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JP2000508709A - スクアラート染料類および蛍光配列決定法におけるそれらの使用 - Google Patents

スクアラート染料類および蛍光配列決定法におけるそれらの使用

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JP2000508709A
JP2000508709A JP9537840A JP53784097A JP2000508709A JP 2000508709 A JP2000508709 A JP 2000508709A JP 9537840 A JP9537840 A JP 9537840A JP 53784097 A JP53784097 A JP 53784097A JP 2000508709 A JP2000508709 A JP 2000508709A
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squarate
dyes
fluorescent
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Application number
JP9537840A
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English (en)
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ハミルトン,アラン・ルイス
ウエスト,リチャード・マーティン
ブリッグス,マーク・サミュエル・ジョナサン
カミンズ,ウィリアム・ジョナサン
ブルース,イーアン・エドワード
Original Assignee
アマーシャム・ファルマシア・バイオテック・ユーケイ・リミテッド
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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B57/00Other synthetic dyes of known constitution
    • C09B57/007Squaraine dyes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H21/00Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids

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Abstract

(57)【要約】 新規スクアラート染料、および該染料とヌクレオシドまたはヌクレオチドのような生物学的に重要な化学種との付加物を記載する。この付加物は核酸蛍光配列決定法に有用な性質を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 スクアラート染料類および蛍光配列決定法におけるそれらの使用 本発明は種々の生物学的用途における一種の染料の使用に関する。この染料の 一部は本質的に新規化合物と主張される。発明の背景 自動化蛍光法の発達はDNA配列決定研究においてデータ生成の増大をもたら した。Smithらの米国特許第5,171,534号はDNA蛍光配列決定シ ステムを記載した。Waggonerらの米国特許第5,268,486号はあ る種のシアニン染料抱合体(conjugates)の性質を記載しており、ま たMiddendorfの米国特許第5,230,781号およびPatona yの欧州特許第670 374号はDNA配列決定における種々のシアニン染料 の使用を記載している。Bergerらの欧州特許第214 847号は、一部 の染料が、特定結合パートナーを含む分析物中にスクアラート基を含有する他の シアニン染料の使用を記載している。他のスクアラート染料はPeaseらの米 国特許第4,830,786号および続く分割特許並びにA J G Mank らのAnal.Chem.1995,67,1742−8に記載されている。C ushmanらのWO93/09172およびKrutakらのWO94/19 387は熱可塑性樹脂およびインキに使用するためのスクアラート基含有シアニ ン染料を記載している。 生物学的に重要な化学種(以後生体分子という)をなるべく早く検出する方法 および概して感度に対する要望ならびにとくにDNA配列決定およびDNAマッ ピング実験に対する要望がある。本発明の要約 1つの態様において本発明は生体分子と下記のようなスクアラート染料との付 加物を提供する。生体分子の例はペプチド、タンパク質、抗体、ポリサッカリド および薬剤である。好ましくは生体分子はヌクレオシドまたはヌクレオチドもし くは類似体またはオリゴヌクレオチドである。ヌクレオシドまたはヌクレオチド の類似体はヌクレオシドまたはヌクレオチドの誘導体または酵素を変性もしくは 重合させる正常のヌクレオシドまたはヌクレオチドの核酸に対する生物学的活性 を抑制するかまたは模倣する他の糖−複素環式化合物であることができる。ヌク レオチド類似体の例は配列決定反応に用いられるような、たとえばジデオキシヌ クレオチドのような連鎖停止剤である。この付加物は式Q−N−CO−Sqを有 し、式中Qはヌクレオシドまたはヌクレオチドもしくは類似体またはオリゴヌク レオチド残基のような生体分子であり、またSqはスクアラート染料の残基であ って、両者はQのアミン基とSqのカルボキシル基の間に形成するアミド結合に よって結合する。あるいはまた結合を、他のヌクレオチドまたはオリゴヌクレオ チド付加物として公知のようにカルボン酸もしくはその誘導体、イソシアナート 、マレイミド、ヨードアセトアミド、またはホスホルアミダイトのような官能基 と、アミン、チオール、ヒドロキシまたは他の基のような求核基との間に形成さ せることでき、それによって求核性または求電子性反応基を染料に結合させるこ とができる。あるいはまた心部分にO−アルキルまたはO−アルケニルまたはO −アルキニルを含有するが分子の残部に他の反応性官能基を有しない染料をアミ ンまたはチオールまたはアルコール基と反応させて生体分子との共有結合をつく ることができる。 別の態様では本発明は固体担体上に固定された種の標識化を提供する。この1 つの例は固定された標識化オリゴヌクレオチドモノマーまたはDNA自動合成に 用いられる一方のアーム(arm)を固体担体に固定した二官能性誘導染料であ ることができる。あとの工程で標識化オリゴヌクレオチドを担体から切断する。 他の用途は不均一ルミネセンスに基づく分析において用いられる適当に誘導され た固体担体の標識化であることができる。この例では標識は担体から切断しても しなくてもよい。 別の態様では本発明は定義したような付加物を用いることを含む改良蛍光配列 決定法を提供する。 スクアラート染料はEP214 847に記載されており、その開示は参照に より本明細書に組み入れられる。本発明の主要な態様は付加物に用いるのにとく に適するスクアラート染料の一族および前記の改良蛍光配列決定法に関する。こ の態様によれば本発明は式(I)、(II)、(IIa)、(III),(IV)または (IVa)のスクアラート染料を提供する。 (式中、各Zは独立してOまたはSまたはCR1 2であり n=1−3、 R1は低級アルキル(炭素数1−4)であり、 各R2は独立してハロゲン、アルコキシ、第一、第二および第三級アミノ、ニ トロ、SO3 -、および−R3−Xのような電子供与および電子吸引基から選ばれ るか、または1ないし5個の正に帯電した窒素原子を含む分枝鎖または直鎖状の 最大30個の炭素原子であり、 各R3は独立してアルキレン、アルケニレンおよびアルキニレン(1−20個 の炭素原子)から選ばれるか、または1ないし5個のエーテル状酸素原子または アリーレン環または正に帯電した窒素原子を含む分枝鎖または直鎖状の最大30 個の炭素原子であり、 少なくとも1つのXは、OH、SH、またはNH2のような求核性官能基であ るか、あるいはまた求核基と反応することができる原子団であり、この場合にX は好ましくは下記: CO2H、酸ハロゲン化物または酸無水物のような活性カルボニル、CO活性 エステル、NCS、Oホスホルアミダイト、NC(O)CH2Iおよび から選ばれ、 存在するいずれか他のXは独立してHおよびSO3 -およびスクアラート染料( それによって式(I)、(II)、(IIa)、(III)、(IV)および(IVa)の モノマーとして示される染料のダイマーおよびオリゴマーが考えられる)または 他の蛍光色素の残基から選ばれ、 各sおよびmは0、1または2であり、 AはO、NR4またはSであり、 R4はアルキル、アルケニル、アルキニルまたはHであり、そして 各Yは独立してXまたはHである)。 式(I)、(II)および(IIa)の化合物において少なくとも1つの基R2は SO3 -であることができる。Xがホスホルアミダイトであるときを除き(SO3 - 基は任意であるとき)、水性溶剤中に優れた溶解度を与えるために好ましくは1 ないし5個のSO3 -基が存在する。 染料中のスルホン酸基の存在は幾つかの利点、すなわち水溶性の増大、光安定 性の向上、明るさおよび周囲との相互作用の電位低下を与える。 タンパク質、抗体、DNAおよびRNAのような生体分子は本質的に水溶性で あって、生物学的環境中でその機能を行うことができる。たとえばエタノールの ような有機溶剤を加えて溶液から沈殿させることによって単離させるための周知 の方法がある。反応性染料によって生体分子を標識化できるためには染料分子自 身が標識化する生体分子を沈殿または変性させない水性環境または水性有機混合 環境中に可溶でなければならない。前記スクアラート染料におけるスルホン酸基 の存在はその水溶性を著しく高める。したがってスルホン酸基を欠く実施例13 の比較研究のために合成したスクアラート染料は、H2N−DNAプライマーを 標識化するためには実施例5に記載したようにジオキサンの添加を要することが 認められた。DNAの上首尾の標識化の程度はこのような手段によって達成され るかも知れないが、比較的高い有機含量はおそらくタンパク質の沈殿かまたは変 性をもたらすであろう。ベンズインドール誘導体から誘導された実施例13のス クアラート染料(13c)は当初非蛍光性であると判明した。染料を1%SDS 洗浄剤溶液中で沸騰させて凝集、したがって蛍光の半消滅を防止することによっ て蛍光性が回復した。このような凝集は写真工業におけるシアニン染料について 周知である(West,WおよびPierce,S.,J.Phys Chem 69,1894(1965),Sturmer,D M,Spec Top in Heterocyclic Chemistry,30(1974))。 実施例2の相当するスルホン化染料(2h)を検討したときには、このような問 題には遭遇しなかった。 スクアラート染料におけるスルホネート基の存在は染料に全体的な正味の負電 荷を与える。これは生体分子との非特定疎水性相互作用の低下を助長する。DN AおよびRNAは本来リン酸塩主鎖によって負に帯電し、したがって負に帯電し た染料は静電相互作用によって反発され、標識化を結合反応基/求核基の特定反 応に限定する。標識化の後でさえも、染料抱合体中の染料におけるスルホネート 基の存在は、スクアラート染料抱合体の操作中に遭遇したプラスチック成分との 疎水性相互作用をできるたけ少なくするように助長する。配列決定、とくに毛管 ゲル配列決定の適用においては、毛管壁被膜は負に帯電したDNAに対してすで に最適にされているので、染料における負の電荷は、結果を著しく歪めると思わ れる毛管内の毛管壁被膜との逆相互作用染料を阻止する。 染料のアリール部分におけるスルホン酸基の存在は染料に著しい光安定性を付 与する。これは明るい光源に曝露したときに染料のt1/2を測定した実施例13 の表によって示される。アリールスルホネートを欠くスクアラート染料はすべて 最低のt1/2を有する。2個のスルホン酸基の存在は光安定性をさらに増大する 。表中には比較のために市販のシアニン染料(Cy5TM)も加えた。 反応基がホスホルアミダイトである場合にはスルホン酸基の欠如が好ましいが 必須ではない。ホスホルアミダイトヌクレオチドモノマービルディングブロック (building blocks)を用いて固体担体上にDNA/RNAを合 成することが出来ることは周知である。ユーザーの要求によって、成長しつつあ るDNA鎖中または末端5’もしくは3’にハプテンおよび染料を結合させるの に用いることができる一連のホスホルアミダイト標識もある。S.L.Beau cageらのTetrahedron49,1925,(1993)。これらす べての方策に共通していることは、ホスホルアミダイトの活性化および付加の間 にリン(III)試薬との反応を阻止するためにホスホルアミダイト中のすべての 反応性求核ヒドロキシまたはアミノ官能性を確実に保護する保護計画である。D NA合成装置ではこれらホスホルアミダイト付加は通常有機溶剤、典型的にはア セトニトリル中で行われる。 本発明のスクアラート染料のアルコール誘導体は、インドレニニウム等の中間 体がカップルされているシクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート中心環 上のヒドロキシル種の保護に頼らずに容易に必要なホスホルアミダイト誘導体に 変えることができることを見出した。これは予期しない結果であり、またP.T heisenらが行った(Tetrahedron Lett.33,5033 ,(1992))蛍光染料ホスホルアミダイトを生成させるのに要した複雑な合 成法と対照的である。スクアラート染料ホスホルアミダイト中のスルホン酸基の 欠如は、DNA合成装置において好ましい反応溶剤としてアセトニトリルが依然 として使用できるので望ましい。スルホン酸基が存在する場合でさえもスクアラ ート染料のホスホルアミダイトが合成可能であることも認められている。いずれ のタイプの誘導体もDNAプライマーを標識化し、次いで配列の情報をもたらす のに使用されている。実施例11参照。 スクアラート染料の合成は一工程法か、スクアリン酸(squaric ac id)もしくはその誘導体と最初に1つ選んだ中間体との反応および必要な非対 称染料を生成するための好みの中間体との続く反応による「半染料」形構造物の 単離によって行うことができる。実施例1は好みの特定染料を調製するために使 用できる一連の中間体を提供する。芳香族環における置換基(R2)は染料の性 質、たとえば波長のシフトおよび安定性に対して著しい影響を与えることができ る。(The Chemistry of Synthetic Dyes,V enkataraman,Academic Press NY 1971,v ol.4,chapter5,partiiic,pages228−240.と くに230ページの表1参照)。また中間体は生体分子へカップリングさせるた めの必要な方策に基づく活性化カルボキシル誘導体への転化に対して選択するこ とができる一連のX誘導体、たとえばOH、NH2(それぞれ容易にホスホルア ミダイトまたはヨードアセトアミドに転化させることができる)およびカルボン 酸基をもたらす。したがってタンパク質におけるシステイン残基としてマレイミ ドまたはヨードアセトアミドスクアラート染料誘導体を必要とする場合には、5 ’−アミノアリルdUTPのようなヌクレオチドはスクシンイミジルエステルス クアラート誘導体を必要とする。接合に関する専門家は上記の接合方策を例示的 で あって、限定するつもりではないことを理解しよう。 芳香族環上の置換基(R2)の変異体によって誘発される変化、または共役芳 香族環(たとえばインドールの代わりにベンズインドール)の数の増大は概して 波長および安定性の比較的微妙な変化をもたらす。波長性のさらに著しい変化は 染料の中心環におけるnを変えることによって誘発させることが出来る。