23から25のいずれか1項に記載の中間体化合物。
  27. D3位における前記オキシアルカン酸アルキルが分岐した鎖である、請求項23から25のいずれか1項に記載の中間体化合物。
  28. D4位における前記オキシアルカン酸が直鎖である、請求項23から27のいずれか1項に記載の中間体化合物。
  29. D4位における前記オキシアルカン酸が分岐した鎖である、請求項23から27のいずれか1項に記載の中間体化合物。
  30. D4位における前記オキシアルカナールが直鎖である、請求項23から27のいずれか1項に記載の中間体化合物。
  31. D4位における前記オキシアルカナールが分岐した鎖である、請求項23から27のいずれか1項に記載の中間体化合物。
  32. D4位における前記オキシアルカン酸アルキルが直鎖である、請求項23から27のいずれか1項に記載の中間体化合物。
  33. D4位における前記オキシアルカン酸アルキルが分岐した鎖である、請求項23から27のいずれか1項に記載の中間体化合物。
  34. D4位における前記オキシアルカノールが直鎖である、請求項23から27のいずれか1項に記載の中間体化合物。
  35. D4位における前記オキシアルカノールが分岐した鎖である、請求項23から27のいずれか1項に記載の中間体化合物。
  36. D4位における前記オキシアルカンスルホネートが直鎖である、請求項23から27のいずれか1項に記載の中間体化合物。
  37. D4位における前記オキシアルカンスルホネートが分岐した鎖である、請求項23から27のいずれか1項に記載の中間体化合物。
  38. 下記の化学式(1)で示される[5]ヘリセン誘導体化合物:
    Figure 0006901554

    [ここでGは
    −エタン
    Figure 0006901554

    ;および
    −エチレン
    Figure 0006901554

    からなる群から選択される2炭素原子からなる連結基であって、
    Aは
    −シアノ
    −CN;および
    −イミド
    Figure 0006901554

    からなる群から選択される分離または連結した基であって、
    ここでR1は
    −フェニル
    Figure 0006901554

    −アルキル
    Figure 0006901554

    (Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);および
    −アルカン酸
    Figure 0006901554

    (Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
    からなる群から選択され、
    D1は
    −オキシアルカン酸
    Figure 0006901554

    (Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
    −オキシアルカナール
    Figure 0006901554

    (Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);および
    −オキシアルカンスルホネート
    Figure 0006901554

    (Mがナトリウムとカリウムからなる群から選択される金属原子であり、Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される、スルホネート末端基を有する3〜4個の炭素原子を含むアルキル鎖である)
    からなる群から選択され、
    D2は
    −ヒドロキシ
    −OH;
    −オキシアルカン酸
    Figure 0006901554

    (Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
    −オキシアルカナール
    Figure 0006901554

    (Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
    −オキシアルカン酸アルキル
    Figure 0006901554

    (Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、R2はメチル基とエチル基からなる群から選択される);
    −オキシアルカノール
    Figure 0006901554

    (Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される2〜8個の炭素原子を含むアルキル鎖である);および
    −オキシアルカンスルホネート
    Figure 0006901554

    (Mがナトリウムとカリウムからなる群から選択される金属原子であり、X10は直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される、スルホネート末端基を有する3〜4個の炭素原子を含むアルキル鎖である)
    からなる群から選択される]
    の調製プロセスの方法であって、
    a)式(4)の[5]ヘリセン化合物のO−アルキル化反応であって、A1がイミドである式(4)の[5]ヘリセン化合物またはA1がシアノである式(4)の[5]ヘリセン化合物から選択される式(4)の[5]ヘリセン化合物を、有機溶媒1の中に塩基1が存在する下でハロアルカン酸アルキルエステル(I)と反応させ、中間体分子として[5]ヘリセン化合物(5)および/または化合物(6)を得る工程、
    Figure 0006901554

    ここでX11とXは独立であって、
    11は第1のアルキル化反応中で反応しているハロアルカン酸アルキルエステル(I)中の直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
    は第2のアルキル化反応中で反応しているハロアルカン酸アルキルエステル(I)中の直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
    Xは塩素(Cl)、臭素(Br)、およびヨウ素(I)からなる群から選択されるハロゲン原子であり、
    R2はメチルとエチルからなる群から選択されるアルキル基であり;
    Gは
    −エタン
    Figure 0006901554

    ;および
    −エチレン
    Figure 0006901554

    からなる群から選択される2炭素原子からなる連結基であり、
    A1は
    −シアノ
    −CN;および
    −イミド
    Figure 0006901554

    からなる群から選択される分離または連結した基であって、
    ここでR1は
    −フェニル
    Figure 0006901554

    −アルキル
    Figure 0006901554

    (Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);および
    −アルカン酸
    Figure 0006901554

    (Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
    からなる群から選択される;
    b)有機溶媒2の中で塩基2を用いて25〜150℃の範囲内の温度で1から24時間の間、[5]ヘリセン化合物(5)または化合物(6)を加水分解する反応であって、それに続いて酸1で酸性化してpHを0とし、最終生成物または中間体として[5]ヘリセン化合物(7)または化合物(8)を得る工程、
    Figure 0006901554

    ここでXとXは独立であって、
    は直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
    は直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である;
    c)[5]ヘリセン化合物(4)、化合物(5)、または化合物(7)から選択されるOH基を含んでいる中間体化合物を、有機溶媒3の中に塩基3が存在する下でアルカンスルトン(II)とO−アルキル化反応を行い、中間体の最終生成物として[5]ヘリセン化合物(9)、化合物(10)、または化合物(11)を得る工程、
    Figure 0006901554

