水溶性荧光染料或有色染料及其使用方法技术

公开了可用作荧光染料或有色染料的化合物。所述化合物具有以下结构(I)：包括其立体异构体、盐和互变异构体，其中R1、R2、R3、L1、L2、L3、L4、L5、L6、M1、M2、A、q、w和n如本文定义。还提供与制备和使用这类化合物相关的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景专利
本专利技术涉及新的荧光染料或有色染料及其制备方法和在多种分析方法中的用途。相关技术的描述已知荧光染料和/或有色染料特别适合其中需要高度灵敏的检测试剂的应用。能够偏好标记样品中特定成分或组分的染料能使研究者确定特定成分或组分的存在、其量和/或位置。此外，可以就多样环境中其空间分布和时间分布监测特定系统。荧光法和比色法在化学和生物学中应用特别广泛。这些方法产生关于生物分子存在、结构、距离、取向、复合状态和/或位置的有用信息。此外，时间解析法日益地用于动态学和动力学的测量。因此，已经开发了用于荧光标记或颜色标记生物分子(如核酸和蛋白质)的许多策略。苝和相关的染料具有高的光化学持久性(化学、热和光化学稳定性)和高荧光量子产率并且用于多种复印过程、太阳能电池、光伏器件和染料激光器中。但是，苝衍生物已经主要用作颜料和荧光染料。已经报道具有多种颜色和光吸收特性的苝染料。例如，BeckerS.等人,Chem.Eur.J.,6,213,984,(2000)报告了显示从蓝色至橙色颜色变化的热致性苝二甲酰亚胺发色团的合成。已经认为苝和相关的发色团作为生物分子探针的用途有限，这明显地归因于这类分子的强疏水特征及难以用这类分子区域特异性标记生物分子。因此本领域需要在没有事先光照或化学激活或酶促激活情况下允许目视或荧光检测生物分子的水溶性染料和生物标记物。理想地，这类染料和生物标记物应当强烈显色或发荧光并且应当以多种颜色和荧光波长可获得。本专利技术满足这种需要并且进一步提供相关优点。专利技术简述简言之，本专利技术总体上涉及可用作能够目视检测生物分子和其他分析物的水溶性荧光染料或有色染料和探针的化合物，以及制备它们的试剂。还描述了用于目视检测生物分子以及用于确定生物分子大小的方法。本专利技术的水溶性荧光染料或有色染料强烈显色和/或发荧光并且可以通过视检或其他手段轻易地观察。在一些实施方案中，可以在没有事先光照或化学激活或酶促激活情况下观察所述化合物。通过适宜地选择染料，如本文所述，可以获得具有多种颜色的目视可检测生物分子。在一个实施方案中，提供具有以下结构(I)的化合物：或其立体异构体、互变异构体或盐，其中R1、R2、R3、L1、L2、L3、L4、L5、L6、M1、M2、A、q、w和n如本文定义。在另一个实施方案中，提供一种用于对样品进行染色的方法，所述方法包括向所述样品按照足够在所述样品以适宜波长照亮时产生光学响应的量添加如本文所述的代表性化合物。仍在其他实施方案中，本公开提供一种用于目视检测生物分子的方法，所述方法包括：(a)提供本文所述的代表性化合物；并且(b)通过其可视特性检测化合物。所公开的其他方法包括一种用于目视检测生物分子的方法，所述方法包括：(a)将任一种所公开的化合物与一种或多种生物分子混合；并且(b)通过其可视特性检测化合物。其他实施方案涉及一种组合物，所述组合物包含任一种公开的化合物和一种或多种生物分子。还提供了这种组合物在检测一种或多种生物分子的分析方法中的用途。本专利技术的这些方面和其他方面会在参考以下详述而显而易见。专利技术详述在以下描述中，阐述某些具体细节，旨在提供对本专利技术多种实施方案的透彻理解。