包含共轭基团的水溶性荧光或着色染料制造技术

公开了可作为荧光或着色染料的化合物。该化合物具有以下结构(I)：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含共轭基团的水溶性荧光或着色染料专利技术背景领域本专利技术涉及新的荧光或着色染料，和它们的制备方法以及在多种分析方法中的用途。相关技术的描述已知荧光和/或着色染料特别适用于其中需要高灵敏度的检测试剂的应用。能够优先标记样品中的特定成分或组分的染料使得研究人员能够测定该特定成分或组分的存在、量和/或位置。此外，可以针对不同环境中的空间和时间分布来监控特定体系。荧光和比色法在化学和生物学方面非常普遍。这些方法对于生物分子的存在、结构、距离、取向、络合和/或位置给出了有用的信息。此外，时间分辨的方法越来越多地用于热力学(dynamics)和动力学(kinetics)的测量。因此，已经开发了用于生物分子例如核酸和蛋白质的荧光或颜色标记的许多策略。苝和相关染料具有高光化学持久性(化学、热和光化学稳定性)和高荧光量子产率，并用于各种复制过程、太阳能电池、光伏器件和染料激光器。然而，苝衍生物已经主要被用作颜料和荧光染料。已经报道了多种颜色和光吸收性能的苝染料。例如，BeckerS.等,Chem.Eur.J.,6,213,984,(2000)报道了热致苝二甲酰亚胺发色团的合成，其显示了由蓝色至橙色的颜色变化。苝和相关的发色团已视为仅限于用作生物分子探针，显然是由于这些类型的分子的强疏水特性以及具有相同类型的生物分子的区域特异性标记困难。因此，本领域需要水溶性染料和生物标志物，其允许生物分子的视觉或荧光检测，而无需预先照射或化学或酶促活化。理想情况下，这些染料和生物标志物应该是强烈显色或发荧光的，并且应该以各种颜色和荧光波长获得。本专利技术满足了这一需要并提供了进一步的相关优点。简要概述简而言之，本专利技术通常涉及可用作水溶性、荧光或着色的染料和探针的化合物，其使得能够目视检测生物分子和其它分析物以及其制备用试剂。还描述了用于目视检测生物分子和用于测量生物分子尺寸的方法。本专利技术的水溶性、荧光或着色染料强烈地显色和/或发荧光并且可以容易地通过目视观察或其它手段观察到。在一些实施方案中，该化合物可以无先前照明或化学或酶活化而被观察到。通过合适的选择如本文所描述的染料，可以获得多种颜色的目视可检测的生物分子。在一个实施方案中，提供了具有以下结构(I)的化合物：或其立体异构体、互变异构体或盐，其中R1、R2、R3、R4、R5、L1、L3、L4、L6、L7、L8、M1、M2、q、w和n如本文所定义。在另一个实施方案中，提供了染色样品的方法，该方法包含以当所述样品在适当的波长下照射时足以产生光学响应的量向所述样品添加本文所描述的代表性化合物。仍在其他实施方案中，本公开内容提供一种用于目视检测生物分子的方法，包含：(a)提供本文所描述的代表性化合物；和(b)通过其可视特性检测化合物。其它公开的方法包括一种用于目视检测生物分子的方法，所述方法包含：(a)将任何所公开的化合物与一种或多种生物分子混合；和(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，所述组合物包含任何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。本专利技术的这些和其它方面将在参考以下详细的描述中变得显而易见。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。然而，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。