JP6960146B2 - Caged compound and method for producing and expressing the caged compound - Google Patents
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Description
本発明は、ケージド化合物及びケージド化合物の製造方法並びに発現方法に関する。 The present invention relates to a caged compound, a method for producing the caged compound, and a method for expressing the caged compound.
ケージド化合物（Caged compounds）とは、生理活性分子の生物活性に重要な官能基を光で脱保護できる保護基（以下、「光感受性保護基」ともいう。）で保護（修飾）して、一時的に、不活性化させた化合物である。
ケージド化合物は光を照射することにより、光感受性保護基による保護が解除されて（アンケージング）生物活性を発現するため、生理活性分子が作用する時間、場所等を高い時空間分解能で制御できる。これにより、近年、ケージド化合物は、神経細胞間の情報伝達の解析を含め、ライフサイエンス分野において汎用されている。
Caged compounds are temporarily protected (modified) with a protecting group (hereinafter, also referred to as "photosensitive protecting group") capable of deprotecting a functional group important for the biological activity of a bioactive molecule with light. It is an inactivated compound.
When the caged compound is irradiated with light, the protection by the photosensitive protecting group is released (uncaging) and the biological activity is exhibited. Therefore, the time and place where the bioactive molecule acts can be controlled with high spatiotemporal resolution. As a result, in recent years, caged compounds have become widely used in the field of life science, including analysis of information transmission between nerve cells.
汎用のケージド化合物としては、例えば、ＲｕＢｉ（Ruthenium-Bipyridine-Triphenylphosphine）等で神経伝達物質等を保護したケージド化合物が知られている（例えば、非特許文献１参照）。 As a general-purpose caged compound, for example, a caged compound in which a neurotransmitter or the like is protected with RuBi (Ruthenium-Bipyridine-Triphenylphosphine) or the like is known (see, for example, Non-Patent Document 1).
また、例えば、Ｂｈｃ（6-bromo-7-hydroxycoumarin-4-ylmethyl）基を光感受性保護基として有するケージド化合物が開示されている（例えば、特許文献１参照）。 Further, for example, a caged compound having a Bhc (6-bromo-7-hydroxycoumarin-4-ylmethyl) group as a photosensitivity protecting group is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１に記載された、Ｂｈｃ基を有するエステル型ケージド化合物及び、２−ニトロベンジル型、ヒドロキシフェナシル型及びクマリニルメチル型の汎用されているケージド化合物等では、短波長の紫外光を利用して脱保護を行うため、短波長の紫外光による細胞損傷が懸念される。そのため、紫外光よりも波長が長い、可視光による脱保護が可能なケージド化合物の開発が一層求められている。
Short-wavelength ultraviolet light is used in the ester-type caged compounds having a Bhc group and the general-purpose caged compounds of 2-nitrobenzyl type, hydroxyphenacyl type, and coumarinylmethyl type described in
非特許文献１に記載されたＲｕＢｉで保護されたグルタミン酸（ＲｕＢｉ−グルタミン酸ナトリウム）は、可視光による脱保護が可能なケージド化合物である。しかしながら、ＲｕＢｉ−グルタミン酸ナトリウムは、光反応効率が低いため、より実用的に用いるためには、さらに高い光反応性を示すケージド化合物が求められている。
The RuBi-protected glutamic acid (RuBi-sodium glutamate) described in Non-Patent
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、光反応性及び暗所下安定性に優れ、かつ、可視光による脱保護が可能なケージド化合物を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a caged compound having excellent photoreactivity and stability in a dark place and capable of deprotection by visible light.
本発明者らは上記の課題を解決すべく、キノリニウム型の光感受性保護基と、−Ｏ（Ｃ＝Ｏ）ＮＨ−を介して、生理活性分子等のアミノ基を有する化合物とを結合することで、光反応性及び暗所下安定性に優れ、かつ、可視光による脱保護が可能なケージド化合物を見出した。 In order to solve the above problems, the present inventors bind a quinolinium-type photosensitive protecting group and a compound having an amino group such as a physiologically active molecule via -O (C = O) NH-. Therefore, we have found a caged compound that is excellent in photoreactivity and stability in the dark and can be deprotected by visible light.
上記課題を解決するための具体的な手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞下記一般式（１）で表されるケージド化合物である。
Specific means for solving the above problems include the following aspects.
<1> A caged compound represented by the following general formula (1).
一般式（１）中、Ｒ１は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、シアノ基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、又はアルキルアミノ基を表し、Ｒ２は、アルキル基又は窒素原子以外のヘテロ原子を表し、Ｒ３は、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基を表し、Ｘは１価の陰イオンを表し、Ｙは１価の有機基を表し、Ｚは、水素原子又は１価の有機基を表し、ａは０又は１を表す。但し、Ｒ２が窒素原子以外のヘテロ原子を表す場合、ａは０を表す。 In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a cyano group, an alkoxy group, a hydroxy group, or an alkylamino group, and R 2 is a group other than an alkyl group or a nitrogen atom. Heteroatom, R 3 represents hydrogen atom, halogen atom or alkyl group, X represents monovalent anion, Y represents monovalent organic group, Z represents hydrogen atom or monovalent organic. Represents a group, where a represents 0 or 1. However, when R 2 represents a hetero atom other than the nitrogen atom, a represents 0.
＜２＞ 前記一般式（１）において、Ｒ２は炭素数１〜１２のアルキル基である、＜１＞に記載のケージド化合物。 <2> The caged compound according to <1>, wherein R 2 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms in the general formula (1).
＜３＞ 前記一般式（１）において、Ｒ１はハロゲン原子、ヒドロキシ基又はアミノ基である、＜１＞又は＜２＞に記載のケージド化合物。 <3> The caged compound according to <1> or <2>, wherein R 1 is a halogen atom, a hydroxy group or an amino group in the general formula (1).
＜４＞ 前記一般式（１）において、Ｘは、ハロゲン化物イオン、トリフルオロメチル酢酸イオン又はトリフルオロメタンスルホン酸イオンである、＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載のケージド化合物。 <4> The caged compound according to any one of <1> to <3>, wherein in the general formula (1), X is a halide ion, a trifluoromethyl acetate ion or a trifluoromethanesulfonate ion.
＜５＞ 前記一般式（１）において、Ｘは、臭素イオン、ヨウ素イオン又はトリフルオロメタンスルホン酸イオンである、＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載のケージド化合物。 <5> The caged compound according to any one of <1> to <4>, wherein X is a bromine ion, an iodine ion, or a trifluoromethanesulfonic acid ion in the general formula (1).
＜６＞ 前記一般式（１）において、Ｙは、下記一般式（２）、一般式（３）又は一般式（４）で表される基である、＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載のケージド化合物。 <6> In the general formula (1), Y is any one of <1> to <5>, which is a group represented by the following general formula (2), general formula (3), or general formula (4). The caged compound according to one.
一般式（２）中、Ｒ４は、アルキレン基を表し、＊は連結部を表す。 In the general formula (2), R 4 represents an alkylene group, and * represents a connecting portion.
一般式（３）中、Ｒ５は、水素原子又は脂肪族炭化水素基を表し、＊は連結部を表す。 In the general formula (3), R 5 represents a hydrogen atom or an aliphatic hydrocarbon group, and * represents a connecting portion.
一般式（４）中、Ｒ６は、アルキレン基を表し、＊は連結部を表す。 In the general formula (4), R 6 represents an alkylene group, and * represents a connecting portion.
＜７＞ キノリン誘導体を準備する工程と、
前記キノリン誘導体とアミノ基を有する化合物とを縮合反応させる工程と、
前記キノリン誘導体にアルキル基又は窒素原子以外のヘテロ原子を導入する工程と、
を含む、下記一般式（１）で表されるケージド化合物の製造方法。
<7> The process of preparing the quinoline derivative and
A step of condensing the quinoline derivative with a compound having an amino group,
A step of introducing a hetero atom other than an alkyl group or a nitrogen atom into the quinoline derivative, and
A method for producing a caged compound represented by the following general formula (1), which comprises.
一般式（１）中、Ｒ１は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、シアノ基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、又はアルキルアミノ基を表し、Ｒ２は、アルキル基又は窒素原子以外のヘテロ原子を表し、Ｒ３は、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基を表し、Ｘは１価の陰イオンを表し、Ｙは１価の有機基を表し、Ｚは、水素原子又は１価の有機基を表し、ａは０又は１を表す。但し、Ｒ２が窒素原子以外のヘテロ原子を表す場合、ａは０を表す。 In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a cyano group, an alkoxy group, a hydroxy group, or an alkylamino group, and R 2 is a group other than an alkyl group or a nitrogen atom. Heteroatom, R 3 represents hydrogen atom, halogen atom or alkyl group, X represents monovalent anion, Y represents monovalent organic group, Z represents hydrogen atom or monovalent organic. Represents a group, where a represents 0 or 1. However, when R 2 represents a hetero atom other than the nitrogen atom, a represents 0.
＜８＞ ＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載のケージド化合物を細胞に導入する工程と、励起光を前記ケージド化合物に照射して、一般式（１）中の−ＮＹＺ基を脱離し、前記ＮＹＺ基を含むアミノ基を有する化合物を細胞内で発現させる工程と、を含む発現方法。 <8> The step of introducing the caged compound according to any one of <1> to <6> into the cell, and irradiating the caged compound with excitation light to obtain the -NYZ group in the general formula (1). An expression method comprising a step of desorbing and expressing the compound having an amino group containing a NYZ group intracellularly.
＜９＞ 前記励起光の波長領域は、３８０ｎｍ〜５００ｎｍである＜８＞に記載の発現方法。 <9> The expression method according to <8>, wherein the wavelength region of the excitation light is 380 nm to 500 nm.
本発明によれば、光反応性及び暗所下安定性に優れ、かつ、可視光による脱保護が可能なケージド化合物を提供される。 According to the present invention, there is provided a caged compound having excellent photoreactivity and stability in a dark place and capable of deprotection by visible light.
以下、本発明のケージド化合物について詳細に説明する。
本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形して実施することができる。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
また、本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を示すものとする。
Hereinafter, the caged compound of the present invention will be described in detail.
The present invention is not limited to the following embodiments, and can be variously modified and implemented within the scope of the gist thereof.
In the present specification, the term "process" is included in this term not only as an independent process but also as long as the desired action of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from other processes. ..
In addition, the numerical range indicated by using "-" in the present specification shall indicate a range including the numerical values before and after "-" as the minimum value and the maximum value, respectively.
本明細書において、ケージド化合物とは、生理活性分子の生物活性に重要な官能基を光照射により脱保護できる保護基（光感受性保護基）で保護して、その生物活性を一時的に失わせた化合物を意味する。 In the present specification, the caged compound protects a functional group important for the biological activity of a bioactive molecule with a protecting group (photosensitive protecting group) that can be deprotected by light irradiation, and temporarily loses the biological activity. Means a compound.
本明細書において、「Ｍｅ」はメチル基、「Ｅｔ」はエチル基、「Ｂｕ」はブチル基、「ＯＭｅ」はメトキシ基、「Ｐｈ」はフェニル基、「ＣＦ３ＣＯＯ−」はトリフルオロメチル酢酸イオン、「Ｔｆ」はトリフルオロメタンスルホニル基を表し、「ＴｆＯ−」はトリフルオロメタンスルホン酸イオンを表す。 In the present specification, "Me" represents a methyl group, "Et" an ethyl group, "Bu" represents a butyl group, "OMe" means methoxy, "Ph" represents a phenyl group, "CF 3 COO -" is trifluoromethyl acetate ion, "Tf" represents trifluoromethanesulfonyl group, "TfO -" represents a trifluoromethanesulfonate ion.
《ケージド化合物》
本発明のケージド化合物は、下記一般式（１）で表される。
《Caged compound》
The caged compound of the present invention is represented by the following general formula (1).
一般式（１）中、Ｒ１は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、シアノ基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、又はアミノ基を表し、Ｒ２は、アルキル基又は窒素原子以外のヘテロ原子を表し、Ｒ３は、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基を表し、Ｘは１価の陰イオンを表し、Ｙは１価の有機基を表し、Ｚは、水素原子又は１価の有機基を表し、ａは０又は１を表す。但し、Ｒ２が窒素原子以外のヘテロ原子を表す場合、ａは０を表す。
In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a cyano group, an alkoxy group, a hydroxy group, or an amino group, and R 2 is a hetero other than an alkyl group or a nitrogen atom. R 3 represents an atom,
本発明のケージド化合物は、一時的に不活性化を所望する分子が、キノリウム型の光感受性保護基によって、−Ｏ（Ｃ＝Ｏ）Ｎ−（以下、「オキシカーバメート結合」ともいう。）を介して保護された化合物である。
本発明のケージド化合物は上記構成を有するので、ケージド化合物に可視光を照射すると、光感受性保護基と、保護されていた分子と、が脱離する。すなわち、光感受性保護基がケージド化合物から脱保護されることにより、保護されていた分子は活性を示すことが可能である。
In the caged compound of the present invention, a molecule that wishes to be temporarily inactivated has -O (C = O) N- (hereinafter, also referred to as "oxycarbamate bond") by a quinolium-type photosensitizing protecting group. It is a compound protected through.
Since the caged compound of the present invention has the above-mentioned structure, when the caged compound is irradiated with visible light, the photosensitive protecting group and the protected molecule are eliminated. That is, the protected molecule can exhibit activity by deprotecting the photosensitizing protecting group from the caged compound.
