JPH0733760A - トリオキサン誘導体および化学発光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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
よりも強い発光量を有する新規なトリオキサン誘導体、
その製造方法および化学発光方法を提供する。 【構成】 一般式（１） 【化２９】 （式中のａは２から４までの整数を示し、そしてＸ₁ 及
びＸ₂ は同一又は異なって、それぞれ有機基を示し、し
かしてこれら有機基は隣接する窒素原子を介して環状構
造を形成してもよく、或いはこれら有機基は隣接する窒
素原子以外に他の複素原子を介して環状構造を形成して
もよく、そしてこれら有機基及び環状構造には置換基を
有していてもよい。またＸ₁ とＸ₂ とは、いずれか一方
が水素原子であってもよい。）で表わされるトリオキサ
ン誘導体、及びその製造方法並びに該誘導体と塩基とに
よる化学発光方法である。

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
導体は玩具類、各種診断薬の検出剤、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
オキシダ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）−６,6−ジメチル−３−イソプロ
ピル−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】然しながら、かかる従来のトリオキサン化
合物の発光量は十分ではなく、診断薬の検出剤として、
あるいは非常用の光源として、一層発光量の強いトリオ
キサン誘導体の開発が強く望まれている。

【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、５−（９−アントリルアミノ）−６,6−ジ
メチル−３−イソプロピル−１，２，４−トリオキサン
よりも強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】本発明が解決しようとする別の課題は、５
−(9−アントリルアミノ）−６,6−ジメチル−３−イソ
プロピル−１，２，４−トリオキサンよりも強い発光量
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】本発明が解決しようとする更なる課題は、
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。本発明のキット製品によれ
ば、新規トリオキサン誘導体と、塩基とを、その場で
（in situ)混合することにより、化学発光させることが
できる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】課題を解決するための一
つの手段は、一般式（１）

【００１２】

【化８】

【００１３】（式中のは２から４の整数を示し、そして
Ｘ₁ 及びＸ₂ は同一又は異なって、それぞれ有機基を示
し、しかしてこれら有機基は隣接する窒素原子を介して
環状構造を形成してもよく、或いはこれら有機基は隣接
する窒素原子以外に他の複素原子を介して環状構造を形
成してもよく、そしてこれら有機基及び環状構造には置
換基を有していてもよい。またＸ₁ とＸ₂ とは、いずれ
か一方が水素原子であってもよい。）で表わされるトリ
オキサン誘導体を提供することである。

【００１４】課題を解決するための別の手段は、一般式
（２）

【００１５】

【化９】

【００１６】（式Ｘ₁ 及びＸ₂ は同一又は異なって、そ
れぞれ有機基を示し、しかしてこれら有機基は隣接する
窒素原子を介して環状構造を形成してもよく、或いはこ
れら有機基は隣接する窒素原子以外に他の複素原子を介
して環状構造を形成してもよく、そしてこれら有機基及
び環状構造には置換基を有していてもよい。またＸ₁と
Ｘ₂ とは、いずれか一方が水素原子であってもよい。）
で表わされるアントラセン誘導体と、一般式（３）

【００１７】

【化１０】

【００１８】（式中のａは２から４までの整数を示
す。）で表わされるアルデヒド誘導体と、酸素とを反応
させることから成る、一般式（１）

【００１９】

【化１１】

【００２０】（式中のａは２から４までの整数を示し、
そしてＸ₁ 及びＸ₂ は同一又は異なって、それぞれ有機
基を示し、しかしてこれら有機基は隣接する窒素原子を
介して環状構造を形成してもよく、或いはこれら有機基
は隣接する窒素原子以外に他の複素原子を介して環状構
造を形成してもよく、そしてこれら有機基及び環状構造
には置換基を有していてもよい。またＸ₁ とＸ₂ とは、
いずれか一方が水素原子であってもよい。）で表わされ
るトリオキサン誘導体の製造方法を提供することであ
る。