但是，本领域技术人员将理解本专利技术可以在没有这些细节的情况下实施。除非情境需要，否则在本说明书和权利要求通篇范围内，词“包含”及其变例，如，“包含了”和“包含着”将解释成是开放、包括性意义，即，理解为“包括但不限于”。本说明书通篇范围内对“一个实施方案“或“某个实施方案”的谈及意指在本专利技术的至少一个实施方案中包含与某实施方案联系所描述的具体特点、结构或特征。因此，短语“在一个实施方案中”或“在某个实施方案中”在本说明书通篇范围内多个位置的出现并不必然地全都指相同的实施方案。另外，具体特点、结构或特征可以在一个或多个实施方案中按任何适合的方式组合。“氨基”指-NH2基。“羧基”指-CO2H基。“氰基”指-CN基。“甲酰基”指-C(＝O)H基。“羟”或“羟基”指OH基。“亚胺基”指＝NH基。“硝基”指-NO2基。“氧代”指＝O取代基。“硫氢基”指-SH基。“硫代”指＝S基。“烷基”指仅由碳原子和氢原子组成的直链或分枝烃链基团，所述烃链基团是饱和或不饱和的(即，含有一个或多个双键和/或叁键)，具有1个至12个碳原子(C1-C12烷基)、优选地1个至8个碳原子(C1-C8烷基)或1个至6个碳原子(C1-C6烷基)，并且通过单键与分子的其余部分连接，例如，甲基、乙基、正丙基、1-甲基乙基(异丙基)、正丁基、正戊基、1,1-二甲基乙基(叔-丁基)、3-甲基己基、2-甲基己基、乙烯基、丙-1-烯基、丁-1-烯基、戊-1-烯基、戊-1,4-二烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基等。除非在本说明书中另外声明，否则烷基可以是任选取代的。“亚烷基”或“亚烷基链”指仅由碳和氢组成的使分子的其余部分与取代基连接的直链或分枝二价烃链，所述二价烃链是饱和或不饱和的(即，含有一个或多个双键和/或叁键)并且具有1个至12个碳原子，例如，亚甲基、亚乙基、亚丙基、正-亚丁基、亚乙烯基、亚丙烯基、正-亚丁烯基、亚丙炔基、正-亚丁炔基等。亚烷基链通过单键或双键与分子的其余部分连接并通过单键或双键与取代基连接。亚烷基链与分子其余部分及与取代基的连接点可以是经过链内部的一个碳或任何两个碳。除非在本说明书中另外声明，否则亚烷基链可以是任选取代的。“烷氧基”指式-ORa的基团，其中Ra是如上文定义的含有1个至12个碳原子的烷基。除非在本说明书中另外声明，否则烷氧基可以是任选取代的。“烷基氨基”指式-NHRa或-NRaRa的基团，其中每个Ra独立地是如上文定义的含有1个至12个碳原子的烷基。除非在本说明书中另外声明，否则烷基氨基可以是任选取代的。“烷基醚”指如上文定义的任何烷基，其中至少一个碳-碳键用碳-氧键替换。碳-氧键可以在末端上(如在烷氧基中)或碳氧键可以是内部的(即，C-O-C)。烷基醚包含至少一个碳氧键，但是可以包括多于一个碳氧键。例如，在烷基醚的含义内部包括聚乙二醇(PEG)。除非在本说明书中另外声明，否则烷基醚基可以是任选取代的。例如，在一些实施方案中，烷基醚用醇或磷酸酯取代。“亚烷基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化合物，具有以下结构(III)：其中：M1和M2在每次出现时独立地是包含两个或更多个双键和至少一个共轭程度的部分，并且M1的至少之一次出现是包含3个或更多个芳基环或杂芳基环或其组合的部分；L1、L3、L4、L6、L7和L8在每次出现时独立地是任选的亚烷基接头或杂亚烷基接头；R1在每次出现时独立地是H、烷基或烷氧基；R2是电子对、H、烷基、烷基醚、羟基烷基、氨烷基、羟基烷基醚、硫氢基烷基、硫氢基烷基醚、氰