JPH0466227B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は蛍光性物質の発光試薬として有用な新
規なシユウ酸ビスエステル誘導体に関する。 シユウ酸ビスエステル類と過酸化水素とにより
生ずる活性中間体(1,2−ジオキセタンジオ
ン)は可視領域から赤外領域迄蛍光を有するもの
であれば、量子効率に差はあつても、蛍光性物質
を励起して発光させる。その反応系は過酸化水素
の定量或は過酸化水素を生ずる酵素反応に関与す
る物質等の定量に利用され、又活性中間体からの
エネルギーの受け手である蛍光性物質も定量で
き、更にこれらの定量は、例えばエンザイムイム
ノアツセイに於て、生ずる微量の過酸化水素の高
感度定量や、高速液体クロマトグラフイー
(HPLC)で蛍光性物質を分離した後で本反応を
行わせることによつて、高感度定量する方法とな
りつつある。 生体成分の体内動態を捉えて、診断あるいは治
療に資する分野に於て、微量の試料を用い、信頼
性の高い測定値を得ることは必須であり、本反応
を利用した高感度定量法が漸次開発され、17α−
ヒドロキシプロゲステロンのエンザイムイムノア
ツセイ(Arakawaら、Chem.Pharm.Bull.,30,
3036,(1982年))などに於ける過酸化水素の定量
や、尿中グルコース((Williamsら、Anal.
Chem.,48,1003(1976年))やラクテートデヒド
ロゲナーゼ活性(Williamsら、Anal.Chem.,
48,1478(1976年))の定量およびHPLCにおいて
ダンシルアミノ酸の定量(Kobayashiら、Anal.
Chem.,52,424(1980年))、フルオレツサミン標
識カテコールアミンの定量(Kobayashiら、
Anal.Biochem.,112,99(1981年))などが開示
されている。 これら高感度化学発光を与える発光試薬のう
ち、シユウ酸ビスエステルとして提供されている
化合物は多数ある。例えば、ビス(2,4,6−
トリクロロフエニル)オキザレート(以下、
TCPOと略称する。)、ビス(2,4−ジニトロフ
エニル)オキザレート(以下、DNPOと略称す
る。)、ビス(ペンタクロロフエニル)オキザレー
ト、ビス(4−ニトロ−3−トリフルオロメチル
フエニル)オキザレート、ビス(4−ニトロ−2
−ホルミルフエニル)オキザレート、ビス(ペン
タフルオロフエニル)オキザレート等が通常使用
されている。 しかし学業界のニーズは際限がなく、より高感
度であること、シユウ酸ビスエステルを高濃度に
使つても量子収量が低下せず高い発光強度が得ら
れること、低発光強度系に於てその寿命が一層長
いこと、好適な親水性有機溶媒に対する溶解性が
極めて高いこと、等に照らして、従来のものは充
分なものではなかつた。例えば感度に於いて極め
て優れたものとして、DNPOが提供されたが
(Rauhutら、J.Amer,Chem,Soc.,89,6515
(1967年))、感度以外の点に於いて充分でない、
即ち試薬として学業界に提供されるのに必要な安
定性を具えていない及び親水性有機溶媒に対する
溶解度が低いなどの欠点がある。 本発明者らは、前記ニーズにこたえるべく種々
分子設計とスクリーニングを繰返すなど、鋭意研
究をした結果、本発明化合物に到達、本発明を完
成した。 即ち、本発明は一般式 〔式中、X,Yはいずれか一方がニトロ基を表
わし、他方が【式】(但 し、Rは低級アルキル基を表わし、nは1〜50を
表わす。)なる基を表わす。〕で表わされるシユウ
酸ビスエステル誘導体の発明である。 本発明の新規なシユウ酸ビスエステル誘導体
は、生体試料例えば体液成分等の測定に於ける過
酸化水素との反応に於て好適なアセトニトリルや
アセトン等の親水性有機溶媒や、同様にして用い
られる酢酸エチル等に対する溶解度が前記
DNPOと比べ著しく高いので(表1参照)、これ
を本発光反応の発光試薬として用いる場合には
DNPOよりもはるかに高い濃度で使用すること
ができ、その結果必然的に活性中間体が系内に多
量にでき、それにより著しく優れた発光反応が得
られる。又、本発明化合物は試薬としての安定性
にも優れ、発光寿命も極めて長い(第1図参照)。
従つて、本発明化合物は本発光反応を利用する過
酸化水素の定量或は過酸化水素を生ずる酵素反応
に関与する物質等の定量に於てより効果的に使用
し得るものであり、エンザイムイムノアツセイに
於て生ずる微量の過酸化水素の高感度定量などに
も極めて有効に使用し得る。又、本発明化合物を
本発光反応に於ける発光試薬として用いることに
より、活性中間体からのエネルギーの受け手であ
る螢光性物質そのものもより感度よく定量するこ
とができるので、これを利用して、NBD−F(7
−フルオロ−4−ニトロベンゾキサジアゾール)
やダンシルクロリド或いはフルオレツサミンなど
の蛍光試薬を用いて、微少量の新生児血液中アミ
ノ酸をラベルし或いは体液中に非常に低い濃度で
存在する生理活性アミンであるドーパミン
(DA)、ノルエピネフリン(NE)、エピネフリン
(E)などのカテコールアミンをラベルして、これら
をHPLCで分離定量する等により、体液中の微量
成分や、微量でその生理活性をあらわす生体成分
を、著しく高感度かつ選択的に検出、定量するこ
ともできる。 表1に本発明化合物の数例につき、各種溶剤に
対する溶解度をDNPOのそれと対比して示す。
尚、表中の数値は20℃に於て試料50mgを溶解する
のに要する溶媒量(倍率)を示す。 【表】 一般式〔〕で表わされる本発明化合物に於
て、X又はYで表わされる
【式】に於けるRとして は、メチル基、エチル基、プロピル基等の低級ア
ルキル基が挙げられ、nは1〜50のいずれにても
良いが、好ましくはn=1若しくは3、又は平均
分子量200,300,400,600,1000,1500,2000と