【００２１】課題を解決するための更なる手段は、一般
式（１）

【００２２】

【化１２】

【００２３】（式中のａは２から４までの整数を示し、
そしてＸ₁ 及びＸ₂ は同一又は異なって、それぞれ有機
基を示し、しかしてこれら有機基は隣接する窒素原子を
介して環状構造を形成してもよく、或いはこれら有機基
は隣接する窒素原子以外に他の複素原子を介して環状構
造を形成してもよく、そしてこれら有機基及び環状構造
には置換基を有していてもよい。またＸ₁ とＸ₂ とは、
いずれか一方が水素原子であってもよい。）で表わされ
るトリオキサン誘導体と、塩基とを適当な比率で混合す
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
法を提供することである。

【００２４】課題を解決するための別の手段は、一般式
（１）

【００２５】

【化１３】

【００２６】（式中のａは２から４までの整数を示し、
そしてＸ₁ 及びＸ₂ は同一又は異なって、それぞれ有機
基を示し、しかしてこれら有機基は隣接する窒素原子を
介して環状構造を形成してもよく、或いはこれら有機基
は隣接する窒素原子以外に他の複素原子を介して環状構
造を形成してもよく、そしてこれら有機基及び環状構造
には置換基を有してもよい。またＸ₁ とＸ₂ とは、いず
れか一方が水素原子であってもよい。）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化学
発光キットを提供することである。

【００２７】以下、本発明を更に詳しく説明する。

【００２８】本発明の一般式（１）に示される新規なト
リオキサン誘導体としては、例えば１，２，４−トリオ
キサ−３−シクロペンチル−５−〔１０−〔１−(4−カ
ルボキシピペリジノ）カルボニル〕−９−アントリルア
ミノ〕スピロ〔４,5〕デカン、１，２，４−トリオキサ
−３−シクロペンチル−５−〔１０−〔（４−スクシニ
ミジロキシカルボニル）ピペリジニルカルボニル〕−９
−アントリルアミノ〕スピロ〔４,5〕デカン、１，２，
４−トリオキサ−３−シクロヘキシル−５−〔１０〔１
−（４−カルボキシピペリジノ）カルボニル〕−９−ア
ントリルアミノ〕スピロ〔５,5〕ウンデカン、１，２，
４−トリオキサ−３−シクロヘキシル−５−〔１０−
〔（４−スクシニミジロキシカルボニル）ピペリジニル
カルボニル〕−９−アントリルアミノ〕スピロ〔５,5〕
ウンデカン、１，２，４−トリオキサ−３−シクロヘプ
チル−５−〔１０−〔１−(4−カルボキシピペリジノ）
カルボニル〕−９−アントリルアミノ〕スピロ〔６,5〕
ドデカン、１，２，４−トリオキサ−３−シクロヘプチ
ル−５−〔１０〔(4−スクシニミジロキシカルボニル）
ピペリジニルカルボニル〕−９−アントリルアミノ〕ス
ピロ〔６,5〕ドデカン等を列挙することができる。

【００２９】また、一般式（１）において、Ｘ₁ 又はＸ
₂ はＹ₁ −Ｘ₃ −又はＹ₂ −Ｘ₄ −であって、この場合
Ｘ₃ とＸ₄ はそれぞれ独立して２価の有機残基であっ
て、次のものを列挙することができる。

【００３０】

【化１４】

【００３１】

【化１５】

【００３２】

【化１６】

【００３３】

【化１７】

【００３４】

【化１８】

【００３５】

【化１９】

【００３６】

【化２０】

【００３７】

【化２１】

【００３８】

【化２２】

【００３９】

【化２３】

【００４０】

【化２４】

【００４１】これらの式でｍ及びｎは１から１０までの
整数を示し、そしてＹは低級アルキル基、Ｚは低級アル
キレン基を示し、かつＹ₁ とＹ₂ とはそれぞれ独立して
カルボキシル基、アミノ基、ヒドロキシル基、又はメル
カプト基を示し、さらに、スクシニミジルオキシカルボ
ニル基、マレイミド基又はピリミジルジチオ基であって
もよい。

【００４２】一般式（３）で示されるアルデヒドとして
は、次のものを例挙することができる。シクロペンタン
カルボアルデヒド、シクロヘキサンカルボアルデヒド、
シクロヘプタンカルボアルデヒド。

