JPH0656819A - トリオキサン誘導体及び化学発光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 一般式（１）で表わされるトリオキサン誘導
体、その製造方法及び、式（１）のトリオキサン誘導体
と塩酸とを混合することによる化学発光方法。 （式中Ｒ¹ は、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキ
ル基もしくはアルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、
スルホン酸基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基を示し、
Ｒ² は、水素原子、炭素数１〜３のアルキル基、トリア
ルキルシリル基を示し、Ｒ³ 及びＲ⁴ は炭素数１〜３の
アルキル基を示す。ｎは０〜４の整数を示す。） 【効果】 上記トリオキサン誘導体は、蛋白質等への修
飾可能な官能基を有しており、各種診断薬の検出剤や蛋
白質、核酸等へのプローブとして用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規なトリオキサン誘導
体、その製造法及び化学発光方法に関する。本発明の誘
導体は各種診断薬の検出剤、各種発光プローブ、非常用
光源等として利用される。

【０００２】

【従来の技術】化学発光とは、原子ないし分子が、化学
反応によって生ずるエネルギーによって励起されて光を
発する現象を云う。化学発光性化合物として現在までに
種々の骨格を有するものが開発されており、アクリジニ
ウムエステル、シュウ酸エステルなどが知られている
（「生物発光と化学発光」今井一洋編、広川書店出版、
７５〜１５０ページ、１９８９年）。これらの化合物は
診断薬の検出剤として、あるいは非常時用の光源として
利用されている。

【０００３】そして、例えば、血痕の鑑定で有名なルミ
ノール、ルシゲニン（ビス（Ｎ−メチルアクリジニウム
硝酸塩））、ロフィン（2,4,5 −トリフェニルイミダゾ
ール）或いは没食子酸による反応などがよく知られてい
る。

【０００４】これらはアルカリ性の下で、過酸化水素と
Ｆｅなどの金属が存在すると発光する。ここで発生した
光を光電子増倍管により検知することにより反応に関与
する原子ないし分子を定量することが出来る。ビタミン
Ｂ₁₂、グルコースなど多くのものが測定されている。

【０００５】更に、別の従来技術としてシュウ酸エステ
ルと過酸化水素とが反応して生ずる活性中間体が蛍光物
質を励起発光させる発光系が知られている。グルコース
オキシターゼの作用によりグルコースから生ずる過酸化
水素を、この従来技術により定量し、もとのグルコース
量を測る方法が確立されている。

【０００６】一方、トリオキサン骨格を有する５−（９
−アントリルアミノ）−３−イソプロピル−6,6 −ジメ
チル−1,2,4 −トリオキサンにも化学発光能があること
が知られている。（J. C. S. Chem. Comm.，１８０，１
９７６）

【０００７】しかしながら、このような従来のトリオキ
サン化合物は蛋白質や核酸等に修飾するための官能基を
有していないため、検出剤やプローブとして使用できな
いという問題点があった。従って蛋白質や核酸等に修飾
可能な官能基を有するトリオキサンの開発が強く求めら
れているのが現状である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、蛋白質や核酸等に結合可能な官能基を有
し、高い発光量を有する新規なトリオキサン誘導体を提
供することである。

【０００９】また、本発明が解決しようとする別の課題
は、蛋白質や核酸等に結合可能な官能基を有し、高い発
光量を有する新規なトリオキサン誘導体の製造方法を提
供することである。

【００１０】更に本発明が解決しようとする課題は、本
発明の新規なトリオキサン誘導体に塩基を反応させるこ
とにより化学発光させることを特徴とする化学発光方法
を提供することである。

【００１１】更にまた、本発明が解決しようとする課題
は、本発明の新規なトリオキサン誘導体と、塩基との組
み合わせより成るキット、すなわち、いわゆる「キット
製品」を提供することである。

【００１２】本発明が解決しようとする更に別の課題
は、本発明の新規なトリオキサン誘導体による化学発光
反応を利用して反応に関与する原子ないし分子を定量す
る方法を確立し、以ってトリオキサン誘導体の用途を拡
大することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、一般式
（１）