また、本発明のケージド化合物は、可視光領域に極大吸収波長を有するキノリニウム型光感受性保護基を有する。そのため、細胞損傷が低い可視光をケージド化合物に照射することで、脱保護が可能であり、かつ、高い光反応効率で脱保護を行うことが可能である。 さらに、本発明のケージド化合物は、生理的条件下で加水分解に対して安定性を有するオキシカーバメート結合を介して生理活性分子と結合しているため、比較的容易に加水分解されるエステル結合を有するケージド化合物に比べて、顕著に高い安定性を有する。
以下、本発明のケージド化合物の詳細について説明する。
In addition, the caged compound of the present invention has a quinolinium-type photosensitive protecting group having a maximum absorption wavelength in the visible light region. Therefore, by irradiating the caged compound with visible light having low cell damage, deprotection is possible and deprotection can be performed with high photochemical reaction efficiency. Furthermore, since the caged compound of the present invention binds to a physiologically active molecule via an oxycarbamate bond that is stable to hydrolysis under physiological conditions, it forms an ester bond that is relatively easily hydrolyzed. It has significantly higher stability than the caged compound having it.
The details of the caged compound of the present invention will be described below.
ケージド化合物は、上記一般式（１）で表される。一般式（１）中、Ｒ１は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、シアノ基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、又はアミノ基を表す。 The caged compound is represented by the above general formula (1). In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a cyano group, an alkoxy group, a hydroxy group, or an amino group.
Ｒ１で表されるハロゲン原子としては、特に制限はなく、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
これらの中でも、ハロゲン原子としては、臭素原子又は塩素原子が好ましい。
The halogen atom represented by R 1 is not particularly limited, and examples thereof include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
Among these, as the halogen atom, a bromine atom or a chlorine atom is preferable.
Ｒ１で表されるアルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であっても環状であってもよく、無置換であっても置換基を有していてもよい。
Ｒ１で表されるアルキル基としては、無置換のアルキル基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基がより好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数１〜１２のアルキル基が更に好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数１〜１０のアルキル基が特に好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数１〜４のアルキル基が最も好ましい。
The alkyl group represented by R 1 may be linear, branched or cyclic, and may be unsubstituted or having a substituent.
The alkyl group represented by R 1, an unsubstituted alkyl group, more preferably a linear or branched alkyl group, a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms More preferably, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is particularly preferable, and a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is most preferable.
アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、１−エチルプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、２−メチルブチル基、３，３−ジメチルブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、１−メチルペンチル基、ｎ−ヘキシル基、イソヘキシル基、ｓｅｃ−ヘキシル基、ｔｅｒｔ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、イソヘプチル基、ｓｅｃ−ヘプチル基、ｔｅｒｔ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、イソオクチル基、ｓｅｃ−オクチル基、ｔｅｒｔ−オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基などが挙げられる。 Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, a 1-ethylpropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group and a 2-methylbutyl group. , 3,3-Dimethylbutyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, 1-methylpentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, tert-hexyl group, n-heptyl group, isoheptyl Examples thereof include a group, a sec-heptyl group, a tert-heptyl group, an n-octyl group, an isooctyl group, a sec-octyl group, a tert-octyl group, a nonyl group, a decyl group, an undecyl group and a dodecyl group.
Ｒ１で表されるアリール基は、無置換であっても置換基を有していてもよい。アリール基に導入可能な置換基としては、ハロゲン原子、炭素数１〜５のアルキル基、炭素数１〜５のアルコキシ基、炭素数１〜３以下のアルキル基で置換された置換アミノ基、フェニル基で置換された置換アミノ基等が挙げられる。 The aryl group represented by R 1 may be unsubstituted or have a substituent. Substituents that can be introduced into the aryl group include a halogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a substituted amino group substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or less, and phenyl. Examples thereof include a substituted amino group substituted with a group.
Ｒ１で表されるアリール基の総炭素数（即ち、置換基を有する場合には置換基の炭素数も含めた総炭素数を意味する。以下、同義である。）としては、６〜２０が好ましく、６〜１８がより好ましい。
上記アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、ジフェニルアミノフェニル基等が挙げられる。
The total number of carbon atoms of the aryl group represented by R 1 (that is, the total number of carbon atoms including the carbon number of the substituent when having a substituent; hereinafter, synonymous with each other) is 6 to 20. Is preferable, and 6 to 18 are more preferable.
Specific examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a benzyl group, a diphenylaminophenyl group and the like.
Ｒ１で表されるアリール基としては、置換又は無置換のフェニル基が好ましく、アルキル基で置換された総炭素数７〜２０のフェニル基又はフェニル基で置換された置換アミノ基を有するフェニル基がより好ましく、フェニル基で置換された置換アミノ基を有する総炭素数６〜１８フェニル基が更に好ましく、ジフェニルアミノフェニル基が特に好ましい。） The aryl group represented by R 1, preferably substituted or unsubstituted phenyl group, phenyl group having a total carbon number of 7 to 20 substituted with an alkyl group is a phenyl group having a substituted amino group substituted with a phenyl group Is more preferable, a phenyl group having a total carbon number of 6 to 18 having a substituted amino group substituted with a phenyl group is further preferable, and a diphenylaminophenyl group is particularly preferable. )
Ｒ１で表されるアルコキシ基は、直鎖状であっても分岐鎖状であっても環状であってもよく、無置換であっても置換基を有していてもよい。
Ｒ１で表されるアルコキシ基としては、直鎖状又は分岐鎖状の無置換のアルコキシ基であることが好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数１〜２４のアルコキシ基であることがより好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数１〜１０のアルコキシ基であることが更に好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数１〜４のアルコキシ基であることが特に好ましい。
The alkoxy group represented by R 1 may be linear, branched or cyclic, and may be unsubstituted or having a substituent.
That the alkoxy group represented by R 1, which is linear or branched, preferably a chain unsubstituted alkoxy group, a linear or branched alkoxy group having 1 to 24 carbon atoms More preferably, it is a linear or branched alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and particularly preferably a linear or branched alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms.
アルコキシ基の具体例としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、イソプロピルオキシ基、イソブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、２−エチルヘキシルオキシ基、ｔ−オクチルオキシ基、デシルオキシ基、ドデシルオキシ基、テトラデシルオキシ基、２−ヘキシルデシルオキシ基、ヘキサデシルオキシ基、オクタデシルオキシ基、シクロヘキシルメチルオキシ基、及びオクチルシクロヘキシルオキシ基を挙げることができる。 Specific examples of the alkoxy group include, for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, an isopropyloxy group, an isobutyloxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, an octyloxy group, a 2-ethylhexyloxy group, and t-. Examples thereof include an octyloxy group, a decyloxy group, a dodecyloxy group, a tetradecyloxy group, a 2-hexyldecyloxy group, a hexadecyloxy group, an octadecyloxy group, a cyclohexylmethyloxy group, and an octylcyclohexyloxy group.
Ｒ１で表されるアミノ基は、１級アミノ基、２級アミノ基、３級アミノ基であってもよく、無置換であっても置換基を有していてもよい。
アミノ基に導入可能な置換基としては、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基等が挙げられる。
The amino group represented by R 1 may be a primary amino group, a secondary amino group, or a tertiary amino group, and may be unsubstituted or having a substituent.
Examples of the substituent that can be introduced into the amino group include an alkyl group, an aryl group, and a heterocyclic group.
Ｒ１で表されるアミノ基としては、総炭素数０〜２０のアミノ基が好ましく、総炭素数１〜１２のアミノ基がより好ましく、総炭素数２〜１２のジアルキルアミノ基若しくはモノアルキルアミノ基又はジフェニルアミノ基が更に好ましく、総炭素数２〜８のジアルキルアミノ基が特に好ましい。 As the amino group represented by R 1 , an amino group having a total carbon number of 0 to 20 is preferable, an amino group having a total carbon number of 1 to 12 is more preferable, and a dialkylamino group or a monoalkylamino group having a total carbon number of 2 to 12 is more preferable. A group or a diphenylamino group is more preferable, and a dialkylamino group having a total carbon number of 2 to 8 is particularly preferable.
アミノ基の具体例としては、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基などが挙げられる。 Specific examples of the amino group include an amino group, a methylamino group, a dimethylamino group, a diethylamino group, a dibenzylamino group, a diphenylamino group, a ditrilamino group and the like.
電子供与性の観点から、一般式（１）中、Ｒ１としては、置換又は無置換のフェニル基、総炭素数２〜１２のジアルキルアミノ基若しくはモノアルキルアミノ基又はヒドロキシ基が好ましく、総炭素数２〜８のモノアルキルアミノ基若しくはジアルキルアミノ基、フェニル基で置換された置換アミノ基を有する総炭素数６〜１８フェニル基又はヒドロキシ基がより好ましく、ヒドロキシ基又はジフェニルアミノフェニル基が更に好ましい。 From the viewpoint of electron donating, in the general formula (1), as R 1 , a substituted or unsubstituted phenyl group, a dialkylamino group having a total carbon number of 2 to 12 or a monoalkylamino group or a hydroxy group is preferable, and total carbon A monoalkylamino group or a dialkylamino group having a total number of 2 to 8, a substituted amino group substituted with a phenyl group, a total carbon number of 6 to 18 phenyl group or a hydroxy group is more preferable, and a hydroxy group or a diphenylaminophenyl group is further preferable. ..
一般式（１）中、Ｒ２は、アルキル基又は、窒素原子以外のヘテロ原子を表す。但し、Ｒ２が窒素原子以外のヘテロ原子を表す場合、ａは０を表す。
Ｒ２で表されるアルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であっても環状であってもよく、無置換であっても置換基を有していてもよい。アルキル基に導入可能な置換基としては、アリール基、ヘテロ環基、カルボキシ基等が挙げられる。
In the general formula (1), R 2 represents an alkyl group or a hetero atom other than a nitrogen atom. However, when R 2 represents a hetero atom other than the nitrogen atom, a represents 0.
The alkyl group represented by R 2 may be linear, branched or cyclic, and may be unsubstituted or having a substituent. Examples of the substituent that can be introduced into the alkyl group include an aryl group, a heterocyclic group, and a carboxy group.
Ｒ２で表される無置換のアルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数１〜１２のアルキル基がより好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数１〜１０のアルキル基が更に好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数１〜４のアルキル基が特に好ましい。 The unsubstituted alkyl group represented by R 2, preferably a linear or branched alkyl group, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, straight-chain Alternatively, a branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is more preferable, and a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is particularly preferable.
無置換のアルキル基の具体例としては、Ｒ１で表されるアルキル基と同義である。 Specific examples of the unsubstituted alkyl group, the same meanings as the alkyl group represented by R 1.
Ｒ２で表される置換基を有するアルキル基としては、炭素数１〜１０のアルキル基にアリール基が結合した基であることが好ましく、炭素数１〜５のアルキル基にアリール基が結合した基であることがより好ましく、炭素数１〜３のアルキル基にアリール基が結合した基であることが更に好ましく、メチル基にフェニル基が結合した基（ベンジル基）であることが特に好ましい。 Examples of the alkyl group having a substituent represented by R 2, is preferably a group attached an aryl group an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group is attached to an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms It is more preferably a group, more preferably a group in which an aryl group is bonded to an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and particularly preferably a group in which a phenyl group is bonded to a methyl group (benzyl group).
Ｒ２で表される窒素原子以外のヘテロ原子としては、酸素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。これらの中でも、窒素原子以外のヘテロ原子としては、酸素原子であることが好ましい。 Examples of the hetero atom other than the nitrogen atom represented by R 2 include an oxygen atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like. Among these, the hetero atom other than the nitrogen atom is preferably an oxygen atom.
光反応性の観点から、Ｒ２としては、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数１〜４のアルキル基若しくはベンジル基が好ましく、合成が容易である観点から、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数１〜４のアルキル基がより好ましく、直鎖状の炭素数１〜４のアルキル基が更に好ましい。 From the viewpoint of photoreactivity, R 2 is preferably a linear or branched alkyl group or benzyl group having 1 to 4 carbon atoms, and from the viewpoint of easy synthesis, it is linear or branched. Alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms are more preferable, and linear alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms are further preferable.
一般式（１）中、Ｒ３は、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
Ｒ３で表されるハロゲン原子及びアルキル基としては、Ｒ１におけるハロゲン原子及びアルキル基と同義であり、好ましい範囲も同様である。
In the general formula (1), R 3 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group.
The halogen atom and alkyl group represented by R 3 have the same meaning as the halogen atom and alkyl group in R 1 , and the preferable range is also the same.
副反応を抑制しやすい観点から、Ｒ３としては、水素原子、塩素原子又は直鎖状の炭素数１〜４のアルキル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。 From the viewpoint of side reaction was suppressed easily, as R 3, a hydrogen atom is preferably a chlorine atom or a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom.
一般式（１）中、Ｘ−は一価の陰イオンを表す。
Ｘ−で表される一価の陰イオンは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
一価の陰イオンとしては、例えば、ハロゲン化物イオン（例えば、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン）、スルホン酸イオン（例えば、メタンスルホン酸イオン、ｐ−トルエンスルホン酸イオン）、カルボン酸イオン（例えば、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、プロピオン酸イオン）、水酸化物イオン、硫酸モノアルキルイオン（例えば、硫酸モノメチルイオン、硫酸モノエチルイオン）、ヘキサフルオロリン酸イオン（ＰＦ６ −）、ヘキサフルオロホウ酸イオン（ＢＦ４ −）、トリフルオロメタンスルホン酸イオン（ＣＦ３ＳＯ３ −）、(ＣＦ３ＳＯ２)Ｎ−及びＳＣＮ−等が挙げられる。
In the general formula (1), X − represents a monovalent anion.
