极性染料制造技术

技术编号:1659704 阅读:416 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及新型极性荧光和猝灭剂染料,以及具有增强极性的小沟结合体。本发明专利技术还涉及自动化合成条件下制备标记有极性胂酸酯染料的探针的方法和使用这些探针的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景专利
本专利技术涉及新型的荧光染料,猝灭剂染料和由共轭到它们上的胂酸衍生的具有增强极性的小沟结合体。本专利技术还涉及在自动化合成条件下染色细胞、标记蛋白和制备与极性胂酸酯染料共轭的寡核苷酸探针的方法。相关技术描述多年来将染料-标记的合成寡核苷酸用作互补的DNA和RNA靶用序列-特异性探针。这些方法在法医学、分子生物学和医学诊断中具有广阔的应用,因为它们可以鉴定和定量具体的核酸靶。DNA探针的早期应用依赖于放射性标记(典型地,32P),而近来的方法使用包括化学发光和荧光基团的报道分子。改进的装备仪器可以使这些光谱方法的灵敏度达到或超过放射标记的方法。量子产额高的荧光染料特别适宜于需要高灵敏检测试剂的生物应用。最近开发的检测方法采用荧光共振能量传递(FRET)处理,用于检测探针杂交,而不是直接检测荧光强度。这类分析中,在猝灭剂分子的吸收光谱与供体荧光团的发射光谱重叠并且两种分子十分靠近时,供体荧光团(报道分子)和受体分子(猝灭剂)之间发生FRET。供体荧光团的激发态能量由共振偶极子-诱导的偶极性相互作用传递给相邻的受体,这导致供体荧光的猝灭。供体和受体分子之间的能量传递效率高度取决于分子之间的距离。还知道其它荧光猝灭机理,例如碰撞和电荷转移猝灭。典型地,以这样的方式设计基于FRET的检测方法,该方式使得供体荧光团和受体分子十分靠近,从而供体荧光的猝灭是有效的。在分析的过程中,将供体和受体分子分开,从而产生荧光。在核酸杂交和酶学领域中开发了基于FRET的检测分析。综述了几种形式的FRET杂交分析-->(Nonisotopic DNA Probe Techniques,Academic Press,Inc.,San Diego1992,pp.311-352)。猝灭还可以通过非-FRET机理例如碰撞猝灭发生(参见,Wei等,Anal.Chem.66:1500-1506(1994))。包括报道分子荧光团和猝灭剂的寡核苷酸探针典型地为非荧光的。但是,通过发射检测性荧光,在发生杂交之后,这样的寡核苷酸探针能够报道靶序列的存在。因为杂交或PCR处理改变了寡核苷酸探针的构象或将染料从探针中经酶催化裂开,报道分子荧光团和猝灭剂变为物理上分开,并由此恢复荧光。使用在“实时”PCR中发生DNA扩增时变成荧光的寡核苷酸探针的分析格式详细描述于Tyagi等,Nat.Biotech.,16:49-53(1998)和Lee等,Nucl.Acid Res.,21:3761-3766(1993)中。可以在实时PCR中用作DNA探针的荧光团-寡核苷酸-猝灭剂共轭物还详细地描述于美国专利6,727,356、6,653,473和6,323,337中。但是,荧光染料和猝灭剂基本上可以改变核酸探针的物理性质,原因在于它们通常为疏水的性质。在探针具有多于一种共轭到其上的染料时,或者当探针含有富含嘌呤的序列或其它疏水性残基如小沟结合体或嵌入剂时,这是一个特别难的问题。通过将含有几个极性基团,通常是磺酸基团的染料引入到探针中,部分地解决了此问题。磺酸基团使染料分子带负电荷,并且由于磺酰基部分赋予的增强极性,该电荷降低了分子形成聚集体的固有趋势[MujumdarR.B.,Ernst L.A.,Mujumdar S.R.,Lewis CJ.,Waggoner A.S.