烷基、二氧膦基、硫代二氧膦基、烷基二氧膦基、烷基硫代二氧膦基、烷基醚二氧膦基、烷基醚硫代二氧膦基、二氧膦基烷基、二氧膦基烷基醚、硫代二氧膦基烷基或硫代二氧膦基烷基醚，或R2是包含与生物分子或微粒子连接的共价键的接头；R3是H、OH、SH、‑NH2、烷基、烷基醚、羟基烷基、氨烷基、羟基烷基醚、硫氢基烷基、硫氢基烷基醚、氰烷基、‑氧芳烷基、磷酸酯、硫代磷酸酯、烷基二氧膦基、烷基硫代二氧膦基、‑氧烷基二氧膦基、‑氧烷基硫代二氧膦基、烷基醚二氧膦基、烷基醚硫代二氧膦基、‑氧烷基醚二氧膦基、‑氧烷基醚硫代二氧膦基二氧膦基烷基、二氧膦基烷基醚、硫代二氧膦基烷基、硫代二氧膦基烷基醚、‑氧二氧膦基烷基、氧‑二氧膦基烷基醚、‑氧硫代二氧膦基烷基或‑氧硫代二氧膦基烷基醚；R4在每次出现时独立地是O‑、S‑、OZ、SZ或N(R6)2，其中Z是阳离子并且每个R6独立地是H或烷基；R5在每次出现时独立地是氧代、硫代或不存在；n是从2至20的整数；并且对于n的每个整数值，q和w各自独立地是0或1，其中对于n的至少两个整数值，q是1，或其中对于n的至少一个整数值，q和w各自独立地是1。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.22 US 61/868,9731.一种化合物，具有以下结构(III)：
其中：
M1和M2在每次出现时独立地是包含两个或更多个双键和至少一个
共轭程度的部分，并且M1的至少之一次出现是包含3个或更多个芳基
环或杂芳基环或其组合的部分；
L1、L3、L4、L6、L7和L8在每次出现时独立地是任选的亚烷基接头
或杂亚烷基接头；
R1在每次出现时独立地是H、烷基或烷氧基；
R2是电子对、H、烷基、烷基醚、羟基烷基、氨烷基、羟基烷基醚、
硫氢基烷基、硫氢基烷基醚、氰烷基、二氧膦基、硫代二氧膦基、烷
基二氧膦基、烷基硫代二氧膦基、烷基醚二氧膦基、烷基醚硫代二氧
膦基、二氧膦基烷基、二氧膦基烷基醚、硫代二氧膦基烷基或硫代二
氧膦基烷基醚，或R2是包含与生物分子或微粒子连接的共价键的接头；
R3是H、OH、SH、-NH2、烷基、烷基醚、羟基烷基、氨烷基、羟基
烷基醚、硫氢基烷基、硫氢基烷基醚、氰烷基、-氧芳烷基、磷酸酯、
硫代磷酸酯、烷基二氧膦基、烷基硫代二氧膦基、-氧烷基二氧膦基、
-氧烷基硫代二氧膦基、烷基醚二氧膦基、烷基醚硫代二氧膦基、-氧
烷基醚二氧膦基、-氧烷基醚硫代二氧膦基二氧膦基烷基、二氧膦基
烷基醚、硫代二氧膦基烷基、硫代二氧膦基烷基醚、-氧二氧膦基烷基、
氧-二氧膦基烷基醚、-氧硫代二氧膦基烷基或-氧硫代二氧膦基烷基
醚；
R4在每次出现时独立地是O-、S-、OZ、SZ或N(R6)2，其中Z是阳
离子并且每个R6独立地是H或烷基；
R5在每次出现时独立地是氧代、硫代或不存在；
n是从2至20的整数；并且
对于n的每个整数值，q和w各自独立地是0或1，其中对于n
的至少两个整数值，q是1，或其中对于n的至少一个整数值，q和w
各自独立地是1。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中对于n的每个整数值，q
是1并且w是0。
3.根据权利要求2所述的化合物，其中化合物具有以下结构
(IIa)：
其中：
M1在每次出现时独立地是包含两个或更多个双键和至少一个共轭
程度的部分，并且M1的至少之一次出现是包含四个或更多个芳基环或
杂芳基环或其组合的部分；
L1、L7和L3在每次出现时独立地是任选的亚烷基接头或杂亚烷基
接头；
R1在每次出现时独立地是H、烷基或烷氧基；