【００４３】本発明に従って本発明の新規なトリオキサ
ン誘導体を製造する手段及び条件等は、広範に変化され
得る。一般式（２）及び一般式（３）で表わされる本発
明の出発物質の量は、一般式（２）で表わされるアント
ラセンアミン誘導体対一般式（３）で表わされるアルデ
ヒド誘導体のモル比で約１：２〜約１：１０００、好ま
しくは約１：３〜約１：１００の範囲で変化され得る。

【００４４】本発明で採用される反応温度は、通常、室
温でよいが、場合により、数時間加熱還流した後、室温
で反応させることにより短時間で目的物質を好収率で収
得することができる。

【００４５】本発明の反応は不活性溶媒中で実施され
る。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。特にエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒド
ロフラン、ヘキサン、ベンゼン、トルエンまたはそれら
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約0.５倍〜約１
００倍の範囲で変化され得る。

【００４６】本発明に係る一般式（２）で表わされるア
ントラセンアミン誘導体と、一般式（３）で表わされる
アルデヒド誘導体と酸素との反応は、通常大気圧下で実
施されるが、他の反応条件、使用される材料、希望する
反応速度等に依存して過圧下でも実施される。また、酸
素は不活性ガス例えば窒素、アルゴンとの混合ガスの状
態で用いても良く、好ましくは水分を除いた空気が望ま
しい。なお、必要に応じて一般式（２）で表わされるア
ントラセンアミン誘導体の官能基は保護化されていても
よい。保護基としては、ｔ−ブチルジフェニルシリル
基、トリメチルシリルエトキシカルボニル基、アセチル
基などがあげられる。

【００４７】本発明の反応は、トリオキサン誘導体の粗
生成物が製造されるのに十分な時間に亘って実施され
る。正確な反応は反応温度、反応圧力、出発物質の量比
等の要件によって決定されるが、通常約１時間〜約１４
日間、好ましくは約１０時間〜約７日間の範囲である。

【００４８】製造されたトリオキサン誘導体の粗生成物
はアセトン、ジクロロメタン等適当な溶媒またはそれら
の混合溶媒に溶解させた後、常法により結晶として析出
させるか、またはカラムクロマトグラフィー法により精
製することができる。

【００４９】本発明の化学発光方法は、有機溶媒のみな
らず水を存在させた系でも化学発光現象が誘起される。
塩基としては例えば、ｔ−ブトキシカリウム、メトキシ
ナトリウム、エトキシカリウム、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
等である。

【００５０】本発明の化学発光方法に用いる有機溶媒と
しては極性溶媒がよく、ジメチルスルオキシド、ジメチ
ルホルムアミド、ＨＭＰＡ、ジオキサン、アセトニトリ
ル、メチルアルコール、エチルアルコール、ｔ−ブチル
アルコールまたはニトロメタンなどが適切である。

【００５１】

【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。尚、実施例１及び実施例２では、目的と
するトリオキサン誘導体を同定するデータとして日本分
光社製ＩＲ−８１０による赤外吸収スペクトルデータ及
び日本電子社製ＤＸ−３０３による質量分析データをこ
の順序で記載し、実施例３及び比較例１ではアロカ社製
ＢＬＸ−２０１を用いた化学発光量測定カウント数を記
載した。

【００５２】実施例１ 構造式（４）で表わされる１，２，４−トリオキサ−３
−シクロヘキシル−５−〔１０−〔１−（４−カルボキ
シピペリジノ）カルボニル〕−９−アントリルアミノ〕
スピロ〔５,5〕ウンデカンの合成。

【００５３】

【化２５】

【００５４】アルゴン雰囲気下、９−アミノ−１０−
〔１−〔４−（ｔ−ブチルジフェニルシロキシカルボニ
ル）ピペリジノ〕カルボニル〕アントラセン５００ｍｇ
（0.８５ｍｍｏｌ）に、シクロヘキサンカルボニルアル
デヒド５ｍｌ、ベンゼン１５ｍｌを加え、室温で暗室下
３日間撹拌した。さらに、水分を除去した空気雰囲気下
として５日間撹拌した。その反応液を、エーテル−炭酸
水素ナトリウム水で抽出し、有機層を減圧濃縮し、得ら
れる残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し
た。溶離液としてヘキサン−ジエチルエーテル（２：
１）で展開することにより、１，２，４−トリオキサ−
３−シクロヘキシル−５−〔１０−（１−〔４−ブチル
ジフェニルシロキシカルボニル）ピペリジノ〕）カルボ
ニル〕−９−アントリルアミノ〕スピロ〔５,5〕ウンデ
カン５１０ｍｇ（0.６２ｍｍｏｌ）を得た。