The monovalent anion represented by X − is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
Examples of the monovalent anion include a halide ion (for example, fluorine ion, chlorine ion, bromine ion, iodine ion), a sulfonic acid ion (for example, methanesulfonic acid ion, p-toluenesulfonic acid ion), and a carboxylic acid. ion (e.g., acetate ion, trifluoroacetate ion, propionate ion), a hydroxide ion, sulfate monoalkyl ions (e.g., sulfate monomethyl ions, sulfate monoethyl ions), hexafluorophosphate ion (
これらの中でも、光反応効率の観点から、Ｘ−としては、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、(ＣＦ３ＳＯ２)Ｎ−、トリフルオロ酢酸イオン又はトリフルオロメタンスルホン酸イオンが好ましく、臭素イオン、ヨウ素イオン、トリフルオロ酢酸イオン又はトリフルオロメタンスルホン酸イオンがより好ましく、ヨウ素イオン又はトリフルオロメタンスルホン酸イオンが更に好ましい。 Among these, from the viewpoint of photoreaction efficiency, as X − , chlorine ion, bromine ion, iodine ion, (CF 3 SO 2 ) N − , trifluoroacetic acid ion or trifluoromethanesulfonic acid ion is preferable, and bromine ion, Iodine ion, trifluoroacetate ion or trifluoromethanesulfonic acid ion is more preferable, and iodine ion or trifluoromethanesulfonic acid ion is further preferable.
一般式（１）中、Ｙは、１価の有機基を表し、Ｚは、水素原子又は１価の有機基を表す。
Ｙ又はＺで表される１価の有機基としては、アルキル基、アリール基等が挙げられ、無置換であっても置換基を有していてもよい。
In the general formula (1), Y represents a monovalent organic group, and Z represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
Examples of the monovalent organic group represented by Y or Z include an alkyl group and an aryl group, which may be unsubstituted or have a substituent.
１価の有機基に導入可能な置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、アミド基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ基、チオール基等が挙げられる。
Ｙ又はＺが置換基を有する場合、置換基の数は、１〜４が好ましく、１又は２がより好ましい。
Substituents that can be introduced into a monovalent organic group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a halogen atom, an amino group, an alkylamino group, an arylamino group, a carboxy group, and an alkoxy group. Examples thereof include a carbonyl group, a sulfo group, a nitro group, a cyano group, an amide group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, a hydroxy group and a thiol group.
When Y or Z has a substituent, the number of substituents is preferably 1 to 4, more preferably 1 or 2.
これらの中でも、置換基としては、カルボキシ基、スルホ基、ヒドロキシ基又はチオール基が好ましく、カルボキシ基、スルホ基又はヒドロキシ基がより好ましい。 Among these, as the substituent, a carboxy group, a sulfo group, a hydroxy group or a thiol group is preferable, and a carboxy group, a sulfo group or a hydroxy group is more preferable.
Ｙとしては、無置換若しくは置換された総炭素数１〜５のアルキル基、又は無置換若しくは置換されたフェニル基であることが好ましく、下記一般式（２）、一般式（３）又は一般式（４）で表される基であることがより好ましい。なお、下記一般式中、＊は連結部を表す。 Y is preferably an unsubstituted or substituted alkyl group having a total carbon number of 1 to 5 or an unsubstituted or substituted phenyl group, and is preferably the following general formula (2), general formula (3) or general formula. It is more preferable that the group is represented by (4). In the following general formula, * represents a connecting portion.
一般式（２）中、Ｒ４は、アルキレン基を表す。 In the general formula (2), R 4 represents an alkylene group.
一般式（３）中、Ｒ５は、水素原子又は脂肪族炭化水素基を表す。 In the general formula (3), R 5 represents a hydrogen atom or an aliphatic hydrocarbon group.
一般式（４）中、Ｒ６は、アルキレン基を表す。 In the general formula (4), R 6 represents an alkylene group.
一般式（２）中、Ｒ４で表されるアルキレン基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、無置換であっても置換基を有していてもよい。
アルキレン基としては、無置換のアルキレン基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の総炭素数１〜１０のアルキレン基がより好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の総炭素数１〜４のアルキレン基が更に好ましい。
In the general formula (2), the alkylene group represented by R 4 may be linear may be branched, may be unsubstituted or have a substituent.
As the alkylene group, an unsubstituted alkylene group is preferable, a linear or branched alkylene group having a total carbon number of 1 to 10 is more preferable, and a linear or branched alkylene group having a total carbon number of 1 to 4 is more preferable. Groups are even more preferred.
アルキレン基の具体例としては、例えば、メチレン基、エチレン基、ｎ−プロピレン基、イソプロピレン基、ｎ−ブチレン基、イソブチレン基、ｓｅｃ−ブチレン基、ｔｅｒｔ−ブチレン基、ｎ−ペンチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基、ｓｅｃ−ペンチレン基、ｔｅｒｔ−ペンチレン基及び３−ペンチレン基が挙げられる。 Specific examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, an isopropylene group, an n-butylene group, an isobutylene group, a sec-butylene group, a tert-butylene group, an n-pentylene group and an isopentylene group. , Neopentylene group, sec-pentylene group, tert-pentylene group and 3-pentylene group.
Ｒ４で表される基としては、水素原子又は無置換のアルキレン基であることが好ましく、水素原子又は直鎖状若しくは分岐鎖状の総炭素数１〜４アルキレン基であることがより好ましい。 The group represented by R 4, is a hydrogen atom or an unsubstituted alkylene group preferably, and more preferably a hydrogen atom or a linear or branched carbon atoms in total 1-4 alkylene group.
Ｒ５で表される脂肪族炭化水素基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、無置換であっても置換基を有していてもよい。脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基及びアルキニル基が挙げられる。 The aliphatic hydrocarbon group represented by R 5 may be linear or branched chain, and may be unsubstituted or having a substituent. Examples of the aliphatic hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group and an alkynyl group.
Ｒ５で表される脂肪族炭化水素基に導入可能な置換基としては、アリール基、アルコキシ基、ヘテロ環基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、チオール基、アミノ基、アミド基等が挙げられる。上記アルコキシ基及びアミノ基は、一般式（１）のＲ１で表されるアルコキシ基及びアミノ基と同義であり、好ましい範囲も同様である。 Examples of the substituent that can be introduced into the aliphatic hydrocarbon group represented by R 5 include an aryl group, an alkoxy group, a heterocyclic group, a carboxy group, a hydroxy group, a thiol group, an amino group and an amide group. The alkoxy group and amino group, the general formula (1) has the same meaning as alkoxy group and an amino group represented by R 1 in the preferred range is also the same.
脂肪族炭化水素基が置換基としてアリール基を有する場合、アリール基は更に置換基を有していてもよい。更に導入可能な置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、カルバモイル基、スルホ基、スルファモイル基、アルコキシカルボニル基、アミノ基などが挙げられる。 When the aliphatic hydrocarbon group has an aryl group as a substituent, the aryl group may further have a substituent. Further examples of the substituents that can be introduced include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a hydroxy group, a carboxy group, a carbamoyl group, a sulfo group, a sulfamoyl group, an alkoxycarbonyl group and an amino group. Be done.
ヘテロ環基としては、特に限定されず、脂肪族ヘテロ環基及び芳香族ヘテロ環基が挙げられる。なお、ヘテロ環基が有するヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子などが挙げられる。
ヘテロ環基としては、総炭素数１〜２０のヘテロ環基が好ましく、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を含む総炭素数１〜１２のヘテロ環基がより好ましい。
The heterocyclic group is not particularly limited, and examples thereof include an aliphatic heterocyclic group and an aromatic heterocyclic group. Examples of the hetero atom contained in the heterocyclic group include a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom.
As the heterocyclic group, a heterocyclic group having a total carbon number of 1 to 20 is preferable, and a heterocyclic group having a total carbon number of 1 to 12 including a nitrogen atom, an oxygen atom or a sulfur atom is more preferable.
ヘテロ環基の具体例としては、ピロリジン基、モルホリン基、イミダゾール基、チアゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾトリアゾール基、インドール基などが挙げられる。 Specific examples of the heterocyclic group include a pyrrolidine group, a morpholine group, an imidazole group, a thiazole group, a benzothiazole group, a benzoxazole group, a benzotriazole group, an indole group and the like.
脂肪族炭化水素基の総炭素数としては、１〜８が好ましく、１〜６がより好ましく、１〜４が更に好ましい。 The total number of carbon atoms of the aliphatic hydrocarbon group is preferably 1 to 8, more preferably 1 to 6, and even more preferably 1 to 4.
Ｒ５で表される基としては、水素原子又置換基を有する総炭素数１〜８の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、水素原子又はアリール基、ヘテロ環基、カルボキシ基、チオール基、アミノ基若しくはアミド基を有する総炭素数１〜８の脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、水素原子又はアリール基、ヘテロ環基若しくはカルボキシ基を有する総炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基であることが更に好ましく、水素原子又はカルボキシ基を有する総炭素数１〜４の脂肪族炭化水素基であることが特に好ましい。 The group represented by R 5, is preferably a total aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms having a hydrogen atom Moreover substituent, a hydrogen atom or an aryl group, a heterocyclic group, a carboxyl group, a thiol group , An aliphatic hydrocarbon group having a total carbon number of 1 to 8 having an amino group or an amide group, and an aliphatic hydrocarbon group having a total carbon number of 1 to 6 having a hydrogen atom or an aryl group, a heterocyclic group or a carboxy group. It is more preferably a hydrocarbon group, and particularly preferably an aliphatic hydrocarbon group having a hydrogen atom or a carboxy group and having a total carbon number of 1 to 4.
Ｒ６で表されるアルキレン基は、一般式（２）のＲ４で表されるアルキレン基と同義であり、好ましい範囲も同様である。 The alkylene group represented by R 6 has the same meaning as the alkylene group represented by R 4 in the general formula (2), and the preferred range is also the same.
以下、Ｙで表される有機基の具体例（Ｙ−１）〜（Ｙ−５）を示す。但し、Ｙは以下の具体例によって限定されることはない。なお、下記構造式中、＊は連結部を示す。 Specific examples (Y-1) to (Y-5) of the organic group represented by Y are shown below. However, Y is not limited by the following specific examples. In the following structural formula, * indicates a connecting portion.
Ｚとしては、水素原子、無置換若しくは置換された総炭素数１〜５のアルキル基、又は無置換若しくは置換されたフェニル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。 The Z is preferably a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted alkyl group having a total carbon number of 1 to 5, or an unsubstituted or substituted phenyl group, and more preferably a hydrogen atom.
一般式（１）において、Ｒ１は置換又は無置換のフェニル基、総炭素数２〜８のジアルキルアミノ基若しくはモノアルキルアミノ基又はヒドロキシ基（より好ましくは、総炭素数２〜８のモノアルキルアミノ基若しくはジアルキルアミノ基、フェニル基で置換された置換アミノ基を有する総炭素数６〜１８フェニル基又はヒドロキシ基、更に好ましくは、ヒドロキシ基又はジフェニルアミノフェニル基である）であり、Ｒ２は、炭素数１〜４の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又はベンジル基（より好ましくは、炭素数１〜４の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、更に好ましくは炭素数１〜４の直鎖状のアルキル基である）であり、Ｒ３は水素原子、塩素原子又は炭素数１〜４の直鎖状のアルキル基（より好ましくは、水素原子である）であり、Ｘ−は塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、(ＣＦ３ＳＯ２)Ｎ−、トリフルオロ酢酸イオン又はトリフルオロメタンスルホン酸イオン（より好ましくは、臭素イオン、ヨウ素イオン、トリフルオロ酢酸イオン又はトリフルオロメタンスルホン酸イオン、更に好ましくは、ヨウ素イオン又はトリフルオロメタンスルホン酸イオンである）であり、Ｙは、無置換若しくは置換された総炭素数１〜５のアルキル基、又は無置換若しくは置換されたフェニル基（より好ましくは、上記一般式（２）、一般式（３）又は一般式（４）で表される基）であり、Ｚは、水素原子、無置換若しくは置換された総炭素数１〜５のアルキル基、又は無置換若しくは置換されたフェニル基（より好ましくは、水素原子である）であることが好ましい。 In the general formula (1), R 1 is a substituted or unsubstituted phenyl group, a dialkylamino group having a total carbon number of 2 to 8 or a monoalkylamino group or a hydroxy group (more preferably, a monoalkyl having a total carbon number of 2 to 8). It is an amino group or a dialkylamino group, a phenyl group or a hydroxy group having a total carbon number of 6 to 18 having a substituted amino group substituted with a phenyl group, and more preferably a hydroxy group or a diphenylaminophenyl group), and R 2 is , A linear or branched alkyl group or benzyl group having 1 to 4 carbon atoms (more preferably, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, still more preferably 1 to 4 carbon atoms. R 3 is a hydrogen atom, a chlorine atom or a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (more preferably, it is a hydrogen atom), and X − is. Chlorine ion, bromine ion, iodine ion, (CF 3 SO 2 ) N − , trifluoroacetate ion or trifluoromethanesulfonate ion (more preferably, bromine ion, iodine ion, trifluoroacetate ion or trifluoromethanesulfonate ion, More preferably, it is an iodine ion or a trifluoromethanesulfonic acid ion), where Y is an unsubstituted or substituted alkyl group having a total carbon number of 1 to 5 or an unsubstituted or substituted phenyl group (more preferably). , The group represented by the above general formula (2), general formula (3) or general formula (4)), where Z is a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted alkyl group having a total carbon number of 1 to 5; Alternatively, it is preferably an unsubstituted or substituted phenyl group (more preferably, a hydrogen atom).
本発明のケージド化合物としては、例えば、以下に示す例示化合物が挙げられる。
なお、本発明のケージド化合物は、以下の例示化合物に限定されず、既述の一般式（１）に包含される化合物であれば特に制限されない。
Examples of the caged compound of the present invention include the following exemplified compounds.
The caged compound of the present invention is not limited to the following exemplified compounds, and is not particularly limited as long as it is a compound included in the above-mentioned general formula (1).
本発明のケージド化合物の光反応効率（ε・Φｃｈｅｍ）は、モル吸光係数（ε）と光反応量子収率（Φｃｈｅｍ）との積によって求めることができる。 The photoreaction efficiency (ε · Φ chem ) of the caged compound of the present invention can be determined by the product of the molar absorption coefficient (ε) and the photochemical quantum yield (Φ chem).
