可活化的发荧光的化合物及其作为近红外探针的用途制造技术

公开了设计成使得在化学事件后产生能够发射NIR光的化合物的新颖的发荧光的化合物。该化合物包含两个或更多个含受体的部分和可裂解的含供体的部分，它们是完全的π-电子共轭且是使得没有π-电子离域。还公开了在发荧光的化合物遭遇化学事件(例如，去质子化)时产生的荧光化合物。还公开了发荧光的化合物作为具有开启式机构的NIR探针来监测各种分析物的存在和/或水平的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可活化的发荧光的化合物及其作为近红外探针的用途专利
和背景在本专利技术的一些实施方案中，本专利技术涉及发荧光的化合物(fluorogeniccompound)且更具体地，但不唯一地涉及发生化学事件后重排，从而产生近红外探针的可化学激活的发荧光的化合物以及涉及其用途。近几年，非放射性标记在生物化学和分子生物学中的使用已成指数增长。在用作非放射性标记的各种化合物中，产生发荧光的信号或发光信号的芳族染料是特别有用的。近红外光谱学(NIRS)是使用电磁波谱的近红外区(从约700nm到1400nm)的光谱学方法。NIR通常可以比中红外辐射穿透进入样品远得多，且尤其用于探测疏松材料而几乎不需要或不需要样品制备。在650nm和900nm之间的近红外(NIR)范围内的光学成像非常适合于生物应用，原因是由于NIR光子在此范围内高度穿透通过有机组织和低的自发荧光背景，因而它而能够检测分子体内活性。适用于NIR中的荧光染料包括，例如，荧光素标记、AlexaFluor染料、花青染料、如Cy2、Cy3、Cy5、CY7、任选取代的香豆素、R-藻红蛋白、别藻红蛋白、德克萨斯红和普林斯顿红。花青染料已确认为用于NIR成像，由于生物兼容性、环境稳定性、大消光系数、窄发射光谱带及其相对高的量子产率[MujumdarETAL.BioconjugateChem.4，105-11(1993)]，这允许它们穿透深层组织并用作用于活体无损成像的吸引人的探针。花青染料包含两个含氮部分(例如，假吲哚基环)，一个呈受体部分的形式(例如，铵)，且一个呈供体部分的形式(例如，胺)，其通过一系列共轭双键连接。染料分类的根据连接两个环状结构的中心双键的数目(n)将染料归类；当n＝1时，单碳花青或三次甲基碳花青；当n＝2时，双碳花青或五次甲基碳花青；及当n＝3时，三碳花青或七次甲基碳花青。花青染料已被开发用于荧光共振能量转移(FRET)测定。简单地说，FRET测定依赖于两个荧光团，供体荧光团和受体荧光团之间的相互作用。当供体分子和受体分子足够近的靠近时，供体分子的荧光被转移到受体分子上，从而减少寿命且淬灭供体物质的荧光并伴随受体物质的荧光强度增加。在肽裂解反应的情况下，荧光供体分子和荧光受体分子被连接到待裂解的肽键的任一侧上的肽底物上且以这样的发生能量转移的距离。肽裂解反应将分开供体分子和受体分子，且因此将恢复供体分子的荧光。已通过对花青染料通过引入具有削弱或消除分子荧光的效应的化学基团来进行某些修饰研制了在FRET测定中适合用作受体或“淬灭剂”分子的花青染料。例如，利用FRET的花青分子的开启式体系包含通过酶可裂解的连接基连接彼此以获得淬灭的荧光团的花青染料和淬灭剂。一旦通过特异性酶裂解连接基后，荧光团与淬灭剂分离并因此实现了荧光信号的开启。然而，这种方法需要除花青之外的另外染料(淬灭剂)。设计替代的开启式花青探针的尝试通常具有低量子产率、低消光系数和复杂合成的局限性[见，例如，Ho等人，Bioorg.Med.Chem.Lett.16，2599-602(2006)；和Richard等人Org.Lett.10，4175-8(2008)]，且已报道了牵涉具有π-电子共轭变化的花青探针的仅有限的具体实例[见，Kundu等人Angew.Chem.Int.Ed.49，6134-8(2010)；和Kundu等人Angew.Chem.Int.Ed.48，299-303(2009)]。已报道了耦合到靶向肽的花青分子。见，例如，Tung等人，BioconjugChem.199910(5)：892-6，公开了包含花青肽共轭物的组织蛋白酶敏感体系，及美国专利第6,217,848号公开了用于靶向递送的包括几种花青染料与多种双同系物和四(羧酸)同系物的染料肽共轭物。另外的
技术介绍
包括Samanta等人，Chem.Commun.，2010，46，7406-7408；Dickinson等人，J.Am.Chem.Soc.132，5906-15(2010)；Dickinson等人，Nat.Chem.Biol.7，106-12(2011)；Miller等人，Nat.Chem.Biol.3，263-7(2007)；VandeBittner等人，Proc.Natl.Acad.Sci.(2010)]；Avital-Shmilovici,M.&Shabat，D..Biorg.Med.Chem.18，3643-7(2010)；Sella,E.&Shabat，D.Chem.Commun.，5701-3(2008)；Sella,E.&Shabat，D.J.Am.Chem.Soc.131，9934-6(2009)；Wainstein等人，Chem.Commun.2010；46：553-5；Karton-Lifshin等人，J.Phys.Chem.A.2012年1月，12；116(1)：85-92；Karton-Lifshin等人，J.Am.Chem.Soc.2011年7月，20；133(28)：10960-5；和Sella等人，J.Am.Chem.Soc，132，3945–3952。专利技术概述设计上述的开启式探针(Turn-ONprobe)的以前的尝试通常具有低量子产率、低消光系数和复杂合成的局限性。在寻找具有花青光谱学特性的分子的开启式机构的改进方法方面，本专利技术人已设计并成功制备且实践了具有模块化的触发机构的基于花青的开启式NIR探针。可以根据需要，通过引入适合于期望的分析物的触发单元来调整用于基于花青的探针的这种模块化方法。根据探针中的触发单元，多种器官和组织的NIR成像可应用于或可用于多种医学应用和诊断应用。本文所描述的新型基于花青的NIR探针可通过简单的(例如，两步)操作来合成且具有相对高的量子产率和大的消光系数。由适当的分析物诱导的化学事件后，探针的设计允许通过π-电子重新定位形成花青样染料。本文所公开的NIR探针基于π-电子在包含含供体的部分和两个或更多个含受体的部分的体系中的重新定位，这受到化学事件的影响。含供体的部分和含受体的部分形成不具有π-电子的离域(没有共振电子(resonatingelectron))的共轭π-电子体系，使得该探针不能发射光(例如近红外光)。化学事件后，含供体的部分的重排，使得它转移电子到含受体的部分，并由此获得前者两个或更多个含受体的部分之间，且这些部分之间具有离域的共振电子的π-电子体系。由于离域的共振电子的存在，获得了发射在期望的近红外范围(例如，650nm和900nm之间)内的光的能力，如图19中所示。根据本专利技术的一些实施方案的方面，提供了包含至少两个含受体的部分和含供体的部分的发荧光的化合物，至少两个含受体的部分和含供体的部分被这样布置使得：(i)至少两个含受体的部分和含供体的部分形成没有共振电子的共轭π-电子体系，使得该化合物不能发射NIR红外光；及(ii)化学事件后，含供体的部分重排，以便转移电子到含受体的部分中的一个上并由此，含受体的部分使含供体的部分变成了至少一个另外的含受体的部分，从而使能发射近红外光。根据本专利技术的一些实施方案，含供体的部分包含芳族部分。根据本专利技术的一些实施方案，含供体的部分包含被给电子基团如羟基取代的芳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有通式II的发荧光的化合物：其中：Q1和Q2是第一电子受体部分和第二电子受体部分，各自独立地是取代的或未取代的杂环部分；R1和R2各自独立地选自由氢、烷基和环烷基组成的组；n和m各自独立地是从0到4的整数；R′和R″各自独立地是氢、烷基或环烷基，或可选择地，R′和R″一起形成芳基；及Z和Y一起形成含供体的部分，所述含供体的部分包含被给电子基团取代的芳族部分，所述含供体的部分形成没有共振电子的共轭π?电子体系，且是使得在化学事件后，所述含供体的部分重排以便将π?电子转移至Q1和Q2中的一个，且因此所述Q1和Q2中的一个相对于Q1和Q2中的另一个变成供体部分。FDA0000415558530000011.jpg

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.15 US 61/452,684;2011.03.15 US 61/452,6881.一种发荧光的化合物，所述发荧光的化合物包含至少两个含受体的部分和含供体的部分，所述发荧光的化合物由通式I表示：其中：Q1和Q2各自独立地是含受体的部分；并且A1和A2各自是所述含受体的部分中的受体基团；所述受体基团是铵离子，且所述含受体的部分独立地选自由假吲哚的铵形式和吡啶的铵形式组成的组，所述假吲哚的铵形式由下式表示：其中：X是CR3R4，其中R3和R4各自是烷基；R是被磺酰基取代的烷基；以及D是苯基；且所述吡啶的铵形式由下式表示：其中：R1选自氢和烷基；以及R3选自氢、氰基和磺酰基；Z和Y形成所述含供体的部分，其中Z是取代的或未取代的苯基，且Y是给电子基团；所述给电子基团是羟基从而使得所述含供体的部分在去质子化后产生酚盐阴离子、或者所述给电子基团包含可裂解的触发单元从而使得所述含供体的部分在所述触发单元的裂解后产生酚盐阴离子；以及L1和L2各自独立地是连接部分或不存在，所述连接部分是至少一个–CR'＝CR”-部分的含碳次甲基链，其中R'和R”各自独立地是氢，并且其中所述L1和L2、所述Q1含受体的部分和Q2含受体的部分以及所述Z-Y含供体的部分形成没有共振电子的共轭π-电子体系。2.如权利要求1所述的发荧光的化合物，其中Q1和Q2中的至少一个是所述吡啶的铵形式。3.如权利要求2所述的发荧光的化合物，具有通式IIIA：其中：R1和R2各自独立地是烷基；n和m各自独立地是从1到4的整数；并且R3和R4各自独立地选自由氢、氰基和磺酰基组成的组。4.如权利要求1所述的发荧光的化合物，具有通式IIIB：其中：D1和D2各自独立地是苯基；X1和X2各自是CR3R4，其中R3和R4各自是烷基；n和m各自独立地是从1到4的整数；以及R1和R2各自是所述被磺酰基取代的烷基。5.如权利要求4所述的发荧光的化合物，其中R3和R4各自是甲基。6.如权利要求1-5中任一项所述的发荧光的化合物，其中所述L1和L2中的至少一个是所述连接部分，且其中所述含供体的部分被连接至所述含碳次甲基链。7.如权利要求6所述的发荧光的化合物，其中所述L1和L2中的每一个是所述含碳次甲基链。8.如权利要求7所述的发荧光的化合物，其中L1和L2中的每一个是所述–CR'＝CR”-。9.如权利要求8所述的发荧光的化合物，其中所述给电子基团是羟基。10.如权利要求1所述的发荧光的化合物，选自由以下成员组成的组：11.如权利要求1-5中任一项所述的发荧光的化合物，其中所述给电子基团是羟基。12.如权利要求8所述的发荧光的化合物，其中所述给电子基团包括所述可裂解的触发单元。13.如权利要求1所述的发荧光的化合物，其中所述可裂解的触发单元的所述裂解是在与分析物的化学反应之后。14.如权利要求13所述的发荧光的化合物，其中所述分析物与医学病症相关。15.如权利要求13所述的发荧光的化合物，其中所述分析物是过氧化氢，且所述可裂解的触发单元包括苯基硼酸。16.如权利要求13所述的发荧光的化合物，其中所述可裂解的触发单元的所述裂解是通过酶。17.如权利要求16所述的发荧光的化合物，其中所述酶在受医学病症折磨的器官或组织内过表达。18.如权利要求17所述的发荧光的化合物，其中所述医学病症是癌症。19.如权利要求18所述的发荧光的化合物，其中所述酶是组织蛋白酶。20.如权利要求14所述的发荧光的化合物，其中所述分析物是响应所述医学病症而在器官或组织内产生的物质。21.如权利要求20所述的发荧光的化合物，其中所述医学病症选自由炎症、缺氧、细胞凋亡、脑缺血、骨质疏松症和自身免疫性疾病或紊乱组成的组。22.如权利要求1-5和12-21中任一项所述的发荧光的化合物，还包含第三含受体的部分且是使得所述第一含受体的部分、所述第二含受体的部分以及所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·萨巴特，R·萨奇法伊纳罗，
申请(专利权)人：雷蒙特亚特特拉维夫大学有限公司，
类型：
国别省市：