除非上下文另有要求，否则在本说明书和权利要求通篇范围内，词“包含”及其变体，如，“包含了”和“包含着”将解释成是开放、包括性意义，即，解释为“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基团。“羧基”指–CO2H基团。“氰基”指-CN基团。“甲酰基”指-C(＝O)H基团。“羟”或“羟基”指-OH基团。“亚胺基”指＝NH基团。“硝基”指-NO2基团。“氧代”指＝O取代集团。“巯基”指–SH基团。“硫代”指＝S基团。“烷基”指仅由碳原子和氢原子组成的直链或支链烃链基团，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。除非在说明书中另有特别说明，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支链二价烃链，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。“氨基亚烷基”是指包含一种或多种氨基取代基的所定义的亚烷基。除非在说明书中另有明确说明，氨基亚烷基是任选取代的。“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。除非在说明书中另有明确说明，否则烷氧基可以是任选取代的。“烷基氨基”是指式-NHRa或-NRaRa的基团，其中每一个Ra独立地为如上文定义的含有1个至12个碳原子的烷基。除非在说明书中另有明确说明，烷基氨基可以是任选取代的。“烷基醚基”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，在烷基醚的含义内包括聚乙二醇(PEG)。除非在说明书中另有明确说明，否则烷基醚基是任选取代的。例如，在一些实施方案中，烷基醚用醇或磷酸酯取代。“亚烷基醚基”是指如上文定义的亚烷基，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)。亚烷基醚基包含至少一个碳氧键，但是可以包括多于一个碳氧键(即，“聚亚烷基醚基”)。PEG连接基团是聚亚烷基醚的实例。“羟基聚亚烷基醚基”是指包含至少一个羟基取代基的聚亚烷基醚基。“氨基聚亚烷基醚基”是指包含至少一个氨基(包括烷基氨基、芳基氨基和芳烷基氨基)取代基的聚亚烷基醚。除非在说明书中另有明确说明，亚烷基醚、聚亚烷基醚、羟基聚亚烷基醚和氨基聚亚烷基醚的基团是任选取代的。“烷基磷酰基”是指-RP(＝O)(Ra)Rb基团，其中R是亚烷基，Ra为OH、O-或ORc；并且Rb为-氧烷基或-氧烷基醚，其中Rc本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有以下结构(I)的化合物：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.26 US 62/121,4151.具有以下结构(I)的化合物：或其盐或立体异构体，其中：M1和M2在每次出现时独立地为包含两个或更多个双键和至少一个共轭度的基团，和在M1至少一次出现时为包含三个或更多个芳环或杂芳环，或其组合的基团；L1、L3、L4、L6、L7和L8在每次出现时独立地为任选的亚烷基或杂亚烷基连接基；R1在每次出现时独立地为H、烷基或烷氧基；R2为电子对、H、烷基、烷基醚、羟基烷基、氨基烷基、羟基烷基醚基、巯基烷基、巯基烷基醚基、氰基烷基、磷酰基、硫代磷酰基、烷基磷酰基、烷基硫代磷酰基、烷基醚磷酰基、烷基醚硫代磷酰基、磷酰烷基、磷酰烷基醚基、硫代磷酰烷基或硫代磷酰烷基醚基；或R2为-L9-(L10)z-L11-Q或-L9-(L10)z-L11-S-S-L11-(L10)z-L9-I