本発明のケージド化合物の光反応量子収率（Φｃｈｅｍ）は、「Tslen,R.Y.,Zucker,R.S.,Biophys J.1986,50,843」に記載された下記式（１）に基づき算出することができる。 The photochemical quantum yield (Φ chem ) of the caged compound of the present invention can be calculated based on the following formula (1) described in “Tslen, RY, Zucker, RS, Biophys J.1986,50,843”.
式（１）中、Ｉ０は、光量（ｍｏｌ・ｓ−１・ｃｍ−２）を表し、ελは、吸収波長λのモル吸光係数(ｍｏｌ−１・ｃｍ−１)を表し、ｔ９０は、基質（ケージド化合物）が９０％分解するのに必要な時間（ｓ）を表す。 In formula (1), I 0 represents the amount of light (mol · s -1 · cm -2 ), ε λ represents the molar extinction coefficient (mol -1 · cm -1 ) of the absorption wavelength λ, and t 90. Represents the time (s) required for the substrate (caged compound) to decompose by 90%.
ｔ９０は、ケージド化合物に特定の吸収波長の励起光を照射し、横軸に照射時間、縦軸にケージド化合物の残存率（％）をプロットした、一次指数関数の近似式より求めることができる。 t 90 can be obtained from an approximate expression of a first-order exponential function in which the caged compound is irradiated with excitation light having a specific absorption wavelength, the irradiation time is plotted on the horizontal axis, and the residual rate (%) of the caged compound is plotted on the vertical axis. ..
光反応効率は、１００（Ｍ−１・ｃｍ−１）以上であることが好ましい。光反応効率が１００（Ｍ−１・ｃｍ−１）以上であると、ケージド化合物を実用的に用いることが可能である。
光反応効率の観点から、光反応効率としては、２００（Ｍ−１・ｃｍ−１）以上であることがより好ましく、３００（Ｍ−１・ｃｍ−１）以上であることが更に好ましい。
The photoreaction efficiency is preferably 100 (M-1 · cm -1 ) or more. When the photoreaction efficiency is 100 (M- 1 · cm -1 ) or more, the caged compound can be practically used.
From the viewpoint of photoreaction efficiency, the photoreaction efficiency is more preferably 200 (M -1 · cm -1 ) or more, and further preferably 300 (M -1 · cm -1 ) or more.
可視光による脱保護の観点から、ケージド化合物の最大吸収波長λｍａｘは、可視光領域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲にあることが好ましく、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることがより好ましい。 From the viewpoint of deprotection by visible light, the maximum absorption wavelength λ max of the caged compound is preferably in the visible light region of 380 nm to 780 nm, and more preferably in the range of 450 nm to 500 nm.
ケージド化合物の最大吸収波長（λｍａｘ）及びモル吸光係数（ε）は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ Ｂｉｏ分光計（登録商標） ｂａｓｉｃ分光光度計ＵＶ（Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ社製）を用いて測定することができる。 The maximum absorption wavelength (λ max ) and molar extinction coefficient (ε) of the caged compound can be measured using known methods. For example, it can be measured using an Eppendorf Bio spectrometer (registered trademark) basic spectrophotometer UV (manufactured by Eppendorf).
《ケージド化合物の製造方法》
本発明のケージド化合物の製造方法は、少なくとも、キノリン誘導体を準備する工程（以下、「キノリン誘導体準備工程」ともいう。）と、前記キノリン誘導体とアミノ基を有する化合物とを縮合反応する工程（以下、「縮合反応工程」ともいう。）と、前記キノリン誘導体にアルキル基又は窒素原子以外のヘテロ原子を導入する工程（以下、「導入工程」ともいう。）と、を含む。
本発明のケージド化合物は、光感受性保護基であるキノリン誘導体と、一時的な活性の抑制を所望する分子であるアミノ基（−ＮＨ２）を有する化合物と、を結合させて、製造することができる。
以下、本発明のケージド化合物の製造方法の一例について説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではない。
<< Manufacturing method of caged compound >>
The method for producing a caged compound of the present invention is at least a step of preparing a quinoline derivative (hereinafter, also referred to as a “quinoline derivative preparation step”) and a step of condensing the quinoline derivative with a compound having an amino group (hereinafter, also referred to as “quinoline derivative preparation step”). , Also referred to as “condensation reaction step”) and a step of introducing a hetero atom other than an alkyl group or a nitrogen atom into the quinoline derivative (hereinafter, also referred to as “introduction step”).
The caged compound of the present invention can be produced by binding a quinoline derivative which is a photosensitive protecting group and a compound having an amino group (-NH 2 ) which is a molecule desired to temporarily suppress the activity. can.
Hereinafter, an example of the method for producing the caged compound of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to this.
＜キノリン誘導体準備工程＞
キノリン誘導体は、キノリン誘導体の市販品を購入して準備してもよく、公知の合成方法によりキノリン誘導体を合成して準備してもよい。
キノリン誘導体の出発原料は、所望のキノリン誘導体が合成可能であれば、特に制限はなく、市販品を用いてもよく、常法により合成してもよい。
キノリン誘導体の合成方法の一例を下記スキームに示す。但し、キノリン誘導体の合成方法はこれに限定されない。
<Quinoline derivative preparation process>
The quinoline derivative may be prepared by purchasing a commercially available product of the quinoline derivative, or may be prepared by synthesizing the quinoline derivative by a known synthetic method.
The starting material for the quinoline derivative is not particularly limited as long as the desired quinoline derivative can be synthesized, and a commercially available product may be used or the quinoline derivative may be synthesized by a conventional method.
An example of a method for synthesizing a quinoline derivative is shown in the scheme below. However, the method for synthesizing the quinoline derivative is not limited to this.
＜縮合反応工程＞
縮合反応工程は、上記キノリン誘導体準備工程で得られたキノリン誘導体とアミノ基を有する化合物とを縮合反応する工程である。
縮合反応する方法は、縮合反応によってオキシカーバメート結合が形成可能であれば特に限定されず、公知の方法により縮合反応を行うことができる。オキシカーバメート結合を有する本発明のケージド化合物は、保存安定性に優れる傾向がある。
<Condensation reaction step>
The condensation reaction step is a step of condensing the quinoline derivative obtained in the quinoline derivative preparation step with the compound having an amino group.
The method for the condensation reaction is not particularly limited as long as an oxycarbamate bond can be formed by the condensation reaction, and the condensation reaction can be carried out by a known method. The caged compound of the present invention having an oxycarbamate bond tends to have excellent storage stability.
アミノ基を有する化合物としては、キノリン誘導体と、オキシカーバメート結合を介して結合可能であれば特に制限はなく、例えば、アミノ酸及びその誘導体、たんぱく質、ペプチド、核酸などが挙げられる。 The compound having an amino group is not particularly limited as long as it can be bound to a quinoline derivative via an oxycarbamate bond, and examples thereof include amino acids and derivatives thereof, proteins, peptides, nucleic acids and the like.
縮合反応の方法としては、キノリン誘導体とアミノ基を有する化合物とを、例えば、カルボニルジイミダゾール（ＣＤＩ）及びトリエチルアミンの存在下で縮合する方法、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン（ＤＩＥＡ）及びピリジンの存在下で縮合する方法等が挙げられる。
例えば、キノリン誘導体と、アミノ基を有する化合物として、５−アザ−２’−デオキシシチジンと、を縮合反応する方法としては、クロロトリメチルシラン（ＴＭＳＣｌ）及びピリジンの存在下で縮合する方法等が挙げられる。
As a method of condensation reaction, for example, a method of condensing a quinoline derivative and a compound having an amino group in the presence of carbonyldiimidazole (CDI) and triethylamine, in the presence of N, N-diisopropylethylamine (DIEA) and pyridine. Examples thereof include a method of condensing with.
For example, as a method for condensing a quinoline derivative and 5-aza-2'-deoxycytidine as a compound having an amino group, a method of condensing in the presence of chlorotrimethylsilane (TMSCl) and pyridine and the like can be mentioned. Be done.
溶媒としては、一般的に各種化学製品の製造技術で利用されている有機溶剤を使用することができ、例えば、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン及びジメチルホルムアミドが挙げられる。
操作の簡便性の観点から、溶媒としては、ジクロロメタンが好ましい。
As the solvent, an organic solvent generally used in the manufacturing technology of various chemical products can be used, and examples thereof include dichloromethane, tetrahydrofuran and dimethylformamide.
Dichloromethane is preferable as the solvent from the viewpoint of ease of operation.
キノリン誘導体と、アミノ基を有する化合物として、Ｈ−Ａｌａ−ＯｔＢｕ・ＨＣｌ（L-Alanine t-butyl ester hydrochloride）又はＨ−Ｇｌｕ−（ＯｔＢｕ）・ＨＣｌ（L-Glutamic acid α,γ-di(t-butyl ester) hydrochloride）とを、結合する合成方法の一例を下記に示すが、オキシカーバメート結合を介して結合する方法はこれに限定されない。 As a quinoline derivative and a compound having an amino group, H-Alanine t-butyl ester hydrochloride (L-Alanine t-butyl ester hydrochloride) or H-Glu- (OtBu) / HCl (L-Glutamic acid α, γ-di (t) An example of a synthetic method for binding -butyl ester) hydrochloride) is shown below, but the method for binding via an oxycarbamate bond is not limited to this.
＜導入工程＞
導入工程は、上記縮合反応工程で得られた生成物であるキノリン誘導体にアルキル基又は窒素原子以外のヘテロ原子を導入する工程である。
キノリン誘導体にアルキル基又は窒素原子以外のヘテロ原子を導入する方法は、特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。
<Introduction process>
The introduction step is a step of introducing a hetero atom other than an alkyl group or a nitrogen atom into the quinoline derivative which is a product obtained in the above condensation reaction step.
The method for introducing a hetero atom other than an alkyl group or a nitrogen atom into the quinoline derivative is not particularly limited, and a known method can be used.
導入工程としては、合成が容易である観点から、アルキル基を導入する工程であることが好ましい。
アルキル基を導入する方法としては、特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。合成が容易である観点から、アルキル化剤を用いて、アルキル基を導入することが好ましい。
The introduction step is preferably a step of introducing an alkyl group from the viewpoint of easy synthesis.
The method for introducing the alkyl group is not particularly limited, and a known method can be used. From the viewpoint of easy synthesis, it is preferable to introduce an alkyl group using an alkylating agent.
アルキル化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
アルキル化剤としては、例えば、アルキルハライド、硫酸アルキル、スルホン酸アルキル、炭酸アルキル、リン酸アルキル等が挙げられ、より具体的には、Ｍｅ２Ｃｌ（ＳｂＦ６）、（ＭｅＯ）２ＣＨＢＦ４、Ｍｅ３ＯＢＦ４、Ｅｔ３ＯＢＦ４、ＭｅＯＴｆ、ＭｅＳＯ２Ｆ、（ＭｅＯ）２ＳＯ２、ＭｅＩ等が挙げられる。
光反応性の観点から、アルキル化剤としては、ＭｅＯＴｆ、ＭｅＩ又はＭｅ３ＯＢＦ4が好ましく、ＭｅＯＴｆ又はＭｅＩがより好ましい。
The alkylating agent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
Examples of the alkylating agent include alkyl halides, alkyl sulfates, alkyl sulfonates, alkyl carbonates, alkyl phosphates and the like, and more specifically, Me 2 Cl (SbF 6 ), (MeO) 2 CHBF 4 , Me 3 OBF 4 , Et 3 OBF 4 , MeOTf, MeSO 2 F, (MeO) 2 SO 2 , MeI and the like can be mentioned.
From the viewpoint of photoreactivity, the alkylating agent is preferably MeOTf, MeI or Me 3 OBF 4 , and more preferably MeOTf or MeI.
ケージド化合物の製造方法は、キノリン誘導体準備工程、縮合反応工程及び導入工程に加えて、得られたケージド化合物を精製する精製工程（以下、「精製工程」ともいう。）を更に含んでいてもよい。
精製方法としては、例えば、逆相高速液体クロマトグラフィー（逆相ＨＰＬＣ）、イオン交換ＨＰＬＣ、カラムクロマトグラフィー、再結晶等の公知の精製方法が挙げられる。
The method for producing the caged compound may further include a purification step (hereinafter, also referred to as “purification step”) for purifying the obtained caged compound, in addition to the quinoline derivative preparation step, the condensation reaction step, and the introduction step. ..
Examples of the purification method include known purification methods such as reverse phase high performance liquid chromatography (reverse phase HPLC), ion exchange HPLC, column chromatography, and recrystallization.
＜その他の工程＞
ケージド化合物の製造方法は、キノリン誘導体準備工程、縮合反応工程及び導入工程及び精製工程以外の工程（以下、「その他の工程」ともいう。）を含むことができる。
その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Other processes>
The method for producing the caged compound can include a step other than the quinoline derivative preparation step, the condensation reaction step, the introduction step and the purification step (hereinafter, also referred to as “other steps”).
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
本発明のケージド化合物の合成の一例を下記スキームに示す。但し、本発明のケージド化合物の製造方法は、これに限定されるものではない。 An example of the synthesis of the caged compound of the present invention is shown in the scheme below. However, the method for producing the caged compound of the present invention is not limited to this.
１０ｍＬナスフラスコに３−アミノフェノール、ｐ−クロラニル、クロトンアルデヒド及びｎ−ブタノールを入れ、１０５℃で加熱しながら、撹拌した。次いで、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルクロロシラン（ＴＢＤＰＳＣｌ）、イミダゾール及びＮ,Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を加えた。さらに、二酸化セレン（ＳｅＯ２）及び１，４−ジオキサン（１，４−ＤＯＸ）を加え、８０℃で加熱し、エタノール溶媒中で、水素化ホウ素ナトリウムを用いて還元し、光感受性保護基となるキノリン誘導体を得た。 3-Aminophenol, p-chloranil, crotonaldehyde and n-butanol were placed in a 10 mL eggplant flask and stirred while heating at 105 ° C. Then tert-butyldiphenylchlorosilane (TBDPSCl), imidazole and N, N-dimethylformamide (DMF) were added. Further, selenium dioxide (SeO 2 ) and 1,4-dioxane (1,4-DOX) were added, heated at 80 ° C., reduced with sodium borohydride in an ethanol solvent, and used as a photosensitizing protecting group. A quinoline derivative was obtained.