これら の染料はスクアリン酸(n=1)、クロコン酸(n=2)、およびロジゾン酸( n=3)(簡略化するため本明細書ではひとまとめにしてスクアラート染料と呼 ぶ)を原料とする。nの値は近似的最大励起波長を決定する:570−690n m n=1、690−790nm n=2、790−890nm n=3。 置換基として芳香族環上か、または複素環式芳香族環中の窒素から離れたリン カーアーム(linker arms)に結合した官能基又は反応基を有する非 対称スクアラート染料の合成は実施例に示すように達成可能なプロセスである。 概して対称を利用することはいかなるプロセスにおいても全般的な合成収率を向 上させることができる。シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート中心環 (この場合n=1)および相当する誘導体(ここにn=2または3)における変 性は全般的により効率的プロセスのみならず新規標識化位置をもたらすことがで きる。実施例7−10はスクアラート染料をまずエーテル誘導体に変えた後つい でさらに生体分子に結合させるのに必要な官能性をもたらすために反応させるプ ロセスを提供する。はじめのエーテル誘導体の変性は、エーテル誘導体自身がア ミノ基と反応するので生体分子への結合には必ずしも必要ではない。中心環の変 性は合成しやすさを向上させるために用いることができるただ一つの方策ではな い。実施例11hおよび11kにおけるように二官能性スクアラート染料(たと えば2つの同一X基が存在する)のモノ保護がモノ反応性誘導体をもたらすこと もできる。またこの方法は必要に応じて第2の生体分子、固定相または染料との つぎの反応のための第2の官能基の脱保護を可能にする。 中心環の変性が染料の蛍光性を変えることも認められている。したがって初め のOメチル置換基をR4NMe基で置換すると驚異的に蛍光を減じて消活剤形染 料となることが見出された。染料の芳香族部分の置換基(R2)がニトロ基の場 合には同じような効果を得ることができる。 これらスクアラート染料は蛍光エネルギー転移(ET)に用いることができる 。この技術は励起供与体発色団から受容体発色団へ励起の共鳴転移をもたらす双 極子相互カップリングによって達成される(Forster,T(1965)i n Modern Quantum Chemistry,Istnbul l ectures,partIIIEd.Sinanoglur,O(Academ ic,New York)pp93−137)。 蛍光ETは生物分析では周知の有効な分光現象である(Stryer,L,A nn.Rev.Biochem.,(1978)47 819−846;Car dullo,R.Aら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,(1 988)85 8790−8794;Ozak Hら,Nucleic Aci ds Res.,(1992)20,5205−5214;Clegg R M ら,Biochemistry(1992)31 4846−4856およびP roc.Natl.Acad.Sci.USA,(1993)90 p2994 −2998;Selvin P R,Proc.Natl.Acad.Sci. USA,(1994)91 10024−10028)。 1つの例では、供与体染料が、たとえば適切なレーザーの波長における光を吸 収する。この供与体染料から放射されたエネルギーは第2の染料(受容体染料) に移される。この受容体染料は受容体染料が放射する通常の波長において蛍光と してエネルギーを放射する。たとえば供与体として約633nmで吸収する2つ のインドリニウム中間体から誘導されるスクアラート染料および約665nmで 吸収するベンズインドリニウム中間体を原料とする系を考えることができる。 この原理はDNA配列決定および分析を含む多くの生物学的検定に用いられて いる(Jingyue Juら,Proc.Natl.Acad.SCI.US A(1995)92 p4347−4351)。 別の例では供与体から放射されたエネルギーを失活させるように受容体分子を 選ぶことができる。この受容体は失活剤とも呼ばれる。この原理は均一遺伝子検 出検定に用いられている(Tyagi SらNature Biotechno logy(1996)14(3)p303−308)。上記のように供与体およ び/または受容体もしくは失活剤として使用できるスクアラート染料を設計する ことができる。 したがって本発明は、また下記を含む蛍光標識化複合体を提供する: ・ 第1の吸収及び放射スペクトルを有する第1または供与体蛍光色素; ・ 第2の吸収及び放射スペクトルを有する第2または受容体蛍光色素;前記第 2蛍光色素の最大放射波長は前記第1蛍光色素の最大放射波長よりも長く、また 前記第2蛍光色素の吸収スペクトルの一部は前記第1蛍光色素の放射スペクトル の一部と重なり; ・ 前記第1及第2蛍光色素間の共鳴エネルギー転移の転移のために記第1およ び第2蛍光色素を共有結合させるための少なくとも1つのリンカー; ・ 標的化合物との共有結合を形成させることができる標的結合基; ここに前記第1および第2蛍光色素の少なくとも1つはスクアラート染料で ある。 後記実験の部で示すように、スクアラートオリゴヌクレオチド抱合体はDNA 蛍光配列自動化決定にみごとに使用することができる。この適用において、この 抱合体は、より短い波長及びより長い波長で吸収する他の染料に勝るいくつかの 可能性ある利点を与えることができる。 1.632nmレッドHeNeレーザーは、他のDNAシーケンサー(sequ encers)で用いられるArgonイオン、GaAlAs、YAG及び59 4nmHeNeレーザよりも著しく安い。 2.オプチックス(optics)およびフィルターは他のシーケンサーで用い られる回折格子、ファイバーオプチックスおよび走査共焦点顕微鏡装置よりもは るかに簡単で安い。 3.長い励起波長がソーダ石灰ガラス板の使用を可能にして、高価な低蛍光のホ ウケイ酸塩ガラスを使わないで済む。 4.レッドレーザーはゲルや緩衝剤成分からの地色の蛍光を少なくし、さらには ノイズレベルに対する信号を増し、また感度を高める。 5.スクアラート染料はシアニン類にような他の染料よりも光安定性がある。 6.分光特性の異なる染料を注意深く選ぶことによってスラブ(slab)また はキャピラリーゲル(capillary gel)系配列決定器械においてD NAを1トラック(one track)中で配列決定することができよう。 7.全体的な染料の電荷対染料の親油性度を注意深く調節することによって、D NAに接合させるときに整合性のあるゲル移動度を有するように染料対か染料セ ットを合成することができる。これによってユーザーのあらゆる生の配列データ の分析が容易になり、複雑な解析法やコンピューター生成結果に対する依存度が 減少する。 スクアラート染料は1−5個の正に帯電した窒素原子を含む分枝鎖または直鎖 状の最大30個の原子を包含することができる。好ましくは正に帯電した窒素原 子は第四級アンモニウム基、イミダゾール基またはピリジニウム基によって与え られる。 上記は帯電残基、たとえば負に帯電した染料を付与するスルホネート基の添加 によってスクアラート染料を変性することができる方法を示す。ある適用では、 中性または正に帯電した染料が必要かまたは有利である。種々の数の第四級窒素 種の染料への添加は、スルホネート基が存在しない場合に全体的に正に帯電する 染料をもたらすか、またはスルホネート基が存在する場合には全体的に負、中性 もしくは正に帯電した染料をもたらす。染料出発物質および/またはスクアリン 酸誘導体の選択によって与えられた染料の波長を変える能力と組合わせた上記は WaggonerらがWO96/33406に概説したように2Dゲルの適用に 適する整合性ある染料の合成を可能にする。実験例 実施例1 染料合成のための中間体の合成 出発第四級化インドレニン類および関連誘導体をR.B.Mujumdarら ,Bioconjugate Chemistry,1993,.105,G .Patonayら,J.Org.Chem.1995,60,2391および E.Barniら,Heterocyclic Chem,1985,22,1 727の方法に従って調製した。それぞれ代表的な例が含まれている。2,3,3−トリメチルインドレニン−5−スルホン酸カリウム(1a) 機械撹拌機を備えた21の三つ口丸底フラスコに酢酸(300ml)、3−メ チル−2−ブタノン(168ml,1.6mol)および4−ヒドラジノベンゼ ン(100g,0.53mol)を加えた。次いでこれを還流下で3h加熱した 後撹拌しながら一夜間冷却した。生成した紅色の沈殿を濾過して集めた後60℃ で真空乾燥した。 この粗製物をメタノールに溶解してカリウム塩に変えた後KOHのイソプロピ ルアルコール飽和溶液を加えた。沈殿した黄色固体を濾過して集め60℃で真空 乾燥した。 δH(270MHZ,D2O)7.15(1H,s),7.11(1H,dd, j=7.0,1.2Hz),6.52(1H,d,j=7.0Hz),2.21 (3H,s),1.38(6H,s)。1−(4−スルホナトブチル)−2,3,3−トリメチルインドレニニウム−5 −スルホン酸カリウム(1b) カリウム塩(1a)(11.0g,40mmol)および1,4−ブタンスル トン(6.5g,48mmol)を1,2−ジクロロベンゼン(50ml)中で 一緒に混合した後、撹拌しつつ110℃で8h加熱した。次いで混合物を一夜間 冷却した。過剰の液体をデカントしてから残留物をイソプロピルアルコールとと もにすりつぶし、濾過して60℃で真空乾燥した。ついでこれをHPLCで精製 した(C−18,H2O/MeOH)。 δH(270MHz;D2O)8.08(1H,s).7.96(1H,dd, j=9.0,1.2Hz),7.31(1H,d,j=9Hz),4.48(2 H,t,j=7.5Hz),2.23(2H,t,i=7.5Hz),2.04 (3H,s),1.95(2H,m),1.48(6H,s),1.35(2H ,m)。1−(5−カルボキシペンチル)−2,3,3−トリメチルインドレニニウム− 5−スルホネート(1c) (1b)と類似の方法で合成した。 δH(270MHz;D2O)8.10(1H,s),7.99(1H,dd, j=9.0,1.2Hz),7.29(1H,d,j=9.0Hz).4.48 (2H,t,j=7.5Hz),2.29(2H,t,j=7.4Hz),2. 01(2H,m),1.61(6H,s),1.32−1.60(4H,m); (270MHz;DMSO d6)8.03(1H,s),7.96(1H,d ,j=8.24Hz),7.84(1H,d,j=8.24Hz),4.46( 2H,t,j=7.14Hz),2.86(3H,s),2.23(2H,t, j=7.14Hz),1.84(2H,m),1.55(6H,s),1.41 (4H,m)。 6−ブロモ−3−オキサヘキサン酸 THF(50ml)中でグリコール酸(2.03g,26mmol)および1 ,3−ジブロモプロパン(6.41g,32mmol)を撹拌しつつある溶液に 水素化ナトリウム(1.56g,65mmol)を加えた。これを室温で16h 撹拌した。反応混合物を稀HCl(1.0M,100ml)で急冷した後、クロ ロホルム(3×50ml)で抽出した。これをさらにブラインで洗い、乾燥し、 濾過して真空で蒸発乾固した。残留物をクロマトグラフィーで精製して標記化合 物を得た(2.91g,57%). δH(270MHz;CDCl3)3.95(2H,s9,3.41(2H,t , j=7.0Hz),3.25(2H,t,j=7.0Hz),1.57(2H, m)。1−(5−カルボキシ−4−オキサペンチル)−2,3,3−トリメチルインド レニニウム−5−スルホネート(1d) 6−ブロモ−3−オキサヘキサン酸を用いて(1b)と類似の方法により合成 した。 δH(D2O)8.10(1H,s),7.99(1H,dd,j=9.0.1 2Hz),7.29(1H,d,j=9.0Hz),4.48(2H,t,j= 7.5Hz),3.95(2H,s),3.25(2H,t,j=7.0Hz) ,1.61(6H,s),1.57(2H,m)。1−エチル−2,3,3−トリメチルインドレニニウム−5−スルホネート(1 e) (1b)と類似の方法により合成した。 δH(270MHz;DMSO d6)8.02(1H,s),7.94(1H ,d,j=8.24Hz),7.83(1H,d,j=8.24Hz),4.4 8(2H,q,j=7.14Hz),2.85(3H,s),1.54(6H, s),1.44(3H,t,=7.14Hz)。1−ブチル−2,3,3−トリメチルインドレニニウム−5−スルホネート(1 f) (1b)と類似の方法により合成した。 δH(270MHz;D2O)0.85(2H,t),1.35(2H,m), 1.50(6H,s),1.83(2H,quin),4.36(2H,t), 7.80(1H,m),7.91(1H,m)および8.02(1H,apps )1−エチル−2,3,3−トリメチルインドレニニウムヨウ化物(1g) (1b)と類似の方法により合成した。 δH(270MHz;DMSO d6)7.97(m,1H),7.84(m, 1H),7.63(m,2H),4.49(q,2H,j=7.14Hz),2 .85(s,3H),1.54(s,6H),1.45(t,3H,j=7.1 4 Hz)。1−(4−スルホナトブチル)−2,3,3−トリメチルインドレニニウム−5 −酢酸(1h) (1b)と類似の方法により合成した。 δH(270MHz;DMSO d6)1.52(6H,s),1.74(2H ,quin),1.96(2H,quin),7.70(1H,s)および7. 96(1H,d)。1−(5−カルボキシペンチル)−2,3,3−トリメチルインドレニニウム臭 化物(1i) (1b)と類似の方法により合成した。 δH(270MHz;DMSO−d6)7.89(m,1H),7.86(m, 1H),7.63(m,2H),4.47(t,2H;j=7.42Hz),2 .86(s,3H),2.24(t,2H;j=7.14Hz),1.83(m ,2H),1.55(s,6H),1.46(m,4H)。1−ブチル−2,3,3−トリメチルインドレニニウム−5−酢酸ヨウ化物(1 j) (1b)と類似の方法により合成した。 δH(270MHz;CD3OD)1.05(3H,t),1.45−1.60 (2H,m),1.85−2.05(2H,m),3.75(2H,s),4. 50(2H,t),7.57(1H,d),7.70(1H,s)および7.8 0(1H,d)。1−エチル−2,3,3−トリメチルベンズインドレニニウムヨウ化物(1k) (1b)と類似の方法により合成した。 δH(270MHz;CDCl3)1.52(3H,t),1.78(12H, s9,2.97(3H,s),4.64(2H,q),7.75(2H,qui n)および8.20−8.50(4H,m)。1−(5−カルボキシペンチル)−2,3,3−トリメチルベンズインドレニニ ウム臭化物(1l) (1b)と類似の方法により合成した。 δH(270MHz;CDCl3)1.50−1.95(4H,m),1.85 (12H,s),2.05(2H,quin),2.37(2H,t),4.6 5(2H,t),7.70(1H,t),7.80(1H,t),8.05(1 H,d),8.17(1H,d)および8.35(1H,d)。5−ヨードペンチルアセテート ヨウ化ナトリウム(45g,0.30mol)の乾燥アセトン(200ml) 溶液に5−クロロペンチルアセテート(26.5g,0.16mol)を加えた 。得られた淡黄色の溶液を還流下に65h加熱すると、その間に白色固体(塩化 ナトリウム)が分離した。最終混合物を室温に冷却し、濾過してNaClを取出 し、それをアセトン及びジエチルエーテルで洗った後50℃で真空乾燥した。N aClの予想収量=9.4g;単離した収量=9.47g(100%)。 濾液及び洗浄液を合わせて溶剤を減圧で除去し、残留物を水とジエチルエーテ ルで分配させた。