R2是H、烷基、烷基醚、羟基烷基、氨烷基、羟基烷基醚、硫氢
基烷基、硫氢基烷基醚、氰烷基、二氧膦基、硫代二氧膦基、烷基二
氧膦基、烷基硫代二氧膦基、烷基醚二氧膦基、烷基醚硫代二氧膦基、
二氧膦基烷基、二氧膦基烷基醚、硫代二氧膦基烷基或硫代二氧膦基
烷基醚，或R2是包含与生物分子或微粒子连接的共价键的接头；
R3是H、OH、SH、-NH2、烷基、烷基醚、羟基烷基、氨烷基、羟基
烷基醚、硫氢基烷基、硫氢基烷基醚、氰烷基、-氧芳烷基、磷酸酯、
硫代磷酸酯、烷基二氧膦基、烷基硫代二氧膦基、-氧烷基二氧膦基、
-氧烷基硫代二氧膦基、烷基醚二氧膦基、烷基醚硫代二氧膦基、-氧
烷基醚二氧膦基、-氧烷基醚硫代二氧膦基二氧膦基烷基、二氧膦基
烷基醚、硫代二氧膦基烷基、硫代二氧膦基烷基醚、-氧二氧膦基烷基、
氧-二氧膦基烷基醚、-氧硫代二氧膦基烷基或-氧硫代二氧膦基烷基
醚；
R4在每次出现时独立地是O-、S-、OZ、SZ或N(R6)2，其中Z是阳
离子并且每个R6独立地是H或烷基；
R5在每次出现时独立地是氧代、硫代或不存在；并且
n是从2至10的整数。
4.根据权利要求3所述的化合物，其中化合物具有以下结构
(IIb)：
其中：
R7、R8、R9、R10、R11和R12在每次出现时独立地是H或烷基；并且
x1、y1和z1在每次出现时独立地是从0至5的整数。
5.根据权利要求4所述的化合物，其中所述化合物具有以下结构
(IIc)、(IId)、(IIe)或(IIf)之一：
6.根据权利要求1所述的化合物，其中对于n的至少一个整数
值，w是1。
7.根据权利要求6所述的化合物，其中化合物具有以下结构
(IIIb)：
其中：
R7、R8、R9、R10、R11和R12在每次出现时独立地是H或烷基；并且
x1、x2、y1、y2、z1和z2在每次出现时独立地是从0至5的整数。
8.根据权利要求7所述的化合物，其中R5是氧代并且R4是O-或OZ。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的化合物，其中R2是H或电

\t子对。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的化合物，其中R2是羟基烷
基、氨烷基、羟基烷基醚、硫氢基烷基或硫氢基烷基醚。
11.根据权利要求10所述的化合物，其中所述化合物具有以下结
构之一：
其中：
R2a是-OH、-NH2或-SH；并且
a是从1至10的整数。
12.根据权利要求1-8中任一项所述的化合物，其中R2是烷基二
氧膦基、烷硫基二氧膦基、烷基醚二氧膦基、烷基醚硫代二氧膦基、
二氧膦基烷基、二氧膦基烷基醚、硫代二氧膦基烷基或硫代二氧膦基
烷基醚，其中R2任选地用选自-OH、-NH2和-SH的取代基取代。
13.根据权利要求12所述的化合物，其中R2具有以下结构之一：
其中：
R2a是-OH、-SH、-NH2、磷酸酯或硫代磷酸酯；
R4a和R4b独立地是O-、S-、OZ或SZ，其中Z是阳离子；
R5a和R5b独立地是氧代或硫代；并且
a、b和c各自独立地是从1至10的整数。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，其中R3是OH。
15.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，其中R3是任选
用选自-OH、-NH2和-SH的取代基取代的磷酸酯、硫代磷酸酯、二氧膦
基、硫代二氧膦基、-氧烷基二氧膦基、-氧烷基硫代二氧膦基、-氧烷

\t基醚二氧膦基、-氧烷基醚硫代二氧膦基、-氧二氧膦基烷基、-氧二氧