，其中I独立地表示结构(I)的另外的化合物；R3为H、OH、SH、-NH2、烷基、烷基醚、羟基烷基、氨基烷基、羟基烷基醚基、巯基烷基、巯基烷基醚基、氰基烷基、-氧芳烷基、磷酸酯基、硫代磷酸酯基、烷基磷酰基、烷基硫代磷酰基、-氧烷基磷酰基、-氧烷基硫代磷酰基、烷基醚磷酰基、烷基醚硫代磷酰基、-氧烷基醚磷酰基、-氧烷基醚硫代磷酰磷酰烷基、磷酰烷基醚基、硫代磷酰烷基、硫代磷酰烷基醚基、-氧磷酰烷基、-氧磷酰烷基醚基、-氧硫代磷酰烷基或-氧硫代磷酰烷基醚基；或R2为-L9-(L10)z-L11-Q或-L9-(L10)z-L11-S-S-L11-(L10)z-L9-I，其中I独立地表示结构(I)的另外的化合物；R4在每次出现时独立地为O-、S-、OZ、SZ或N(R6)2，其中Z为阳离子和各个R6独立地为H或烷基；R5在每次出现时独立地为氧代、硫代或不存在；L9和L11在每次出现时独立地为任选的连接基；L10在每次出现时独立地为选自聚亚烷基醚基、羟基亚烷基、氨基亚烷基、羟基聚亚烷基醚基、氨基聚亚烷基醚基、磷酰基、硫代磷酰基、磷酰亚烷基或硫代磷酰亚烷基的二价官能团；Q为能够与分析物分子或固体载体结合的基团或Q为分析物分子或固体载体；n为1-20的整数；对于n的各个整数值，q和w各自独立地为0或1；其中对于n的至少两个整数值q为1；或其中对于n的至少一个整数值q和w各自独立地为1；和z为1-10的整数，条件是R2或R3的至少一个为-L9-(L10)z-L11-Q或-L9-(L10)z-L11-S-S-L11-(L10)z-L9-I，其中I独立地表示另外的结构(I)的化合物。2.权利要求1的化合物，其中对于n的各个整数值，q为1和w为0。3.权利要求2的化合物，其中该化合物具有以下结构(Ia)：其中:M1在每次出现时独立地为包含两个或更多个双键和至少一个共轭度的基团，和M1至少一次出现时为包含四个或更多个芳环或杂芳环，或其组合的基团L1、L7和L3在每次出现时独立地为任选的亚烷基或杂亚烷基连接基；R1在每次出现时独立地为H、烷基或烷氧基；R2为电子对、H、烷基、烷基醚基、羟基烷基、氨基烷基、羟基烷基醚基、巯基烷基、巯基烷基醚基、氰基烷基、磷酰基、硫代磷酰基、烷基磷酰基、烷基硫代磷酰基、烷基醚磷酰基、烷基醚硫代磷酰基、磷酰烷基、磷酰烷基醚基、硫代磷酰烷基或硫代磷酰烷基醚基，或R2为-L9-(L10)z-L11-Q或-L9-(L10)z-L11-S-S-L11-(L10)z-L9-I，其中I独立地表示结构(I)的另外的化合物；R3为H、OH、SH、-NH2、烷基、烷基醚、羟基烷基、氨基烷基、羟基烷基醚基、巯基烷基、巯基烷基醚基、氰基烷基、-氧芳烷基、磷酸酯基、硫代磷酸酯基、烷基磷酰基、烷基硫代磷酰基、-氧烷基磷酰基、-氧烷基硫代磷酰基、烷基醚磷酰基、烷基醚硫代磷酰基、-氧烷基醚磷酰基、-氧烷基醚硫代磷酰磷酰烷基、磷酰烷基醚基、硫代磷酰烷基、硫代磷酰烷基醚基、-氧磷酰烷基、-氧磷酰烷基醚基、-氧硫代磷酰烷基或-氧硫代磷酰烷基醚基；或R2为-L9-(L10)z-L11-Q或-L9-(L10)z-L11-S-S-L11-(L10)z-L9-I，其中I独立地表示结构(I)的另外的化合物；R4在每次出现时独立地为O-、S-、OZ、SZ或N(R6)2，其中Z为阳离子和各个R6独立地为H或烷基；R5在每次出现时独立地为氧代、硫代或不存在；L9和L11在每次出现时独立地为任选的连接基；L10在每次出现时独立地为选自聚亚烷基醚基、羟基亚烷基、氨基亚烷基、羟基聚亚烷基醚基、氨基聚亚烷基醚基、磷酰基、硫代磷酰基、磷酰亚烷基或硫代磷酰亚烷基的二价官能团；Q为能够与分析物分子或固体载体结合的基团或Q为分析物分子；n为1-10的整数；和z为1-10的整数；条件是R2或R3的至少一个为-L9-(L10)z-L11-Q或-L9-(L10)z-L11-S-S-L11-(L10)z-L9-I，其中I独立地表示结构(I)的另外的化合物。