キノリン誘導体と、Ｈ−Ａｌａ−ＯｔＢｕ・ＨＣｌ（L-Alanine t-butyl ester hydrochloride）と、をカルボニルジイミダゾール（ＣＤＩ）と、トリエチルアミンとを用いて、ジクロロメタン溶媒中で、縮合反応を行った。次いで、ジクロロメタン溶媒中で、メチル化剤としてトリフルオロメタンスルホン酸メチル（ＭｅＯＴｆ）を用いて、Ｎ−アルキル化を行った。更に、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）下で、テトラブチルアンモニウムフルオリド（ＴＢＡＦ）を用いて脱保護し、Ｎ−メチル（Ｍｅ）−７−ヒドロキシキノリウム（ＨＱｍ）−アラニン（Ａｌａ）（以下、「Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ａｌａ」ともいう。）を得た。得られたＮ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ａｌａの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図３に示す。 A condensation reaction was carried out with a quinoline derivative, H-Ala-OtBu · HCl (L-Alanine t-butyl ester hydrochloride), carbonyldiimidazole (CDI) and triethylamine in a dichloromethane solvent. Then, N-alkylation was carried out using methyl trifluoromethanesulfonate (MeOTf) as a methylating agent in a dichloromethane solvent. Further, it is deprotected under tetrahydrofuran (THF) with tetrabutylammonium fluoride (TBAF), and N-methyl (Me) -7-hydroxyquinolium (HQm) -alanine (Ala) (hereinafter, "N-"). Also referred to as "Me-7-HQm-Ala"). The 1 H-NMR spectrum of the obtained N-Me-7-HQm-Ala is shown in FIG.
ＩＲ（ＡＴＲ）・３３１９（ＯＨ），３０６５（ＯＨ），１７１８（ＣＯ），１６７０（ＣＯ），１６２５（ＣＯ）： １Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）ｄｅｒｕｔａ １．３３（ｄ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，３Ｈ），４．０５（ｐ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，１Ｈ），４．２６（ｓ，３Ｈ），５．６８（ｓ，２Ｈ），７．５７（ｄ，Ｊ＝９．０Ｈｚ，１Ｈ），７．６７（ｓ，１Ｈ），７．８２（ｄ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，３Ｈ），８．１７（ｄ，Ｊ＝９．０Ｈｚ，１Ｈ），８．３０（ｄ，Ｊ＝９．０Ｈｚ，１Ｈ），９．０７（ｄ，Ｊ＝９．０Ｈｚ，１Ｈ），１２．１４（ｂｒｓ，１Ｈ） IR (ATR) 3319 (OH), 3065 (OH), 1718 (CO), 1670 (CO), 1625 (CO): 1 1 H NMR (300 MHz, DMSO-d 6 ) deruta 1.33 (d, J = 6.0Hz, 3H), 4.05 (p, J = 6.0Hz, 1H), 4.26 (s, 3H), 5.68 (s, 2H), 7.57 (d, J = 9. 0Hz, 1H), 7.67 (s, 1H), 7.82 (d, J = 6.0Hz, 3H), 8.17 (d, J = 9.0Hz, 1H), 8.30 (d, J = 9.0Hz, 1H), 9.07 (d, J = 9.0Hz, 1H), 12.14 (brs, 1H)
１０ｍＬナスフラスコに３−アミノフェノール、ｐ−クロラニル、クロトンアルデヒド及びｎ−ブタノールを入れ、１０５℃で加熱しながら、撹拌した。次いで、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルクロロシラン（ＴＢＤＰＳＣｌ）、イミダゾール及びＮ,Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を加えた。さらに、二酸化セレン（ＳｅＯ２）及び１，４−ジオキサン（１，４−ＤＯＸ）を加え、８０℃で加熱し、エタノール溶媒中で、水素化ホウ素ナトリウムを用いて還元し、キノリン誘導体を得た。 3-Aminophenol, p-chloranil, crotonaldehyde and n-butanol were placed in a 10 mL eggplant flask and stirred while heating at 105 ° C. Then tert-butyldiphenylchlorosilane (TBDPSCl), imidazole and N, N-dimethylformamide (DMF) were added. Further, selenium dioxide (SeO 2 ) and 1,4-dioxane (1,4-DOX) were added, heated at 80 ° C., and reduced with sodium borohydride in an ethanol solvent to obtain a quinoline derivative. ..
キノリン誘導体と、Ｈ−Ｇｌｕ−（ＯｔＢｕ）・ＨＣｌ（L-Glutamic acid α,γ-di(t-butyl ester) hydrochloride）と、をカルボニルジイミダゾール（ＣＤＩ）と、トリエチルアミンとを用いて、ジクロロメタン溶媒中で、縮合反応を行った。次いで、ジクロロメタン溶媒中で、メチル化剤としてトリフルオロメタンスルホン酸メチル（ＭｅＯＴｆ）を用いて、Ｎ−アルキル化を行った。更に、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）下で、テトラブチルアンモニウムフルオリド（ＴＢＡＦ）を用いて脱保護し、Ｎ−メチル（Ｍｅ）−７−ヒドロキシキノリウム（ＨＱｍ）−グルタミン酸（Ｇｌｕ）（以下、「Ｎ−Ｍｅ−ＨＱｍ−Ｇｌｕ」ともいう。）を得た（収率４９％）。得られたＮ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕの１Ｈ−ＮＭＲスペクトル及び１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルをそれぞれ、図１及び図２に示す。 A dichloromethane solvent using a quinoline derivative, H-Glu- (OtBu), HCl (L-Glutamic acid α, γ-di (t-butyl ester) hydrochloride), carbonyldiimidazole (CDI), and triethylamine. Inside, a condensation reaction was carried out. Then, N-alkylation was carried out using methyl trifluoromethanesulfonate (MeOTf) as a methylating agent in a dichloromethane solvent. Further, it is deprotected under tetrahydrofuran (THF) with tetrabutylammonium fluoride (TBAF), and N-methyl (Me) -7-hydroxyquinolium (HQm) -glutamic acid (Glu) (hereinafter, "N-"). (Also referred to as "Me-HQm-Glu") was obtained (yield 49%). The 1 H-NMR spectrum and the 13 C-NMR spectrum of the obtained N-Me-7-HQm-Glu are shown in FIGS. 1 and 2, respectively.
ＩＲ（ＡＴＲ）・３１１０（ＯＨ），２９５４（ＯＨ），１７１４（ＣＯ），１６３０（ＣＯ），１６００（ＣＯ）：１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，Ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ−ｄ３）ｄｅｒｕｔａ １．７３−１．９４（ｍ，２Ｈ），２．２８−２．３９（ｍ，２Ｈ），４．１４（ｓ，２Ｈ），５．５０（ｓ，１Ｈ），６．４３（ｄ，Ｊ＝９．０Ｈｚ，１Ｈ），７．４４（ｄ，Ｊ＝９．０Ｈｚ，１Ｈ），７．５５（ｓ，１Ｈ），７．７２（ｄ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，１Ｈ），８．０７（ｄ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，１Ｈ），８．７５（ｄ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，１Ｈ）；１３Ｃ ＮＭＲ（７５ＭＨｚ，ＣＤ３ＣＮ） ｄｅｒｕｔａ ２７．０，３０．２，３９．８，５４．３，６３．５，１０２．０，１１８．９，１２３．１，１２５．１，１３３．９，１４３．８，１４７．０，１５５．９，１５６．７，１６５．７，１７３．３，１７４．６；ＬＲＭＳ（ＥＳＩ），ｍ／ｚ ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ１８Ｈ１９Ｆ３Ｎ２Ｏ１０Ｓ［Ｍ−ＯＴｆ−］＋ ３６３， ｆｏｕｎｄ ３６３． IR (ATR) 3110 (OH), 2954 (OH), 1714 (CO), 1630 (CO), 1600 (CO): 1 1 H NMR (300 MHz, Acetonitry-d 3 ) deruta 1.73-1.94 ( m, 2H), 2.28-2.39 (m, 2H), 4.14 (s, 2H), 5.50 (s, 1H), 6.43 (d, J = 9.0Hz, 1H) , 7.44 (d, J = 9.0Hz, 1H), 7.55 (s, 1H), 7.72 (d, J = 6.0Hz, 1H), 8.07 (d, J = 6. 0Hz, 1H), 8.75 (d, J = 6.0Hz, 1H); 13 C NMR ( 75MHz, CD 3 CN) deruta 27.0, 30.2, 39.8, 54.3, 63.5 , 102.0, 118.9, 123.1, 125.1, 133.9, 143.8, 147.0, 155.9, 156.7, 165.7, 173.3, 174.6; LRMS (ESI), m / z calcd for C 18 H 19 F 3 N 2 O 10 S [M-OTf -] + 363, found 363.
《発現方法》
本発明の発現方法は、本発明のケージド化合物を細胞に導入する工程（以下、「細胞導入工程」ともいう。）と、励起光を前記ケージド化合物に照射して、一般式（１）中の−ＮＹＺ基を脱離し、前記ＮＹＺ基を含むアミノ基を有する化合物の活性を細胞内で発現させる工程（以下、「脱離工程」ともいう。）と、を含む。
この発現方法により、本発明のケージド化合物から光感受性保護基が脱保護され、ＮＹＺ基を含むアミノ基を有する化合物を活性化させることが可能となる。
<< Expression method >>
The expression method of the present invention comprises a step of introducing the caged compound of the present invention into cells (hereinafter, also referred to as “cell introduction step”) and a step of irradiating the caged compound with excitation light to the general formula (1). A step of removing the −NYZ group and expressing the activity of the compound having an amino group containing the NYZ group in the cell (hereinafter, also referred to as “desorption step”) is included.
By this expression method, the photosensitive protecting group is deprotected from the caged compound of the present invention, and it becomes possible to activate a compound having an amino group including a NYZ group.
（細胞導入工程）
本発明のケージド化合物を細胞に導入する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
ケージド化合物を導入する細胞としては、培養細胞であってもよく、組織切片であってもよく、生物個体であってもよい。
(Cell introduction process)
The method for introducing the caged compound of the present invention into cells is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
The cell into which the caged compound is introduced may be a cultured cell, a tissue section, or an individual organism.
（脱離工程）
脱離工程は、励起光を前記ケージド化合物に照射して、一般式（１）中の−ＮＹＺ基を脱離（以下、単に「脱離」ともいう。）し、ＮＹＺ基を含むアミノ基を有する化合物の活性を細胞内で発現させる工程を含む。
−ＮＹＺ基の脱離は、１光子の吸収による励起（以下、「１光子励起」ともいう。）によって行ってもよく、２光子の吸収による励起（以下、「２光子励起」ともいう。）によって行ってもよい。
(Elimination process)
In the desorption step, the caged compound is irradiated with excitation light to desorb the -NYZ group in the general formula (1) (hereinafter, also simply referred to as "elimination"), and the amino group containing the NYZ group is desorbed. It includes a step of expressing the activity of the compound having the compound intracellularly.
The elimination of the −NYZ group may be performed by excitation by absorption of one photon (hereinafter, also referred to as “one photon excitation”), or excitation by absorption of two photons (hereinafter, also referred to as “two photon excitation”). May be done by.
１光子励起を利用して脱離を行う場合、励起光としては、励起光は可視光領域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍであることが好ましく、波長領域が３８０ｎｍ〜５００ｎｍであることがより好ましく、４３０ｎｍ〜４８０ｎｍであることが更に好ましい。励起光の波長領域が上記範囲であると、水等の分子に吸収されにくく、光反応性に優れる傾向がある。 When desorption is performed using one-photon excitation, the excitation light is preferably in the visible light region of 380 nm to 780 nm, more preferably in the wavelength region of 380 nm to 500 nm, and at 430 nm to 480 nm. It is more preferable to have. When the wavelength region of the excitation light is in the above range, it is difficult to be absorbed by molecules such as water, and the photoreactivity tends to be excellent.
１光子励起に用いる光源としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、エキシマレーザー発生装置などを用いることができ、中でも、操作性の観点から、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源が好ましい。 As the light source used for 1 photon excitation, a low pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a chemical lamp, a light emitting diode (LED) light source, an excimer laser generator, etc. can be used. Among them, a light emitting diode is used from the viewpoint of operability. A (LED) light source is preferred.
２光子励起を利用して脱離を行う場合、励起光としては、１光子励起する波長の２倍の長さを持つ光を励起光として用いることが可能である。
このような励起光としては、近赤外光であり、好ましくは７２０ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外光であり、より好ましくは７２０ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外光である。
When desorption is performed using two-photon excitation, it is possible to use light having twice the wavelength of one-photon excitation as the excitation light.
Such excitation light is near-infrared light, preferably near-infrared light of 720 nm to 1000 nm, and more preferably near-infrared light of 720 nm to 900 nm.
２光子励起に用いる光源としては、例えば、近赤外パルスレーザー、チタンサファイアレーザー等が挙げられる。 Examples of the light source used for two-photon excitation include a near-infrared pulse laser and a titanium sapphire laser.
励起光の照射時間としては、０．１秒間〜５．０秒間、好ましくは０．５秒間〜２．０秒間、更に好ましくは０．５秒間〜１．０秒間程度がよい。 The irradiation time of the excitation light is preferably 0.1 second to 5.0 seconds, preferably 0.5 seconds to 2.0 seconds, and more preferably 0.5 seconds to 1.0 seconds.
１光子励起によって脱離を行う場合、実用的な観点から、光反応効率（Φｃｈｅｍ・ελ）は、１００（Ｍ−１ｃｍ−１）以上であることが好ましい。 When desorption is performed by 1 photon excitation, the photoreaction efficiency (Φ chem · ε λ ) is preferably 100 (M -1 cm -1 ) or more from a practical point of view.