膦基烷基醚、-氧硫代二氧膦基烷基或-氧硫代二氧膦基烷基醚。
16.根据权利要求15所述的化合物，其中R3具有以下结构之一：
其中：
R3a是-OH、-SH、-NH2、磷酸酯或硫代磷酸酯；
R4a和R4b独立地是O-、S-、OZ或SZ，其中Z是阳离子；
R5a和R5b独立地是氧代或硫代；并且
b和c各自独立地是从1至10的整数。
17.根据权利要求13或16中任一项所述的化合物，其中R4a和
R4b各自是O-并且R5a和R5b各自是氧代。
18.根据权利要求13或16中任一项所述的化合物，其中R4a和
R4b各自是O-并且R5a和R5b各自是硫代。
19.根据权利要求13或16中任一项所述的化合物，其中R4a和
R4b各自是S-并且R5a和R5b各自是硫代。
20.根据权利要求13或16中任一项所述的化合物，其中R4a和
R4b各自是S-并且R5a和R5b各自是氧代。
21.根据权利要求13或16中任一项所述的化合物，其中a、b
或c至少之一是2。
22.根据权利要求21所述的化合物，其中a、b或c各自是2。
23.根据权利要求13或16中任一项所述的化合物，其中a、b
或c至少之一是6。
24.根据权利要求23所述的化合物，其中a、b或c各自是6。
25.根据权利要求1-24中任一项所述的化合物，其中n是从1
至5的整数。
26.根据权利要求1-24中任一项所述的化合物，其中n是从2
至15的整数。
27.根据权利要求1-24中任一项所述的化合物，其中n是从2
至10的整数。
28.根据权利要求26所述的化合物，其中n是从2至5的整数。
29.一种化合物，具有以下结构(IV)：
其中：
M1在每次出现时独立地是包含两个或更多个双键和至少一个共轭
程度的部分，并且M1的至少之一次出现是包含3个或更多个芳基环或
杂芳基环或其组合的部分；
L1、L3和L7在每次出现时独立地是任选的亚烷基接头或杂亚烷基
接头；
R1在每次出现时独立地是H、烷基或烷氧基；
R2是二氧膦基、硫代二氧膦基、烷基二氧膦基、烷基硫代二氧膦
基、烷基醚二氧膦基、烷基醚硫代二氧膦基、二氧膦基烷基、二氧膦
基烷基醚、硫代二氧膦基烷基或硫代二氧膦基烷基醚，或R2是包含与
生物分子或微粒子连接的共价键的接头；
R3是H、OH、SH、-NH2、烷基、烷基醚、羟基烷基、氨烷基、羟基
烷基醚、硫氢基烷基、硫氢基烷基醚、磷酸酯、硫代磷酸酯、烷基二
氧膦基、烷基硫代二氧膦基、-氧烷基二氧膦基、-氧烷基硫代二氧膦
基、烷基醚二氧膦基、烷基醚硫代二氧膦基、-氧烷基醚二氧膦基、-
氧烷基醚硫代二氧膦基二氧膦基烷基、二氧膦基烷基醚、硫代二氧膦
基烷基、硫代二氧膦基烷基醚、-氧二氧膦基烷基、氧-二氧膦基烷基
醚、-氧硫代二氧膦基烷基或-氧硫代二氧膦基烷基醚；
R4在每次出现时独立地是O-、S-、OZ、SZ或N(R6)2，其中Z是阳
离子并且每个R6独立地是H或烷基；
R5在每次出现时独立地是氧代、硫代或不存在；
n是从1至20的整数。
30.根据权利要求29所述的化合物，其中R2是烷基二氧膦基、
烷硫基二氧膦基、烷基醚二氧膦基、烷基醚硫代二氧膦基、二氧膦基
烷基、二氧膦基烷基醚、硫代二氧膦基烷基或硫代二氧膦基烷基醚，
其中R2任选地用选自-OH、-NH...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·马特雷，H·谢里弗，C·F·巴特里奥，
申请(专利权)人：索尼公司，美国索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP