快速、高强度的化学发光二氧杂环丁烷制造技术

本文中描述了可用作化学发光探针、诊断剂和成像剂的1,2

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】快速、高强度的化学发光二氧杂环丁烷
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年10月28日提交的美国临时申请序列号62/926,985的权益，其通过引用并入，如同在本文中完整阐述一样。

技术介绍

[0003]化学发光二氧杂环丁烷是应变的环状过氧化物，其可以经历快速分解以产生激发的瞬态物质，该物质随后通过光发射衰变至基态。
[0004]这样的化合物可用作一系列测定中的发光探针，所述测定包括酶活性测定、免疫测定和DNA检测测定。基于化学发光的测定可以提供优异的灵敏度，因为与基于荧光和吸收的测定不同，它不需要光激发。
[0005]二氧杂环丁烷可以在其使用时原位产生或预先制备成稳定形式，并随后激活。当通过前体烯烃氧化原位产生时，化学发光二氧杂环丁烷还可以用作活性氧物质(reactive oxygen species，ROS)的检测或成像方法。稳定的化学发光二氧杂环丁烷的一些实例是4
‑
甲氧基
‑4‑
(3
‑
磷酸苯基)螺[1,2
‑
二氧杂环丁烷
‑
3,2'
‑
金刚烷]。该化合物，也称为PPD，可以在用碱性磷酸酶(ALP)处理时激活。ALP是催化磷酸基团水解的酶。一旦被激活，所得化合物随后会经历1,2
‑
二烷环的片段化并发光，从而在碱性磷酸酶标记的测定中用作发光探针。
[0006]已开发出在非水性条件下灵敏且强烈发射的二氧杂环丁烷化合物。然而，这样的化合物在水性介质中发射较弱，并且在与期望分析物接触之后需要很长时间才能达到最大发光。已将基于表面活性剂的发光增强剂添加至二氧杂环丁烷探针以放大水性环境中的弱发射，但这样的增强剂的使用既不是期望的也不适合于多种应用。
[0007]专利技术概述
[0008]需要对分析物的存在提供快速响应的二氧杂环丁烷。还需要具有强发射性并适用于水性环境的二氧杂环丁烷，而不需要基于表面活性剂的增强剂。本文中公开的多种化合物提供了这样的特征。
[0009]本公开内容提供了式I化合物及其盐。
[0010][0011]R1和R2各自独立地是C3‑
C
10
烷基，或者R1和R2与它们所连接的碳一起提供C5‑
C
10
环烷基环。R3是C1‑
C
10
烷基、C6‑
C
10
芳基或杂芳基。
[0012]R4、R5、R6和R7各自独立地是H、Q、X、羟基、卤素、氨基、硫基、C1‑
C
10
烷基、C2‑
C
10
烯基、C2‑
C
10
炔基、C1‑
C
10
烷氧基、C1‑
C
10
烷基氨基、C1‑
C
10
三烷基铵盐、C1‑
C
10
烷基硫基、C2‑
C
10
酰基、C1‑
C
10
烷氧基羰基、C1‑
C
10
烷基氨基羰基、C1‑
C
10
烷基硫基羰基、C2‑
C
10
酰氧基、C2‑
C
10
酰基氨基、C2‑
C
10
酰基硫基、C1‑
C
10
烷基碳酸酯/盐、C1‑
C
10
烷基氨基甲酸酯/盐、C1‑
C
10
脲基、芳基氧基、C1‑
C
10
烷基亚磺酰基、C1‑
C
10
烷基磺酰基、芳基硫基、芳基氨基、芳基亚磺酰基、芳基磺酰基、芳基羰基、杂芳基羰基、杂芳基氧基、杂芳基硫基、杂芳基氨基、杂芳基亚磺酰基、杂芳基磺酰基、氰基、硝基、三氟甲基、膦酸盐、C1‑
C
10
烷基膦酸酯/盐、C1‑
C
10
烷基次膦酸酯/盐、C1‑
C
10
三烷基盐、C4‑
C
10
杂环氨基、C6‑
C
10
芳基或π
‑
过量杂芳基，并且R4、R5、R6和R7中的至少一个是Q。
[0013]Q是π
‑
共轭给电子基团。
[0014]X是
‑
OH、
‑
O
‑
G、
‑
O
‑
盐或硼酸酯/盐基团。
[0015]G是醇保护基。
[0016]本公开内容还提供了水性组合物，其包含一种或更多种化学发光二氧杂环丁烷化合物，其在37℃下用pH 9.7缓冲液处理之后具有大于1000光子/秒的峰发光强度和3分钟或更短的T
1/2
，并且其中所述组合物基本上不含基于表面活性剂的发光增强剂。
[0017]本公开内容还提供了用于确定样品中分析物之存在的方法，其包括使样品与式I化合物接触并监测样品的发光。
[0018]通过本公开内容的多个实施方案实现了多个优点，其中一些是出乎意料的。本文中所述的多种化合物可以有利地在非水性介质、水性介质或二者中提供快速、高强度的发光信号。一个显著的优点是涉及这样的化合物的测定可以比用缺乏目前描述化合物特征的化合物的那些测定更快地进行。此外，本公开内容的化合物提供增强的发光强度，包括在水性介质中。本专利技术化合物的另一个优点是其水性组合物可以不含基于表面活性剂的发光增强剂。由于这样的有利的特性，本公开内容的多个实施方案可以提供这样的方法或试剂盒，其可以在3分钟以下、1分钟以下、30秒以下或约15秒或更短的时间内检测水性或非水性样品中的分析物。
[0019]附图简述
[0020]图1是示出了实施例1化合物的化学发光强度的时间曲线的图，使用20μL的在甲醇中的1mg/mL化合物样品，将其在37℃下用200μL基于胺的缓冲液触发。
[0021]图2是示出了实施例2化合物的化学发光强度的时间曲线的图，使用10μL的在THF中的1mg/mL化合物样品，将其在37℃下用200μL基于胺的缓冲液触发。
[0022]图3是示出了实施例3化合物的化学发光强度的时间曲线的图，使用10μL的在THF中的1mg/mL化合物样品，将其在37℃下用200μL基于胺的缓冲液触发。
[0023]图4是示出了实施例4化合物的化学发光强度的时间曲线的图，使用10μL的在THF中的1mg/mL化合物样品，将其在37℃下用200μL基于胺的缓冲液触发。
[0024]图5是示出了实施例5化合物的化学发光强度的时间曲线的图，使用10μL的在二氧六环中的0.1mg/mL化合物样品，将其在37℃下用200μL基于胺的缓冲液触发。
[0025]图6是示出了实施例7化合物的化学发光强度的时间曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.式I化合物其中：R1和R2各自独立地是C3‑
C
10
烷基，或者R1和R2与它们所连接的碳一起提供C5‑
C
10
环烷基环；R3是C1‑
C
10
烷基、C6‑
C
10
芳基或杂芳基；R4、R5、R6和R7各自独立地是H、Q、X、羟基、卤素、氨基、硫基、C1‑
C
10
烷基、C2‑
C
10
烯基、C2‑
C
10
炔基、C1‑
C
10
烷氧基、C1‑
C
10
烷基氨基、C1‑
C
10
三烷基铵盐、C1‑
C
10
烷基硫基、C2‑
C
10
酰基、C1‑
C
10
烷氧基羰基、C1‑
C
10
烷基氨基羰基、C1‑
C
10
烷基硫基羰基、C2‑
C
10
酰氧基、C2‑
C
10
酰基氨基、C2‑
C
10
酰基硫基、C1‑
C
10
烷基碳酸酯/盐、C1‑
C
10
烷基氨基甲酸酯/盐、C1‑
C
10
脲基、芳基氧基、C1‑
C
10
烷基亚磺酰基、C1‑
C
10
烷基磺酰基、芳基硫基、芳基氨基、芳基亚磺酰基、芳基磺酰基、芳基羰基、杂芳基羰基、杂芳基氧基、杂芳基硫基、杂芳基氨基、杂芳基亚磺酰基、杂芳基磺酰基、氰基、硝基、三氟甲基、膦酸酯/盐、C1‑
C
10
烷基膦酸酯/盐、C1‑
C
10
烷基次膦酸酯/盐、C1‑
C
10
三烷基盐、C4‑
C
10
杂环氨基、C6‑
C
10
芳基或π
‑
过量杂芳基，并且R4、R5、R6和R7中的至少一个是Q；Q是π
‑
共轭给电子基团；X是
‑
OH、
‑
O
‑
G、
‑
O
‑
盐或具有以下结构的硼基团：R8和R9各自独立地是H或C1‑
C
10
烷基，或者R8和R9与它们所连接的硼酸酯一起提供C2‑
C
10
环状硼酸酯；G是醇保护基。2.权利要求1所述的化合物，其中R4、R5、R6和R7对它们所连接的芳环提供净给电子作用。3.权利要求1所述的化合物，其具有式I其中：R1和R2各自独立地是C3‑
C
10
烷基，或者R1和R2与它们所连接的碳一起提供C5‑
C
10
环烷基
环；R3是C1‑
C
10
烷基、C6‑
C
10
芳基或杂芳基；R4、R5、R6和R7各自独立地是H、Q、X、卤素、C1‑
C
10
烷基、羟基、C1‑
C
10
烷氧基、氨基、C1‑
C
10
烷基氨基、硫基、C1‑
C
10
烷基硫基、C2‑
C
10
酰氧基、C2‑
C
10
酰基氨基、C2‑
C
10
酰基硫基、C1‑
C
10
烷基碳酸酯/盐、C1‑
C
10
烷基氨基甲酸酯/盐、C1‑
C
10
脲基、芳基氧基、芳基硫基、芳基氨基、杂芳基氧基、杂芳基硫基或杂芳基氨基，并且R4、R5、R6和R7中的至少一个是Q；Q是选自C2‑
C
10
烯基、C2‑
C
10
杂环烯基、C6‑
C
10
芳基和杂芳基的给电子基团；X是
‑
OH、
‑
O
‑
G、
‑
O
‑
盐或具有以下结构的硼基团：R8和R9各自独立地是H或C1‑
C
10
烷基，或者R8和R9与它们所连接的硼酸酯一起提供C2‑
C
10
环状硼酸酯；G是醇保护基。4.权利要求1所述的化合物，其中Q是C2‑
C
10
烯基、C2‑
C
10
杂环烯基、C6‑
C
10
芳基或杂芳基。5.权利要求4所述的化合物，其中当Q是C6‑
C
10
芳基时，其被一个或更多个给电子基团取代。6.权利要求4所述的化合物，其中当Q是C2‑
C
10
烯基时，其被一个或更多个给电子基团取代。7.权利要求4所述的化合物，其中当Q是C2‑
C
10
烯基时，其不含吸电子基团。8.权利要求4所述的化合物，其中当Q是C2‑
C
10
烯基时，乙烯基位置和烯丙基位置如果存在的话是未经取代的。9.权利要求4所述的化合物，其中Q不含吸电子基团。10.权利要求4所述的化合物，其中Q被一个或更多个给电子基团取代。11.权利要求4所述的化合物，其中Q是未经取代的乙烯基。12.权利要求4所述的化合物，其中Q是未经取代的苯基。13.权利要求4所述的化合物，其中Q是被一个或更多个给电子基团取代的苯基。14.权利要求4所述的化合物，其中Q是π
‑
过量杂芳基。15.权利要求14所述的化合物，其中Q是噻吩基、呋喃基、吡咯基、苯并噻吩基、苯并呋喃基或吲哚基。16.权利要求15所述的化合物，其中Q是经取代或未经取代的噻吩
‑2‑
基或噻吩
‑3‑
基。17.权利要求4所述的化合物，其中R1和R2与它们所连接的碳一起提供螺环桥接的双环或三环基团。18.权利要求17所述的化合物，其中R1和R2与它们所连接的碳一起提供螺环金刚烷、降莰烷或莰烷。19.权利要求1所述的化合物，其中X、Q、R4、R5、R6和R7所连接的芳环相对于其中Q、R4、R5、R6和R7是H的其它方面相同化合物是电子富集的。20.权利要求1所述的化合物，其中X是
‑
OH。21.权利要求1所述的化合物，其中X是
‑
O
‑
G，或具有以下结构的硼基团
22.权利要求1所述的化合物，其中X是4,4,5,5
‑
四甲基
‑
1,3,2
‑
二氧杂环戊硼烷基或
‑
B(OH)2。23.权利要求1所述的化合物，其中X是
‑
O
‑
G。24.权利要求1所述的化合物，其中X是在化学或酶促触发时产生含氧阴离子的基团。25.权利要求1所述的化合物，其中G是分析物响应性保护基。26.权利要求1所述的化合物，其中G是三烷基甲硅烷基、烷基芳基甲硅烷基、芳基磺酰基、二氧代苄基、三苯甲基、烷基碳酸酯/盐、磷酰基、二氢吡喃基、四氢吡喃基、二氢呋喃基、四氢呋喃基、吡喃糖基、吡喃糖醛基、呋喃糖基、酰基、苯甲酰基或苄基。27.权利要求26所述的化合物，其中G是吡喃糖基或吡喃糖醛基。28.权利要求27所述的化合物，其中G是半乳糖基、葡糖基或葡糖醛酸基。29.权利要求28所述的化合物，其中G是β