２光子励起によって脱離を行う場合、実用的な観点から、光反応効率（δ）は、０．１ＧＭ以上であることが好ましい。 When desorption is performed by two-photon excitation, the photoreaction efficiency (δ) is preferably 0.1 GM or more from a practical point of view.
励起光の照射方法は、ケージド化合物を導入した細胞に対して行えばよい。
本発明の発現方法は、生体内の細胞に対しては、生体外から励起光を照射して、細胞内で活性を発現させることが可能である。また、カテーテルの先端に励起光照射手段を設置し、生体内の標的細胞が存在する箇所に光照射手段を血管等を経由して到達させ、励起光を照射してもよい。
The method of irradiating the excitation light may be performed on the cells into which the caged compound has been introduced.
In the expression method of the present invention, cells in the living body can be irradiated with excitation light from outside the living body to express the activity in the cells. Further, the excitation light irradiation means may be installed at the tip of the catheter, and the light irradiation means may reach a place where the target cells exist in the living body via a blood vessel or the like to irradiate the excitation light.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
（実施例１）
＜Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕの合成＞
一般式（１）で表されるＮ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕは、下記のスキームに従い合成を行った。
(Example 1)
<Synthesis of N-Me-7-HQm-Glu>
N-Me-7-HQm-Glu represented by the general formula (1) was synthesized according to the following scheme.
３０ｍＬ二口ナスフラスコに３−アミノフェノール１５４９．１ｍｇ(１４．２ｍｍｏｌ)と、濃塩酸を４．０ｍＬと、ｐ−クロラニル３４９．１７ｍｇ(１４．２ｍｍｏｌ)を入れ、ｎ−ブタノールを５．０ｍＬ入れ、１０５℃で加熱しがら１０分間撹拌した。
次いで、４ｍＬバイヤルにクロトンアルデヒドを１．５ｍＬ(１８．５ｍｍｏｌ)、ｎ−ブタノールを４００μＬ入れ、反応溶液を別途調製した。二口ナスフラスコに入った溶液を１０５℃で加熱しながら、別途調製した反応溶液を滴下し、さらに１時間撹拌し精製を行い、目的物を得た（収率７０％）。
次いで、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルクロロシラン（ＴＢＤＰＳＣｌ）４．４ｍＬ(１７．０ｍｍｏｌ)、イミダゾール１６５８．１ｍｇ(２４．４ｍｍｏｌ)及びＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）１９ｍＬを加え、７位の水酸基をＴＢＤＰＳで保護した。さらに、二酸化セレン（ＳｅＯ２）１０５２．７ｍｇ(９．４８ｍｍｏｌ)及び１，４−ジオキサン（１，４−ＤＯＸ）を２７ｍＬ加え、８０℃で加熱しメチル基をホルミル基とし、エタノール溶媒１５ｍＬ中で、水素化ホウ素ナトリウム７８．６５７ｍｇ(２．０８ｍｍｏｌ)を用いて還元し、キノリン誘導体を得た（収率６３％）。
In a 30 mL two-necked eggplant flask, add 1549.1 mg (14.2 mmol) of 3-aminophenol, 4.0 mL of concentrated hydrochloric acid, 349.17 mg (14.2 mmol) of p-chloranil, and 5.0 mL of n-butanol. , Stirred for 10 minutes while heating at 105 ° C.
Next, 1.5 mL (18.5 mmol) of crotonaldehyde and 400 μL of n-butanol were added to a 4 mL bayar to prepare a reaction solution separately. While heating the solution in the two-necked eggplant flask at 105 ° C., the reaction solution prepared separately was added dropwise, and the mixture was further stirred for 1 hour for purification to obtain the desired product (yield 70%).
Then, 4.4 mL (17.0 mmol) of tert-butyldiphenylchlorosilane (TBDPSCl), 1658.1 mg (24.4 mmol) of imidazole and 19 mL of N, N-dimethylformamide (DMF) were added, and the hydroxyl group at the 7-position was protected with TBDPS. bottom. Further, 27 mL of selenium dioxide (SeO 2 ) 1052.7 mg (9.48 mmol) and 1,4-dioxane (1,4-DOX) were added, and the mixture was heated at 80 ° C. to make the methyl group a formyl group in 15 mL of an ethanol solvent. , Sodium borohydride (78.657 mg (2.08 mmol)) was used for reduction to obtain a quinoline derivative (yield 63%).
キノリン誘導体８２．５０ｍｇ(０．２００ｍｍｏｌ)と、Ｈ−Ｇｌｕ−（ＯｔＢｕ）・ＨＣｌ（Ｌ−Glutamic acid α,γ‐di(t-butyl ester) hydrochloride）１２１．１ｍｇ(０．４０９ｍｍｏｌ)と、をカルボニルジイミダゾール（ＣＤＩ）３４．６０ｍｇ(０．２１３ ｍｍｏｌ)と、トリエチルアミン７０．５μＬ（０．２１２ｍｍｏｌ）と、を用いて、ジクロロメタン１．０ｍｌ中で、縮合反応を行った（収率７１％）。次いで、ジクロロメタン溶媒１．０ｍｌ中で、トリフルオロメタンスルホン酸メチル（ＭｅＯＴｆ）１５．３μl（０．１４０ｍｍｏｌ）を用いて、Ｎ−アルキル化を行い、更に、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１．０ｍｌ下で、テトラブチルアンモニウムフルオリド（ＴＢＡＦ）１４０μＬ（０．１４０ｍｍｏｌ）及びトリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）１．０ｍlを用いて、脱保護し、分取ＨＰＬＣにて精製を行い、目的物を得た（収率４９％）。 Quinoline derivative 82.50 mg (0.200 mmol) and H-Glu- (OtBu) / HCl (L-Glutamic acid α, γ-di (t-butyl ester) hydrochloride) 121.1 mg (0.409 mmol). A condensation reaction was carried out in 1.0 ml of dichloromethane using 34.60 mg (0.213 mmol) of carbonyldiimidazole (CDI) and 70.5 μL (0.212 mmol) of triethylamine (yield 71%). .. Then, N-alkylation was carried out with 15.3 μl (0.140 mmol) of methyl trifluoromethanesulfonate (MeOTf) in 1.0 ml of a dichloromethane solvent, and further, tetra was carried out under 1.0 ml of tetrahydrofuran (THF). It was deprotected with 140 μL (0.140 mmol) of butylammonium fluoride (TBAF) and 1.0 ml of trifluoroacetic acid (TFA), and purified by preparative HPLC to obtain the desired product (yield 49%). ).
上記で得られた目的物について、ＮＭＲ測定、赤外分光分析（ＩＲ）及び四重極型質量分析（ＬＲＭＳ）を行い下記の結果を得た。ＮＭＲ測定により得られた測定（スペクトルのケミカルシフト〔ｐｐｍ〕及び（積分値（比））値、並びに、ＩＲ及びＬＲＭＳの結果を下記に示す。また、得られた１Ｈ−ＮＭＲスペクトル及び１３Ｃ−ＮＭＲをそれぞれ、図１及び図２に示す。 The target product obtained above was subjected to NMR measurement, infrared spectroscopic analysis (IR) and quadrupole mass spectrometry (LRMS) to obtain the following results. The measurements (chemical shift [ppm] and (integral value (ratio)) values of the spectra obtained by NMR measurement, and the results of IR and LRMS are shown below. Also, the obtained 1 H-NMR spectrum and 13 C -NMR is shown in FIGS. 1 and 2, respectively.
ＩＲ（ＡＴＲ）・３１１０（ＯＨ），２９５４（ＯＨ），１７１４（ＣＯ），１６３０（ＣＯ），１６００（ＣＯ）：１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，Ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ−ｄ３）ｄｅｒｕｔａ １．７３−１．９４（ｍ，２Ｈ），２．２８−２．３９（ｍ，２Ｈ），４．１４（ｓ，２Ｈ），５．５０（ｓ，１Ｈ），６．４３（ｄ，Ｊ＝９．０Ｈｚ，１Ｈ），７．４４（ｄ，Ｊ＝９．０Ｈｚ，１Ｈ），７．５５（ｓ，１Ｈ），７．７２（ｄ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，１Ｈ），８．０７（ｄ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，１Ｈ），８．７５（ｄ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，１Ｈ）；１３Ｃ ＮＭＲ（７５ＭＨｚ，ＣＤ３ＣＮ） ｄｅｒｕｔａ ２７．０，３０．２，３９．８，５４．３，６３．５，１０２．０，１１８．９，１２３．１，１２５．１，１３３．９，１４３．８，１４７．０，１５５．９，１５６．７，１６５．７，１７３．３，１７４．６；ＬＲＭＳ（ＥＳＩ），ｍ／ｚ ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ１８Ｈ１９Ｆ３Ｎ２Ｏ１０Ｓ［Ｍ−ＯＴｆ−］＋ ３６３， ｆｏｕｎｄ ３６３． IR (ATR) 3110 (OH), 2954 (OH), 1714 (CO), 1630 (CO), 1600 (CO): 1 1 H NMR (300 MHz, Acetonitry-d 3 ) deruta 1.73-1.94 ( m, 2H), 2.28-2.39 (m, 2H), 4.14 (s, 2H), 5.50 (s, 1H), 6.43 (d, J = 9.0Hz, 1H) , 7.44 (d, J = 9.0Hz, 1H), 7.55 (s, 1H), 7.72 (d, J = 6.0Hz, 1H), 8.07 (d, J = 6. 0Hz, 1H), 8.75 (d, J = 6.0Hz, 1H); 13 C NMR ( 75MHz, CD 3 CN) deruta 27.0, 30.2, 39.8, 54.3, 63.5 , 102.0, 118.9, 123.1, 125.1, 133.9, 143.8, 147.0, 155.9, 156.7, 165.7, 173.3, 174.6; LRMS (ESI), m / z calcd for C 18 H 19 F 3 N 2 O 10 S [M-OTf -] + 363, found 363.
以上の測定結果によって、ケージド化合物であるＮ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕが得られたことが示された。 From the above measurement results, it was shown that the caged compound N-Me-7-HQm-Glu was obtained.
[評価]
（１）光反応性
実施例１で得られたＮ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕに対して、可視光（４５８ｎｍ）の励起光を照射して光分解反応を行った。
実施例１で得られたＮ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕをリン酸緩衝液(ＰＢＳ)に溶解して、１０μＭの希釈溶液を調製したのち、希釈液を石英セルに入れ、ＳＵＧＡＲＣＵＢＥ ＬＥＤファイバー光源（製品名；ＳＵＧＡＲ ＣＵＢＥ ＬＥＤファイバー光源 青 ４５８ＮＭ、エドモンド・オプティクス・ジャパン（株）製）にセットし、４５８ｎｍの励起光（光源：キセノンライト（製品名；Ｍａｘ−３０３、朝日分光（株）製）を照射した。
照射後のケージド化合物の残存率を下記の条件で逆相ＨＰＬＣ装置（ＪＡＳＣＯ ＰＵ−９８０型番、日本分光（株）社製）、ＬＣ−ＮｅｔII／ＡＤＣ（ＪＡＳＣＯ）、Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓａｍｐｌｅｒ（ＡＳ−２０５５Ｐｌｕｓ、日本分光（株）社製）、Ｃｏｌｕｍｎ Ｏｖｅｎ（ＣＯ−９６５、日本分光（株）社製）、マルチチャンネル検出器（ＭＤ−２０１０Ｐｌｕｓ、日本分光（株）社製）、Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ＨＰＬＣ ＰＵＭＰ（ＰＵ−９８０、日本分光（株）社製）、Ｔｅｒｎａｒｙ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｕｎｉｔ（ＬＧ−１５８０−０２、日本分光（株）社製）、３−Ｌｉｎｅ Ｄｅｇａｓｓｅｒ（ＤＧ−１５８０−５３、日本分光（株）社製）を用いて測定した。
結果を図４Ｂに示す。
[evaluation]
(1) Photoreactivity The N-Me-7-HQm-Glu obtained in Example 1 was irradiated with excitation light of visible light (458 nm) to carry out a photodecomposition reaction.
The N-Me-7-HQm-Glu obtained in Example 1 was dissolved in phosphate buffer (PBS) to prepare a 10 μM diluted solution, and then the diluted solution was placed in a quartz cell and used as a SUGARCUBE LED fiber light source. (Product name: SUGAR CUBE LED fiber light source Blue 458NM, manufactured by Edmund Optics Japan Co., Ltd.) and 458 nm excitation light (light source: Xenon light (product name: Max-303, manufactured by Asahi Spectrometry Co., Ltd.)) Was irradiated.
The residual rate of the caged compound after irradiation can be determined under the following conditions: reverse phase HPLC device (JASCO PU-980 model number, manufactured by JASCO Corporation), LC-NetII / ADC (JASCO), Intelligent Sampler (AS-2055Plus, Japan). (Manufactured by JASCO Corporation), ColonOven (CO-965, manufactured by JASCO Corporation), multi-channel detector (MD-2010Plus, manufactured by JASCO Corporation), Intelligent HPLC PUMP (PU-980,) Using JASCO Corporation), Ternary Grade Unit (LG-1580-02, JASCO Corporation), 3-Line Degasser (DG-1580-53, JASCO Corporation) It was measured.
The results are shown in FIG. 4B.