エーテル層を残してチオ硫酸ナトリウム水溶液及びブラインで 洗った後乾燥し(Na2SO4)、濾過し、溶剤を減圧で除去して標記化合物を薄 黄色の液体として得た。39g(95%)。 δH(270MHz,CDCl3)1.50(2H,m),1.65(2H,m ),1.85(2H,m),2.05(3H,s,C 3−COO−),3.1 8(2H,t,l−C 2−),4.06(2H,t,−C 2−OAc)。1−(5−アセトキシペンチル)−2,3,3−トリメチルインドレニニウムヨ ウ化物(1m) 蒸留したばかりの2,3,3−トリメチルインドレニン(2.39g,15m mol)に5−ヨードペンチルアセテート(3.84g,15mmol)を加え 、ついでこの混合物を窒素雰囲気中で100℃4h加熱して、赤みを帯びたガム を得た。これを室温に冷却後、ジエチルエーテルで繰り返しすりつぶし、高真空 で乾燥して粘稠な赤みを帯びたガムを得た。6.1g(98%)。このものはさ らに精製せずにそのまま使用した。3−(5−アセトキシペンチル)−1,1,2−トリメチルベンズインドレニニ ウムヨウ化物(1n) 5−ヨードペンチルアセテート(19.4g,78mmol)を50℃に加熱 した後1,1,2−トリメチル−1H−ベンズインドール(16.2g,77m mol)を加えた。この混合物を100℃で4.5h加熱した後室温に冷却した 。この固体化熔融物を10%メタノール/ジクロロメタン(100ml)に溶解 した後ジエチルエーテル(400ml)に溶解して生成物を沈殿させた。30分 間撹拌後淡緑色の結晶を集めエーテルで洗い乾燥して(1n)を得た。33.1 g(92%)。 MS(MALDI−TOF):339 δH(300HMz,CDCl3)1.55(2H,m,−C 2−),1.6 8(2H,m,−C 2−),1.83(6H,s,インドール CMe2),1 .97(3H,s,C 3−COO−),2.0(2H,m,−C 2−),3. 2(3H,s,インドール C2−C 3),4.02(2H,t,インドール N−C 2−),4.78(2H,t,−C 2−OAc),7.6−7.7 5(2H,m),7.82(1H,d),8.03(2H,m),8.08(1 H,d)。N−(3−ブロモプロピル)トリエチルアンモニウム臭化物 乾燥トルエン(50ml)中で1,3−ジブロモプロパン(20.0g,10 0mmol)とトリエチルアミン(5.06g,50mmol)を混合した。こ の溶液を窒素雰囲気中で100℃で4h加熱すると、その間に濃い白色固形物が 沈殿した。ついでこの混合物を冷却し、濾過して固体を集めトルエンおよびエー テルで洗い、50℃で真空乾燥して標記化合物5.0g(36%)を得た。 δH(300MHz,DMSO)幅広いピーク。1.17(9H,3×N+−C H2−C 3),2.15(2H,BrCH2 2CH2−),3.26(8H, 4×N+−C 2),3.62(2H,Br−C 2−)。1−((3−トリエチルアンモニウム)プロピル)−2,3,3−トリメチルイ ンドリウム二臭化物(1o) 蒸留したばかりの2,3,3−トリメチルインドレニン(0.8g,5mmo l)とN−(3−ブロモプロピル)トリエチルアンモニウム臭化物(1.52g ,5mmol)を混合してアルゴン雰囲気中においた。ついでこの混合物を14 0℃で1.5h加熱して濃赤色粘稠熔融物を得、冷却するとにガラスに固化した 。これをジエチルエーテル中で粉砕し、濾過して集め、沸騰アセトンですりつぶ し、メタノール/アセトニトリルで再結晶させて標記化合物を淡紅色粉末として 得た。795mg(34%)。 δH(300MHz,DMSO)1.22(9H,t,j6.6Hz,3×N+ −CH2−C 3),1.55(6H,s,インドール C3Me2),2.21 (2H,m,−CH2 2CH2−),2.92(3H,s,インドール C2 −Me),3.27(6H,q,j6.6Hz,3×N+−C 2−CH3),3 .51(2H,〜t,−C 2−NEt3),4.57(2H,〜t,インドール N+−C 2−),7.64(2H,m),7.86(1H,d,j6.5Hz ),8.12(1H,d,j7.3Hz)。1−((3−トリエチルアンモニウム)プロピル)−2,3,3−トリメチルベ ンゾチアゾリウム二臭化物(1p) (1o)と類似の方法により合成した。 1−ブタノール/アセトンで再結晶させた。 δH(300MHz,D2O)1.15(9H,t,3×N+−CH2−C 3) ,2.3(2H,m,−CH2 2CH2−),3.25(6H,q,3×N+− C 2−CH3),3.45(2H,〜t,−C 2NEt3),4.6(2H,〜 t,インドール N+−C 2−),7.4(1H,t),7.6(1H,t), 8.0(1H,d),8.1(1H,d)。3−(3−アミノプロピル)−1,1,2−トリメチルベンズインドリウム臭化 物。HBr(1q) PatonayらのJ.Org.Chem.,(1995),60,2391 に従って調製した。 δH(300MHz,DMSO)1.77(6H,s,アンドール C1Me2 ),2.24(2H,m,−CH2−C 2−CH2−),2.98(3H,s, C 2C 3),3.10(2H,app q,−C 2−NH3 +),4.72(2H ,t,j7.0Hz,インドール N−C 2−),7.70−7.81(2H ,m)+8.21−8.39(4H,m)=6×ベンゾインドールアリール−H ,8.03(3H,幅広s,−N 3 +)。3−(3−N−フタルイミドプロピル)−1,1,2−トリメチルベンズインド リウム臭化物(1r) (1q)と類似の方法により合成した。 δH(3300MHz,CDCl3)1.84(6H,s,インドール C1M e2),2.44(2H,m,−CH2−C 2−CH2−),3.24(3H,s ,C2C 3),3.86(2H,t,j7.1Hz,−C 2−フタルイミド) ,4.99(2H,t,j7.2Hz,インドールN−C 2−),7.58− 7.76(7H,m),7.94−8.02(3H,m)。N−エチル−2−メチルベンゾチアゾリウムヨウ化物(1s) (1b)と類似の方法により合成した。 δH(270MHz,CDCl3)1.6(6H,t,ベンゾチアゾールN−C H2−C 3),3.5(3H,s,ベンゾチアゾールC2−C 3),5.0( 2H,q,ベンゾチアゾールN−C 2−CH3),7.75(1H,t)+7. 85(1H,t)+8.1(1H,d)+8.3(1H,d)=4×ベンゾチア ゾールアリール−HoδH(270MHz;CD3OD)1.60(3H,t,N CH2CH3),3.23(3H,s,Me),4.86(2H,q,NCH2C H3),7.82(1H,t,ArH),7.95(1H,t,ArH),8. 28及び8.32(いずれも1H,重複d,ArH)。N−(5−カルボキシペンチル)−2−メチルベンズチオゾリウム臭化物(1t (1b)と類似の方法により合成した。 δH(270MHz;CD3OD)1.57,1.71および2.00(いずれ も2H,m),2.26(2H,t,CH2CO2H),4.77(2H,t,N CH2),7.82および7.93(いずれも1H,t,ArH)および8.2 1−8.40(2H,m,ArH)。3−エチル−1,1,2−トリメチルベンズインドレニニウム−7−スルホネー ト(1u) (1b)と類似の方法により合成した。 δH(300MHz;D2O)1.45(3H,t,CH2CH3),1.57( 6H,s,CMe2),4.4682H,q,CH2CH3),7.79,7.8 4,8.04および8.18(いずれも1H,d,ArH)ならびに8.26( 1H,d,ArH)。1−(5−カルボキシペンチル)−1,1,2−トリメチルベンズインドレニニ ウム−7−スルホネート(1v) (1b)と類似の方法により合成して不溶性灰色粉末を得、これを直接使用し て生成物染料から構造確認が得られた。3−エチル−6,8−ジスルホナト−1,1,2−トリメチルベンズインドリウ ムトシレート(1w) (1b)と類似の方法により合成した。 δH(300MHz,D2O)1.39(3H,app t,インドールN−C H2−C 3),1.53(6H,s,インドールC2Me2),2.18(3H ,s,トシレート−C 3),4.40(2H,q,j7.5Hz,インドール N−C 2−CH3),7.15+7.50(いずれも2H,〜d,4×トシレー トアリール−H),7.92(1H,d,j9.5Hz),8.42(1H,s ),8.49(1H,s),8.79(1H,d,j9.5Hz)。3−(5−カルボキシペンチル)−6,8−ジスルホナト−1,1,2−トリメ チルベンズインドリウム臭化物(1x) (1b)と類似の方法により合成した。 δH(300MHz.D2O)1.30(2H,m),1.48(2H,m), 1.59(6H,s,インドールC2Me2),1.83(2H,m),2.1 9(2H,t,j7.2Hz,−C 2−CO2H).4.41(2H,t,j7 .5Hz,インドールN−C 2−),7.92(1H,d,j9.5Hz), 8.40(1H,s),8.53(1H,s),8.79(1H,d,j9.5 Hz)1−ベンジル−2,3,3−トリメチルインドレニニウム−5−スルホネート( 1y) (1b)と類似の方法により合成した。 δH(300MHz,CD3OD)1.66(6H,s,CMe2),5.85 (2H,s,PhCH2),7.37−7.44(5H,m,PhCH2),7. 77(いずれも1H,d,j8.4,4−CH),7.91(1H,dd,j1 .5および8.4,6−CH)ならびに8.11(1H,d,j1.5,7−C H)。 実施例2 インドレニニウム中間体からスルホン酸置換スクアラート染料の合成 本発明の染料の場合に対イオンの厳密な性質は測定しなかった。2−(1−(5−カルボキシペンチル)−3,3−ジメチル−5−スルホナト− 2−インドリニリデンメチル)−4−(1−(4−スルホナトブチル)−3,3 −ジメチル−5−スルホナト−2−インドリニリデンメチル)シクロブテンジイ リウム−1,3−ジオーレート(2a) 2−エトキシエタノール(10ml)中の(1b)(0.56g,1.35m mol)とスクアリン酸(0.48,4.05mmol)の混合物を還流下で2 0h加熱した。ついで反応混合物を真空蒸発乾固し、HPLC(C−18,H2 O/MeOH)により精製して中間体スクアリン酸モノ付加物(λmax(H2O) =425nm)を得た。2−エトキシエタノール(10ml)中で前記付加物( 0.27g,0.65mmol)および(1c)(0.19g,0.71mmo l)を16h還流下で加熱した。2−エトキシエタノールを真空で除き残留物を HPLC(C−18,H2O/MeOH)で精製して標記化合物(2a)を得た 。 δH(270MHz;D2O)7.81(2H,s),7.65(2H,d,j =7.5Hz),7.31−7.43(2H,m),6.27(2H,m),4 .11(4H,m),2.89(2H,t,j=7.0Hz),2.45(2H ,t,j=7.0HZz),1.4−2.0(22H,m);λmax(H2O)= 631nm。2−(1−(5−カルボキシペンチル)−3,3−ジメチル−5−スルホナト− 2−インドリニリデンメチル)−4−(1−エチル−3,3−ジメチル−5−ス ルホナト−2−インドリニリデンメチル)シクロブテンジイリウム−1,3−ジ オーレート(2b) n−ブタノール(50ml)中のスクアリン酸(121mg,1.06mmo l)を、完全に溶解するまで還流下で加熱した。次いで(1c)(500mg, 1.06mmol)を2hにわたり少しずつ加えた後混合物をさらに2h還流下 に保った。1−エチル−2,3,3−トリメチルインドレニニウム−5−スルホ ネート(1e)(439g,1.06mmol)を1hにわたり少しずつ加えた 。さらに24h還流下で加熱後、混合物を外界温度に冷却して真空濃縮した。H PLC(C18,H2O/MeOH)により残留物を精製して標記化合物をn− ブチルエステルとして得た。 λmax(MeOH)636nm;λem(MeOH)652nm δH(270MHz;CD3OD)0.92(3H,t,j=7.3Hz),1 .38−1.93(13H,m),1.78(12H,s),2.3482H, t,j=7.1Hz),4.04(2H,t,j=6.6Hz),4.08−4 .28(4H,m),6.02(1H,s),6.0481H,s),7.25 −7.35(2H,m)および7.82−7.92(4H,m)。 上記染料ブチルエステル(13mg)の水中(2ml)溶液に1M KOH溶 液(0.5ml)を加えた。外界温度で一夜間撹拌した後混合物のHPLC精製 を行い標記化合物をカリウム塩として得た。 λmax(MeOH)636nm;λem(MeOH)647nm δH(270MHz;CD3OD)1.40(3H,t,j=7.1Hz),1 .45−1.58(2H,m),1.63−1.93(4H,m),1.78( 12H,s),2.19(2H,t,j=7.4Hz),4.09−4.28( 4H,m),6.03(1H,s),6.04(1H,s),7.25−7.3 6(2H,m)および7.85−7.92(4H,m)。2−(1−(5−カルボキシペンチル)−3,3−ジメチル−5−スルホナト− 2−インドリニリデンメチル)−4−(1−ブチル−3,3−ジメチル−5−ス ルホナト−2−インドリニリデンメチル)シクロブテンジイリウム−1,3−ジ オーレート(2c) (1c)、スクアリン酸および(1f)から、(2b)ブチルエステル(上記 参照)と同様に標記化合物をそのブチルエステルとして調製した。 λmax(MeOH)638nm δH(270MHz;CD3OD)0.91(3H,t,j=7.3Hz),1 .02(3H,t,j=7.3Hz),1.26−1.44(2H,m),1. 44−1.64(6H,m),1.64−1.92(6H,m9,1.77(1 2H,s),2.34(2H,t,j=7.1Hz),4.06(2H,t,j =6.6Hz),4.15(4H,pp br t,j=6.9Hz),6.0 2および6.03(いずれも1H,s),7.28(2H,app d,j=4 .1Hz),7.86(2H,app d,j=4.1Hz)および7.88( 2H,app s)。 続く加水分解によって標記化合物をカリウム塩として生成させ、以後の研究で はそれを使用した。2−(1−(5−カルボキシペンチル)−3,3−ジメチル−5−スルホナト− 2−インドリニリデンメチル)−4−(1−エチル−3,3−ジメチル−2−イ ンドリニリデンメチル)シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(2d (1c)、スクアリン酸および(1g)から、(2b)ブチルエステル(上記 参照)と同様に標記化合物をそのブチルエステルとして調製した。 λmax(MeOH)630nm δH(270MHz;CD3OD)0.92(3H,t),1.27−1.92 (13H,m),1.76(12H,s),2.34(2H,t),4.04( 2H,t),4.11(2H,br t),4.23(2H,br q),5. 95および6.05(いずれも1H,s),7.19−7.32(3H,m), 7.33−7.45(1H,m),7.49(1H,d)および7.80ないし 7.88(2H,m)。 上記ブチルエステル(約11mg)のけん化および続く(2b)(上記参照) と同様にクロマトグラフィー(C18,H2O/MeOH)による精製によって 標記化合物をカルボン酸カリウム(8mg)として得た。 δH(270MHz;CD3OD)1.42(3H,t),1.46−1.58 (2H,m),1.62−1.91(4H,m),1.76および1.78(い ずれも6H,s),2.19(2H,t),4.11(2H,br t),4. 21(2H,br t),5.96および6.04(いずれも1H,s),7. 20−7.34(3H,m),7.34−7.45(1H,m),7.45−7 .51(1H,m),および7.83−7.89(2H,m)。