【００１４】

【化７】

【００１５】（式中Ｒ¹ は、ハロゲン原子、炭素数１〜
１０のアルキル基もしくはアルコキシ基、カルボキシル
基、水酸基、スルホン酸基、シアノ基、アミノ基、ニト
ロ基を示し、Ｒ² は、水素原子、炭素数１〜３のアルキ
ル基、トリアルキルシリル基を示し、Ｒ³ 及びＲ⁴ は同
一又は異なってそれぞれ炭素数１〜３のアルキル基を示
す。ｎは０〜４の整数を示す。）で表わされるトリオキ
サン誘導体（以下トリオキサン１と称す）が提供され
る。

【００１６】また本発明によれば、一般式（２）

【００１７】

【化８】

【００１８】（式中Ｒ¹ は、ハロゲン原子、炭素数１〜
１０のアルキル基もしくはアルコキシ基、カルボキシル
基、水酸基、スルホン酸基、シアノ基、アミノ基、ニト
ロ基を示し、Ｒ² は、水素原子、炭素数１〜３のアルキ
ル基、トリアルキルシリル基を示し、Ｒ³ 及びＲ⁴ は同
一又は異なって、それぞれ炭素数１〜３のアルキル基を
示す。ｎは０〜４の整数を示す。）で表わされるアニリ
ン誘導体（以下アニリン２と称す）と、一般式（３）

【００１９】

【化９】

【００２０】（式中Ｒ³ 及びＲ⁴ は同一又は異なって、
それぞれ炭素数１〜３のアルキル基を示す。）で表わさ
れるアルデヒド（以下アルデヒド３と称す）と、酸素と
を反応させることを特徴とする、一般式（１）

【００２１】

【化１０】

【００２２】（式中、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ 、Ｒ⁴ 及びｎは
先に定義したのと同一意義を有する）で表わされるトリ
オキサン誘導体の製造方法が提供される。

【００２３】更に本発明によれば、前記一般式（１）で
表わされるトリオキサン誘導体と塩基とを反応させるこ
とを特徴とする化学発光方法が提供される。

【００２４】以下、本発明を更に詳しく説明する。

【００２５】本発明のトリオキサン誘導体は、前記一般
式（１）で表わされるトリオキサン１である。前記トリ
オキサン１においてＲ¹ は、フッ素、塩素、臭素、ヨウ
素等のハロゲン原子、もしくはメチル、エチル、プロピ
ル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチ
ル、ノニル、デシル等の炭素数１〜１０のアルキル基、
もしくはメトキシ、エトキシ、プロポキシ等のアルコキ
シ基、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、シアノ
基、アミノ基、ニトロ基を示す。Ｒ² は、水素原子、メ
チル、エチル、プロピル等の炭素数１〜３のアルキル
基、トリメチルシリル、トリエチルシリル、イソプロピ
ルジメチルシリル、ｔ−ブチルジメチルシリル等のトリ
アルキルシリルオキシ基を示す。Ｒ³ 及びＲ⁴ は、同一
又は異なって、それぞれメチル、エチル、プロピル等の
炭素数１〜３のアルキル基を示す。ｎは０〜４の整数を
示す。