（条件）
カラム：ＹＭＣ−Ｔｒｉａｒｔ Ｃ１８
溶出条件：１２％ ＣＨ３ＣＮ−８８％ Ｈ２Ｏ （ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ０．１％ トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ））
検出波長：３６５ｎｍ
流速：１．０ｍＬ／ｍｉｎ
(conditions)
Column: YMC-Triart C18
Elution conditions: 12% CH 3 CN-88% H 2 O (contining 0.1% trifluoroacetic acid (TFA))
Detection wavelength: 365 nm
Flow velocity: 1.0 mL / min
横軸に照射時間、縦軸にケージド化合物の残存率（％）をプロットし、一次指数関数の近似式を算出した（図４Ａ）。
一次指数関数の近似式より、基質（ケージド化合物）が９０％分解するのに必要な時間(ｔ９０)を求め、下記式を用いて光反応量子収率（Φｃｈｅｍ）を算出した。
Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕの光反応量子収率（Φｃｈｅｍ）は、０．１１９であった。
The irradiation time was plotted on the horizontal axis, and the residual rate (%) of the caged compound was plotted on the vertical axis, and an approximate expression of the linear exponential function was calculated (FIG. 4A).
The time (t 90 ) required for the substrate (caged compound) to decompose by 90% was obtained from the approximate formula of the linear exponential function, and the photoreaction quantum yield (Φ chem ) was calculated using the following formula.
The photochemical quantum yield (Φ chem ) of N-Me-7-HQm-Glu was 0.119.
ｔ９０（基質が９０％分解するのに必要な時間（ｓ））；６１（ｓ）
Ｉ０（光量）；４．２４×１０−８（ｍｏｌ・ｓ−１・ｃｍ−２）
ε４５８（４５８ｎｍにおける吸収波長のモル吸光係数）(ｍｏｌ−１・ｃｍ−１)；３１１３（Ｍ−１・ｃｍ−１）
t 90 (time required for 90% degradation of substrate (s)); 61 (s)
I 0 (light intensity); 4.24 × 10-8 (mol · s -1 · cm -2 )
ε 458 (molar absorption coefficient of absorption wavelength at 458 nm) (mol -1 · cm -1 ); 3113 (M -1 · cm -1 )
さらに、光反応量子収率（Φｃｈｅｍ）と４５８ｎｍにおけるモル吸光係数（ε４５８）との積を求め、光反応効率（ε４５８・Φｃｈｅｍ）を算出した。 Further, the product of the photoreaction quantum yield (Φ chem ) and the molar extinction coefficient (ε 458 ) at 458 nm was obtained, and the photoreaction efficiency (ε 458 · Φ chem ) was calculated.
Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕの光反応効率（ε４５８・Φｃｈｅｍ）は、３７０（Ｍ−１・ｃｍ−１）であり、実用的なケージド化合物として求められる光反応効率１００（Ｍ−１・ｃｍ−１）を超える値であった。 The photoreaction efficiency (ε 458 · Φ chem ) of N-Me-7-HQm-Glu is 370 (M- 1 · cm -1 ), and the photoreaction efficiency 100 (M −) required as a practical caged compound. The value exceeded 1 · cm -1).
図４Ｂに示すように、保持時間８．６分付近に、光分解産物であるアルコール（Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−ＯＨ）のピークが見られ、１２．２分付近にＮ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕのピークが見られた。
照射時間を増加させると、光分解産物であるアルコールの増加に伴い、Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕが減少していることが確認できた。
As shown in FIG. 4B, a peak of alcohol (N-Me-7-HQm-OH), which is a photodegradation product, was observed around the retention time of 8.6 minutes, and N-Me-7 was observed around 12.2 minutes. A peak of −HQm-Glu was observed.
It was confirmed that when the irradiation time was increased, N-Me-7-HQm-Glu decreased as the amount of alcohol, which was a photodegradation product, increased.
（２）暗所下安定性
実施例１で得られたＮ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕをリン酸緩衝液(ＰＢＳ)に溶解して、１０μＭの濃度（ｐＨ＝７．４）に調製して、試験サンプルを作製した。この試験サンプルを室温（２５℃）条件下で暗所に２４時間保存した。保存後、０、６、９及び２４時間経過した後の試験サンプルについて、逆相ＨＰＬＣを用いて、ケージド化合物の加水分解に対する安定性を評価した。
なお、逆相ＨＰＬＣの測定条件は、既述の条件と同様である。
図６に横軸に静置時間、縦軸にケージド化合物の残存率（％）をプロットしたグラフを示す。
(2) Stability in the dark The N-Me-7-HQm-Glu obtained in Example 1 was dissolved in phosphate buffer (PBS) to prepare a concentration of 10 μM (pH = 7.4). To prepare a test sample. The test sample was stored in the dark for 24 hours under room temperature (25 ° C.) conditions. The
The measurement conditions for reverse phase HPLC are the same as those described above.
FIG. 6 shows a graph in which the standing time is plotted on the horizontal axis and the residual rate (%) of the caged compound is plotted on the vertical axis.
（３）水溶性
リン酸緩衝液（ＰＢＳ、ｐＨ＝７．４)に対する、Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕの飽和濃度を測定して水溶性の評価を行った。
まず、Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕについて、既知濃度の溶液（標準溶液）及び飽和溶液を調製して、それぞれの溶液について逆相ＨＰＬＣ分析を行った。
標準溶液の濃度に対してクロマトグラムから得られるピーク面積をプロットして、絶対検量線を求めた後、飽和溶液から得られるピーク面積値を絶対検量線に代入することで、Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕのリン酸緩衝液に対する飽和濃度（Ｃｓ）を定量的に算出した。
(3) The saturation concentration of N-Me-7-HQm-Glu with respect to the water-soluble phosphate buffer solution (PBS, pH = 7.4) was measured to evaluate the water solubility.
First, for N-Me-7-HQm-Glu, a solution (standard solution) having a known concentration and a saturated solution were prepared, and each solution was subjected to reverse phase HPLC analysis.
The peak area obtained from the chromatogram is plotted against the concentration of the standard solution to obtain an absolute calibration curve, and then the peak area value obtained from the saturated solution is substituted into the absolute calibration curve to obtain N-Me-7. The saturation concentration (Cs) of −HQm-Glu with respect to the phosphate buffer solution was quantitatively calculated.
（条件）
カラム：ＹＭＣ−Ｔｒｉａｒｔ Ｃ１８
溶出条件：１２％ ＣＨ３ＣＮ−８８％ Ｈ２Ｏ （ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ０．１％ トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ））
検出波長：３６５ｎｍ
流速：１．０ｍＬ／ｍｉｎ
(conditions)
Column: YMC-Triart C18
Elution conditions: 12% CH 3 CN-88% H 2 O (contining 0.1% trifluoroacetic acid (TFA))
Detection wavelength: 365 nm
Flow velocity: 1.0 mL / min
Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕの飽和濃度（Ｃｓ）は、６．３６ｍＭを超える値であった。 The saturation concentration (Cs) of N-Me-7-HQm-Glu was a value exceeding 6.36 mM.
（実施例２）
＜Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ａｌａの合成＞
一般式（１）で表されるＮ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ａｌａは、下記のスキームに従い合成を行った。
(Example 2)
<Synthesis of N-Me-7-HQm-Ala>
N-Me-7-HQm-Ala represented by the general formula (1) was synthesized according to the following scheme.
３０ｍＬ二口ナスフラスコに３−アミノフェノール１５４９．１ｍｇ(１４．２ｍｍｏｌ)と、濃塩酸を４．０ｍＬと、ｐ−クロラニル３４９．１７ｍｇ(１４．２ｍｍｏｌ)と、を入れ、ｎ−ブタノールを５．０ｍＬ入れ、１０５℃で加熱しがら１０分間撹拌した。
次いで、４ｍＬバイヤルにクロトンアルデヒドを１．５ｍＬ(１８．５ｍｍｏｌ)、ｎ−ブタノールを４００μＬ入れ、反応溶液を別途調製した。二口ナスフラスコに入った溶液を１０５℃で加熱しながら、別途調製した反応溶液を滴下し、さらに１時間撹拌し精製を行い、目的物を得た（収率７０％）。
次いで、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルクロロシラン（ＴＢＤＰＳＣｌ）４．４ｍＬ(１７．０ｍｍｏｌ)、イミダゾール１６５８．１ｍｇ(２４．４ｍｍｏｌ)及びＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）１９ｍＬを加え、７位の水酸基をＴＢＤＰＳで保護した。さらに、二酸化セレン（ＳｅＯ２）１０５２．７ｍｇ(９．４８ｍｍｏｌ)及び１，４−ジオキサン（１，４−ＤＯＸ）を２７ｍＬ加え、８０℃で加熱しメチル基をホルミル基とし、エタノール溶媒１５ｍＬ中で、水素化ホウ素ナトリウム７８．６５７ｍｇ(２．０８ｍｍｏｌ)を用いて還元し、キノリン誘導体を得た（収率６３％）。
Put 3-aminophenol 1549.1 mg (14.2 mmol), concentrated hydrochloric acid 4.0 mL, and p-chloranil 349.17 mg (14.2 mmol) in a 30 mL two-necked eggplant flask, and add n-butanol. 0 mL was added, and the mixture was heated at 105 ° C. and stirred for 10 minutes.
Next, 1.5 mL (18.5 mmol) of crotonaldehyde and 400 μL of n-butanol were added to a 4 mL bayar to prepare a reaction solution separately. While heating the solution in the two-necked eggplant flask at 105 ° C., the reaction solution prepared separately was added dropwise, and the mixture was further stirred for 1 hour for purification to obtain the desired product (yield 70%).
Then, 4.4 mL (17.0 mmol) of tert-butyldiphenylchlorosilane (TBDPSCl), 1658.1 mg (24.4 mmol) of imidazole and 19 mL of N, N-dimethylformamide (DMF) were added, and the hydroxyl group at the 7-position was protected with TBDPS. bottom. Further, 27 mL of selenium dioxide (SeO 2 ) 1052.7 mg (9.48 mmol) and 1,4-dioxane (1,4-DOX) were added, and the mixture was heated at 80 ° C. to make the methyl group a formyl group in 15 mL of an ethanol solvent. , Sodium borohydride (78.657 mg (2.08 mmol)) was used for reduction to obtain a quinoline derivative (yield 63%).
キノリン誘導体１９９．８ｍｇ(０．４８３ｍｍｏｌ)と、Ｈ−Ａｌａ−ＯｔＢｕ・ＨＣｌ１８０．７ｍｇ(０．９９５ｍｍｏｌ)と、をカルボニルジイミダゾール（ＣＤＩ）８５．１０ｍｇ(０．５１２ｍｍｏｌ)と、トリエチルアミン１７０μＬ（１．２２ｍｍｏｌ）と、を用いて、ジクロロメタン２．４ｍｌ中で、縮合反応を行った（収率８６％）。
縮合したキノリン誘導体１０１．２ｍｇ(０．１７３ｍｍｏｌ)は、ジクロロメタン溶媒１．０ｍｌ中で、トリフルオロメタンスルホン酸メチル（ＭｅＯＴｆ）１９．０μＬ（０．１７３ｍｍｏｌ）を用いて、Ｎ−アルキル化を行った。更に、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１．０ｍＬ下で、テトラブチルアンモニウムフルオリド（ＴＢＡＦ）２００μＬ（０．２００ｍｍｏｌ）を用いて、脱保護し、分取ＨＰＬＣにて精製を行い、目的物を得た（収率４８％）。
Quinoline derivative 199.8 mg (0.483 mmol), H-Ala-OtBu · HCl 180.7 mg (0.995 mmol), carbonyldiimidazole (CDI) 85.10 mg (0.512 mmol), and triethylamine 170 μL (1. A condensation reaction was carried out in 2.4 ml of dichloromethane (yield 86%).
The condensed quinoline derivative 101.2 mg (0.173 mmol) was N-alkylated with 19.0 μL (0.173 mmol) of methyl trifluoromethanesulfonate (MeOTf) in 1.0 ml of a dichloromethane solvent. Further, it was deprotected with 200 μL (0.200 mmol) of tetrabutylammonium fluoride (TBAF) under 1.0 mL of tetrahydrofuran (THF), and purified by preparative HPLC to obtain the desired product (collection). Rate 48%).
上記で得られた目的物について、ＮＭＲ測定を行い下記の結果を得た。ＮＭＲ測定により得られた測定（スペクトルのケミカルシフト〔ｐｐｍ〕及び（積分値（比））値を下記に示す。また、得られた１Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図３に示す。 The target product obtained above was subjected to NMR measurement to obtain the following results. The measurement (chemical shift [ppm] and (integral value (ratio)) value of the measurement obtained by the NMR measurement are shown below, and the obtained 1 H-NMR spectrum is shown in FIG.
ＩＲ（ＡＴＲ）・３３１９（ＯＨ），３０６５（ＯＨ），１７１８（ＣＯ），１６７０（ＣＯ），１６２５（ＣＯ）： １Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）ｄｅｒｕｔａ １．３３（ｄ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，３Ｈ），４．０５（ｐ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，１Ｈ），４．２６（ｓ，３Ｈ），５．６８（ｓ，２Ｈ），７．５７（ｄ，Ｊ＝９．０Ｈｚ，１Ｈ），７．６７（ｓ，１Ｈ），７．８２（ｄ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，３Ｈ），８．１７（ｄ，Ｊ＝９．０Ｈｚ，１Ｈ），８．３０（ｄ，Ｊ＝９．０Ｈｚ，１Ｈ），９．０７（ｄ，Ｊ＝９．０Ｈｚ，１Ｈ），１２．１４（ｂｒｓ，１Ｈ） IR (ATR) 3319 (OH), 3065 (OH), 1718 (CO), 1670 (CO), 1625 (CO): 1 1 H NMR (300 MHz, DMSO-d 6 ) deruta 1.33 (d, J = 6.0Hz, 3H), 4.05 (p, J = 6.0Hz, 1H), 4.26 (s, 3H), 5.68 (s, 2H), 7.57 (d, J = 9. 0Hz, 1H), 7.67 (s, 1H), 7.82 (d, J = 6.0Hz, 3H), 8.17 (d, J = 9.0Hz, 1H), 8.30 (d, J = 9.0Hz, 1H), 9.07 (d, J = 9.0Hz, 1H), 12.14 (brs, 1H)
以上の測定結果によって、ケージド化合物であるＮ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ａｌａが得られたことが示された。 From the above measurement results, it was shown that the caged compound N-Me-7-HQm-Ala was obtained.