2−(1−(4−スルホナトブチル)−3,3−ジメチル−5−スルホナト−2 −インドリニデンメチル)−4−(1−(4−スルホナトブチル)−3,3−ジ メチル−5−カルボキシメチル−2−インドリニリデンメチル)シクロブテンジ イリウム−1,3−ジオーレート(2e) , スクアリン酸(55mg,0.484mmol)を酢酸(5ml)、ピリジン (5ml)および無水酢酸(500μl)の混合物に溶解して橙黄色の透明溶液 を得た。(1b)(200mg,0.484mmol)を2回に分けて加えて( 15分にわたり)緑色溶液を得た。さらに15分後1−(4−スルホナトブチル )−2,3,3−トリメチルインドレニニウム−5−酢酸(1h)(85mg) を加え、35分後に追加部分(85mg)を加えた。得られた暗緑色の液を外界 温度で約20h撹拌し、真空で濃縮して、H2O/MeOHに再溶解した。HP LC(C18,H2O/MeOH)により粗染料を精製して3つの主要青色成分 の中央の1つを単離して標記化合物をピリジニウム塩として得た。酸性交換樹脂 (Dowex 50W,約10ml)によるパーコレーション、水(25ml) による溶離、および溶離液の真空濃縮によって標記化合物を遊離酸として得た。 λmax(MeOH)638nm δH(270MHz;D2O)1.35および1.45(いずれも6H,s), 1.75(8H,br s),2.80(4H,app br t),3.40 (2H,br s),3.95(4H,br m),7.00−7.30(4H ,m)および7.70(2H,br s)。2−(1−エチル−3,3−ジメチル−5−スルホナト−2−インドリニリデン メチル)−4−(1−(5−カルボキシペンチル)−3,3−ジメチル−2−イ ンドリニリデンメチル)シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(2f (1e)、スクアリン酸および(1i)から、(2b)ブチルエステル(上記 参照)と同様に標記化合物をそのブチルエステルとして調製した。 δH(270MHz;CD3OD)0.92(3H,t,CH2CH2CH3), 1.00−1.90(13H,m),1.82(12H,s,2×CMe2), 2.33(2H,t,CH2CO2H),4.02(2H,t,CO2CH2),4 .08−4.25(4H,m,2×CH2N),5.96および6.03(いず れも1H,s,ビニルH),7.16−7.55(5H,シリーズm,SrH) および7.82−7.94(2H,m,ArH)。 続く加水分解によって遊離酸を得た。 δH(270mhZ;cd3OD)1.38(3H,t,CH2CH3),1.5 5(2H,m),1.62−1.95(4H,m),1.76(12H,s,2 ×CMe2),2.20(2H,t,CH2CO2H),4.10−4.25(4 H,m,2×NCH2),5.95および6.05(いずれも1H,s,ビニル H),7.18−7.50(5H,シリーズm,ArH)および7.80−7. 89(2H,m,ArH)。2−(1−ベンジル−3,3−ジメチル−5−スルホナト−2−インドリニリデ ンメチル)−4−(1−(5−カルボキシペンチル)−5−スルホナト−3,3 −ジメチル−2−インドリニリデンメチル)シクロブテンジイリウム−1,3− ジオーレート(2g) (1y)、スクアリン酸及び(1c)から、(2b)ブチルエステル(上記参 照)と同様に標記化合物をそのブチルエステルとして調製した。 δH(270MHz;D2O)0.39(3H,t,CH2CH2CH3),0. 70−1.50(22H,m),1.88(2H,br t,CH2CO2H), 3.58(2H,br t,CO2CH2),3.84(2H,br,NCH2C H2),4.96(2H,br,PhCH2),5.63および5.67(いずれ も1H,重複br s,ビニルH),6.70−7.20および7.56−7. 78(11H,m,ArH)。 続く加水分解によって遊離酸を得た。 δH(270MHz;CD3OD)1.52(2H,m),1.63−1.90 (4H,m),1.75および1.82(いずれも6H,s,2×CMe2), 4.16(2H,br t,NCH2CH2),5.37(2H,br s,Ph CH2),6.03および6.07(いずれも1H,s,ビニルH),7.16 −7.40(7H,m,ArH)および7.72−7.93(4H,m,ArH )2−(1−(5−カルボキシペンチル)−3,3−ジメチル−5−スルホナト− 2−ベンズインドリニリデンメチル)−4−(1−エチル−3,3−ジメチル− 5−スルホナト−2−ベンズインドリニリデンメチル)シクロブテンジイリウム −1,3−ジオーレート(2h) (1u)、(1v)およびスクアリン酸から、(2e)と同様に中間体「半染 料」の単離を含む2工程法によって標記化合物を調製した。 λmax(MeOH)=664nm MALDI−TOF(C4243228はM+802を要す)824(M++ Na),711。2−(1−(5−カルボキシペンチル)−3,3−ジメチル−5−スルホナト− 2−ベンズインドリニリデンメチル)−4−(1−エチル−3,3−ジメチル− 2−ベンズインドリニリデンメチル)シクロブテンジイリウム−1,3−ジオー レート(2i) (1k)、(1v)およびスクアリン酸から、(2b)と同様に標記化合物を 調製した。 λmax(MeOH)=662nm δH(270MHz;CD3OD)1.15(3H,t,CH2CH3),1.2 5(2H,m),1.44(2H,m),1.88(2H,m),1.99(1 2H,s,2×CMe2),2.25(2H,br t,CH2CO2H),4. 19(2H,br t,NCH2CH2),4.27(2H,br q,CH2C H3),5.99および6.04(いずれも1H,s,ビニルH),7.41( 1H.app t,ArH),7.56(3H,m,ArH),7.92(2H ,app t,ARh),8.01(2H,app t,ArH),8.24( 2H,m,ArH)および8.41(1H,s,ArH)。 遊離水酸基を有する染料の例については実施例11および12を参照されたい 。 実施例3 インドレニニウム及びチアゾリニウム中間体からスルホン酸置換スクアラート染 料の合成 2−(1−(5−カルボキシペンチル)−3,3−ジメチル−5−スルホナト− 2−インドリニリデンメチル)−4−(3−エチル−2−ベンゾチアゾリニリデ ンメチル)シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(3a) 中間体(1c)、(1s)、スクアリン酸及び塩基としての補足的キノリンか ら、実施例(2b)と類似の方法で合成して染料生成物の粗混合物を得た。粗物 質の加水分解、HPLCによる精製およびH+交換樹脂によるパーコレーション によって標記化合物を得た。 λmax(MeOH)636nm δH(270MHz;DMSO−d6)1.18−1.82(9H,m),1 .64(6H,s,2×Me),3.96(2H,br),4.45(2H,b r),5.57および6.09(いずれも1H,br s,ビニル−CH),7 .11(1H,m,ArH),7.40(1H,m,ArH),7.48−7. 70(3H,m,ArH),7.77(1H,m,ArH)および8.07(1 H,d,ArH)2−(3−エチル−2−ベンゾチアゾリニリデンメチル)−4−(1−(4−ス ルホナトブチル)−3,3−ジメチル−5−カルボキシメチル−2−インドリニ リデンメチル)−シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(3b) 中間体(1h)および(1s)から、実施例(3a)と類似の方法で合成し、 ただしHPLCによる精製のみを行って標記化合物のモノキノリウム塩を得た。 λmax(MeOH)642nm δH(270MHz;CD3OD)1.43(3H,t,CH2CH3),1.6 8(6H,s,2×Me),1.96(4H,br),2.91(2H,br, CH2SO3 -),3.63(2H,s,ArCH2),4.05(2H,br,N CH2CH2),4.40(2H,br q,NCH2CH3),5.75および6 .07(いずれも1H,br,s,ビニル−CH),7.13(1H,d,Ar H),7.23(1H,d,ArH),7.32(1H,s,ArH),7.3 8(1H,t,ArH),7.46−7.66(2H,m,ArH),7.75 −7.95(3H,m,ArH),8.04(1H,t,ArH),8.18( 2H,t,ArH),8.86(1H,d,ArH)および9.05(1H,d ,ArH)。 実施例4 スクアラート染料カルボン酸誘導体のスクシンイミジルエステルの合成 代表的な活性化法は、たとえば(2b)に示す下記のようなものである カルボン酸誘導体(2b)(カリウム塩)(8mg,0.01mmol)のD MF(1ml)溶液にジイソプロピルエチルアミン(10.5μl,0.06m mol)およびO−(N−スクシンイミジル)−N,N,N’,N’−テトラメ チルウロニウムテトラフルオロボレート(TSTU)(9mg,0.03mmo l)を加えた。HPLC(C18,25mM pH7 リン酸塩緩衝液/MeC N)によって反応をモニターし、完了すると窒素雰囲気にシールして標識化実験 に必要となるまでフリーザーに貯蔵した。 類似の方法で下記のスクアリン酸染料を活性化した。 (2a,c−h)、(3a)および(3b) 実施例5 DNA蛍光配列決定自動化のためのスクアリン酸誘導発蛍光団の使用 プライマーの合成 ABI394型DNA合成装置に関して確立された方法によってM13(−2 0)ユニバーサル18量体(universal 18mer)プライマーを調 製した。オリゴヌクレオチドの5’末端を、トリフルオロアセトアミド保護アミ ノリンカーアミダイト[Pharmacia Biotech]により最終合成 サイクルにおいて脂肪族アミン基をカップリングさせることによって変性させた (modified)。使用したプライマー配列はNH2−tgtaaaacg aacggccagtであった。粗プライマーを30%NH4OH中において 55℃で16時間脱保護した後、フェノール/クロロホルム抽出に続くエタノー ル沈殿法を用いて精製して有機副生物およびアミン類を除いた。DNAは水中に 10D単位/μlに溶解して−70℃で貯蔵した。 プライマー標識化 スクアラート染料のN−ヒドロキシスクシンイミジルエステルをDMFまたは MeCN中に4−10mg/mlで供給した。プライマーを標識化するために、 染料溶液40μlをpH8.0における100mMリン酸ナトリウム緩衝液50 μlおよびNH2−オリゴヌクレオチド10μl[100Dまたは300μg] と混合した。スルホン酸基を含まず(したがって全体的に中性電荷を有する)か つ40%DMFにあまり溶解しないスクアリン酸染料の場合には、染料を溶解状 態に保ち、かつ標識化効率を高めるために1−4ジオキサンを10−20%v/ vの最終濃度まで加えた。反応は+4℃の暗所で6−16h持続させた。オリゴ ヌクレオチドを沈殿させ、取り込まれなかった染料を除くためにpH5.0の酢 酸ナトリウムを最終濃度300mMまで加え、次いで99.8%のエタノールを 水で3倍に薄めて加えることによって反応を停止させた。15分間,13000 gで遠心分離後、DNAペレットを80%エタノールで洗い、真空乾燥してpH 8.0のTE緩衝液100μlに溶解した。 プライマーの精製 HPLCにより5μmの担体サイズの24cm×0.5cm Spheri sorb ODS2カラムを用いてスクアリン酸染料標識化プライマーを残留非 共有結合染料および無標識化プライマーと分離させた。95%溶剤A/5%溶剤 Bから30%溶剤A/70%溶剤Bへの勾配を1ml/分において使用した。A =0.1M酢酸ナトリウム,pH6.8、B=アセトニトリル。260nmおよ び635nmの両方で吸収する画分を集めて真空遠心分離で乾燥した。画分は1 00μlのTE緩衝液中にプールして、配列決定の前に上記のようにエタノール で沈殿させて脱塩した。 DNA配列決定 2pmolのスクアラート染料−プライマーを25μlの容量の0.2pmo lM13mp8ファージDNAと混合した。プライマー/鋳型混合物をA、C、 GおよびTと呼ぶ6μlずつの4つの部分に分けた。Amersham kit RPN2437[Thermo SequenaseTM標識化プライマー配列 決定キット]から2μlの適当な酵素ヌクレオチド/緩衝液/プレミックスを加 え、反応はPerkin−Elmer GeneAmp PCRシステム960 0thermocyclerで行った。試料は95℃/30秒:60℃/30秒 の25サイクルの間に採取した。熱サイクル(thermocycling)後 、90%ホルムアミド/5mM EDTA含有装入染料3μlを加え、反応物を 10分間真空遠心分離にて濃縮した後、80℃で2分間熱変性させてからVis tra DNAシーケンサー(sequencer)725中の6.1M尿素/ 5%HydroLinkゲルに装入した。 電気泳動及び検出 Visra DNAシーケンサー725はレーザーを30mWヘリウム−ネオ ン632nmチューブおよびHV電源に取り替えることによって改造した。オプ チカルフィルターは645nmのロングパス(long−pass)に変えた。 SQ5蛍光を検出するのに他の変更は必要ではなかった。ゲルは8−10時間の 間1400Vで移動させ、その間は35℃以上に保った。Vistra V2. 01 ソフトウエア及びMolecular DynMICS’ImageQu aNTプログラムを用いて画像データを分析した。 結果 実施例(2a−h)及び(3a−b)はすべて配列のデータを示した。シグナ ル強度およびピーク解像度値は配列決定に通常用いられる市販のシアニン染料( Cy5TM)と同等であった。550の塩基に対して98%以上の塩基呼び出し( base calling)精度が典型的である。 実施例6 2色検出における染料標識化オリゴヌクレオチドの使用 18量体オリゴヌクレオチドを、2つのシアニン染料(6a)および(6b) ならびに本発明の染料(2f)で別々に標識化した。これら染料オリゴヌクレオ チド抱合体の励起及び放射最大値を表1に示す。各標識化オリゴヌクレオチド1 00fmolを19%変性アクリルアミドゲル上の同じ溜め(well)の中の 下記の対に装入した。 1. (6a)および(6b) 2. (6a)および(2f) 3. (2f)および(6b) 標識化オリゴヌクレオチドも別個に添加した。 変性条件下の電気泳動後、633nmヘリウムネオンレーザー励起光源を有す るプロトタイプの走査型蛍光装置でゲルを走査させた。蛍光放射は3つの逐次走 査で集めた。適当な位置にある645nmRGフィルター(schott)を有 する第1走査は生成するすべての蛍光を集めた。第2および第3の走査は660 nm df30および700nm eflpフィルター(Omega Optic al)を有し、各染料からの蛍光を集めて識別した。 各染料対は645nmRGフィルターからゲルの画像が確認され、蛍光色素分 離アルゴリズム(algorithm)に実例となって、各染料の分光特性を同 定した。各走査からの画像は処理されて、重ね合わさった2色の画像を生成した 。 これらの画像は、(6a)と(6b)および(2f)と(6b)を染料2色対 として用いることができることを示す。これらの染料は633nmの励起波長に おいて効率よく励起して、分光的に分離して2色適用を関連づけることができる 。 645nmRGは赤色ガラスのロングパスフィルターで645nm以下の光を 排除する。 660df30フィルターは660nmに中心があり+/−15nmの許容範囲 を有する広域パスフィルター、すなわち645−675nmからの光帯域を集め るフィルターである。700eflpフィルターは700nm以下の光を排除す る、すなわち700nm以上を集めるロングパスフィルターである。 表1 染料−オリゴヌクレオチド抱合体の分光特性染料18マー TE8緩衝液の励起スペクトル最大値 TE8緩衝液の放射スペクトル最大値 2f 630nm 642nm 6a 650nm 660nm 6b 680−685nm 700nm 実施例7 スクアラート染料のシクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート中心環の変 2,4−ビス(1−エチル−3,3−ジメチル−2−インドリニリデンメチル) −シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(7a) 1−エチル−2,3,3−トリメチルイントルニニウムヨウ化物(1g)(3 .15g,10mmol)、スクアリン酸(0.57g,5mmol)およびn −ブタノール(40ml)を混合して16h還流下で加熱した。ついで溶剤を蒸 発 させ、フラッシュクロマトグラフィー(0−5%MeOH/CH2Cl2)により 生成物染料(7a)を単離した。収量=1.7g(75%) λmax(MeOH)=628nm,λex=635nm δH(270MHz,CDCl3)7.4−6.9(8H,m),6.0(2H ,s),4.1(4H,q),1.8(12H,s),1.4(6H,t)。 半染料種の3−ブトキシ−4−(1−エチル−3,3−ジメチル−2−インド リニリデンメチル)−シクロブト−3−エン−1,2−ジオン(7B)も単離さ れた。 λmax(MeOH)=424nm δH(270MHz,CDCl3)7.4−6.8(4H,m),5.4(1H ,s),4.85(2H,t),3.9(2H,q),1.9(2H,m),1 .7(6H,s)1.5(2H,m),1.35(3H,t),1.0(3H, t)3−メトキシ−2,4−ビス(1−エチル−3,3−ジメチル−2−インドリニ リデンメチル)−シクロブテンジイリウム−1−オーレートメタスルフェート( 7c) スクアリリウム染料(7a)(1.0g,2.2mmol)をクロロホルム( 20ml)に溶解して濃青色溶液を生成させた。これにジメチルスルフェート( 5ml)を加え、ついで混合物を16h還流下で加熱した。得られた溶液を冷却 し、よく水洗した後乾燥し(Na2SO4)、濾過し、蒸発させて濃縮した。次に ジエチルエーテルをスクラッチしながら約100mlまで徐々に加えた。これに よってメチル化物(7c)が金属に似た緑色針状結晶として晶出し、濾過してこ れを集め、新鮮なエーテルで洗って真空乾燥した。収量=1.24g(95%) 。 λmax(MeOH)=630nm,λex(625),λem(MeOH)=638 nm δH(270MHz,CDCl3)7.43−7.38(4H,m),7.30 (2H,d),7.18(2H,d),4.86(3H,s),4.3(4H, q),3.74(3H,s),1.73(12H,s),1.46(6H,t) 。 (7c)は反応性で、O−Me基はアルコールまたはアミンによって容易に置 換される。この事は後記する。3−ブトキシ−2,4−ビス(1−エチル−3,3−ジメチル−2−インドリニ リデンメチル)−シクロブテンジイリウム−1−オーレート(7d) 染料(7c)(50mg,0.086mmol)をn−ブタノール(3ml) に溶解してt.l.c.(シリカ,15%MeOH/CH2Cl2)でモニターし ながら70℃に加熱した。いったん初めの染料がすべて消費されると(3−4h )、溶液を冷却して蒸発させた。残留物をクロロホルム(1ml)に溶解してジ エチルエーテル(15ml)で希釈して、フリーザーに16h放置後生成物が金 属様の緑色針状結晶として分離した。収量=36mg(アニオン未決定) λmax(MeOH)=628nm δH(270MHz,CDCl3)7.5−7.0(8H,m),5.9(2H ,s),5.2(2H,t),4.3(4H,q),4.1(2H,t),2. 1(2H,m),1.8(12H,s),1.75−1.4(m),1.1(3 H,t),0.9(3H,t)。3−ブチルアミノ−2,4−ビス(1−エチル−3,3−ジメチル−2−インド リニリデンメチル)−シクロブテンジイリウム−1−オーレート(7e) 染料(7c)(200mg,0.35mmol)をジクロロメタン(20ml )に溶解した。撹拌しつつあるこの溶液にn−ブチルアミンのジクロロメタン溶 液(CH2Cl2 1ml当たり約1滴)を0.1ml部分ずつ加えた。各添加後 初めの染料が存在しなくなるまで混合物をt.l.c.(シリカ,15%MeO H/CH2Cl2)で分析した。次いで混合物を蒸発させ.、残留物をフラッシュ クロマトグラフィー(シリカ,4−10%MeOH/CH2Cl2)で精製した。 これによって蒸発後154mgの標記染料を無定形粉末として得た(アニオン未 決定)。 λmax(MeOH)=646nm δH(270MHz,CDCl3)9.5(1H,幅広t),7.6−6.9( 8H,m),6.5(1H,s),5.7(1H,s),4.7(2H,q), 4.0(2H,q),3.8(2H,幅広q),1.9(2H,m),1.8( 12 H,,2x s),1.6(2H,m),1.5(3H,t),1.4(3H, t),1.0(3H,t)。3−(7−(4,4’−ジメトキシドリチルオキシ)−6−ヒドロキシ−4−オ キサヘプチル)アミノ−2,4−ビス(1−エチル−3,3−ジメチル−2−イ ンドリニリデンメチル)−シクロブテンジイリウム−1−オーレート(7f) 染料(7c)(58mg,0.1mmol)をジクロロメタン(4ml)に溶 解し、これに7−(4,4’−ジメトキシドリチルオキシ)−6−ヒドロキシ− 4−オキサヘプチルアミン(EP0527184B1)溶液(2mlのジクロロ メタン中に約0.3mmol)を、t.l.c.分析(シリカ,15%MeOH /CH2Cl2)が完全な反応を示すまで、少量ずつ加えた。ついで溶液を蒸発さ せて残留物をフラッシュクロマトグラフィー(シリカ,4−10%MeOH/C H2Cl2)で精製した。蒸発によって85mgの生成物を紫青色の発泡体として 得た(アニオン未決定)。 λmax(CH2Cl2)=652nm;λmax(CH2Cl2+CCl3CO2H)= 652+504nm。 上記は、実施例5に概略述べたと類似の方法を用いるDNA配列決定実験に用 いられた。結果は優れていた。しかし、標識化の方法はスクシンイミジルエステ ルを経るのではなく、プライマーの5’アミノ置換基による染料エーテル結合の 直接置換によるものであった。 実施例8 シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート環変性スクアラート染料の活性 エステル誘導体 3−(N−メチル−N−(3−カルボキシプロピル)アミノ−2.4−ビス(1 −エチル−3,3−ジメチル−2−インドリニリデンメチル)−シクロブテンジ イリウム−1−オーレート塩化物(8a) 4−メチルアミノブタン酸塩酸塩(154mg,1.0mmol)をメタノー ル(10ml)と混合した。これにテトラブチルアンモニウムヒドロキシドのメ タノール溶液(1.0M,2.0ml,2.0mmol)を加えた。次いでメチ ル化染料(7c)(289mg,0.5mmol)を加えて、混合物をさらに1 5分撹拌した。この溶液をクロロホルムに注入し、大量の水で3回洗った後重炭 酸ナトリウム飽和水溶液で洗い、最後に0.1M HClで洗った。この有機溶 液を乾燥し(Na2SO4)、濾過して蒸発させた後、残留物をフラッシュクロマ トグラフィー(シリカ,5−20%MeOH/CH2Cl2)により精製して21 2mg(72%)の標記染料(8a)を紫青色の粉末として得た。 λmax(MeOH)=660nm,λex=657nm,λem(MeOH)=6 70nm δH(270MHz,CDCl3)7.5−7.0(8H,m),6.0(2H , s),4.3(4H,q),3.85(3H,s),2.6(2H,m),2. 2(2H,m).1.7(12H,s),1.4(6H,s)。 実施例番号 可視吸光度(AU) 相対蛍光強度 (7a) 0.489 713 (8a) 0.486 21 表8.1 染料(8a)における蛍光減少の例染料(8a)のスクシンイミジルエステルの合成 染料(8a)(59mg,0.1mmol)をジクロロメタン(2ml)に溶 解した。この溶液にN−ヒドロキシスクシンイミド(12mg,0.1mmol )のアセトニトリル(2ml)溶液に続いてN,N’−ジシクロヘキシルカルボ ジイミドのジクロロメタン溶液(1.0M,0.12ml,0.12mmol) を加えた。この混合物を24h撹拌した後、濾過して蒸発させた。残留物をフラ ッシュクロマトグラフィー(シリカ,5−20%MeOH/CH2Cl2)により 精製して活性エステルを金属様赤色光沢を有する固体として得た。収量=55m g(80%)。 λmax(MeOH)=660nm δH(270MHz,CDCl3)7.6−7.7(8H,m),6.0(2H ,s),4.3(4H,≫q),4.0(2H,幅広s),3.7(3H,s) ,2.9(2H,m),2.7(4H,s),2.3(2H,m),1.7(1 2H,s),1.4(6H,app t)。 実施例9 チアゾリニウム系スクアラート染料のシクロブテンジイリウム−1,3−ジオー レート中心環に対する変性 2,4−ビス(3−エチル−2−ベンゾチアゾリニリデンメチル)−シクロブテ ンジイリウム−1,3−ジオーレート(9a) 3−エチル−2−メチルベンゾチアゾリウムヨウ化物(1s)(1.55g, 5.0mmol)、スクアリン酸(0.285g,2.5mmol)、キノリン (1.5ml)およびn−ブタノール(20ml)を混合して窒素雰囲気中で7 h還流下で加熱した。得られた濃緑色混合物をフリーザーで一夜間冷却した後濾 過して固体を集めた。この固体を少量の氷冷メタノールで洗った後ジエチルエー テルで洗い、真空乾燥して、標記染料(9a)を金属様黄緑色光沢を有する暗色 粉末として得た。収量=0.73g(68%) λmax(MeOH)=650nm,λem(MeOH)660nm δH(270NHz,CDCl3)7.6−7.0(8H,m),5.9(2H ,s),4.2(4H,q),1.4(6H,t)3−メトキシ−2,4−ビス(3−エチル−2−ベンゾチアリニルリデンメチル )−シクロブテンジイリウム−1−オーレートメタスルフェート(9b) 染料(9b)(0.73g,0.7mmol)をクロロホルム(30ml)に 溶解し、得られた濃青色溶液にジメチルスルフェート(3ml)を加えた。この 混合物を7h還流下で加熱した後3日間放置した。ついで水洗して、有機層を残 し、水層をさらにクロロホルムで抽出した。有機抽出物を合わせて乾燥し(Mg SO4)、濾過して、減圧で溶剤を除去して容積を約15mlにした。ジエチル エーテル(40ml)を加えて生成物を沈殿させ、濾過して生成物を集めエーテ ルで洗い真空乾燥して標記染料(9b)を得た。(1.0g,100%) t.l.c.(シリカ,15%メタノール/ジクロロメタン。(9b),Rf= 0.75→(9b),Rf=0.3) λmax(MeOH)632nm;λex(MeOH)649nm,λem(MeO H)658nm δH(300MHz,CDCl3)1.29(6H,t,j7.0Hz,2×ベ ンゾチアゾールN−CH2−C 3),3.36(3H,s,メタスルフェート− C 3),4.44(4H,q,j7.0Hz,2×ベンゾチアゾールN−C 2 −CH3),4.51(3H,s,スクアラート−OMe),6.00(2H, s,2×メチン=C−),7,37(2H,app t),7.53(2H, app t),7.22(2H,d,j8.4Hz),8.01(2H,d,j 8.1Hz).3−ブチルアミノ−2,4−ビス(3−エチル−2−ベンゾチアゾリニリデンメ チル)−シクロブテンジイリウム−1−オーレートメタスルフェート(9c) メチル化染料(9b)(100mg)をジクロロメタン(30ml)およびn −ブチルアミン(0.2ml)と混合した。この混合物を室温で30分間撹拌し 、その間に固体はすべて溶解した。t.l.c.(シリカ;15%メタノール/ ジクロロメタン。(9b),Rf=0.3→(9c),Rf=0.45)。減圧 で溶剤を除きフラッシュクロマトグラフィー(シリカ;4−10%メタノール/ クロロホルム);粗製物ガムをジエチルエーテルですりつぶして金属様赤色光沢 を有する固体43mgを得た。 λmax(MeOH)658nm;λex(MeOH)657nm,λem(MeO H)671nm。 δH(300MHz,CDCl3)0.96(3H,t,j7.3Hz,ブチル −C 3),1.36−1.51(8H,m,2×ベンゾチアゾールN−CH2− C 3+−CH2−),1.83(2H,m,−CH2−),3.56(2H,q ,j7.1Hz,−HN−C 2−),4.11+4.47(いずれも2H,q ,j7.0Hz,2×ベンゾチアゾールN−C 2−CH3),5.631(1H ,s,メチン=C−),10.17(1H,幅広app t)。3−(N−メチル−N−(3−カルボキシプロピル)アミノ−2,4−ビス(3 −エチル−2−ベンゾチアゾリニリデンメチル)−シクロブテンジイリウム−1 −オーレート塩化物(9d) 4−(メチルアミノ)ブタン酸塩酸塩(0.31g,2.0mmol)をメタ ノール(10ml)に溶解した。この溶液にテトラ−n−ブチルアンモニウムヒ ドロキシドのメタノール溶液(1M,4ml,4.0mmol)に続いて染料( 9b)(0.58g,1.0mmol)を加えた。得られた濃青色溶液を40分 間撹拌した。t.l.c.(シリカ;15%メタノール/ジクロロメタン。(9 b),Rf=0.3→(9d),Rf<0.1)。 減圧で溶剤を除去して残留物を水ですりつぶした。濾過して金属様青銅色固体 を集めて水およびアセトンで洗った後真空乾燥して酸性染料(9d)0.435 g(82%)を得た。 λmax(MeOH)670nm;λex(MeOH)670nm,λem(MeO H)686nm。 δH(300MHz,CD3OD)1.31(6H,t,2×ベンゾチアゾール N−CH2−C 3),1.90(2H,m,−CH2−C 2−CH2),2.2 3(2H,app t,−C 2−CO2H),3.30(3H,s,N−C 3 ),3.45(2H,app t,MeN−C 2−),4.28(4H,幅広 s,2×ベンゾチアゾールN−C 2−CH3),5.80(2H,s,2×メチ ン=C−),7.23(2H,d),7.36(4H,幅広m),7.67( 2H,m)。 実施例番号 可視吸光度(AU) 相対蛍光強度 (9a) 0.490 1140 (9d) 0.485 124 表9.1 染料(9d)における蛍光減少の例3−(3−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)プロピルアミノ)−2,4 −ビス(3−エチル−2−ベンゾチアゾリニリデンメチル)−シクロブテンジイ リウム−1−オーレートメタスルフェート(9e) tert−ブチル−N−(3−アミノプロピル)カルバメートを用いて(9e )と類似の方法で合成した。 λmax(MeOH)=656nm δH(300MHz,CDCl3)1.40(9H,s,CMe3),1.48 (6H,t,j6.6,2×CH2CH3),1.97(2H,m,NHCH2C H2),3.30(2H,br q,CH2NH),3.67(2H,br q, CH2NH),3.74(3H,s,MeOSO3 -),4.13および4.44 (いずれも2H,br q,CH2CH3),5.69(1H,s,ビニルH), 5.89(1H,br t,NHBOC),6.58(1H,s,ビニルH), 7.12−7.60(8H,シリーズm,ArH)および8.83(1H,br t,ビニルNH)。DNA配列決定実験 実施例5に概説した方法と同様に、上記染料のスクシンイミジルエステルまた はエーテル誘導体による標識化を用いて、染料プライマー合成及び続く配列決定 実験を行った。結果はすぐれたものであった。 実施例10 中心で変性させたクロコン酸系染料の合成 クロコン酸染料(10a) 米国特許第3793313号(1974)に概説されている方法に従って染料 (10a)を調製した。 λmax(MeOH)754nm(10a)のメチル化による(10b)の生成 染料(10a)(250mg,0.54mmol)をクロロホルムに溶解して 濃黄緑色溶液を得た。これにジメチルスルフェート(1.5ml)を加え、混合 物を60℃で4h加熱して紫色の溶液を得た。t.l.c.(シリカ,15%メ タノール/ジクロロメタン。