いつた市販のポリエチレングリコールを用いて得
られるn≒4.1,6.4,8.7,13.2,22.3,33.7,45.0
近辺のものが挙げられ、又、XとYはいずれがニ
トロ基であつても、【式】 なる基であつても良い。 本発明化合物の合成法について述べると、o−
(又はp−)カルボキシ−p−(又はo−)ニトロ
フエノールを出発物質とし、これを塩化チオニル
でクロル化し、得られるo−(又はp−)クロロ
カルボニル−p−(又はo−)ニトロフエノール
をR−(OCH2CH2)o――OHなるアルキルエチレン
グリコール若しくはアルキルポリエチレングリコ
ールでエステル化してo−(又はp−)アルキル
エチレン(若しくはアルキルポリエチレン)グリ
コキシカルボニル−p−(又はo−)ニトロフエ
ノールを得、これを塩化オキザリルと反応させる
三工程の反応により容易に合成することができ
る。 上記各工程の反応は一般に次のようにして行わ
れる。例えば、第一工程のクロル化は、反応溶媒
としてベンゼン、トルエン等の非極性溶媒を用
い、好ましくはピリジン等有機塩基の存在下、o
−(又はp−)カルボキシ−p−(又はo−)ニト
ロフエノールと、これに対して若干過剰モルの塩
化チオニルとを、反応温度として適当な温度、例
えば55〜60℃で反応させると、反応は数時間で終
了するから、これを減圧濃縮する等して常法によ
り単離すれば、o−(又はp−)クロロカルボニ
ル−p−(又はo−)ニトロフエノールが得られ
る。第二工程のエステル化は、過剰のアルキルエ
チレングリコール(若しくはアルキルポリエチレ
ングリコール)を用い、これと、第一工程で得ら
れたo−(又はp−)クロロカルボニル−p−(又
はo−)ニトロフエノールとを、反応温度として
適当な温度、例えば70〜80℃で反応させると、反
応は数時間で終了するから、これを減圧濃縮する
等して常法により単離すれば、o−(又はp−)
アルキルエチレン(若しくはアルキルポリエチレ
ン)グリコキシカルボニル−p−(又はo−)ニ
トロフエノールが得られる。第三工程の塩化オキ
ザリルとの反応は、反応溶媒として例えば乾燥ベ
ンゼンを用い、第二工程で得られたo−(又はp
−)アルキルエチレン(若しくはアルキルポリエ
チレン)グリコキシカルボニル−p−(又はo−)
ニトロフエノールと、これに対して若干過剰当量
の塩化オキザリルとを、通常は、o−(又はp−)
アルキルエチレン(若しくはアルキルポリエチレ
ン)グリコキシカルボニル−p−(又はo−)ニ
トロフエノールと等モル前後のトリエチルアミン
の存在下、不活性ガス雰囲気中、反応温度として
適当な温度、例えば5〜45℃で反応させると、反
応は数時間で終了するから、析出しているトリエ
チルアミン塩酸塩を去後減圧縮する等して常法
により単離すれば、目的のシユウ酸ビスエステル
誘導体を得ることができる。又、要すれば、再結
晶、カラムクロマトグラフイー等の処理により精
製品が得られること常法通りである。 本発明は、本化学発光反応を利用して体液中の
微量成分や微量でその生理活性をあらわす生体成
分を測定する方法に於て、過酸化水素あるいは蛍
光性物質をより高感度に検出する為の新規で且つ
より効果的な発光試薬を提供するものでありその
応用範囲は極めて広く斯業に貢献するところ甚だ
大なるものである。 以下に実施例を示す。 実施例 1 (1) p−カルボキシ−o−ニトロフエノール11g
(0.060mol)、乾燥ベンゼン50ml、ピリジン5
滴を混合し、これに攪拌下、50〜60℃で塩化チ
オニル9.2g(0.078mol)、を滴下した。滴下終
了後、55〜65℃で4時間反応させ、反応終了
後、減圧濃縮すると、残渣として、油分12gが
得られた。収率99.2%。IR(Neat):1750cm-1
【式】 3250cm-1【式】 (2) 上記第一工程の反応により油分として得られ
たp−クロロカルボニル−o−ニトロフエノー
ル2.5g(0.0124mol)、をジエチレングリコー
ルモノエチルエーテル5mlに溶解し、反応温度
70〜80℃で4時間反応させた。反応終了後、反
応液を減圧濃縮し、粘稠性油分3.5gを得た。
収率94.3%。IR(Neat):1725cm-1
【式】 1150cm-1【式】 3250cm-1【式】 (3) 上記第二工程の反応により粘稠性油分として
得られたp−(エチルジエチレングリコキシカ
ルボニル)−o−ニトロフエノール2g
(0.0067mol)を乾燥ベンゼン20mlに溶解し、
トリエチルアミン0.7g(0.0067mol)を加え、
攪拌冷却下、N2ガス雰囲気中、塩化オキザリ
ル0.47g(0.0037mol)を5〜6℃で滴下し、
滴下終了後、室温で3時間反応させた。反応終
了後、析出しているトリエチルアミン塩酸を
去し、減圧濃縮して、目的のビス{p−(エチ
ルジエチレングリコキシカルボニル)−o−ニ
トロフエニル}オキザレート(以下ECNPOと
略称する。)の淡黄色結晶2.0gを得た。収率
91.5%m.p.97〜99℃。IR(KBr):1780cm-1 【式】 NMR(CDCl3)δ:1.2(6H,t,−CH2CH 3)、
3.6(16H,m,−OCH 2−)、4.5(4H,t,−
COOCH 2−)、7.3〜8.9ppm(6H,m,φH)。
UV吸収(0.02mMアセトニトリル溶液):
λmax232nm,ε3.88×104。発光テスト陽性。 註) 発光テスト方法 A液:ペリレン1mgをアセトン100mlに溶
解 B液:H2O2水の0.01モルアセトン溶液 C液:PH4のBuffer A,B,C液各1mlを混合し、試料を投入し
て、暗所で青色の発光の有無を調べる。 実施例2 (1) 実施例1の(1)に於けるp−カルボキシ−o−
ニトロフエノール11gを代えて5−ニトロサリ
チル酸1gを用い、実施例1の(1)と同様に反応