‑
半乳糖基、β
‑
葡糖基或β
‑
葡糖醛酸基。30.权利要求29所述的化合物，其中G是
‑
PO3H2或其盐或酯。31.权利要求28所述的化合物，其中G是2,4
‑
二硝基苯磺酰基、3,4,6
‑
三甲基
‑
2,5
‑
二氧代苄基、4
‑
叠氮苄氧基、叔丁基二甲基甲硅烷基、乙酰基、新戊酰基或肽酶可切割部分。32.权利要求1所述的化合物，其中G包含二价可释放接头和末端三烷基甲硅烷基、烷基芳基甲硅烷基、芳基苯磺酰基、二氧代苄基、三苯甲基、烷基碳酸酯/盐、磷酰基、二氢吡喃基、四氢吡喃基、二氢呋喃基、四氢呋喃基、吡喃糖基、吡喃糖醛基、呋喃糖基、酰基、苯甲酰基、苄基或硼酸酯/盐基团。33.权利要求32所述的化合物，其中所述二价可释放接头是4
‑
氨基苄基、4
‑
(烷基氨基)苄基、4
‑
氧基苄基、4
‑
(氧基甲基)苄基、氧基甲基、氨基甲基或烷基氨基甲基。34.权利要求1所述的化合物，其中X具有以下结构：
35.权利要求1所述的化合物，其中R3是未经取代的C1‑
C
10
烷基或被以下取代的C1‑
C
10
烷基：一个或更多个卤素、羟基、氨基、硫基、烷氧基、烷基氨基、烷基硫基、硫酸酯/盐或羧酸酯/盐。36.权利要求1所述的化合物，其中R4、R5、R6和R7各自独立地是H、Q、卤素、C1‑
C
10
烷基、羟基、C1‑
C
10
烷氧基、氨基、C1‑
C
10
烷基氨基、硫基、C1‑
C
10
烷基硫基、C2‑
C
10
酰氧基、C2‑
C
10
酰基氨基、C2‑
C
10
酰基硫基、C1‑
C
10
烷基碳酸酯/盐、C1‑
C
10
烷基氨基甲酸酯/盐、C1‑
C
10
脲基、芳基氧基、芳基硫基、芳基氨基、杂芳基氧基、杂芳基硫基或杂芳基氨基，并且R4、R5、R6和R7中的恰好一个是Q。37.权利要求1所述的化合物，其中R4、R5、R6和R7中的一个是Q，并且其余项是H。38.权利要求1所述的化合物，其中R7是Q。39.权利要求37所述的化合物，其中R4、R5和R6各自是H。40.权利要求1所述的化合物，其具有式II
其中R
10
和R
11
各自独立地是H或卤素。41.权利要求40所述的化合物，其具有式III其中：R
12
和R
13
各自独立地是H、卤素、C1‑
C
10
烷基、C2‑
C
10
烯基、C2‑
C
10
炔基、C1‑
C
10
烷氧基、C1‑
C
10
烷基氨基、C1‑
C
10
三烷基铵盐、C1‑
C
10
烷基硫基、C2‑
C
10
酰基、C1‑
C
10
烷氧基羰基、C1‑
C
10
烷基氨基羰基、C1‑
C
10
烷基硫基羰基、C2‑
C
10
酰氧基、C2‑
C
10
酰基氨基、C2‑
C
10
酰基硫基、C1‑
C
10
烷基碳酸酯/盐、C1‑
C
10
烷基氨基甲酸酯/盐、C1‑
C
10
脲基、芳基氧基、C1‑
C
10
烷基亚磺酰基、C1‑
C
10
烷基磺酰基、芳基硫基、芳基氨基、芳基亚磺酰基、芳基磺酰基、芳基羰基、杂芳基羰基、杂芳基氧基、杂芳基硫基、杂芳基氨基、杂芳基亚磺酰基、杂芳基磺酰基、氰基、硝基、三氟甲基、膦酸酯/盐、C1‑
C
10
烷基膦酸酯/盐、C1‑
C
10
烷基次膦酸酯/盐、C1‑
C
10
三烷基盐、C4‑
C
10
杂环氨基、C6‑
C
10
芳基或π
‑
过量杂芳基，或者R
12
和R
13
与它们所...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡莱杜，
申请(专利权)人：贝克曼库尔特有限公司，
类型：发明
国别省市：