(10a)は黄緑色で乾燥すると青色になり、Rf =0.6→(10b)紫色、Rf=0.4)。減圧で溶剤を除去して容積を約2 mlにした後,ジエチルエーテルで希釈した。濾過して沈殿した固体を集め、さ らにエーテルで洗い、真空乾燥して(10b)330mg(100%)を得た。 λmax(MeOH)764nm(10b)のn−ブチルアミンとのカップリングによる(10c)の生成 メチル化染料(10b)(20mg)をジクロロメタン(5ml)に溶解し、 これにn−ブチルアミン(1滴)を加えた。溶液の色が急速に紫色から橙褐色に 変わった。t.l.c.(シリカ;15%メタノール/ジクロロメタン。(10 b)紫色、Rf=0.4→(10c)橙褐色で乾燥すると紫になり、Rf=0. 55)。溶液をフラッシュクロマトグラフィー(シリカ;10%メタノール/ジ クロロエタン)により精製してアミノ染料(10c)10mgを得た。 λmax(MeOH)768nm δH(270MHz;CDCl3)0.98(3H,t,CH3CH2CH2), 1.50−2.00(10H,m,2×CH2CH3およびNCH2CH2CH2) ,4.30(2H,m,NHCH2),4.50および4.90(いずれも2H , br q,2×CH2CH3),6.50(1H,s,ビニルH),7.2−7. 8(9H,m,ビニルH+8×アリールH)および11.15(1H,br,N HCH2)。(10b)の4−(メチルアミノ)ブタン酸へのカップリング 4−(メチルアミノ)ブタン酸塩酸塩(31mg,0.2mmol)をメタノ ール(5ml)に溶解した後テトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロキシドのメ タノール溶液(1M,0.4ml,0.4mmol)を加えた。これに(10b )(60mg,0.1mmol)を加えると褐色液になった。t.l.c.(シ リカ;15%メタノール/ジクロロメタン。(10b)紫色、Rf=0.4→( 10d)褐色、Rf<0.1)。次いで減圧で溶剤を除去し、残留物を分取t. l.c.(シリカ;メタノール40%;クロロホルム60%)により精製して酸 性染料(10d)20mgを得た。 λmax(MeOH)788nm 実施例11 スクアラート染料のホスホルアミダイト誘導体の合成 染料ホスホルアミダイト(11c)の合成 3−メトキシ−4−(1−エチル−3,3−ジメチル−5−スルホナト−2−イ ンドリニリデンメチル)シクロブト−3−エン−1,2−ジオン,ナトリウム塩 (11a) 1−エチル−2,3,3−トリメチルインドレニニウム−5−スルホネート( 1e)(1.33g,5mmol)を乾燥メタノール(12ml)に溶解し、得 られた溶液にソジウムメトキシド(0.27g,5mmol)を加えて、混合物 を固体がすべて溶解するまで撹拌した(5分)。次いで3,4−ジメトキシシク ロブト−3−エン−1,2−ジオン(0.71g,5mmol)を加え、得られ た混合物を窒素雰囲気中で4h還流下で加熱した。黄緑色の混合物を0℃で16 h冷却した。沈殿した黄色固体を濾過して集め氷冷したエタノールおよびジエチ ルエーテルで洗った後50℃で真空乾燥して標記化合物(11a)0.67g( 34%)を得た。λmax(MeOH)422nm δH(270MHz,CD3OD)1.3(3H,t,インドールN−CH2− C 3),1.6(6H,s,インドールN−C 2−CH3),4.6(3H, s,−OMe),5.6(1H,s,メチン−C=),7.1(1H,d), 7.8(2H,m)。2−(1−エチル−3,3−ジメチル−5−スルホナト−2−インドリニリデン メチル)−4−(1−(5−ヒドロキシペンチル)−3,3−ジメチル−2−イ ンドリニリデンメチル)−シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(1 1b ) 中間体(1m)(415mg,1.0mmol)および半染料(11a)(3 50mg,0.89mmol)を乾燥1−ブタノール(10ml)中で混合し、 混合物を6h還流下で加熱して濃青色の溶液を得た。そのとき反応はUV/VI S(メタノール溶液,λmax1632nm)およびt.l.c.(C−18シリ カ;エタノール50%:水50%。Rf=0.3における1個の青いスポット) によって完了したように思われた。 アセテート染料は単離しなかった。溶剤を減圧で除去して残留物をメタノール (5ml)に再溶解した。この溶液に炭酸カリウム(200mg)を加え、混合 物を約1h撹拌した(C−18シリカ;エタノール50%:水50%。染料−O Ac,Rf=0.3→(11b),Rf=0.4)。この混合物を分取HPLC (C−18カラム;水→メタノール勾配)により精製して標記化合物(11b) 450mgを得た。 λmax(MeOH)632nm δH(300MHz,DMSO−幅広いスペクトル)1.26(3H,t,イ ンドールN−CH2−C 3),1.45(4H,m,2×−C 2−),1.6 7(14H,2×インドールCMe2および−C 2−),3.38(2H,−C 2 −OH),4.09(4H,2×インドールN−C 2−),4.39(1H ,−O),5.77+5.80(いずれも1H,s,2×メチン−C=), 7.16(1H,m)+7.24(1H,d)+7.33(2H,m)=4×イ ンドールアリール−H,7.51(1H,d)+7.59(1H,d)+7.6 6(1H,s)=スルホン化インドールアリール−H。ホスフィチル化によるホスホルアミダイト染料(11c)の生成 ヒドロキシ染料(11b)(250mg)を乾燥N,N−ジメチルホルムアミ ド(5ml)に溶解した。得られた溶液にN,N−ジイソプロピルエチルアミン (0.17ml)及び2−シアノエチル−N,N−ジイソプロピルクロロホスホ ルアミダイトを0.05mlずつ、t.l.c.(C−18シリカ;エタノール 50%:水50%。(11b),Rf=0.4→(11c),Rf=0.5)で モニターしながら添加した。3回分(合計0.15ml)を加えた後反応が完了 したように思われた。この溶液は次に直接DNA自動合成装置で使用した。染料ホスホルアミダイト(11f)の合成 2−(1−エチル−3,3−ジメチル−2−インドリニリデンメチル)−4−( 1−(5−アセトキシペンチル)−3,3−ジメチル−2−インドリニリデンメ チル)−シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(11d ) 中間体(1m)(415mg,1.0mmol)および3−ブトキシ−4−( 1−エチル−3,3−ジメチル−2−インドリニリデンメチル)−シクロブト− 3 −エン−1,2−ジオン(7b)(339mg,1.0mmol)を無水1−ブ タノール(10ml)と混合し、得られた混合物をさらに16h還流下で加熱し て、濃青色の溶液を得た。減圧で溶剤を除去し、残留物をフラッシュクロマトグ ラフィー(シリカ;4−10%メタノール/ジクロロメタン)で精製して標記染 料(11d)420mgを得た。 λmax(MeOH)628nm δH(300MHz,CDCl3)1.38(3H,t,j7.1Hz,インド ールN−CH2−C 3),1.47(2H,m,−C 2−),1.65−1. 85(16H,m,2×インドールCMe2および2×−C 2−),2.02( 3H,s,C 3−COO−),4.00(4H,幅広,2×インドールN−C 2 −),4.04(2H,t,j6.4Hz,−C 2−OAc),5.92− 5.94(いずれも1H,s,2×メチン−C=),6.96(2H,m)+ 7.13(2H,m)+7.30(4H,m)=8×インドールアリール−H2−(1−エチル−3,3−ジメチル−2−インドレニリデンメチル)−4−( 1−(5−ヒドロキシペンチル)−3,3−ジメチル−2−インドリニリデンメ チル)−シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(11e) アセテート保護染料(11d)(400mg)のメタノール(20nl)溶液 に炭酸カリウム(200mg)を加えた。混合物をt.l.c.(シリカ;10 %メタノール/ジクロロメタン。(11d),Rf=0.6→811e),Rf =0.35)でモニターしながら室温で撹拌した。2h後減圧で溶剤を除去し、 残留物をフラッシュクロマトグラフィー(シリカ;4−10%メタノール/ジク ロロメタン)により精製して標記化合物(11e)338mgを得た。 λmax(MeOH)628nm δH(300MHz,CDCl3)1.37(3H,t,j7.2Hz,インド ールN−CH2−C 3),1.54(2H,m,−C 2−),1.67−1. 88(16H,m,2×インドールCMe2および2×−C 2−),2.45( 1H,幅広s−O),3.67(2H,t,j6.2Hz,−C 2−OH) ,4.04(4H,幅広,2×インドールN−C 2−),5.92+5.98 (い ずれも1H,s,2×メチン−C=),6.97(2H,m)+7.12(2 H,m9+7.30(4H,m9=8×インドールアリール−H。ホスフィチル化によるホスホルアミダイト染料(11f)の生成 ヒドロキシ誘導染料(11e)(205mg,0.5mmol)を窒素雰囲気 中で乾燥ジクロロメタン(5ml)に溶解した。この青色溶液にN,N−ジイソ プロピルエチルアミン(0.1ml)に続いて2−シアノエチル−N,N−ジイ ソプロピルクロロホスホルアミダイト(5滴)を添加し、混合物を室温で1.5 h撹拌した。t.l.c.(シリカ;10%メタノール/ジクロロメタン。(1 1e),Rf=0.35→(11f),Rf=0.55)。次いで混合物を10 %トリエチルアミン/酢酸エチルで希釈して10%炭酸ナトリウム水溶液および ブラインで洗った。この有機溶液を乾燥し(MgSO4)、濾過して、減圧で溶 剤を除去した。得られたガムを短いシリカプラグ(silica plug)に より精製(5−15%トリエチルアミン/ジクロロメタン)して、溶剤除去後標 記化合物(11f)(150mg)を得た。次にこの溶液はDNA自動合成装置 に直接使用した。ホスホルアミダイト染料(11l)の合成 2−4−ビスー(1−(5−ヒドロキシペンチル)−3,3−ジメチル−2−イ ンドリニリデンメチル)−シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(1 1g) 中間体(1m)(4.35g,10.5mmol)および3,4−ジヒドロキ シシクロブト−3−エン−1,2−ジオン(570mg,5.0mmol)を乾 燥1−ブタノール(20ml)中で混合し、得られた混合物を16h還流下で加 熱して濃青色溶液を得た。t.l.c.分析によって3種の青色生成物が認めら れた(シリカ;15%メタノール/ジクロロメタン。Rf=0.8,0.65お よび0.55)。溶剤を減圧で除去して残留物をメタノール(20ml)に溶解 してから炭酸カリウム(500mg)を加えた。この混合物を室温で2h撹拌し た;(シリカ;15%メタノール/ジクロロメタン。Rf=0.8,0.65お よび0.55→Rf0.55のみ)。溶剤除去後残留物を水とジクロロメタンで 分配させ、有機層を残して、水およびブラインで洗った後乾燥し(Na2SO4) 、濾過して減圧で溶剤を除去した。フラッシュクロマトグラフィー(シリカ;4 −15%メタノール/ジクロエタン)により粗染料を精製して標記化合物(11 g)1.47gを得た。 λmax(MeOH)630nm δH(300MHz,CDCl3)1.52(4H,m,2×−C 2−),1 .65−1.90(20H,m,2×インドールCMe2および4×−C 2−) ,2.7(2H,幅広,2×−O),3.66(4H,t,j6.2Hz,2 ×−C 2−OH),4.0284H,幅広,2×インドールN−C 2−),5 .96(2H,s,2×メチン−C=),6.97(2H,d,j7.7Hz )+7.12(2H,t,j7.3aHz)+7.30(4H,m)=8×イン ドールアリール−H。2−(5−ヒドロキシペンチル−3,3−ジメチル−2−インドリニリデンメチ ル)−4−(1−((4,4’−ジメトキシドリチルオキシ)ペンチル)−3, 3−ジメチル−2−インドリニリデンメチル)−シクロブテンジイリウム−1, 3−ジオーレート(11h) ビスヒドロキシ染料(11g)(1.14g,2.0mmol)及び4,4’ −ジメトキシドリチルクロリド(0.75g,2.2mmol)を乾燥ピリジン (10ml)に溶解して窒素雰囲気中で室温下16h撹拌した。t.l.c.分 析(シリカ;10%メタノール/ジクロロメタン)は未反応物(11g)(Rf =0.25)、生成物(11h)(Rf=0.45)及び若干のビス保護化合物 (Rf=0.9)の3つの青いスポットを示した。反応はメタノール(1ml) の添加によって停止させた後5分間撹拌してから溶剤を減圧で除去した。次いで 青色成分をフラッシュクロマトグラフィー(シリカ;1−10%メタノール/ク ロロホルム)によって分離した。ビス保護化合物を含む画分は集めてトリクロロ 酢酸(0.5g)で1時間処理した後未反応染料を含む画分と一緒にした。(1 1g)はさらに回収して上記のように再反応させた。反応及び精製後、生成物( 11h)は、最初の反応からのものと合わせると合計1.18gを得た。 λmax(CH2Cl2)634nm。トリクロロ酢酸の添加は416nmおよび5 04nmに、DMTカチオンに相当する余分のピークを示した。 δH(300MHz,CDCl3)1.02(4H,m,2×−C 2−),1 .51−1.88(20H,m,2×インドールCMe2および4×−C 2−) ,2.4(1H,幅広,−O),3.03(2H,t,j6.0Hz,−C 2 −ODMT),3.66(2H,t,j6.2Hz,−C 2−OH),3.7 6(6H,s,2×Ar−OMe),14.0084H,幅広,2×インドール N−C 2−),5.92+5.98(いずれも1H,s,2×メチン−C= ),6.78(4H,m),6.94(2H,m),7.09−7.40(15 H,m)。ホスフィチル化によるホスホルアミダイト染料(11i)の生成 染料(11h)(220mg,0.25mmol)を乾燥テトラヒドロフラン (2ml)に溶解し、この濃青色溶液にN,N−ジイソプロビルエチルアミン( 0.1ml)を加え、続いて2−シアノエチル−N,N−ジイソプロピルチルク ロロホスホルアミダイト(0.1ml,0.4mmol)を加えた。得られた混 合物を室温で撹拌して、反応をt.l.c.(シリカ;酢酸エチル50%:アセ トニトリル50%。(11h),Rf=0.35→(11i),Rf=0.65 )でモニターした。2h後混合物を酢酸エチル(25ml)で希釈して5%炭酸 水素ナトリウム水溶液およびブラインで洗った後乾燥し(MgSO4)、厚さ0 .5cmのシリカプラグで濾過し、酢酸エチルで洗浄した。溶剤を減圧で除去し たのち、乾燥トルエン溶液から再蒸発させた。次いで残留物を高真空で乾燥して 、t.l.c.(シリカ;酢酸エチル50%:アセトニトリル50%。1つの青 いスポットRf=0.65)で再分析して、直接DNA自動合成装置にかけてD NAの配列決定に使用した。染料ホスホルアミダイト(11l)の合成 2−(4−ビス(1−(5−ヒドロキシペンチル)−3,3−ジメチル−2−ベ ンズインドリニリデンメチル)−シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレー ト(11j) 染料(11g)と類似の方法で合成した。2.96g(43%)。 λmax(MeOH)663nm δH(300MHz,CDCl3)1.50(4H,m,2×−C 2−),1 1.66(4H,m,2×−C 2−),1.86(4H,m,2×−C 2−) ,1.97(12H,s,2×インドールCMe2),3.4(2H,s,2× −H),3.62(4H,t,2×−C 2−OH),4.07(4H,幅広 ,2×インドールN−C 2−),5.97(2H,s,2×メチン−C=) ,7.22(2H,app t),7.32(2H,app t),7.47( 2H,td),7.79(4H,app t),8.10(2H,d)。