4.权利要求3的化合物，其中该化合物具有以下结构(Ib)：其中:R7、R8、R9、R10、R11和R12在每次出现时独立地为H或烷基；和x1、y1和z1在每次出现时独立地为0-5的整数。5.权利要求4的化合物，其中该化合物具有以下结构(Ic)、(Id)、(Ie)或(If)之一:6.权利要求1的化合物，其中对于n的至少一个整数值，w为1。7.权利要求6的化合物，其中该化合物具有以下结构(Ig):其中:R7、R8、R9、R10、R11和R12在每次出现时独立地为H或烷基；和x1、x2、y1、y2、z1和z2在每次出现时独立地为0-5的整数。8.权利要求7的化合物，其中R5为氧代和R4为O-或OZ。9.权利要求1-8任一项的化合物，其中R2为H或电子对，和R3为-L9-(L10)z-L11-Q。10.权利要求1-8任一项的化合物，其中R2为羟基烷基、氨基烷基、羟基烷基醚基、巯基烷基或巯基烷基醚基，和R3为-L9-(L10)z-L11-Q。11.权利要求10的化合物，其中R2具有以下结构之一：其中：R2a为-OH、-NH2或-SH；和a为1-10的整数。12.权利要求1-8任一项的化合物，其中R3为-L9-(L10)zL11-Q，和R2为烷基磷酰基、烷基硫代磷酰基、烷基醚磷酰基、烷基醚硫代磷酰基、磷酰烷基、磷酰烷基醚基、硫代磷酰烷基或硫代磷酰烷基醚基，其中R2任选被选自-OH、-NH2和-SH的取代基取代。13.权利要求12的化合物，其中R2具有以下结构之一：其中:R2a为-OH、-SH、-NH2、磷酸酯基或硫代磷酸酯基；R4a和R4b独立地为O-、S-、OZ或SZ，其中Z为阳离子；R5a和R5b独立地为氧代或硫代；和a、b和c各自独立地为1-10的整数。14.权利要求1-8任一项的化合物，其中R2为-L9-(L10)z-L11-Q,和R3为OH或磷酸酯。15.权利要求1-8任一项的化合物，其中R2为-L9-(L10)z-L11-Q，和R3为被选自-OH、-NH2和-SH的取代基任选取代的磷酸酯基、硫代磷酸酯基、磷酰基、硫代磷酰基、-氧烷基磷酰基、-氧烷基硫代磷酰基、-氧烷基醚磷酰基、-氧烷基醚硫代磷酰基、-氧磷酰烷基、-氧磷酰烷基醚基、-氧硫代磷酰烷基或-氧硫代磷酰烷基醚基。16.权利要求15的化合物，其中R3具有以下结构之一：其中:R3a为-OH、-SH、-NH2、磷酸酯基或硫代磷酸酯基；R4a和R4b独立地为O-、S-、OZ或SZ，其中Z为阳离子；R5a和R5b独立地为氧代或硫代；和b和c各自独立地为1-10的整数。17.权利要求13或16任一项的化合物，其中R4a和R4b各自为O-并且R5a和R5b各自为氧代。18.权利要求13或16任一项的化合物，其中R4a和R4b各自为O-并且R5a和R5b各自为硫代。19.权利要求13或16任一项的化合物，其中R4a和R4b各自为S-并且R5a和R5b各自为硫代。20.权利要求13或16任一项的化合物，其中R4a和R4b各自为S-并且R5a和R5b各自为氧代。21.权利要求13或16任一项的化合物，其中a、b或c的至少一个为2。22.权利要求21的化合物，其中a、b和c的每一个为2。23.权利要求13或16任一项的化合物，其中a、b或c的至少一个为6。24.权利要求23的化合物，其中a、b和c的每一个为6。25.权利要求1-24任一项的化合物，其中n为1-5的整数。26.权利要求1-24任一项的化合物，其中n为2-15的整数。27.权利要求1-24任一项的化合物，其中n为2-10的整数。28.权利要求26的化合物，其中n为2-5的整数。29.具有以下结构(II)的化合物:或其盐或立体异构体，其中:M1在每次出现时独立地为包含两个或更多个双键和至少一个共轭度的基团，和在M1至少一次出现时为包含三个或更多个芳环或杂芳环，或其组合的基团；L1、L3和L7在每次出现时独立地为任选的亚烷基或杂亚烷基连接基；R1在每次出现时独立地为H、烷基或烷氧基；R2为电子对、H、磷酰基、硫代磷酰基、烷基磷酰基、烷基硫代磷酰基、烷基醚磷酰基、烷基醚硫代磷酰基、磷酰烷基、磷酰烷基醚基、硫代磷酰烷基或硫代磷酰烷基醚基；或R2为-L9-(L10)z-L11-Q或-L9-(L10)z-L11-S-S-L11-(L10)z-L9-I，其中I独立地表示结构(I)的另外的化合物；R3为H、OH、SH、-NH2、烷基、烷基醚基、羟基烷基、氨基烷基、羟基烷基醚基、巯基烷基、巯基烷基醚基、磷酸酯基、硫代磷酸酯基、烷基磷酰基、烷基硫代磷酰基、-氧烷基磷酰基、-氧烷基硫代磷酰基、烷基醚磷酰基、烷基醚硫代磷酰基、-氧烷基醚磷酰基、-氧烷基醚硫代磷酰磷酰烷基、磷酰烷基醚基、硫代磷酰烷基、硫代磷酰烷基醚基、-氧磷酰烷基、-氧磷酰烷基醚基、-氧硫代磷酰烷基或-氧硫代磷酰烷基醚基；或R3为-L9-(L10)z-L11-Q或-L9-(L10)z-L11-S-S-L11-(L10)z-L9-I，其中I独立地表示结构(I)的另外的化合物；R4在每次出现时独立地为O-、S-、OZ、SZ或N(R6)2，其中Z为阳离子和每一个R6独立地为H或烷基；R5在每次出现时独立地为氧代、硫代或不存在；L9和L11在每次出现时独立地为任选的连接基；L10在每次出现时独立地为选自聚亚烷基醚基、羟基亚烷基、氨基亚烷基、羟基聚亚烷基醚基、氨基聚亚烷基醚基、磷酰基、硫代磷酰基、磷酰亚烷基或硫代磷酰亚烷基的二价官能团；Q为能够与分析物分子或固体载体结合的基团，或Q为分析物分子或固体载体；n为1-20的整数；和z为1-10的整数，条件是R2或R3的至少一个为-L9-(L10)z-L11-Q或-L9-(L10)z-L11-S-S-L11-(L10)z-L9-I，其中I独立地表示结构(I)的另外的化合物。30.权利要求29的化合物，其中R3为-L9-(L10)z-L11-Q，和R2为烷基磷酰基、烷基硫代磷酰基、烷基醚磷酰基、烷基醚硫代磷酰基、磷酰烷基、磷酰烷基醚基、硫代磷酰烷基或硫代磷酰烷基醚基，其中R2任选被选自-OH、-NH2、和-SH的取代基取代。31.权利要求30的化合物，其中R2具有以下结构之一：其中:R2a为-OH、-SH、-NH2、磷酸酯基或硫代磷酸酯基；R4a和R4b独立地为O-、S-、OZ或SZ，其中Z为阳离子；R5a和R5b独立地为氧代或硫代；和a、b和c各自独立地为1-10的整数。32.权利要求29的化合物，其中R2为-L9-(L10)z-L11-Q，和R3为OH或磷酸酯基。33.权利要求29的化合物，其中R2为-L9-(L10)z-L11-Q，和R3为被选自-OH、-NH2和-SH的取代基任选取代的磷酸酯基、硫代磷酸酯基、磷酰基、硫代磷酰基、-氧烷基磷酰基、-氧烷基硫代磷酰基、-氧烷基醚磷酰基、-氧烷基醚硫代磷酰基、-氧磷酰烷基、-氧磷酰烷基醚基、-氧硫代磷酰烷基或-氧硫代磷酰烷基醚基。34.权利要求33的化合物，其中R3具有以下结构之一：其中:R3a为-OH、-SH、-NH2、磷酸酯基或硫代磷酸酯基；R4a和R4b独立地为O-、S-、OZ或SZ，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·F·巴特瑞尔，K·法伯，J·C·库莫，T·马特雷，M·范布伦特，
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