(1993)Cyaninedye labeling reagents:sulfoindocyanine succinimidyl esters.Bioconj.Chem.4:105-111]。环磺化也提高了在水性介质中的许多染料的亮度,所述的染料如Cy3,Cy5[Wessendorf M.W.,Brelj e T.C.(1992)Which fluorophore isbrightest?A comparison of stainingobtained using fluorescein,tetramethylrhodamine,lissamine rhodamine,Texas Red and Cyanine3.18.Histochemistry98,pp81-85]Cascade Blue[Whitaker J.E.,Haugland R.P.,Moore P.L.,Hewitt P.C.,Resse M.,Haugland R.P.(1991)Cascade Bluederivatives:water soluble,reactive,blue emission dynes evaluated asfluorescent labels and tracers.Anal.Biochem.198,pp119-130],并且显著提高了若丹明染料的光稳定性[Panchuk-Voloshina N.,Haugland R.P,-->Bishop-Stewart J.,Bhalgat M.K.,Millard P.J.,Mao F.,Leung W.-Y.,HauglandR.P(1999)Alexa Dyes,a Series of New Fluorescent Dyes that YieldExceptionally Bright,Photostable Conjugates.J Histochem Cytochem47(9),pp1179-1188]。这些染料中的一些可以商购自Molecular Probes,Inc.,并且已知的商标为Alexa Fluor染料。这些水溶性染料作为活化的琥珀酰亚胺基(succinimidyl)酯出售,并且是蛋白和核酸用的通行标记。极性磺酰基荧光染料描述于美国专利6,130,101、5,268,486和6,399,392中。本领域中保留了以下的需要:提供用于生物染色的极性染料、寡核苷酸探针和共轭到具有增强性质如保留高量子产额和亲水性的极性染料的蛋白,以及由自动化合成提供这样的染料-标记的探针。专利技术简述本专利技术提供包含至少一个胂酸酯基的新型染料,以及共轭到其上的寡核苷酸探针和蛋白。本专利技术还提供通过自动化合成制备用含胂酸酯的染料标记的寡核苷酸的方法,以及使用胂酸酯染料标记的寡核苷酸的方法。因此,在一个实施方案中,本专利技术提供一种极性荧光染料,其包含被一个或多个胂酸酯基取代的荧光化合物,所述的荧光化合物具有在340nm和1100nm之间的激发和在440和1150nm之间的荧光发射最大值。在另一个实施方案中,本专利技术提供式(I)的化合物:其中,R1为氢,烷基,-CHO,-NO2,-C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种极性荧光染料,其包含被一个或多个胂酸酯基取代的荧光化合物,所述的荧光化合物具有在340nm和1100nm之间的激发和在440和1150nm之间的荧光发射最大值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-3-9 60/661,2221.一种极性荧光染料,其包含被一个或多个胂酸酯基取代的荧光化合
物,所述的荧光化合物具有在340nm和1100nm之间的激发和在440和