【００２６】前記トリオキサン１の具体例としては、例
えば

【００２７】５−（２−ｔ−ブチルジメチルシリロキシ
カルボニルアニリノ）−３−イソプロピル−6,6 −ジメ
チル−1,2,4 −トリオキサン、５−（３−ｔ−ブチルジ
メチルシリロキシカルボニルアニリノ）−３−イソプロ
ピル−6,6 −ジメチル−1,2,4 −トリオキサン、５−
（４−ｔ−ブチルジメチルシリロキシカルボニルアニリ
ノ）−３−イソプロピル−6,6 −ジメチル−1,2,4 −ト
リオキサン、５−（２−カルボキシアニリノ）−３−イ
ソプロピル−6,6 −ジメチル−1,2,4−トリオキサン、
５−（３−カルボキシアニリノ）−３−イソプロピル−
6,6 −ジメチル−1,2,4−トリオキサン、５−（４−カ
ルボキシアニリノ）−３−イソプロピル−6,6 −ジメチ
ル−1,2,4−トリオキサン、５−（４−カルボキシ−３
−クロロアニリノ）−３−イソプロピル−6,6 −ジメチ
ル−1,2,4 −トリオキサン、５−（４−カルボキシ−３
−メチルアニリノ）−３−イソプロピル−6,6 −ジメチ
ル−1,2,4 −トリオキサン、５−（４−カルボキシ−３
−メトキシアニリノ）−３−イソプロピル−6,6 −ジメ
チル−1,2,4 −トリオキサン、５−（４−カルボキシ−
３−カルボキシアニリノ）−３−イソプロピル−6,6 −
ジメチル−1,2,4 −トリオキサン、５−（４−カルボキ
シ−３−ヒドロキシアニリノ）−３−イソプロピル−6,
6 −ジメチル−1,2,4 −トリオキサン、５−（４−カル
ボキシ−３−スルホアニリノ）−３−イソプロピル−6,
6 −ジメチル−1,2,4 −トリオキサン、５−（４−カル
ボキシ−３−シアノアニリノ）−３−イソプロピル−6,
6 −ジメチル−1,2,4 −トリオキサン、５−（４−カル
ボキシ−３−アミノアニリノ）−３−イソプロピル−6,
6 −ジメチル−1,2,4 −トリオキサン、５−（２−カル
ボキシ−５−ニトロアニリノ）−３−イソプロピル−6,
6 −ジメチル−1,2,4 −トリオキサン

【００２８】等を好ましく挙げることができる。

【００２９】本発明のトリオキサン誘導体の製造方法
は、特定のアニリン２と、特定のアルデヒド３と酸素と
を反応させて前記一般式（１）で示されるトリオキサン
１を製造することである。

【００３０】本発明に用いるアニリン誘導体は、前記一
般式（２）で表わされるアニリン２である。前記アニリ
ン２の具体例としては例えば

【００３１】２−アミノ安息香酸−ｔ−ブチルジメチル
シリル、３−アミノ安息香酸−ｔ−ブチルジメチルシリ
ル、４−アミノ安息香酸−ｔ−ブチルジメチルシリル、
４−アミノ−３−クロロ安息香酸−ｔ−ブチルジメチル
シリル、４−アミノ−３−メチル安息香酸−ｔ−ブチル
ジメチルシリル、４−アミノ−３−メトキシ安息香酸−
ｔ−ブチルジメチルシリル、４−アミノ−３−ｔ−ブチ
ルジメチルシリロキシカルボニル安息香酸−ｔ−ブチル
ジメチルシリル、４−アミノ−３−ｔ−ブチルジメチル
シリロキシ安息香酸−ｔ−ブチルジメチルシリル、４−
アミノ−３−スルホ安息香酸−ｔ−ブチルジメチルシリ
ル、４−アミノ−３−シアノ安息香酸−ｔ−ブチルジメ
チルシリル、４−アミノ−３−アミノ安息香酸−ｔ−ブ
チルジメチルシリル、２−アミノ−４−ニトロ安息香酸
−ｔ−ブチルジメチルシリル

【００３２】等を好ましく挙げることができる。

【００３３】本発明に用いるアルデヒドは、前記一般式
（３）で表わされるアルデヒド３である。前記アルデヒ
ド３の具体例としては、

【００３４】２−メチルプロパナール、２−メチルブタ
ナール、２−メチルペンタナール、２−エチルプロパナ
ール、２−エチルブタナール、２−エチルペンタナー
ル、２−プロピルプロパナール、２−プロピルブタナー
ル、２−プロピルペンタナール

【００３５】等を好ましく挙げることができる。

【００３６】本発明において、前記一般式（２）で表わ
されるアニリン２と前記一般式（３）で表わされるアル
デヒド３を反応させるにあたり、前記アニリン２と前記
アルデヒド３との仕込みモル比は、１：２〜１：１００
０が好ましく、特には１：３〜１：１００であることが
望ましい。前記モル比が２未満では生成するトリオキサ
ン誘導体の収率が低下する傾向にあり、また１０００を
超えると反応終了後の未反応のアルデヒドが残存し、目
的となる生成物の単離が困難となるので好ましくない。
また、本反応は常圧で行なうことが可能であり、かつ反
応温度は通常−２０〜１５０℃、好ましくは−１０〜１
００℃の範囲であることが好ましい。前記反応温度が−
２０℃未満では反応時間が長くなる傾向にあり、逆に１
５０℃を超えると反応操作が困難であるので好ましくな
い。