【００５５】該化合物５１０ｍｇ（0.６２ｍｍｏｌ）の
テトラヒドロフラン１１ｍｌ溶液に、テトラブチルアン
モニウムフルオライドの1.０Ｍテトラヒドロフラン溶液
0.７５ｍｌ（0.７５ｍｍｏｌ）溶液を加え、０℃２時間
撹拌した。その後、反応液を酢酸エチル−水系で抽出操
作し有機層を減圧濃縮して得られる残渣を酢酸エチル−
ヘキサンで再結晶して１，２，４−トリオキサ−３−シ
クロヘキシル−５−〔１０−〔１−（４−カルボキシピ
ペリジノ）カルボニル〕−９−アントリルアミノ〕スピ
ロ〔５,5〕ウンデカン２４６ｍｇ（0.４２ｍｍｏｌ）を
得た。

【００５６】ＩＲ（ＣＨＣｌ₃ ）ｃｍ^-1 ３３８０（Ｈ
−Ｎ）、３０００（Ｈ−ＯＣＯ） １７１０（Ｃ＝Ｏ）、１６２０（Ｃ＝Ｃ） ＭＳ ｍ／ｚ ５８６（Ｍ⁺ ）

【００５７】実施例２ 構造式（５）で表わされる１，２，４−トリオキサ−３
−シクロヘキシル−５−〔１０−〔（４−スクシニミジ
ロキシカルボニル）ピペリジニカルボニル〕−９−アン
トリルアミノ〕スピロ〔５,5〕ウンデカンの合成。

【００５８】

【化２６】

【００５９】構造式（４）で表される１，２，４−トリ
オキサ−３−シクロヘキシル−５−〔１０−〔１−（４
−カルボキシピペリジノ）カルボニル〕−９−アントリ
ルアミノ〕スピロ〔５,5〕ウンデカン

【００６０】

【化２７】

【００６１】６０ｍｇ（0.１０ｍｍｏｌ）をＤＭＦ 1ｍ
ｌに溶解させた後、１−（３−ジメチルアミノプロピ
ル）−３−エチルカルボジイミド塩酸塩１９ｍｇ（0.１
０ｍｍｏｌ）とＮ−ヒドロキシスクシンイミド１２ｍｇ
（0.１０ｍｍｏｌ）を加え、−２０℃にて２時間、さら
に室温にて一晩撹拌した。その反応液をエーテル−水で
抽出し、有機層を水で４回洗浄した後に減圧濃縮し、得
られる残渣を、エーテル−ヘキサンにて再結晶して１，
２，４−トリオキサ−３−シクロヘキシル−５−〔１０
−〔（４−スクシニミジロキシカルボニル）ピペリジニ
カルボニル〕−９−アントリルアミノ〕スピロ〔５,5〕
ウンデカン３４ｍｇ（0.０５ｍｍｏｌ）を得た。

【００６２】ＩＲ（ＣＨＣｌ₃ ）ｃｍ^-1 ３３８０（Ｈ
−Ｎ）、１８１０、１７８５（ＣＯＯ−ＮＣ＝Ｏ） １６２０（ＣＯ−Ｎ）

【００６３】実施例３ 測定化合物として実施例１において合成を行った１，
２，４−トリオキサ−３−シクロヘキシル−５−〔１０
−〔１−（４−カルボキシピペリジノ）カルボニル〕−
９−アントリルアミノ〕スピロ〔５,5〕ウンデカンを、
１０^-7Ｍを含むジメチルスルホキシド１００μｌ溶液
を、化学発光測定装置中の塩基を含む溶媒９００μｌの
入ったセルにインジェクションし、直後１０秒間の発光
量を測定した。その際塩基を含む有機溶媒としてｔ−ブ
トキシカリウムの５０ｍＭジメチルスルオキシド溶液を
用いた。その測定結果を表１に示した。なお、表１中の
測定カウント数は、「単位なし」の相対値である。