得られたＮ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ａｌａについて、実施例１と同様にして光反応性及び暗所下安定性の評価を行った。光反応性及び暗所下安定性の評価結果をそれぞれ図５Ｂ及び図７に示す。 The obtained N-Me-7-HQm-Ala was evaluated for photoreactivity and stability in the dark in the same manner as in Example 1. The evaluation results of photoreactivity and stability in the dark are shown in FIGS. 5B and 7, respectively.
一次指数関数の近似式（図５Ａ）より、基質（ケージド化合物）が９０％分解するのに必要な時間(ｔ９０)を求めたのち、Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ａｌａの光反応量子収率（Φｃｈｅｍ）を、下記の値を用いて算出した。
ｔ９０（基質が９０％分解するのに必要な時間（ｓ））；６２（ｓ）
Ｉ０（光量）：４．６３×１０−８（ｍｏｌ・ｓ−１・ｃｍ−２）
ε４５８（４５８ｎｍにおける吸収波長のモル吸光係数）(ｍｏｌ−１・ｃｍ−１)；２６２３（Ｍ−１・ｃｍ−１）
After determining the time (t 90 ) required for the substrate (caged compound) to decompose 90% from the approximate expression of the linear exponential function (Fig. 5A), the photochemical quantum yield of N-Me-7-HQm-Ala The rate (Φ chem ) was calculated using the following values.
t 90 (time required for 90% degradation of substrate (s)); 62 (s)
I 0 (light intensity): 4.63 × 10-8 (mol · s -1 · cm -2 )
ε 458 (molar absorption coefficient of absorption wavelength at 458 nm) (mol -1 · cm -1 ); 2623 (M -1 · cm -1 )
Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ａｌａの光反応量子収率（Φｃｈｅｍ）は、０．１３８であり、Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ａｌａの光反応効率（ε４５８・Φｃｈｅｍ）は、３６２（Ｍ−１・ｃｍ−１）であった。また、実用的なケージド化合物として求められる光反応効率１００（Ｍ−１・ｃｍ−１）を超える値であった。 The photochemical quantum yield (Φ chem ) of N-Me-7-HQm-Ala is 0.138, and the photochemical efficiency (ε 458 · Φ chem ) of N-Me-7-HQm-Ala is 362. It was (M -1 · cm -1 ). In addition, the value exceeded the photoreaction efficiency of 100 (M- 1 · cm -1) required as a practical caged compound.
図５Ｂに示すように、保持時間８．６分付近に、光分解産物であるアルコール（Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−ＯＨ）のピークが見られ、１１．８分付近にＮ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ａｌａ（基質）のピークが見られた。
照射時間を増加させると、光分解産物であるアルコールの増加に伴い、ケージド化合物が減少していることが確認できた。
As shown in FIG. 5B, a peak of alcohol (N-Me-7-HQm-OH), which is a photodegradation product, was observed around the retention time of 8.6 minutes, and N-Me-7 was observed around 11.8 minutes. A peak of −HQm-Ala (substrate) was observed.
When the irradiation time was increased, it was confirmed that the caged compound decreased as the alcohol, which was a photodegradation product, increased.
（比較例１）
＜ＲｕＢｉ−グルタミン酸＞
ＲｕＢｉ−グルタミン酸ナトリウム（Ruthenium-Bipyridine-Triphenylphosphineで保護されたグルタミン酸、アブカム社製）を用い、４４５ｎｍの光を照射した以外は、実施例１と同様にして光反応性の評価を行った。評価結果を図８Ｂに示す。
(Comparative Example 1)
<RuBi-glutamic acid>
Photoreactivity was evaluated in the same manner as in Example 1 except that sodium RuBi-glutamate (glutamic acid protected by Ruthenium-Bipyridine-Triphenylphosphine, manufactured by Abcam) was used and irradiated with light at 445 nm. The evaluation results are shown in FIG. 8B.
ＲｕＢｉ−グルタミン酸の光反応量子収率（Φｃｈｅｍ）は、０．０１８であり、光反応効率（ε４４５・Φｃｈｅｍ）は８３（Ｍ−１・ｃｍ−１）であった。 The photoreaction quantum yield (Φ chem ) of RuBi-glutamic acid was 0.018, and the photoreaction efficiency (ε 445 · Φ chem ) was 83 (M − 1 · cm -1 ).
（比較例２）
＜エステル型ケージド化合物＞
エステル型ケージド化合物として、Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−ＯＡｃ（対アニオン：ヨウ素）を用い、４５０ｎｍの光を照射した以外は、実施例１と同様にして、光反応性、暗所下安定性及び水溶性の評価を行った。光反応性及び暗所下安定性の評価結果は、それぞれ、図６、図７及び図９Ｂに示す。
(Comparative Example 2)
<Ester type caged compound>
Photoreactivity and stability in the dark were the same as in Example 1 except that N-Me-7-HQm-OAc (counter-anion: iodine) was used as the ester-type caged compound and irradiated with light at 450 nm. And water solubility was evaluated. The evaluation results of photoreactivity and stability in the dark are shown in FIGS. 6, 7 and 9B, respectively.
Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−ＯＡｃの光反応量子収率（Φｃｈｅｍ）は、０．０８３であり、光反応効率は（ε４５０・Φｃｈｅｍ）は８７８（Ｍ−１・ｃｍ−１）であった。 The photoreaction quantum yield (Φ chem ) of N-Me-7-HQm-OAc is 0.083, and the photoreaction efficiency (ε 450 · Φ chem ) is 878 (M -1 · cm -1 ). there were.
Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−ＯＡｃの飽和濃度（Ｃｓ）は、２０.２ｍＭであった。 The saturation concentration (Cs) of N-Me-7-HQm-OAc was 20.2 mM.
一般式（１）で表される実施例１及び実施例２のケージド化合物は、可視光である４５８ｎｍの励起光で脱保護することが可能であり、実用的なケージド化合物として求められる光反応効率１００（Ｍ−１・ｃｍ−１）を超える値の光反応効率を示していた。また、実施例１及び実施例２のケージド化合物を暗所下に保存した場合、２４時間経過後のケージド化合物の残存率は９９％以上であり、実施例１及び実施例２のケージド化合物は、ほとんど分解されないことが示されていた。 The caged compounds of Examples 1 and 2 represented by the general formula (1) can be deprotected with excitation light of 458 nm, which is visible light, and have a photoreaction efficiency required as a practical caged compound. It showed a photoreaction efficiency of more than 100 (M- 1 · cm -1). When the caged compounds of Examples 1 and 2 were stored in a dark place, the residual rate of the caged compounds after 24 hours was 99% or more, and the caged compounds of Examples 1 and 2 were found. It was shown that it was hardly decomposed.
これに対して、比較例１のＲｕＢｉ−グルタミン酸の光反応効率は、８３（Ｍ−１・ｃｍ−１）であり、実用的なケージド化合物として求められる光反応効率１００（Ｍ−１・ｃｍ−１）未満の値であった。実施例１及び実施例２のケージド化合物は、比較例１のケージド化合物と比べて、約４．５倍高い光反応性を有していた。 On the other hand, the photoreaction efficiency of RuBi-glutamic acid of Comparative Example 1 was 83 (M- 1 · cm- 1 ), and the photoreaction efficiency 100 (M- 1 · cm −) required as a practical caged compound. It was a value less than 1). The caged compounds of Examples 1 and 2 had about 4.5 times higher photoreactivity than the caged compounds of Comparative Example 1.
実施例１のケージド化合物である、Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ｇｌｕの光反応量子収率（Φｃｈｅｍ）は、０．１１９であり、比較例１のＲｕＢｉ−グルタミン酸と比べて、約６．６倍高い光反応量子収率を有していた。また、実施例２のケージド化合物である、Ｎ−Ｍｅ−７−ＨＱｍ−Ａｌａの光反応量子収率（Φｃｈｅｍ）は、０．１３８であり、比較例１のＲｕＢｉ−グルタミン酸と比べて、約７．７倍高い光反応量子収率を有していた。
The photochemical quantum yield (Φ chem ) of N-Me-7-HQm-Glu, which is the caged compound of Example 1, is 0.119, which is about 6. It had a photochemical
また、比較例２のエステル型ケージド化合物は、暗所下に３時間保存したときの残存率は約９８％であり、１２時間経過後の残存率は約９６％であり、暗所下保存時における残存率が低下する傾向が見られた。エステル型の光感受性保護基で保護されたグルタミン酸は、実施例１のオキシカーバメート型の光感受性保護基で保護されたグルタミン酸と比べて、不安定であるため、暗所下安定性に劣っていた。 Further, the ester-type caged compound of Comparative Example 2 had a residual rate of about 98% when stored in a dark place for 3 hours, and a residual rate after 12 hours of about 96%, and was stored in a dark place. There was a tendency for the residual rate to decrease. Glutamic acid protected with an ester-type photosensitive protecting group was less stable in the dark because it was less stable than glutamic acid protected with an oxycarbamate-type photosensitive protecting group of Example 1. ..
以上より、本発明のケージド化合物は、光反応性及び暗所下安定性に優れ、可視光による脱保護が可能である。加えて、本発明のケージド化合物は水溶性にも優れる。 From the above, the caged compound of the present invention is excellent in photoreactivity and stability in the dark, and can be deprotected by visible light. In addition, the caged compound of the present invention is also excellent in water solubility.
Claims (4)
[一般式（１）Ａ中、Ｒ１は、ヒドロキシ基を表し、Ｒ２は、直鎖状の炭素数１〜４のアルキル基を表し、Ｒ３は、水素原子を表し、Ｘはヨウ素イオン又はトリフルオロメタンスルホン酸イオン表し、Ｙは下記一般式（２）又は一般式（３）を表し、Ｚは、水素原子を表し、ａは１を表す。]
[一般式（２）中、Ｒ ４ は、直鎖状又は分岐鎖状の総炭素数１〜４のアルキレン基を表し、＊は連結部を表す。］
［一般式（３）中、Ｒ ５ は、水素原子又は置換基を有する総炭素数１〜８の脂肪族炭化水素基を表し、＊は連結部を表す。］
A caged compound represented by the following general formula (1) A.
[In the general formula (1) A, R 1 represents a hydroxy group, R 2 represents a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 3 represents a hydrogen atom, X is iodine represents ion or trifluoromethanesulfonate ion, Y represents the following general formula (2) or general formula (3), Z represents a hydrogen atom, a is represents 1. ]
[In the general formula (2), R 4 represents a linear or branched alkylene group having a total carbon number of 1 to 4, and * represents a connecting portion. ]
[In the general formula (3), R 5 represents an aliphatic hydrocarbon group having a total carbon number of 1 to 8 having a hydrogen atom or a substituent, and * represents a connecting portion. ]
前記キノリン誘導体と下記一般式（１）−２で表されるアミノ基を有する化合物とを縮合反応させる工程と、
前記縮合反応させる工程で得られたキノリン誘導体に、直鎖状の炭素数１〜４のアルキル基を導入する工程と、
を含む、下記一般式（１）Ａで表されるケージド化合物の製造方法。
［一般式（１）−１中、Ｒは、トリメチルシリル基又はｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリル基を表す。］
［一般式（１）−２中、Ｙは、一般式（２）、又は、一般式（３）を表し、Ｚは、水素原子を表す。］
[一般式（２）中、Ｒ ４ は、直鎖状又は分岐鎖状の総炭素数１〜４のアルキレン基を表し、＊は連結部を表す。]
[一般式（３）中、Ｒ ５ は、水素原子又は置換基を有する総炭素数１〜８の脂肪族炭化水素基を表し、＊は連結部を表す。]
[一般式（１）Ａ中、Ｒ１は、ヒドロキシ基を表し、Ｒ２は、直鎖状の炭素数１〜４のアルキル基を表し、Ｒ３は、水素原子を表し、Ｘはヨウ素イオン又はトリフルオロメタンスルホン酸イオンを表し、Ｙは前記一般式（２）又は前記一般式（３）を表し、Ｚは、水素原子を表し、ａは１を表す。]
The step of preparing the quinoline derivative represented by the following general formula (1) -1 and
A step of condensing the quinoline derivative with a compound having an amino group represented by the following general formula (1) -2, and
A step of introducing a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms into the quinoline derivative obtained in the step of the condensation reaction, and a step of introducing the linear alkyl group into the quinoline derivative.
A method for producing a caged compound represented by the following general formula (1) A, which comprises.
[In the general formula (1) -1, R represents a trimethylsilyl group or a tert-butyldiphenylsilyl group. ]
[In the general formula (1) -2, Y represents the general formula (2) or the general formula (3), and Z represents a hydrogen atom. ]
[In the general formula (2), R 4 represents a linear or branched alkylene group having a total carbon number of 1 to 4, and * represents a connecting portion. ]
[In the general formula (3), R 5 represents an aliphatic hydrocarbon group having a total carbon number of 1 to 8 having a hydrogen atom or a substituent, and * represents a connecting portion. ]
[General formula (1) In A , R 1 represents a hydroxy group , R 2 represents a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms , R 3 represents a hydrogen atom, and X represents an iodine ion. or an trifluoromethanesulfonate ion, Y represents the general formula (2) or the general formula (3), Z represents a hydrogen atom, a is represents 1. ]
励起光を前記ケージド化合物に照射して、一般式（１）Ａ中の−ＮＹＺ基を脱離し、前記ＮＹＺ基を含むアミノ基を有する化合物を培養細胞、組織切片又は生物個体内で発現させる工程と、
を含み、
前記生物個体はヒト以外の生物個体である、発現方法。
A step of introducing the caged compound according to claim 1 into a cultured cell , a tissue section or an individual organism,
A step of irradiating the caged compound with excitation light to eliminate the -NYZ group in the general formula (1) A , and expressing the compound having an amino group containing the NYZ group in a cultured cell , a tissue section or an individual organism. When,
Including
The expression method , wherein the individual organism is an individual organism other than human.
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