2−(5−ヒドロキシペンチル−3,3−ジメチル−2−ベンズインドリニリデ ンメチル)−4−(1−((4,4’−ジメトキシドリチルオキシ)ペンチル) −3,3−ジメチル−2−ベンズインドリニリデンメチル)−シクロブテンジイ リウム−1,3−ジオーレート(11k) 染料(11h)と類似の方法によって合成した。1.58g(38%)。 λmax(MeOH)663nm MS(NALDI−TOF):939 δH(300MHz,CDCl3)1.4−1.9812H,m,6×−C 2 −),1.982+1.985(いずれも6H,s,2×インドールCMe2) ,2.98(2H,t,−C 2−ODMT),3.63(2H,t,−C 2− OH),3.67(3H,s,MMT−OMe),4.04(4H,幅広,2× インドールN−C 2−),5.93+5.99(いずれも1H,s,2×メチ ン−C=),6.69(2H,m),7.1−7.24(10H,m),7. 28−7.36(6H,n),7.45−7.53(2H,m),7.70−7 .83(4H,m),8.08−8.16(2H,m)。 染料モノマーのDNAプライマーへの組み込みおよび配列決定における使用 Pharmacia“Pac”ベース アミダイト[実施例(11f)]また はGlen Research“Ultra−Mild”アミダイト[(11c ),(11i)]を用いて、ABI 394型 4カラムDNA合成装置にかけ て染料プライマーを合成した。他のすべての合成試薬はABIから得た。オリゴ ヌ クレオチドは、カップリング時間を手動で延長させる染料−アミダイトのカップ リング反応以外は標準サイクルを用いて0.2μmolスケールで調製した。 使用したプライマー配列は−21 M13 ユニバーサル18量体 5’tg taaaacgacggccagt 3’であった。担体からの切断に続く脱保 護は30%NH4OHを用い60℃で20分行うか(11f)、または0.05 M K2CO3のMeOH溶液で25℃で2h行った。脱保護後粗オリゴヌクレオ チドを真空濃縮した後10分の1の容量の3M 酢酸ナトリウム及び3倍量の無 水エタノールを加えて沈殿させた。数分間の13000gによる遠心分離後DN Aペレットを70%エタノールで洗い100μlの95%TE緩衝液/5%アセ トニトリルに溶解してHPLCに備えた。分光分析用に1つの画分を用い、DN Aと染料との吸光係数の比から概略の標識化率を判断した。オリゴヌクレオチド の最終精製は、Spherisorb ODS2C18カラム[5μ]を用いる HPLCにより、0.1M酢酸アンモニウム及びアセトニトリルを溶離掖とし、 1ml/分において5−70%アセトニトリル勾配を用いて行った。検出は26 0nmおよび640nmで行い両波長で吸収する画分を集めた。これらを上記の ように真空濃縮してエタノールで沈殿させた。DNAペレットはTE緩衝掖に溶 解してOD215−750nmスペクトルを測定した。プライマーはDNA配列 決定のために2pmol/μlに希釈した。 配列決定実験は実施例5に概説したように行い優れた結果を収めた。実施例12 ホスホルアミダイトへの転化に適するヒドロキシスクアラート染料誘導体の合成 2−(1−(13−ヒドロキシ−7−アザ−6−オキソトリデカニル)−3,3 −ジメチル−5−スルホナト−2−インドリニリデンメチル)−4−(1−エチ ル−3,3−ジメチル−5−スルホナト−2−インドリニリデンメチル)−シク ロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(12a) NHSエステルとしての染料(2b)の活性化 染料(2b)(100mg,0.11mmol)、O−(N−スクシンイミジ ル)−N,N,N’,N’−ビス(テトラメチレン)ウロニウムヘキサフルオロ ホスフェート(70mg,0.17m)およびN,N−ジイソプロピルエチルア ミン(10滴)を乾燥N,N−ジメチルホルムアミド(2ml)中で混合して濃 青色溶液を得た。染料−NHSエステルを得る反応をt.l.c.(C−18シ リカ;メタノール40%:水60%。(2b)Rf=0.2,NHSエステルR f=0.3)によってモニターした。反応は2h後に完了した。生成物はさらに 処理することなく次の反応に使用した。2−(1−(13−ヒドロキシ−7−アザ−6−オキントリデカニル)−3,3 −ジメチル−5−スルホナト−2−インドリニリデンメチル)−4−(1−エチ ル−3,3−ジメチル−5−スルホナト−2−インドリニリデンメチル)−シク ロブテンジイリウム−1.3−ジオーレート(12a) 上記混合物に6−アミノヘキサン−1−オール(25mg,0.2mmol) を加えて、混合物をt.l.c.(C−18シリカ;メタノール50%:水50 %。NHSエステルRf=0.4,(12a)Rf=0.55)でモニターしな がら室温で撹拌した。反応は1h後完了した。粗染料をジエチルエーテルで沈殿 させ、真空乾燥した後分取HPLC(C−18シリカカラム;水→メタノール勾 配)により精製した。標記化合物(12a)の収量=70mg。2−(1−(14−(4,4’−ジメトキシドリチルオキシ)−13−ヒドロキ シ−11−オキサ−7−アザ−6−オキソテトラデカニル)−3,3−ジメチル −5−スルホナト−2−インドリニリデンメチル)−4−(1−エチル−3,3 −ジメチル−5−スルホナト−2−インドリニリデンメチル)−シクロブテンジ イリウム−1,3−ジオーレート(12b) NHSエステルとしての染料(2b)の活性化 実施例(12a)に記載したように染料(2b)(40mg,0.05mmo l)を反応させて、NHSエステルを得、それを精製することなく使用した。2−(1−(14−(4,4’−ジメトキシドリチルオキシ)−13−ヒドロキ シ−11−オキサ−7−アザ−6−オキソテトラデカニル)−3,3−ジメチル −5−スルホナト−2−インドリニリデンメチル)−4−(1−エチル−3,3 −ジメチル−5−スルホナト−2−インドリニリデンメチル)−シクロブテンジ イリウム−1,3−ジオーレート(12b) 上記混合物に7−(4,4’−ジメトキシドリチルオキシ)−6−ヒドロキシ −4−オキサヘプチルアミン(30mg,0.067mmol)を加えて、絶え ず撹拌した。反応をt.l.c.(C−18シリカ;エタノール50%:水50 %。NHSエステルRf=0.8,(12b)Rf=0.6)によってモニター した。1h後反応は完了し、ジエチルエーテルを加えて染料を沈殿させた。粗製 物を分取t.l.c.(C−18シリカ;メタノール60%:水40%)により 精製して純染料(12b)55mgを得た。 λmax(MeOH)636nm;λem(MeOH) δH(300MHz,DMSO)1.1−1.35(5H,m),1.4−1 .7(18H,m,インドールCMe2および3×−C 2−),1.97(2H ,t,R−C 2−CONH−),2.85(2H,m,グリコール−C2− ),2.94(2H,m,グリコール−C2−),3.10(1H,m,グリ コー ル−C−),3.28(4H,m,−CONH−C 2−および−C 2O−グ リコール),3.64(6H,s,2×Ar−OMe),4.04(4H,幅広 m,2×インドールN−C 2−),4.81(1H,appd,−O),5 .74(2H,s,2×メチン−C=),6.79(4H,m)+7.08− 7.28(9H,m)=×DMTアリール−H,7.32(2H,m)+7.5 5(2H,m)+7.61(2H,m)=6×インドールアリール−H,7.6 9(1H,t,−CON−)。 実施例13 非スルホン化スクアラート染料の合成とスルホン酸誘導スクアラート染料との光 安定性の比較 2−(1−(5−カルボキシペンチル)−3,3−ジメチル−2−インドリニリ デンメチル)−4−(1−エチル−3,3−ジメチル−2−インドリニリデンメ チル)シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(13a) (2b)ブチルエステル(上記参照)、(1i),スクアリン酸および(1g )と同様に標記化合物をそのブチルエステルとして調製した。 λmax(MeOH)630nm;λem(MeOH)643nm δH(270MHz;CDCl3)0.93(3H,t,j7.3),1.3− 1.92(13H,m),1.78(12H,s),2.32(2H,t,j7 .3),3.9−4.2(4H,m),4.06(2H,t,j6.7),5. 94(1H,s),5.97(1H,s),6.−7.05(2H,m),7. 11−7.25(2H,m)および7.26−7.45(4H,m); 実施例(2b)と類似の方法でブチルエステルをけん化して標記化合物(13 a)を得た。 δH(270MHz;CDCl3)1.40(3H,t,j7.3),1.60 −2.00(6H,m),1.78(12H,s),2.42−2.50(2H ,m),3.95−4.18(4H,m),5.90−6.00(1H,br s),6.05−6.15(1H,br s),6.93−7.08(2H,m ),7.10−7.25(2H,m)および7.28−7.45(4H,m) 実施例(4)に記載した方法に従って(13a)のスクシンイミジルエステル への活性化を行った。2−(1−ブチル−3,3−ジメチル−5−カルボキシメチル−2−インドリニ リデンメチル)−4−(1−エチル−3,3−ジメチル−2−インドリニリデン メチル)シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(13b) 実施例(2b)ブチルエステル(上記参照)、(1j)、スクアリン酸および (1g)と同様に標記化合物をそのブチルエステルとして調製した。 λmax(MeOH)632nm δH(270MHz;CDCl3)0.90(3H,t),0.98(3H,t ,1.20−2.10(7H,m),1.80(12H,s),3.65(2H ,br s),3.90−4.20(6H,m),5.95(2H,s),6. 85−7.05(2H,m)および7.15−7.45(5H,m)。 実施例(2b)と類似の方法でブチルエステルをけん化して標記化合物(13 b)を得た。 δH(270MHz;CDCl3)0.95(3H,t),1.35−1.55 (5H,m),1.70−1.90(14H,m),3.70(2H,s),3 .80−4.20(4H,m),5.96および6.00(いずれも1H.s) ,6.92(1H,d),7.00(1H,d),7.15(1H,d)および 7.32−7.41(1H,m) 実施例(4)に記載した方法に従って(13a)のスクシンイミジルエステル への活性化を行った。2−(1−(5−カルボキシペンチル)−3,3−ジメチル−2−ベンズインド リニリデンメチル)−4−(1−エチル−3,3−ジメチル−2−ベンズインド リニリデンメチル)シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(13c) 2−ブタノール(20ml)中の(1k)(119mg)、(1l)(162 mg)、スクアリン酸(37mg)および酢酸カリウム(98mg)の混合物を 10h100℃で加熱した後真空濃縮した。HPLC(C18イソクラチック(i socratic)MeOH)による残留物の精製によって標記化合物(13c )を得た。 δH(270MHz;CDCl3)1.45(3H,t),1.76(2H,m ),1.85−2.05(4H,m),2.07(12H,s),2.48(2 H,m),4.10−4.28(4H,m),5.98および6.12(いずれ も1H,s), 実施例(4)に記載した方法に従って(13c)のスクシンイミジルエステル への活性化を行った。2−(1−(5−カルボキシペンチル)−3,3−ジメチル−2−インドリニリ デンメチル)−4−(3−エチル−2−ベンゾチアゾリニリデンメチル)−シク ロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(13d) 中間体(1l)およびスクアリン酸から調製した中間体半染料ならびに中間体 (1s)から合成して、実施例(2b)に従ってn−ブチルエステルを得た。 けん化によって遊離酸(13d)を得、これを実施例(4)に従ってN−スク シンイミジルエステルに変えた。 λmax(MeOH)638nm δH(270MHz;CDCl3)1.46(3H,t,CH2Me),1.6 3−2.07(6H,m),1.75(6H,s,2×Me),2.46(2H ,t,CH2CO2H),3.95(2H,br t,NCH2CH2),4.25 (2H,q,NCH2CH3),5.93および6.00(いずれも1H,s,2 ×ビニルCH),6.90(1H.d,ArH),7.04−7.54(6H, シリーズm,ArH)および7.61(1H,d,ArH)2−(1−(5−カルボキシペンチル)−3,3−ジメチル−2−ベンズインド リニリデンメチル)−4−(1−メチル−3,3−ジメチル−2−インドリニリ デンメチル)シクロブテンジイリウム−1,3−ジオーレート(13e) 1,2,3,3−テトラメチルイントルニニウムヨウ化物およびスクアリン酸 から調製した中間体半染料ならびに中間体(1l)から合成して実施例(2b) に従ってn−ブチルエステルを得た。 けん化によって遊離酸(13e)を得た。 λmax(MeOH)644nm 遊離酸:δH(300MHz;CDCl3)1.70−1.80(12H,m, インドールCMe2+3×CH2),2.05(6H,s,ベンズインドールCM e2),2.47(2H,br t,CH2CO2H),3.57(3H,br s,インドールNCH3),4.16(2H,br t,ベンズインドールNC H2−),5.88+6.14(いずれも1H,s,ビニルH),7.00(1 H,d),7.13(1H,m),7.26−7.36(3H,m),7.43 (1H,app t),7.58(1H,app t),7.89(2H,ap p t),8.20(1H,d)。 インドリニウム系スクアラート染料の光安定性実施例 全体的電荷 スルホン酸アリール基の数 スルホン酸アルキル基の数 T1/2(分) Cy5TM −1 2 0 26.4 13a 0 0 0 25.4 13b 0 0 0 26.1 2f −1 1 0 40.4 2d −1 1 0 51.0 2e −3 1 2 61.2 2c −2 2 0 81.3 2a −3 2 1 88.5 2b −2 2 0 94.9 ベンズインドール系染料実施例 全体的電荷 スルホン酸アリール基の数 スルホン酸アルキル基の数 T1/2(分) 13c 0 0 0 22.4 2h −2 2 0 38.9 チアゾリウム/インドリニウム混合系スクアラート染料の光安定性実施例 全体的電荷 スルホン酸アリール基の数 スルホン酸アルキル基の数 T1/2(分) 13d 0 0 0 7.7 3b −1 0 1 10.7 3a −1 1 0 15.2実施例14 エネルギー転移カセット(Energy Transfer Cassette )の合成 2,4−ビス(1−(5−カルボキシペンチル)−3,3−ジメチル−5−スル ホナト−2−インドリニリデンメチル)シクロブテンジイリウム−1,3−ジオ ーレート(14a) 中間体(1c)(1.42g,3.0mmol)とスクアリン酸(0.17g ,1.5mmol)を無水1−ブタノール(10ml)中で混合した。得られた 混合物を110℃で65h加熱した。この間に濃緑青色を生じ、若干の暗色固体 が存在した。溶剤を減圧で除去した後残留物をメタノール(15ml)に再溶解 して水酸化カリウム(0.5g,9.0mmol)の水(10ml)溶液を加え た。この溶液を20h撹拌した。t.l.c.分析(C18−シリカ;メタノー ル50%:水50%。Rf=0.6における主要青色スポット)。次いで溶液を 酢酸で中和してから分取HPLC(C18,水→メタノール勾配)で精製して標 記染料(14a)を得た。 λmax(MeOH)=638nm;λex(MeOH)=636nm;λem=6 44NM。 