【００３７】本発明の製造方法では、前記種々の反応条
件下において、前記アニリン２と前記アルデヒド３と酸
素とを反応させることにより、目的のトリオキサン１を
得ることができるが、前記反応をより円滑に行なうため
に溶媒を用いることが望ましい。前記溶媒としては、反
応条件下で不活性で且つ生成されたトリオキサン誘導体
からの分離が容易であるならば種々の溶媒が使用され
る。特にペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ジエチルエー
テル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、四塩化炭素またはそれらの混
合溶媒が適当である。使用される溶媒の量は特に限定さ
れないが、出発物質の総重量当り０．５倍〜１００倍で
あることが望ましい。

【００３８】本発明の製造方法では前記アニリン２と前
記アルデヒド３と酸素とを反応させることにより目的の
トリオキサン１を得ることができるが、前記酸素濃度と
しては、５〜１００％であることが望ましい。本反応
は、トリオキサン１が製造されるのに十分な時間に亘っ
て実施される。反応時間は、反応温度、反応圧力、出発
物質の量比等の条件によって決定されるが、通常１時間
〜１４日間の範囲で行なうことができるが、実用的には
１０時間〜７日間になるように条件を設定することが望
ましい。

【００３９】本発明の製造方法により得られる反応生成
物は公知の方法で精製することが可能である。

【００４０】本発明の化学発光方法はトリオキサン１と
塩基とを混合させることにより化学発光をさせることが
できる。前記塩基は例えば、ナトリウムメトキシド、カ
リウム−ｔ−ブトキシド、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナト
リウム、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド等を好
ましく挙げることができる。

【００４１】本発明の化学発光方法ではトリオキサン１
と塩基とを混合させることにより化学発光をさせること
ができるが、さらに他の有機溶媒を混合することによっ
ても化学発光させることができる。前記有機溶媒は、極
性溶媒が好ましく例えば、ジメチルスルホキシド、ジメ
チルホルムアミド、ＨＭＰＡ、ジオキサン、アセトニト
リル、メタノール、エタノール、ｔ−ブタノールまたは
ニトロメタン等を好ましく挙げることができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明のトリオキサン１は、蛋白質、核
酸等に結合可能な置換基を有し高い発光量を有する化学
発光物質として、各種診断薬の検出剤、各種発光プロー
ブ、非常用光源等として利用することができる。また本
発明の製造方法によりトリオキサン１を短時間で収率良
くかつ容易に製造することができる。さらに本発明の化
学発光法により、前記種々の用途に適用することが可能
である。さらにまた、本発明のキット製品によれば、本
発明のトリオキサン１と、塩基とを、その場で（in sit
u ）混合することにより、化学発光させることができ
る。

【００４３】

【実施例】本発明を実施例及び比較例によりさらに具体
的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。

【００４４】実施例１ ４−アミノ安息香酸−ｔ−ブチルジメチルシリル0.11ｇ
（0.4 ｍｍｏｌ）をヘキサン１０ｍｌに溶解させ、イソ
ブチルアルデヒド０.95 ｇ（13.1 ｍｍｏｌ）を加え
た。空気の存在下で３日間反応させた。溶媒を減圧留去
後、残渣をシリカゲルクロマトグラフィーにて精製を行
った。その結果、５−（４−ｔ−ブチルジメチルシリオ
キシカルボニルアニリノ）−３−イソプロピル−6,6 −
ジメチル−1,2,4 −トリオキサン〔構造式Ａ〕