【００６４】比較例１ 実施例３の１，２，４−トリオキサ−３−シクロヘキシ
ル−５−〔１０−〔１−（４−カルボキシピペリジノ）
カルボニル〕−９−アントリルアミノ〕スピロ〔５,5〕
ウンデカンの代わりに構造式（６）

【００６５】

【化２８】

【００６６】で表わされる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
−トリオキサンを用いて、実施例３と同様の測定を行っ
た。その結果を表１に示した。なお、表１中の測定カウ
ント数は、「単位なし」の相対値である。

【００６７】

【表１】 表 １ 化 合 物 発光量（測定カウント数） ──────────────────────────── 実施例３ 4.２３×１０⁵ 比較例１ 2.１４×１０⁵

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（１） 【化１】 （式中のａは２から４までの整数を示し、そしてＸ₁ 及
   びＸ₂ は同一又は異なって、それぞれ有機基を示し、し
   かしてこれら有機基は隣接する窒素原子を介して環状構
   造を形成してもよく、或いはこれら有機基は隣接する窒
   素原子以外に他の複素原子を介して環状構造を形成して
   もよく、そしてこれら有機基及び環状構造には置換基を
   有していてもよい。またＸ₁ とＸ₂ とは、いずれか一方
   が水素原子であってもよい。）で表わされるトリオキサ
   ン誘導体。
2. 【請求項２】 一般式（１） 【化２】 （式中のａは２から４までの整数を示し、そしてＸ₁ 又
   はＸ₂ はＹ₁ −Ｘ₃ −又はＹ₂ −Ｘ₄ −であって、この
   場合Ｘ₃ とＸ₄ はそれぞれ独立して２価の有機残基を示
   し、かつＹ₁ とＹ₂ とはそれぞれ独立してカルボキシル
   基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、スクシ
   ニミジルオキシカルボニル基、マレイミド基、又はピリ
   ミジルジチオ基を示す。）で表わされる請求項１のトリ
   オキサン誘導体。
3. 【請求項３】 一般式（２） 【化３】 （式中Ｘ₁ 及びＸ₂ は同一又は異なって、それぞれ有機
   基を示し、しかしてこれら有機基は隣接する窒素原子を
   介して環状構造を形成してもよく、或いはこれら有機基
   は隣接する窒素原子以外に他の複素原子を介して環状構
   造を形成してもよく、そしてこれら有機基及び環状構造
   には置換基を有していてもよい。またＸ₁ とＸ₂ とは、
   いずれか一方が水素原子であってもよい。）で表わされ
   るアントラセンアミン誘導体と、一般式（３） 【化４】 （式中のａは２から４までの整数を示す）で表わされる
   アルデヒド誘導体と、酸素とを反応させることから成
   る、一般式（１） 【化５】 （式中のａ及びＸ₁ 、Ｘ₂ 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。
4. 【請求項４】 一般式（１） 【化６】 （式中のａは２から４までの整数を示し、そしてＸ₁ 及
   びＸ₂ は同一又は異なって、それぞれ有機基を示し、し
   かしてこれら有機基は隣接する窒素原子を介して環状構
   造を形成してもよく、或いはこれら有機基は隣接する窒
   素原子以外に他の複素原子を介して環状構造を形成して
   もよく、そしてこれら有機基及び環状構造には置換基を
   有していてもよい。またＸ₁ とＸ₂ とは、いずれか一方
   が水素原子であってもよい。）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。
5. 【請求項５】 一般式（１） 【化７】 （式中のａは２から４までの整数を示し、そしてＸ₁ 及
   びＸ₂ は同一又は異なって、それぞれ有機基を示し、し
   かしてこれら有機基は隣接する窒素原子を介して環状構
   造を形成してもよく、或いはこれら有機基は隣接する窒
   素原子以外に他の複素原子を介して環状構造を形成して
   もよく、そしてこれら有機基及び環状構造には置換基を
   有していてもよい。またＸ₁ とＸ₂ とは、いずれか一方
   が水素原子であってもよい。）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化学発光キッ
   ト。