し、処理してo−クロロカルボニル−p−ニト
ロフエノール(橙色結晶)11.8gを得た。収率
97.6%。 (2) 上で得たo−クロロカルボニル−p−ニトロ
フエノール2.5gを用い、実施例1の(2)と同様
に反応し、処理してo−(エチルジエチレング
リコキシカルボニル)−p−ニトロフエノール
(黄色粘稠性油分)3.6gを得た。収率96.8%
(酸クロライドより)。 (3) 上で得たo−(エチルジエチレングリコキシ
カルボニル)−p−ニトロフエノール2gを用
い、実施例1の(3)と同様に反応し、処理してビ
ス{o−(エチルジエチレングリコキシカルボ
ニル)−p−ニトロフエニル}オキザレートの
類白色結晶2.1gを得た。収率96.1%。m.p.89〜
90℃。IR(KBr):1770cm-1 【式】 NMR(CDCl3)δ:1.2(6H,t,−CH2CH 3)、
3.6(16H,m,−OCH 2−)、4.5(4H,t,−
COOCH 2−)、7.3〜9.0ppm(6H,m,φH)。
UV吸収(0.02mMアセトニトリル溶液):
λmax221nm,ε3.83×104。発光テスト陽性。 実施例 3 (1) p−カルボキシ−o−ニトロフエノール11g
を用い、実施例1の(1)と同様に反応し、処理し
てp−クロロカルボニル−o−ニトロフエノー
ル12gを得た。 (2) 上で得たp−クロロカルボニル−o−ニトロ
フエノール12g(0.0595mol)をエチレングリ
コールモノメチルエーテル22.8g(0.3mol)に
溶解し、70〜75℃で2時間反応させた。反応終
了後、反応液を減圧濃縮して過剰のエチレング
リコールモノメチルエーテルを除き、p−(メ
チルエチレングリコキシカルボニル)−o−ニ
トロフエノール(黄色結晶)14.1gを得た。収
率98.2%。m.p.49〜51℃。 (3) 上で得たp−(メチルエチレングリコキシカ
ルボニル)−o−ニトロフエノール4.8g
(0.02mol)とトリエチルアミン2.2g
(0.022mol)を乾燥ベンゼン50mlに溶解し、冷
却下、N2ガス雰囲気中、塩化オキザリル1.13
g(0.0089mol)を5〜8℃で滴下し、滴下終
了後室温で4時間攪拌反応させた。反応後析出
晶を取し、これを20倍の乾燥ベンゼンに加温
溶解して不溶物を熱時去した後液を1/2迄
濃縮し、冷却して析出晶を取した。ビス{p
−(メチルエチレングリコキシカルボニル)−o
−ニトロフエニル}オキザレート(乳白色結
晶)の得量4.1g。収率76.5%。m.p.114〜116
℃。IR(KBr):1780cm-1 【式】 NMR(CDCl3)δ:3.4(6H,s,−OCH 3)、
3.7(4H,t,−CH 2O−)、4.5(4H,t,−
COOCH 2−)、7.2〜8.8ppm(6H、m,φH)。
UV吸収(0.02mMアセトニトリル溶液):
λmax233nm,ε3.90×104。発光テスト陽性。 実施例 4 (1) 5−ニトロサリチル酸11gを用い、実施例2
の(1)と同様に反応し、処理してo−グロロカル
ボニル−p−ニトロフエノール12gを得た。 (2) 実施例3の(2)に於けるp−クロロカルボニル
−o−ニトロフエノール12gに代えて、上で得
たo−クロロカルボニル−p−ニトロフエノー
ル12g(0.0595mol)を用い、実施例3の(2)と
同様に反応し、処理してo−(メチルエチレン
グリコキシカルボニル)−p−ニトロフエノー
ル(黄色結晶)13.8gを得た。収率96.2%。m.
p.67〜69℃。 (3) 実施例3の(3)に於けるp−(メトキシエトキ
シカルボニル)−o−ニトロフエノール4.8gに
代えて、上で得たo−(メチルエチレングリコ
キシカルボニル)−p−ニトロフエノール4.8g
を用い、実施例3の(3)と同様に反応し、処理し
てビス{o−(メチルエチレングリコキシカル
ボニル)−p−ニトロフエニル}オキザレート
(白色結晶)4.4gを得た。収率82.1%。m.p.126
〜128℃。IR(KBr):1770cm-1 【式】 NMR(CDCl3)δ:3.3(6H,s,−OCH 3)、
3.7(4H,t,−CH 2O−),4.5(4H,t,−
COOCH 2−)、7.4〜9.0ppm(6H,m,φH)。
UV吸収(0.02mMアセトニトリル溶液):
λmax222nm,ε3.77×104。発光テスト陽性。 実施例 5 (1) 5−ニトロサリチル酸18.3g(0.1mol)、ジ
クロロエタン160ml、ピリジン0.2mlを混合し、
これに攪拌下、55〜60℃、15分間で塩化チオニ
ル15.5g(0.13mol)を滴下した。滴下終了後、
60℃で5時間反応させ、反応終了後、20℃に冷
却し不溶物(5−ニトロサリチル酸)を去し
た後、減圧濃縮し、o−クロロカルボニル−p
−ニトロフエノール(黄色結晶)18gを得た。
収率89.3%。 (2) 上で得たo−クロロカルボニル−p−ニトロ
フエノール18g(0.0893mol)、トリエン150
ml、トリエチレングリコールモノメチルエーテ
ル25g(0.152mol)を混合し、70℃で2時間
反応させた。反応終了後、反応液を20℃に冷却
し、5%NaHCO3水溶液150mlで1回、水100
mlで2回洗い、減圧濃縮してo−(メチルトリ
エチレングリコキシカルボニル)−p−ニトロ
フエノール(黄色粘稠性油分)25gを得た。収
率85.0% (3) 上で得たo−(メチルトリエチレングリコキ
シカルボニル)−p−ニトロフエノール23.1g
(0.07mol)を乾燥ベンゼン120mlに溶解し、ト
リエチルアミン7.8g(0.077mol)を加え、攪
拌冷却下、アルゴンガス雰囲気中、塩化オキザ
リル4.9g(0.0385mol)を5〜10℃、15分間で
滴下し、滴下終了後、30℃以下で2時間反応さ
せた。反応終了後析出しているトリエチルアミ
ン塩酸塩を去し、乾燥活性白土6gで処理し
た後、減圧濃縮し、ビス{o−(メチルトリエ
チレングリコキシカルボニル)−p−ニトロフ
エニル}オキザレート(赤褐色粘稠性油分)
24.5gを得た。収率98.4%。m.p.65〜67℃。IR
(KBr):1780cm-1【式】 NMR(CDCl3,TMS)δ:3.4(6H,s,−OC
H3)、3.7(20H,m,−CH 2−O−)、4.5(4H,
t,−COOCH 2−)、7.5〜9.0ppm(6H,m,φ
H)。UV吸収(0.02mMアセトニトリル溶
液):λnax220nm,ε3.90×104。発光テスト陽
性。 実施例 6 (1) ポリエチレングリコール600(平均分子量600)
を塩化チオニルでクロル化して得られたモノク
ロロポリエチレングリコール61.8g(0.1mol)
をメタノール50mlに溶解し、これに28%ナトリ
ウムメチラート溶液28.9g(0.15mol)を注入
して4時間還流反応を行つた。その後メタノー
ルを留去し、代わりにジメチルスルホキシド50
mlを注入し、110〜120℃で更に3時間反応を行
つた。反応後、水150mlを注入し、クロロホル
ム150mlで抽出、水洗後、濃縮乾固して乳白色
ロウ状固体のポリエチレングリコールモノメチ
ルエーテル34.5gを得た。収率56.2%(モノク
ロロポリエチレングリコールより)。 (2) p−カルボキシ−o−ニトロフエノール5.5
gを用い、実施例1の(1)と同様に反応し、処理
してp−クロロカルボニル−o−ニトロフエノ
ール5.9gを得た。収率97.6%。 (3) 上記(1)で得たポリエチレングリコールモノメ
チルエーテル22.1g(0.036mol)と上記(2)で得
たp−クロロカルボニル−o−ニトロフエノー
ル5.9g(0.0293mol)とを乾燥ベンゼン25mlに
溶解し、75〜80℃で5時間反応させた。反応
後、反応液を減圧濃縮し、p−(メチルポリエ
チレングリコキシカルボニル)−o−ニトロフ
エノールの橙色粘稠性油分21.6gを得た。収率
94.6%(酸クロライドより)。 (4) 上で得たp−(メチルポリエチレングリコキ
シカルボニル)−o−ニトロフエノール7.8g
(0.01mol)とトリエチルアミン1.0g
(0.01mol)を乾燥ベンゼン50mlに溶解し、冷
却下、N2ガス雰囲気中、塩化オキザリル0.63
g(0.005mol)を5〜10℃で滴下し、滴下後
室温で4時間反応を行つた。反応後、析出して
いるトリエチルアミン塩酸塩を去し、液を
減圧濃縮してビス{p−(メチルポリオキシエ
チレングリコキシカルボニル)−o−ニトロフ
エニル}オキザレート(但し、−COO(−
CH2CH2O)o――CH3のn≒13.2)の黄色粘稠性
油分7.1gを得た。収率88.1%。IR(Neat):
1755cm-1 【式】 NMR(CDCl3)δ:3.4(6H,s,−OCH 3)、
3.65(102H,s,−OCH 2−)、4.5(4H,t,−
COOCH 2−)、7.2〜9.0ppm(6H,m,φH)。
UV吸収(0.02mMアセトニトリル溶液):
λmax237nm,ε2.97×104。発光テスト陽性。 実施例 7 0.05Mフタル酸緩衝液(PH4.0)にダンシルグ
リシンを1μMの濃度になるように溶解した液を
100μとり、これに0.1M過酸化水素のアセトン
溶液250μと0.83mM ECNPO(又はDNPO)の
酢酸エチル溶液100μをこの順序で加え、直ち
にATPフオトメーター(米国SAI社製)で一定
時間毎の発光強度を測定した。得られた結果を第
1図に示す。又、10秒毎の相対発光強度の推移を
表2に示す。 【表】 第1図及び表2より明らかな如く、見掛け上の
最大発光光強度はECNPOはDNPOよりやや小さ
いが、DNPOが時間の経過と共に極端に強度が
低下するのに対し、ECNPOでは低下の度合が緩
やかで、半減期を算出すると、DNPOが3秒と
短いのに対し、ECNPOでは2.7秒と段違いに長
い。即ち、このことから、本発明化合物である
ECNPOがDNPOと比べ、はるかに寿命が長く、
より安定性が高いことが判る。尚、DNPO同様、
既存の発光試薬であるTCPOの場合は最大発光強
度がDNPOの約1/10であつた。 又、本実験は発光試薬の溶媒として酢酸エチル
を用いたECNPO、DNPO共に0.83mMの濃度で
行つたが、夫々その飽和溶液で行つた場合には表
1に示す如くECNPOの酢酸エチルに対する溶解
度はDNPOのそれの約17倍であるから、必然的
にその発光強度もECNPOを用いた場合の方が
DNPOを用いた場合よりもはるかに大きくなる
ことは云うまでもない。
規なシユウ酸ビスエステル誘導体に関する。 シユウ酸ビスエステル類と過酸化水素とにより
生ずる活性中間体(1,2−ジオキセタンジオ
ン)は可視領域から赤外領域迄蛍光を有するもの
であれば、量子効率に差はあつても、蛍光性物質
を励起して発光させる。その反応系は過酸化水素
の定量或は過酸化水素を生ずる酵素反応に関与す
る物質等の定量に利用され、又活性中間体からの
エネルギーの受け手である蛍光性物質も定量で
き、更にこれらの定量は、例えばエンザイムイム
ノアツセイに於て、生ずる微量の過酸化水素の高
感度定量や、高速液体クロマトグラフイー
(HPLC)で蛍光性物質を分離した後で本反応を
行わせることによつて、高感度定量する方法とな
りつつある。 生体成分の体内動態を捉えて、診断あるいは治
療に資する分野に於て、微量の試料を用い、信頼
性の高い測定値を得ることは必須であり、本反応
を利用した高感度定量法が漸次開発され、17α−
ヒドロキシプロゲステロンのエンザイムイムノア
ツセイ(Arakawaら、Chem.Pharm.Bull.,30,
3036,(1982年))などに於ける過酸化水素の定量
や、尿中グルコース((Williamsら、Anal.
Chem.,48,1003(1976年))やラクテートデヒド
ロゲナーゼ活性(Williamsら、Anal.Chem.,
48,1478(1976年))の定量およびHPLCにおいて
ダンシルアミノ酸の定量(Kobayashiら、Anal.
Chem.,52,424(1980年))、フルオレツサミン標
識カテコールアミンの定量(Kobayashiら、
Anal.Biochem.,112,99(1981年))などが開示
されている。 これら高感度化学発光を与える発光試薬のう
ち、シユウ酸ビスエステルとして提供されている
化合物は多数ある。例えば、ビス(2,4,6−
トリクロロフエニル)オキザレート(以下、
TCPOと略称する。)、ビス(2,4−ジニトロフ
エニル)オキザレート(以下、DNPOと略称す
る。)、ビス(ペンタクロロフエニル)オキザレー
ト、ビス(4−ニトロ−3−トリフルオロメチル
フエニル)オキザレート、ビス(4−ニトロ−2
−ホルミルフエニル)オキザレート、ビス(ペン
タフルオロフエニル)オキザレート等が通常使用
されている。 しかし学業界のニーズは際限がなく、より高感
度であること、シユウ酸ビスエステルを高濃度に
使つても量子収量が低下せず高い発光強度が得ら
れること、低発光強度系に於てその寿命が一層長
いこと、好適な親水性有機溶媒に対する溶解性が
極めて高いこと、等に照らして、従来のものは充
分なものではなかつた。例えば感度に於いて極め
て優れたものとして、DNPOが提供されたが
(Rauhutら、J.Amer,Chem,Soc.,89,6515
(1967年))、感度以外の点に於いて充分でない、
即ち試薬として学業界に提供されるのに必要な安
定性を具えていない及び親水性有機溶媒に対する
溶解度が低いなどの欠点がある。 本発明者らは、前記ニーズにこたえるべく種々
分子設計とスクリーニングを繰返すなど、鋭意研
究をした結果、本発明化合物に到達、本発明を完
成した。 即ち、本発明は一般式 〔式中、X,Yはいずれか一方がニトロ基を表
わし、他方が【式】(但 し、Rは低級アルキル基を表わし、nは1〜50を
表わす。)なる基を表わす。〕で表わされるシユウ
酸ビスエステル誘導体の発明である。 本発明の新規なシユウ酸ビスエステル誘導体
は、生体試料例えば体液成分等の測定に於ける過
酸化水素との反応に於て好適なアセトニトリルや
アセトン等の親水性有機溶媒や、同様にして用い
られる酢酸エチル等に対する溶解度が前記
DNPOと比べ著しく高いので(表1参照)、これ
を本発光反応の発光試薬として用いる場合には
DNPOよりもはるかに高い濃度で使用すること
ができ、その結果必然的に活性中間体が系内に多
量にでき、それにより著しく優れた発光反応が得
られる。又、本発明化合物は試薬としての安定性
にも優れ、発光寿命も極めて長い(第1図参照)。
従つて、本発明化合物は本発光反応を利用する過
酸化水素の定量或は過酸化水素を生ずる酵素反応
に関与する物質等の定量に於てより効果的に使用
し得るものであり、エンザイムイムノアツセイに
於て生ずる微量の過酸化水素の高感度定量などに
も極めて有効に使用し得る。又、本発明化合物を
本発光反応に於ける発光試薬として用いることに
より、活性中間体からのエネルギーの受け手であ
る螢光性物質そのものもより感度よく定量するこ
とができるので、これを利用して、NBD−F(7
−フルオロ−4−ニトロベンゾキサジアゾール)
やダンシルクロリド或いはフルオレツサミンなど
の蛍光試薬を用いて、微少量の新生児血液中アミ
ノ酸をラベルし或いは体液中に非常に低い濃度で
存在する生理活性アミンであるドーパミン
(DA)、ノルエピネフリン(NE)、エピネフリン
(E)などのカテコールアミンをラベルして、これら
をHPLCで分離定量する等により、体液中の微量
成分や、微量でその生理活性をあらわす生体成分
を、著しく高感度かつ選択的に検出、定量するこ
ともできる。 表1に本発明化合物の数例につき、各種溶剤に
対する溶解度をDNPOのそれと対比して示す。
尚、表中の数値は20℃に於て試料50mgを溶解する
のに要する溶媒量(倍率)を示す。 【表】 一般式〔〕で表わされる本発明化合物に於
て、X又はYで表わされる
【式】に於けるRとして は、メチル基、エチル基、プロピル基等の低級ア
ルキル基が挙げられ、nは1〜50のいずれにても
良いが、好ましくはn=1若しくは3、又は平均
分子量200,300,400,600,1000,1500,2000と
いつた市販のポリエチレングリコールを用いて得
られるn≒4.1,6.4,8.7,13.2,22.3,33.7,45.0
近辺のものが挙げられ、又、XとYはいずれがニ
トロ基であつても、【式】 なる基であつても良い。 本発明化合物の合成法について述べると、o−
(又はp−)カルボキシ−p−(又はo−)ニトロ
フエノールを出発物質とし、これを塩化チオニル
でクロル化し、得られるo−(又はp−)クロロ
カルボニル−p−(又はo−)ニトロフエノール
をR−(OCH2CH2)o――OHなるアルキルエチレン
グリコール若しくはアルキルポリエチレングリコ
ールでエステル化してo−(又はp−)アルキル
エチレン(若しくはアルキルポリエチレン)グリ
コキシカルボニル−p−(又はo−)ニトロフエ
ノールを得、これを塩化オキザリルと反応させる
三工程の反応により容易に合成することができ
る。 上記各工程の反応は一般に次のようにして行わ
れる。例えば、第一工程のクロル化は、反応溶媒
としてベンゼン、トルエン等の非極性溶媒を用
い、好ましくはピリジン等有機塩基の存在下、o
−(又はp−)カルボキシ−p−(又はo−)ニト
ロフエノールと、これに対して若干過剰モルの塩
化チオニルとを、反応温度として適当な温度、例
えば55〜60℃で反応させると、反応は数時間で終
了するから、これを減圧濃縮する等して常法によ
り単離すれば、o−(又はp−)クロロカルボニ
ル−p−(又はo−)ニトロフエノールが得られ
る。第二工程のエステル化は、過剰のアルキルエ
チレングリコール(若しくはアルキルポリエチレ
ングリコール)を用い、これと、第一工程で得ら
れたo−(又はp−)クロロカルボニル−p−(又
はo−)ニトロフエノールとを、反応温度として
適当な温度、例えば70〜80℃で反応させると、反
応は数時間で終了するから、これを減圧濃縮する
等して常法により単離すれば、o−(又はp−)
アルキルエチレン(若しくはアルキルポリエチレ
ン)グリコキシカルボニル−p−(又はo−)ニ
トロフエノールが得られる。第三工程の塩化オキ
ザリルとの反応は、反応溶媒として例えば乾燥ベ
ンゼンを用い、第二工程で得られたo−(又はp
−)アルキルエチレン(若しくはアルキルポリエ
チレン)グリコキシカルボニル−p−(又はo−)
ニトロフエノールと、これに対して若干過剰当量
の塩化オキザリルとを、通常は、o−(又はp−)
アルキルエチレン(若しくはアルキルポリエチレ
ン)グリコキシカルボニル−p−(又はo−)ニ
トロフエノールと等モル前後のトリエチルアミン
の存在下、不活性ガス雰囲気中、反応温度として
適当な温度、例えば5〜45℃で反応させると、反
応は数時間で終了するから、析出しているトリエ
チルアミン塩酸塩を去後減圧縮する等して常法
により単離すれば、目的のシユウ酸ビスエステル
誘導体を得ることができる。又、要すれば、再結
晶、カラムクロマトグラフイー等の処理により精
製品が得られること常法通りである。 本発明は、本化学発光反応を利用して体液中の
微量成分や微量でその生理活性をあらわす生体成
分を測定する方法に於て、過酸化水素あるいは蛍
光性物質をより高感度に検出する為の新規で且つ
より効果的な発光試薬を提供するものでありその
応用範囲は極めて広く斯業に貢献するところ甚だ
大なるものである。 以下に実施例を示す。 実施例 1 (1) p−カルボキシ−o−ニトロフエノール11g
(0.060mol)、乾燥ベンゼン50ml、ピリジン5
滴を混合し、これに攪拌下、50〜60℃で塩化チ
オニル9.2g(0.078mol)、を滴下した。滴下終
了後、55〜65℃で4時間反応させ、反応終了
後、減圧濃縮すると、残渣として、油分12gが
得られた。収率99.2%。IR(Neat):1750cm-1
【式】 3250cm-1【式】 (2) 上記第一工程の反応により油分として得られ
たp−クロロカルボニル−o−ニトロフエノー
ル2.5g(0.0124mol)、をジエチレングリコー
ルモノエチルエーテル5mlに溶解し、反応温度
70〜80℃で4時間反応させた。反応終了後、反
応液を減圧濃縮し、粘稠性油分3.5gを得た。
収率94.3%。IR(Neat):1725cm-1
【式】 1150cm-1【式】 3250cm-1【式】 (3) 上記第二工程の反応により粘稠性油分として
得られたp−(エチルジエチレングリコキシカ
ルボニル)−o−ニトロフエノール2g
(0.0067mol)を乾燥ベンゼン20mlに溶解し、
トリエチルアミン0.7g(0.0067mol)を加え、
攪拌冷却下、N2ガス雰囲気中、塩化オキザリ
ル0.47g(0.0037mol)を5〜6℃で滴下し、
滴下終了後、室温で3時間反応させた。反応終
了後、析出しているトリエチルアミン塩酸を
去し、減圧濃縮して、目的のビス{p−(エチ
ルジエチレングリコキシカルボニル)−o−ニ
トロフエニル}オキザレート(以下ECNPOと
略称する。)の淡黄色結晶2.0gを得た。収率
91.5%m.p.97〜99℃。IR(KBr):1780cm-1 【式】 NMR(CDCl3)δ:1.2(6H,t,−CH2CH 3)、
3.6(16H,m,−OCH 2−)、4.5(4H,t,−
COOCH 2−)、7.3〜8.9ppm(6H,m,φH)。
UV吸収(0.02mMアセトニトリル溶液):
λmax232nm,ε3.88×104。発光テスト陽性。 註) 発光テスト方法 A液:ペリレン1mgをアセトン100mlに溶
解 B液:H2O2水の0.01モルアセトン溶液 C液:PH4のBuffer A,B,C液各1mlを混合し、試料を投入し
て、暗所で青色の発光の有無を調べる。 実施例2 (1) 実施例1の(1)に於けるp−カルボキシ−o−
ニトロフエノール11gを代えて5−ニトロサリ
チル酸1gを用い、実施例1の(1)と同様に反応
し、処理してo−クロロカルボニル−p−ニト
ロフエノール(橙色結晶)11.8gを得た。収率
97.6%。 (2) 上で得たo−クロロカルボニル−p−ニトロ
フエノール2.5gを用い、実施例1の(2)と同様
に反応し、処理してo−(エチルジエチレング
リコキシカルボニル)−p−ニトロフエノール
(黄色粘稠性油分)3.6gを得た。収率96.8%
(酸クロライドより)。 (3) 上で得たo−(エチルジエチレングリコキシ
カルボニル)−p−ニトロフエノール2gを用
い、実施例1の(3)と同様に反応し、処理してビ
ス{o−(エチルジエチレングリコキシカルボ
ニル)−p−ニトロフエニル}オキザレートの
類白色結晶2.1gを得た。収率96.1%。m.p.89〜
90℃。IR(KBr):1770cm-1 【式】 NMR(CDCl3)δ:1.2(6H,t,−CH2CH 3)、
3.6(16H,m,−OCH 2−)、4.5(4H,t,−
COOCH 2−)、7.3〜9.0ppm(6H,m,φH)。
UV吸収(0.02mMアセトニトリル溶液):
λmax221nm,ε3.83×104。発光テスト陽性。 実施例 3 (1) p−カルボキシ−o−ニトロフエノール11g
を用い、実施例1の(1)と同様に反応し、処理し
てp−クロロカルボニル−o−ニトロフエノー
ル12gを得た。 (2) 上で得たp−クロロカルボニル−o−ニトロ
フエノール12g(0.0595mol)をエチレングリ
コールモノメチルエーテル22.8g(0.3mol)に
溶解し、70〜75℃で2時間反応させた。反応終
了後、反応液を減圧濃縮して過剰のエチレング
リコールモノメチルエーテルを除き、p−(メ
チルエチレングリコキシカルボニル)−o−ニ
トロフエノール(黄色結晶)14.1gを得た。収
率98.2%。m.p.49〜51℃。 (3) 上で得たp−(メチルエチレングリコキシカ
ルボニル)−o−ニトロフエノール4.8g
(0.02mol)とトリエチルアミン2.2g
(0.022mol)を乾燥ベンゼン50mlに溶解し、冷
却下、N2ガス雰囲気中、塩化オキザリル1.13
g(0.0089mol)を5〜8℃で滴下し、滴下終
了後室温で4時間攪拌反応させた。反応後析出
晶を取し、これを20倍の乾燥ベンゼンに加温
溶解して不溶物を熱時去した後液を1/2迄
濃縮し、冷却して析出晶を取した。ビス{p
−(メチルエチレングリコキシカルボニル)−o
−ニトロフエニル}オキザレート(乳白色結
晶)の得量4.1g。収率76.5%。m.p.114〜116
℃。IR(KBr):1780cm-1 【式】 NMR(CDCl3)δ:3.4(6H,s,−OCH 3)、
3.7(4H,t,−CH 2O−)、4.5(4H,t,−
COOCH 2−)、7.2〜8.8ppm(6H、m,φH)。
UV吸収(0.02mMアセトニトリル溶液):
λmax233nm,ε3.90×104。発光テスト陽性。 実施例 4 (1) 5−ニトロサリチル酸11gを用い、実施例2
の(1)と同様に反応し、処理してo−グロロカル
ボニル−p−ニトロフエノール12gを得た。 (2) 実施例3の(2)に於けるp−クロロカルボニル
−o−ニトロフエノール12gに代えて、上で得
たo−クロロカルボニル−p−ニトロフエノー
ル12g(0.0595mol)を用い、実施例3の(2)と
同様に反応し、処理してo−(メチルエチレン
グリコキシカルボニル)−p−ニトロフエノー
ル(黄色結晶)13.8gを得た。収率96.2%。m.
p.67〜69℃。 (3) 実施例3の(3)に於けるp−(メトキシエトキ
シカルボニル)−o−ニトロフエノール4.8gに
代えて、上で得たo−(メチルエチレングリコ
キシカルボニル)−p−ニトロフエノール4.8g
を用い、実施例3の(3)と同様に反応し、処理し
てビス{o−(メチルエチレングリコキシカル
ボニル)−p−ニトロフエニル}オキザレート
(白色結晶)4.4gを得た。収率82.1%。m.p.126
〜128℃。IR(KBr):1770cm-1 【式】 NMR(CDCl3)δ:3.3(6H,s,−OCH 3)、
3.7(4H,t,−CH 2O−),4.5(4H,t,−
COOCH 2−)、7.4〜9.0ppm(6H,m,φH)。
UV吸収(0.02mMアセトニトリル溶液):
λmax222nm,ε3.77×104。発光テスト陽性。 実施例 5 (1) 5−ニトロサリチル酸18.3g(0.1mol)、ジ
クロロエタン160ml、ピリジン0.2mlを混合し、
これに攪拌下、55〜60℃、15分間で塩化チオニ
ル15.5g(0.13mol)を滴下した。滴下終了後、
60℃で5時間反応させ、反応終了後、20℃に冷
却し不溶物(5−ニトロサリチル酸)を去し
た後、減圧濃縮し、o−クロロカルボニル−p
−ニトロフエノール(黄色結晶)18gを得た。
収率89.3%。 (2) 上で得たo−クロロカルボニル−p−ニトロ
フエノール18g(0.0893mol)、トリエン150
ml、トリエチレングリコールモノメチルエーテ
ル25g(0.152mol)を混合し、70℃で2時間
反応させた。反応終了後、反応液を20℃に冷却
し、5%NaHCO3水溶液150mlで1回、水100
mlで2回洗い、減圧濃縮してo−(メチルトリ
エチレングリコキシカルボニル)−p−ニトロ
フエノール(黄色粘稠性油分)25gを得た。収
率85.0% (3) 上で得たo−(メチルトリエチレングリコキ
シカルボニル)−p−ニトロフエノール23.1g
(0.07mol)を乾燥ベンゼン120mlに溶解し、ト
リエチルアミン7.8g(0.077mol)を加え、攪
拌冷却下、アルゴンガス雰囲気中、塩化オキザ
リル4.9g(0.0385mol)を5〜10℃、15分間で
滴下し、滴下終了後、30℃以下で2時間反応さ
せた。反応終了後析出しているトリエチルアミ
ン塩酸塩を去し、乾燥活性白土6gで処理し
た後、減圧濃縮し、ビス{o−(メチルトリエ
チレングリコキシカルボニル)−p−ニトロフ
エニル}オキザレート(赤褐色粘稠性油分)
24.5gを得た。収率98.4%。m.p.65〜67℃。IR
(KBr):1780cm-1【式】 NMR(CDCl3,TMS)δ:3.4(6H,s,−OC
H3)、3.7(20H,m,−CH 2−O−)、4.5(4H,
t,−COOCH 2−)、7.5〜9.0ppm(6H,m,φ
H)。UV吸収(0.02mMアセトニトリル溶
液):λnax220nm,ε3.90×104。発光テスト陽
性。 実施例 6 (1) ポリエチレングリコール600(平均分子量600)
を塩化チオニルでクロル化して得られたモノク
ロロポリエチレングリコール61.8g(0.1mol)
をメタノール50mlに溶解し、これに28%ナトリ
ウムメチラート溶液28.9g(0.15mol)を注入
して4時間還流反応を行つた。その後メタノー
ルを留去し、代わりにジメチルスルホキシド50
mlを注入し、110〜120℃で更に3時間反応を行
つた。反応後、水150mlを注入し、クロロホル
ム150mlで抽出、水洗後、濃縮乾固して乳白色
ロウ状固体のポリエチレングリコールモノメチ
ルエーテル34.5gを得た。収率56.2%(モノク
ロロポリエチレングリコールより)。 (2) p−カルボキシ−o−ニトロフエノール5.5
gを用い、実施例1の(1)と同様に反応し、処理
してp−クロロカルボニル−o−ニトロフエノ
ール5.9gを得た。収率97.6%。 (3) 上記(1)で得たポリエチレングリコールモノメ
チルエーテル22.1g(0.036mol)と上記(2)で得
たp−クロロカルボニル−o−ニトロフエノー
ル5.9g(0.0293mol)とを乾燥ベンゼン25mlに
溶解し、75〜80℃で5時間反応させた。反応
後、反応液を減圧濃縮し、p−(メチルポリエ
チレングリコキシカルボニル)−o−ニトロフ
エノールの橙色粘稠性油分21.6gを得た。収率
94.6%(酸クロライドより)。 (4) 上で得たp−(メチルポリエチレングリコキ
シカルボニル)−o−ニトロフエノール7.8g
(0.01mol)とトリエチルアミン1.0g
(0.01mol)を乾燥ベンゼン50mlに溶解し、冷
却下、N2ガス雰囲気中、塩化オキザリル0.63
g(0.005mol)を5〜10℃で滴下し、滴下後
室温で4時間反応を行つた。反応後、析出して
いるトリエチルアミン塩酸塩を去し、液を
減圧濃縮してビス{p−(メチルポリオキシエ
チレングリコキシカルボニル)−o−ニトロフ
エニル}オキザレート(但し、−COO(−
CH2CH2O)o――CH3のn≒13.2)の黄色粘稠性
油分7.1gを得た。収率88.1%。IR(Neat):
1755cm-1 【式】 NMR(CDCl3)δ:3.4(6H,s,−OCH 3)、
3.65(102H,s,−OCH 2−)、4.5(4H,t,−
COOCH 2−)、7.2〜9.0ppm(6H,m,φH)。
UV吸収(0.02mMアセトニトリル溶液):
λmax237nm,ε2.97×104。発光テスト陽性。 実施例 7 0.05Mフタル酸緩衝液(PH4.0)にダンシルグ
リシンを1μMの濃度になるように溶解した液を
100μとり、これに0.1M過酸化水素のアセトン
溶液250μと0.83mM ECNPO(又はDNPO)の
酢酸エチル溶液100μをこの順序で加え、直ち