1150nm之间的荧光发射最大值。
2.式(I)的化合物:
其中,
R1为氢,烷基,-CHO,-NO2,-CH2R11,-As(=O)(OR6)(OR7)或
-As(OR6)2(OR7)2或-L-Rx;
R2为氢,-CN,烷基,芳烷基,卤代烷基或-CH2R11;
R3为氢,烷基,卤素,-As(=O)(OR6)(OR7)或-As(OR6)2(OR7)2;
R4为-NR12R13,其中R12和R13相同或不同,并且独立地为H,烷基,
芳基,烷基羰基,芳基羰基或R12和R13一起形成杂环;
R5为氢,卤素,-As(=O)(OR6)(OR7)或-As(OR6)2(OR7)2;
R6和R7相同或不同,并且独立地为H,烷基,芳基,或杂芳基;或
R6和R7连接在一起形成5或6-元杂环,所述的杂环包含砷和连接R6和R7的两个氧原子,其中-R6-R7-为-[C(R8)2]w-(w为2或3),其中每个R8相同或不同,并且独立地为氢,羟基,氰基,-OC(O)-烷基,-OC(O)-芳基,
烷基,芳基,烷基羰基,芳基羰基,-CH2CN,-CH2SO2Me,-CH2SO2Ph,
或相邻碳原子上的两个R8与它们连接的碳原子一起形成芳基或杂芳基,
或同一碳上的两个R8形成氧代;
R11为-COOH,-As(=O)(OR6)(OR7)或-As(OR6)2(OR7)2;
L为单共价键或具有1-30个选自C、N、O和S中的非氢原子的共价
键,并且由以下中的任何组合组成:单、双、三或芳族碳-碳键,碳-氮键,
氮-氮键,碳-氧键和碳-硫键;以及
Rx为活性基团,
条件是,R1,R3,R5和R11中的至少一个为-As(=O)(OR6)(OR7)或
-As(OR6)2(OR7)2。
3.式(II)的化合物:
其中,
R15为氢,烷基,芳烷基,卤代烷基或-CN;
R16为-CH2As(=O)(OR6)(OR7)或-CH2As(OR6)2(OR7)2;
R6和R7相同或不同,并且独立地为H,烷基,芳基,或杂芳基;或
R6和R7连接在一起形成5或6-元杂环,所述的杂环包含砷和连接R6和R7的两个氧原子,其中-R6-R7-为-[C(R8)2]w-(w为2或3),其中每个R8相同或不同,并且独立地为氢,羟基,氰基,-OC(O)-烷基,-OC(O)-芳基,
烷基,芳基,烷基羰基,芳基羰基,-CH2CN,-CH2SO2Me,-CH2SO2Ph,
或相邻碳原子上的两个R8与它们连接的碳原子一起形成芳基或杂芳基,
或同一碳上的两个R8形成氧代;
R17和R18相同或不同,并且独立地为氢,烷基或卤代烷基;
R19为氢,任选被羟基、卤素、-COOH或-SO2OH取代的烷基,任选被
羟基、卤素、-COOH或-SO2OH取代的芳基,或-L-Rx;
L为单共价键或具有1-30个选自C、N、O和S中的非氢原子的共价
键,并且由以下中的任何组合组成:单、双、三或芳族碳-碳键,碳-氮键,
氮-氮键,碳-氧键和碳-硫键;以及
Rx为活性基团。
4.式(III)的化合物:
其中,
m为1、2、3、4或5;
R24和R25相同或不同,并且独立地为氢,烷基,卤素,-As(=O)(OR6)(OR7)
或-As(OR6)2(OR7)2;
R26、R27、R28和R29相同或不同,并且独立地为氢,烷基或任选被
-As(=O)(OR6)(OR7)或-As(OR6)2(OR7)2取代的芳基;
R31和R32相同或不同,并且独立地为氢,烷基,卤素,-As(=O)(OR6)(OR7)
或-As(OR6)2(OR7)2;
每个R30独立地为氢,-C(O)R33,卤素,烷基,芳烷基,芳基,烷硫基,
烷基羰基,芳基羰基,-SO2R33,-As(=O)(OR6)(OR7),-As(OR6)2(OR7)2或
-L-Rx;
R33为羟基,-NH(CH2)jSO3R34,-NH(CH2)jAs(=O)(OR34)2,
-NH(CH2)jCOOR34,-NH(CH2)jOR34或-NH(CH2)jN(R34)2(j为2-6之间的整
数);
每个R34相同或不同,并且独立地为氢,烷基,芳基或杂芳基;
R24和R28可以任选形成5或6-元杂环;
R25和R29可以任选形成5或6-元杂环;
R26和R28可以任选形成任选被-As(=O)(OR6)(OR7)或-As(OR6)2(OR7)2取代的5-9元杂环;
R27和R29可以任选形成任选被-As(=O)(OR6)(OR7)或-As(OR6)2(OR7)2取代的5-9元杂环;
R26和R31可以任选形成任选被氢,烷基,-CH2As(=O)(OR6)(OR7)或
-CH2As(OR6)2(OR7)2取代的5或6-元杂环;
R27和R32可以任选形成任选被氢,烷基,-CH2As(=O)(OR6)(OR7)或
-CH2As(OR6)2(OR7)2取代的5或6-元杂环;
R6和R7相同或不同,并且独立地为H,烷基,芳基,或杂芳基;或
R6和R7连接在一起形成5或6-元杂环,所述的杂环包含砷和连接R6和R7的两个氧原子,其中-R6-R7-为-[C(R8)2]w-(w为2或3),其中每个R8相同或不同,并且独立地为氢,羟基,氰基,-OC(O)-烷基,-OC(O)-芳基,
烷基,芳基,烷基羰基,芳基羰基,-CH2CN,-CH2SO2Me,-CH2SO2Ph,
或相邻碳原子上的两个R8与它们连接的碳原子一起形成芳基或杂芳基,
或同一碳上的两个R8形成氧代;以及
L为单共价键或具有1-30个选自C、N、O和S中的非氢原子的共价
键,并且由以下中的任何组合组成:单、双、三或芳族碳-碳键,碳-氮键,
氮-氮键,碳-氧键和碳-硫键;以及
Rx为活性基团,
条件是,R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32和R33中的至
少一个为或包含-As(=O)(OR6)(OR7)或-As(OR6)2(OR7)2。
5.式(IV)的化合物:
其中,
每个R35相同或不同,并且独立地为氢,卤素,-NO2,-CN,-SO3-,
烷氧基,胺,二烷基胺,单烷基胺,-N=N-R39,-As(=O)(OR6)(OR7)或
-As(OR6)2(OR7)2;
n为1、2或3;
p为1或2;
每个R36相同或不同,并且独立地为氢,卤素,-NO2,-CN,-SO3-,
烷氧基,胺,二烷基胺,单烷基胺,-N=N-R39,-As(=O)(OR6)(OR7)或
-As(OR6)2(OR7)2;
R6和R7相同或不同,并且独立地为H,烷基,芳基,或杂芳基;或
R6和R7连接在一起形成5或6-元杂环,所述的杂环包含砷和连接R6和R7的两个氧原子,其中-R6-R7-为-[C(R8)2]w-(w为2或3),其中每个R8相同或不同,并且独立地为氢,羟基,氰基,-OC(O)-烷基,-OC(O)-芳基,
烷基,芳基,烷基羰基,芳基羰基,-CH2CN,-CH2SO2Me,-CH2SO2Ph,
或相邻碳原子上的两个R8与它们连接的碳原子一起形成芳基或杂芳基,
或同一碳上的两个R8形成氧代;
R37和R38相同或不同,并且独立地为氢,烷基,芳烷基,芳基或-L-Rx;
R39为任选被一个或多个-As(=O)(OR6)(OR7)或-As(OR6)2(OR7)2取代的
芳基或杂芳基;
L为单共价键或具有1-30个选自C、N、O和S中的非氢原子的共价
键,并且由以下中的任何组合组成:单、双、三或芳族碳-碳键,碳-氮键,
氮-氮键,碳-氧键和碳-硫键;以及
Rx为活性基团,
条件是,R35和R36中的至少一个为-As(=O)(OR6)(OR7)或
-As(OR6)2(OR7)2。
6.式(V)的化合物:
其中,
v为0、1、2、3、4、5或6;
Y表示形成每个环中具有6个原子的一个或两个稠合芳族环所需要的
原子,每个环原子相同或不同,并且独立地为=CR46-,=N+R47-或=N-;
W表示形成每个环中具有6个原子的一个或两个稠合芳族环所需要的
原子,每个环原子相同或不同,并且独立地为=CR46-,=N+R47-或=N-;
Z为-O-,-S-,-Se-,-C(R48)2或-NR49-;
R20和R23相同或不同,并且独立地为烷基,芳烷基或被以下基团取代
的取代烷基:羟基、氰基、硝基、氨基、磺酰基、磷酰基、-As(=O)(OR6)(OR7)、
-As(OR6)2(OR7)2、-COOH、烷氧基、单烷基氨基、二烷基氨基或三烷基铵,
或L-Rx;
R52和R53相同或不同,并且独立地为氢,烷基,被以下基团取代的烷
基:羟基、-COOH、卤素、氰基、硝基、胺、烷基氨基、二烷基氨基、磺
酰基、磷酰基、-As(=O)(OR6)(OR7)或As(OR6)2(OR7)2,或L-Rx;
R21和每个R22相同或不同,并且独立地为氢,卤素,烷氧基,羟基,
巯基,芳氧基,杂环,亚胺离子,L-Rx,或两个相邻的R21和R22或任何
两个相邻的R22形成4、5或6元碳环,任选被烷基,卤素或氧代取代;或
彼此相距一个碳的两个R22与它们连接的碳一起形成4、5或6元碳环,任
选被以下基团取代:烷基,卤素,烷硫基,芳硫基,烷氧基,芳氧基,氧
代(=O),=S或=C(R50)2;
每个R46和R47相同或不同,并且独立地为氢,烷基,芳基,卤素,氰
基,硝基,胺,烷基氨基,二烷基氨基,磺酰基,磷酰基,-As(=O)(OR6)(OR7),
As(OR6)2(OR7)2或L-Rx;
每个R48和R49相同或不同,并且独立地为氢或任选被以下基团取代的
烷基:羟基、-COOH、卤素、氰基、硝基、胺、烷基氨基、二烷基氨基、
磺酰基、磷酰基、-As(=O)(OR6)(OR7)或-As(OR6)2(OR7)2,或L-Rx;
每个R50相同或不同,并且独立地为氢,烷基,氰基,-C(O)NHR48;
R6和R7相同或不同,并且独立地为H,烷基,芳基,或杂芳基;或
R6和R7连接在一起形成5或6-元杂环,所述的杂环包含砷和连接R6和R7的两个氧原子,其中-R6-R7-为-[C(R8)2]w-(w为2或3),其中每个R8相同或不同,并且独立地为氢,羟基,氰基,-OC(O)-烷基,-OC(O)-芳基,
烷基,芳基,烷基羰基,芳基羰基,-CH2CN,-CH2SO2Me,-CH2SO2Ph,
或相邻碳原子上的两个R8与它们连接的碳原子一起形成芳基或杂芳基,
或同一碳上的两个R8形成氧代;
L为单共价键或具有1-30个选自C、N、O和S中的非氢原子的共价
键,并且由以下中的任何组合组成:单、双、三或芳族碳-碳键,碳-氮键,
氮-氮键,碳-氧键和碳-硫键;以及
Rx为活性基团,
条件是,R20,R23,R46,R47,R48,R49,R52和R53中的至少一个为
-As(=O)(OR6)(OR7)或-As(OR6)2(OR7)2。
7.式(VI)的化合物:
其中,
y为1、2或3;
x为0、1、2或3;
每个R56相同或不同,并且独立地为氢,卤素,羟基,-As(=O)(OR6)(OR7)
或-As(OR6)2(OR7)2;
R6和R7相同或不同,并且独立地为H,烷基,芳基,或杂芳基;或
R6和R7连接在一起形成5或6-元杂环,所述的杂环包含砷和连接R6和R7的两个氧原子,其中-R6...

【专利技术属性】
技术研发人员:亚历山大A加尔
申请(专利权)人:西菲伊德公司
类型:发明
国别省市:US[]

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