    ここでXとX10は独立であって、
    は直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される、スルホネート末端基を有する3〜4個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
    10は直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される、スルホネート末端基を有する3〜4個の炭素原子を含むアルキル鎖であり;
    Mはナトリウムとカリウムからなる群から選択される金属原子である;
    d)[5]ヘリセン化合物(5)、化合物(6)または化合物(10)から選択されるエステル基を含む中間体を、水素化ジイソブチルアルミニウム(DIBAL−H)を用いて有機溶媒4の中で還元反応を行い、最終生成物として[5]ヘリセン化合物(12)、化合物(13)および/または化合物(14)および/または化合物(15)または化合物(16)を得る工程、
    Figure 0006901554

    ここでX、X、XおよびXは独立であって、
    は直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
    は直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
    は直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
    は直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される2〜8個の炭素原子を含むアルキル鎖であり、
    10は直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される、スルホネート末端基を有する3〜4個の炭素原子を含むアルキル鎖であり;
    Mはナトリウムとカリウムからなる群から選択される金属原子である;
    を含む方法。
  39. 前記塩基1が、炭酸水素ナトリウム(NaHCO)、炭酸水素カリウム(KHCO)、炭酸ナトリウム(NaCO)、および炭酸カリウム(KCO)からなる群から選択される、請求項38に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物の調製プロセスの方法。
  40. 塩基1が炭酸カリウム(KCO)である、請求項38または39に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物の調製プロセスの方法。
  41. 前記有機溶媒1が、ジメチルホルムアミド、アセトン、アセトニトリル、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項38〜40のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物の調製プロセスの方法。
  42. 有機溶媒1がジメチルホルムアミドである、請求項38〜41のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物の調製プロセスの方法。
  43. 工程a)のO−アルキル化が60〜160℃の範囲内の温度で2〜12時間の間行われる、請求項38〜42のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物の調製プロセスの方法。
  44. 前記塩基2が、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)、および水酸化リチウム(LiOH)からなる群から選択される、請求項38〜43のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物の調製プロセスの方法。
  45. 塩基2が水酸化ナトリウム(NaOH)である、請求項38〜44のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物の調製プロセスの方法。
  46. 前記有機溶媒2が、エタノール、メタノール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロメタン、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項38〜45のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物の調製プロセスの方法。
  47. 有機溶媒2がエタノールである、請求項38〜46のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物の調製プロセスの方法。
  48. 前記酸1が、塩酸および硫酸からなる群から選択される、請求項38〜47のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物の調製プロセスの方法。
  49. 酸1が塩酸である、請求項38〜48のいずれか1項に記載の[5]ヘリセン誘導体化合物の調製プロセスの方法。
  50. 前記塩基3が、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)、ナトリウムメトキシド(NaOMe)、カリウムメトキシド(KOMe)、ナトリウムエトキシド(NaOEt)、およびカリウムエトキシド(KOEt)からなる群から選択される、請求項38〜49のいずれか1項に記載の方法。
  51. 塩基3がナトリウムエトキシド(NaOEt)である、請求項38〜50のいずれか1項に記載の方法。
  52. 前記有機溶媒3が、メタノール、エタノール、アセトンおよびアセトニトリルからなる群から選択される、請求項38〜51のいずれか1項に記載の方法。
  53. 有機溶媒3がエタノールである、請求項38〜52のいずれか1項に記載の方法。
  54. 工程c)の前記O−アルキル化が25〜80℃の範囲内の温度で6〜120時間の間行われる、請求項38〜53のいずれか1項に記載の方法。
  55. 前記有機溶媒4が、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、トルエン、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項38〜54のいずれか1項に記載の方法。
  56. 工程d)の前記還元が、−90℃〜室温の範囲内の温度で1〜4時間の間行われる、請求項38〜55のいずれか1項に記載の方法。
  57. 工程a)の前記O−アルキル化反応が、有機溶媒5の中に酸2が存在する下で、式(2)の[5]ヘリセン化合物と一級アミン(III)の間のイミド化反応をさらに含み、式(3)の[5]ヘリセンイソインドールジオン化合物を得る、請求項38〜56のいずれか1項に記載の方法:
    Figure 0006901554

    ここでGは
    −エタン
    Figure 0006901554

    ;および
    −エチレン
    Figure 0006901554

    からなる群から選択される2炭素原子からなる連結基であり、
    R1は
    −フェニル
    Figure 0006901554
    −アルキル
    Figure 0006901554
    (Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);および
    −アルカン酸
    Figure 0006901554
    (Xは直鎖および分岐した鎖からなる群から選択される1〜7個の炭素原子を含むアルキル鎖である);
    からなる群から選択される。
  58. 前記酸2が、酢酸、塩酸および硫酸からなる群から選択される、請求項57に記載の方法。
  59. 酸2が酢酸である、請求項57または58に記載の方法。
  60. 前記有機溶媒5が、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、トルエン、ベンゼン、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項57〜59のいずれか1項に記載の方法。
  61. 有機溶媒5がジメチルホルムアミドである、請求項57〜60のいずれか1項に記載の方法。
  62. 前記イミド化反応が80〜160℃の範囲内の温度で2〜12時間の間行われる、請求項57〜61のいずれか1項に記載の方法。
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