【００４５】

【化１１】

【００４６】が０.03 ｇ（０.07 ｍｍｏｌ）得られた。
そのスペクトルデータを以下に示す。

【００４７】¹Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ₃ ）；δ＝0.35
（ｓ，６Ｈ）， 0.9-1.1（ｍ，15Ｈ），1.32（ｓ，３
Ｈ），1.53（ｓ．３Ｈ）1.80（ｍ，１Ｈ），4.12（ｄ，
１Ｈ，Ｊ＝10.4Ｈｚ），4.94（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝10.4Ｈ
ｚ），5.14（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝ 5.6Ｈｚ），6.74（ｄ，２
Ｈ，Ｊ＝ 9.6Ｈｚ），7.90（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝ 9.6Ｈｚ） ＩＲ（ＫＢｒ ｃｍ^-1）；３４００，１７５０ ＭＳ；４１０（Ｍ⁺ ＋１），３７６

【００４８】実施例２ 実施例１で得られた５−（４−ｔ−ブチルジメチルシリ
オキシカルボニルアニリノ）−３−イソプロピル−6,６
−ジメチル−１,2,4−トリオキサンのジメチルスルホキ
シド溶液に１０μｍｏｌ／ｍｌのｔ−ブトキシカリウム
−ジメチルスルホキシド溶液を加えて化学発光させた。
この時の化学発光を化学発光検出器ＣＬＤ−１００（東
北電子産業（株）社製）及び瞬間マルチ測光システムＩ
ＭＵＣ−７０００（大塚電子（株）社製）で検出した。
その発光量と発光極大波長を表１に示す。カウント数
は、「単位なし」の相対値である。

【００４９】

【表１】

【００５０】比較例１ ５−（９−アントリルアミノ）−３−イソプロピル−
６,6−ジメチル−1,2,4−トリオキサン〔構造式Ｂ〕

【００５１】

【化１２】

【００５２】のジメチルスルホキシド溶液に１０μｍｏ
ｌ／ｍｌのｔ−ブトキシカリウム−ジメチルスルホキシ
ド溶液を加えて化学発光させた。その発光量と発光極大
波長を表１に併せて示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（１） 【化１】 （式中Ｒ¹ は、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキ
   ル基もしくはアルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、
   スルホン酸基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基を示し、
   Ｒ² は、水素原子、炭素数１〜３のアルキル基、トリア
   ルキルシリル基を示し、Ｒ³ 及びＲ⁴ は同一又は異なっ
   て、それぞれ炭素数１〜３のアルキル基を示す。ｎは０
   〜４の整数を示す。）で表わされるトリオキサン誘導
   体。
2. 【請求項２】 一般式（２） 【化２】 （式中Ｒ¹ は、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキ
   ル基もしくはアルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、
   スルホン酸基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基を示し、
   Ｒ² は、水素原子、炭素数１〜３のアルキル基、トリア
   ルキルシリル基を示す。ｎは０〜４の整数を示す。）で
   表わされるアニリン誘導体と、一般式（３） 【化３】 （Ｒ³ 及びＲ⁴ は同一又は異なって、それぞれ炭素数１
   〜３のアルキル基を示す。）で表わされるアルデヒド
   と、酸素とを反応させることを特徴とする一般式（１） 【化４】 （式中、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ 、Ｒ⁴ 及びｎは先に定義した
   のと同一意義を有する）で表わされるトリオキサン誘導
   体の製造方法。
3. 【請求項３】 一般式（１） 【化５】 （式中Ｒ¹ は、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキ
   ル基もしくはアルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、
   スルホン酸基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基を示し、
   Ｒ² は、水素原子、炭素数１〜３のアルキル基、トリア
   ルキルシリル基を示し、Ｒ³ 及びＲ⁴ は同一又は異なっ
   て、それぞれ炭素数１〜３のアルキル基を示す。ｎは０
   〜４の整数を示す。）で表わされるトリオキサン誘導体
   と塩基とを混合することにより化学発光させることを特
   徴とする化学発光方法。
4. 【請求項４】 一般式（１） 【化６】 （式中Ｒ¹ は、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキ
   ル基もしくはアルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、
   スルホン酸基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基を示し、
   Ｒ² は、水素原子、炭素数１〜３のアルキル基、トリア
   ルキルシリル基を示し、Ｒ³ 及びＲ⁴ は同一又は異なっ
   て、それぞれ炭素数１〜３のアルキル基を示す。ｎは０
   〜４の整数を示す。）で表わされるトリオキサン誘導体
   と、塩基との組み合わせより成るキット。