にATPフオトメーター(米国SAI社製)で一定
時間毎の発光強度を測定した。得られた結果を第
1図に示す。又、10秒毎の相対発光強度の推移を
表2に示す。 【表】 第1図及び表2より明らかな如く、見掛け上の
最大発光光強度はECNPOはDNPOよりやや小さ
いが、DNPOが時間の経過と共に極端に強度が
低下するのに対し、ECNPOでは低下の度合が緩
やかで、半減期を算出すると、DNPOが3秒と
短いのに対し、ECNPOでは2.7秒と段違いに長
い。即ち、このことから、本発明化合物である
ECNPOがDNPOと比べ、はるかに寿命が長く、
より安定性が高いことが判る。尚、DNPO同様、
既存の発光試薬であるTCPOの場合は最大発光強
度がDNPOの約1/10であつた。 又、本実験は発光試薬の溶媒として酢酸エチル
を用いたECNPO、DNPO共に0.83mMの濃度で
行つたが、夫々その飽和溶液で行つた場合には表
1に示す如くECNPOの酢酸エチルに対する溶解
度はDNPOのそれの約17倍であるから、必然的
にその発光強度もECNPOを用いた場合の方が
DNPOを用いた場合よりもはるかに大きくなる
ことは云うまでもない。
第1図は実施例7に於いて、本発明化合物であ
るECNPOと既存のDNPOについて発光強度の時
間による変化を片対数グラフを用いて示したもの
で、縦軸は相対発光強度を示し、横軸は時間
(秒)を示す。 但し、・―・―はECNPOについての、又▲―▲―は
DNPOについての測定結果を夫々示したもので
点線は外挿曲線を示す。
るECNPOと既存のDNPOについて発光強度の時
間による変化を片対数グラフを用いて示したもの
で、縦軸は相対発光強度を示し、横軸は時間
(秒)を示す。 但し、・―・―はECNPOについての、又▲―▲―は
DNPOについての測定結果を夫々示したもので
点線は外挿曲線を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 一般式 〔式中、X,Yはいずれか一方がニトロ基を表
わし、他方が【式】(但 し、Rは低級アルキル基を表わし、nは1〜50を
表わす。)なる基を表わす。〕で表わされるシユウ
酸ビスエステル誘導体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59136060A JPS6115864A (ja) | 1984-06-30 | 1984-06-30 | 新規シユウ酸ビスエステル誘導体 |
| US06/749,428 US4578499A (en) | 1984-06-30 | 1985-06-27 | Oxalic acid ester derivatives |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59136060A JPS6115864A (ja) | 1984-06-30 | 1984-06-30 | 新規シユウ酸ビスエステル誘導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6115864A JPS6115864A (ja) | 1986-01-23 |
| JPH0466227B2 true JPH0466227B2 (ja) | 1992-10-22 |
Family
ID=15166258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59136060A Granted JPS6115864A (ja) | 1984-06-30 | 1984-06-30 | 新規シユウ酸ビスエステル誘導体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4578499A (ja) |
| JP (1) | JPS6115864A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5238610A (en) * | 1988-10-06 | 1993-08-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method of detecting oxidizing agents in aqueous media through the use of chemiluminescent microemulsions |
| US20080246009A1 (en) * | 2004-04-27 | 2008-10-09 | Lumica Corporation | Chemiluminescent Compositions |
| US7777208B2 (en) * | 2007-09-13 | 2010-08-17 | Cyalume Technologies, Inc. | Infra-red lighting system and device |
| US8394850B2 (en) | 2008-03-04 | 2013-03-12 | The University Of Tokyo | Fluorescent probe specific to hydrogen peroxide |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL152290B (nl) * | 1965-09-08 | 1977-02-15 | American Cyanamid Co | Werkwijze ter bereiding van chemiluminescerende mengsels. |
| US3704309A (en) * | 1971-01-27 | 1972-11-28 | American Cyanamid Co | Method of preparation of substituted diaryl oxalates |
| US3749679A (en) * | 1971-03-15 | 1973-07-31 | American Cyanamid Co | Carboalkoxy substituted bis-phenyl oxalates as superior chemiluminescent materials |
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1985
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