δH(300MHz,CD3OD)1.52(4H,m),1.70(4H,m ),1.77(12H,s,インドールCMe2),1.86(4H,m),2 .35(4H,t,j7.3,2×−C 2CO2H),4.17(12H,幅広 s,2×インドールN−C 2−),6.03(2H,s,2×ビニル−C= ),7.33(2H,d,j7.7Hz),7.86−7.90(4H,m)。3−(3−(t−ブチルオキシカルボニルアミノ)プロピルアミノ)−2,4− ビス(3−エチル−2−ベンゾチアゾリニリデンメチル)シクロブテンジイリウ ム−1−オーレートメタスルフェート(14b) 染料(9b)(560mg,1.0mmol)をジクロロメタン(20ml) に溶解した。得られた濃青色溶液にt−ブチル−N−(3−アミノプロピル)カ ルバメート(190mg,1.1mmol)を加えた。この混合物をt.l.c .(シリカ;10%メタノールのジクロロメタン溶液。(9b)Rf=0.2→ (14b)Rf=0.3)によって反応が完了するまで室温で撹拌した。次いで この溶液を水洗し、乾燥し(Na2SO4)、濾過し、溶剤を減圧で除去して容積 を約5mlにした。生成物はさらにジエチルエーテルを加えて沈殿させ、得られ た固体を集めてエーテルで洗い、35℃で真空乾燥して標記染料(14b)(6 40mg)を得た。 λmax(MeOH)=658nm;λex(MeOH)=658nm;λem=6 70NM。 δH(300MHz,CDCl3)1.40(9H,s,−CMe3),1.4 8(6H,t,j7.0Hz,チアゾールN−CH2−C 3),1.97(2H ,quin,−CH2−C 2−CH2−),3.31および3.66(いずれも 2H,q,NH−C 2−),3.79(3H,s,メタスルフェート),4. 13および4.44(いずれも2H,q,チアゾールN−C 2−CH3),5. 69(1H,s,ビニル−C=),5.89(1H,幅広t,BOC−N− ),6.58(1H,s,ビニル−C=),7.12−7.20(2H,m) ,7.28−7.36(3H,m),7.42−7.47(2H,m),7.5 8(1H,d),8.83(1H,幅広t,スクアラート−N−CH2−)。3−((アミノプロピル)アミノ)−2,4−ビス(3−エチル−2−ベンゾチ アゾリニリデンメチル)シクロブテンジイリウム−1−オーレートトリフルオロ アセテート,トリフルオロ酢酸塩(14c) 保護染料(14b)(250mg)をクロロホルム(4ml)に溶解した。こ の濃青色溶液にトリフルオロ酢酸(2ml)を加えると溶液は黄褐色に変わった 。この混合物を1h撹拌し、減圧で溶剤を除去した。残留物を4mlの10%メ タノール/ジクロロメタンに再溶解すると青色を保った。ジエチルエーテルを加 えて染料を沈殿させて固体を集め、新しいエーテルでよく洗い、50℃で真空乾 燥して標記アミン染料(14c)245mgを得た。 λmax(MeOH)=656nm;λex(MeOH)=657nm;λem=6 71nm。 δH(300MHz,DMSO)1.27−1.36(6H,2×重複t,チ アゾールN−CH2−C 3),1.95(2H,quin,−CH2−C 2−C H2−),2.9682H,幅広,−C 2−NH3 +),3.72(2H,q,− NH−C 2−),4.33−4.45(4H,2×重複幅広q,チアゾールN −C 2−CH3),5.91および6.23(いずれも1H,s,ビニル−C =),7.32−7.42(2H,app quin.),7.49−7.58 (2H,m),7.65−7.75(2H,2×d),7.84(3H,幅広s ,−N 3 +),7.94−8.02(2H,2×d),8.98(1H,幅広t ,スクアラート−N−CH2−)。(14a)の(14c)へのカップリングによるETカセット(14d)の生成 二酸染料(14a)(60mg)を無水N,N−ジメチルホルムアミド(1m l)に溶解して、この濃青色溶液にO−(N−スクシンイミジル)−N,N,N ’,N’−ビス(テトラメチレン)ウロニウムヘキサフルオロホスフェート(2 7mg)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(50μl)を加えた。こ の混合物を室温で1h撹拌した。t.l.c.(C18シリカ;メタノール50 %:水50%。(14a)Rf=0.5→モノNHSエステル,Rf=0.35 およびビスNHSエステル,Rf=0.2)。次いで上記混合物にN,N−ジイ ソプロピルエチルアミン(150μl)及びアミン染料(14c)(45mg) を加えて、この混合物をさらに2h撹拌した。t.l.c.(C18シリカ;メ タノール85%:水15%。(14a)Rf=0.95,アミン(14c)Rf= 0.1,生成物(14d)Rf=0.55)。ジエチルエーテルで沈殿させて粗 染料を単離した。粗固体を分取HPLC(C18シリカ;水→メタノール勾配) により精製して化合物染料(14d)を得た。 λmax(MeOH)=638nm、短い波長と長い波長のショルダー(sho ulder)を有する。 λex(MeOH)=640nm;λem=671nm。 δH(300MHz,DMSO)1.17−1.35(8H,m,2×チアゾ ールN−CH2−C 3および−C 2−),1.50−1.72(24H,m, 2×インドールN−CH2−C 3および6×−C 2−),2.03(2H,幅 広t,−C 2−CONH),2.18(2H,t,7.2Hz,−C 2−CO2 H),3.07および3.52(いずれも2H,幅広,NH−C 2−),4. 04(4H,幅広,2×インドールN−C 2−CH3),4.38(4H,幅広 ,2×チアゾールN−C 2−CH3),5.77(2H,s,インドールビニル −H),5.85および6.31(いずれも1H,s,チアゾールビニル−H) ,7.21−7.39(4H,m,4×アリール−H),7.43−7.72( 8H,m.8×アリール−H),7.87−7.99(3H,m,2×アリール −Hおよび−CON−),8.82(1H,幅広t,スクアラート−N−C H2−)。 実施例15 溶液相ならびに固相アプローチを用いるスクアラート染料標識化ペプチドの合成 代表例固相におけるペプチドの合成 固相Fmoc化学を用いて、セリンタンパク質キナーゼ基質ペプチド(NH2 −ARRVTSAARRS−OH)を合成し、合成の最後にN−末端Fmoc基 を除去した。ペプチドは100mgの樹脂から切断し、トリフルオロ酢酸、水、 チオアニソールおよびエタンジチオール(95:2.5:5:2.5v/v,2 ml)の混合物を用いて90分間脱保護した。粗ペプチドは冷ジエチルエーテル から沈殿させ、遠心分離し、真空乾燥した後水に溶解し、セミ分取HPLCによ りVydac C−18逆相カラムを用い、4ml/分の流速および水/0.1 %TFAから60%アセトニトリル/0.1%TFAの勾配で30分間にわたっ て精製した。検出は230nmにおいて行った。8.5分で溶離する主ピークを 集め、冷凍乾燥して10mgの所望のペプチドを白色固体として得た。染料−NHSエステルの調製 スクアラート染料(2i)(88mg,0.117mmol)、N−ヒドロキ シスクシンイミド(20mg,0.174mmol)およびN−シクロヘキシル −N’−(2−モルホリノエチル)カルボジイミドメチル−p−トルエンスルホ ネート(45mg,0.11mmol)ならびに4−ジメチルアミノピリジンの 1つの小結晶を磁気撹拌子を備えた丸底フラスコに入れて乾燥DMF(2ml) を加えた。混合物を外界温度で16h撹拌した後溶剤を減圧で除去し、青色残留 物を乾燥DMF(1ml)に溶解した。固相標識化 100mgのペプチド樹脂(ペプチド0.03mmol以下に相当)を1.5 mlのポリプロピレン製Vバイアルに秤取した後0.4mlの染料−NHSエス テル溶液に続いて0.6mlの乾燥DMSOと0.02mlのジイソプロピルエ チルアミンを加えた。バイアルは18hの間外界温度にある暗所のローラー上に 置いた。樹脂は濾過し、2×1mlのDMSO、2×1mlのメタノールおよび 最後に2×1mlのジクロロメタンで洗った後真空乾燥した。樹脂を上記のよう に2mlの脱保護混合物で処理して樹脂から標識化ペプチドを切断して、保護基 を除去した。ペプチドはジエチルエーテルから青色固体として沈殿させた。これ は上記のような未標識化ペプチドと同様に処理した。HPLC精製によって22 .5分後に青色のピークが溶離し、これを集め、凍結乾燥して3mgの青色固体 を得た。質量分析の結果1933m.u.にピークを示した(スクアラート染料 標識化ペプチドの理論分子量=1930)。溶液相標識化 ポリプロピレン製Vバイアル中で5.0mg(0.004mmol)のペプチ ドに0.3mlの染料−NHS溶液を加え、さらに0.7mlの乾燥DMSOと 0.02mlのジイソプロピルエチルアミンを加えた後、バイアルを暗所のロー ラー上に18h置いた。次いで上記に概説したと同じ条件を用い、セミ分取HP LCにかけて混合物を分離した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウエスト,リチャード・マーティン イギリス国ユーエックス8・1エックステ ィー,ミドルセックス,アクスブリッジ, ページズ・レイン 38 (72)発明者 ブリッグス,マーク・サミュエル・ジョナ サン イギリス国エイチピー6・6エヌキュー, バッキンガムシャー,アマーシャム,パー ク・プレイス 109 (72)発明者 カミンズ,ウィリアム・ジョナサン イギリス国エイチピー23・4ビーイー,ハ ートフォードシャー,トリング,ソーント ゥリー・ドライブ 5 (72)発明者 ブルース,イーアン・エドワード アイルランド国カウンティ・ミース,ダン スラフリン,グリーンアール 37

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.式(I)または(II)または(IIa)のスクアラート染料。 (式中、各Zは独立してOまたはSまたはCR1 2であり、 n=1−3、 sおよびmはそれぞれ0、1または2であり、 R1は低級アルキル(炭素原子が1−4個)であり、 各R2は独立して電子供与基および電子求引基から選ばれるか、または1ない し5個の正に帯電した窒素原子を含む分枝鎖もしくは直鎖状の最大30個の炭素 原子であり、 各R3は独立してアルキレン、アルケニレンおよびアルキニレン(炭素原子が 1−20個)から選ばれるか、または1ないし5個のエーテル状酸素原子または アリーレン環または正に帯電した窒素原子を含む分枝鎖もしくは直鎖状の最大3 0個の炭素原子であり、 少なくとも1つのXはOH、SHまたはNH2のような求核性官能基であるか 、あるいはまた求核試薬と反応することができる基であり、 また存在する他のXは独立してHおよびSO3 -および式(I)または(II)ま たは(IIa)のスクアラート染料および他の蛍光色素の残基から選ばれ、 ただし少なくとも1つのR2はSO3 -で、かつ/または少なくとも1つのXは ホスホルアミダイトであるものとする。) 2.式(III)または(IV)または(IVa)のスクアラート染料。 (式中、各Zは独立してOまたはSまたはCR1 2であり、 n=1−3、 sおよびmはそれぞれ0、1または2であり、 R1は低級アルキル(炭素原子が1−4個)であり、 各R2は独立して電子供与基および電子求引基から選ばれるか、または1ない し5個の正に帯電した窒素原子を含む分枝鎖もしくは直鎖状の最大30個の炭素 原子であり、 各R3は独立してアルキレン、アルケニレンおよびアルキニレン(炭素原子が 1−20個)から選ばれるか、または1ないし5個のエーテル状酸素原子または アリーレン環または正に帯電した窒素原子を含む分枝鎖もしくは直鎖状の最大3 0個の炭素原子であり、 少なくとも1つのXはOH、SHまたはNH2のような求核性官能基であるか 、あるいはまた求核試薬と反応することができる基であり、 また存在する他のXは独立してHおよびSO3 -および式(III)、(IV)また は(IVa)のスクアラート染料および他の蛍光色素の残基から選ばれ、 AはO、NR4またはSであり、 R4はアルキル、アルケニルまたはHであり、かつ 各Yは独立してXまたはHである。) 3.少なくとも1つのR2がSO3 -である請求項1または請求項2記載のスク アラート染料。 4.nが1でZが−C(CH32である請求項1ないし請求項3のいずれか1 つの項記載のスクアラート染料。 5.1ないし5個のSO3 -基が存在する請求項1ないし請求項4のいずれか1 つの項記載のスクアラート染料。 6.少なくとも1つのXがCO2H、活性カルボキシル、CO活性エステル、 NCS、Oホスホルアミダイト、NCOCH2lおよび から選ばれる請求項1ないし請求項5のいずれか1つの項記載のスクアラート染 料。 7.各R2が独立してハロゲン、アルコキシ、第一、第二および第三級アミン 、ニトロならびに−R3Xから選ばれる請求項1ないし請求項6のいずれか1つ の項記載のスクアラート染料。 8.生体分子と請求項1ないし請求項7のいずれか1つの項記載のスクアラー ト染料との付加物。 9.ヌクレシドまたはヌクレオチドもしくは類似体またはオリゴヌクレオチド または核酸と式(I)もしくは(II)もしくは(IIa)もしくは(III)もしく は(IV)もしくは(IVa)のスクアラート染料との付加物。 (式中、各Zは独立してOまたはSまたはCR1 2であり、 n=1−3、 R1は低級アルキル(炭素原子が1−4個)であり、 各R2は独立してハロゲン、アルコキシ、第一、第二および第三級アミノ、ニ トロ、SO3 -、ならびに−R3−Xのような電子供与基および電子求引基から選 ばれるか、または1ないし5個の正に帯電した窒素原子を含む分枝鎖もしくは直 鎖状の最大30個の炭素原子であり、 各R3は独立してアルキレン、アルケニレンおよびアルキニレン(炭素原子が 1−20個)から選ばれるか、または1ないし5個のエーテル状酸素原子または アリーレン環または正に帯電した窒素原子を含む分枝鎖もしくは直鎖状の最大3 0個の炭素原子であり、 少なくとも1つのXはOH、SHまたはNH2のような求核性官能基であるか 、あるいはまた求核試薬と反応することができる基であり、この場合にXは好ま しくは下記の CO2H、酸ハロゲン化物または酸無水物のような活性カルボキシル、CO活 性エステル、NCS、Oホスホルアミダイト、NC(O)CH2lおよび から選ばれ、 存在する他のXは独立してHおよびSO3 -およびスクアラート染料(これによ って式(I)、(II)、(IIa)、(III)、(IV)および(IVa)のモノマー として示される染料のダイマーおよびオリゴマーが考えられる)、または他の蛍 光色素の残基から選ばれ、 sおよびmはそれぞれ0、1または2であり、 AはO、NR4またはSであり、 R4はアルキル、アルケニル、アルキニルまたはHであり、かつ 各Yは独立してXまたはHである。) 10.該付加物が式Q−N−CO−Sqを有し、式中Qはヌクレオチドもしく はヌクレオチド類似体またはオリゴヌクレオチド残基であり、またSqはスクア ラート染料の残基であり、この両者がQのアミン基とSqのカルボキシレート基 との間に形成されるアミド結合によって結合されている請求項9記載の付加物。 11.請求項9または請求項10記載の付加物を使用することを含む改良蛍光 配列決定法。 12.下記: ・ 第1の吸収及び放射スペクトルを有する第1または供与体蛍光色素; ・ 第2の吸収及び放射スペクトルを有する第2または受容体蛍光色素、前記第 2蛍光色素の最大放射波長は前記第1蛍光色素の最大放射波長よりも長く、また 前記第2蛍光色素の吸収スペクトルの一部が前記第1蛍光色素の放射スペクトル の一部と重なり; ・ 前記第1及第2蛍光色素間の共鳴エネルギー転移の転移のために前記第1お よび第2蛍光色素を共有結合させるための少なくとも1つのリンカー; ・ 標的化合物との共有結合を形成させることができる標的結合基; を含み、 さらに前記第1および第2蛍光色素の少なくとも1つが請求項1ないし請求項 7のいずれか1つの項記載のスクアラート染料である蛍光標識化複合体。
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