反应性标记化合物及其用途制造技术

本发明专利技术涉及反应性标记化合物及其用途。本发明专利技术提供式(I)的迭氮基‑BODIPY化合物、式(IV)的基于环辛炔的荧光探针以及式(VI)的基于活性的探针。这些化合物经历迭氮化物‑炔环加成(AAC)从而形成三唑基产物。这些所提供的化合物适用于含炔或含迭氮化物分子的侦测及成像。揭示使用本发明专利技术的化合物对生物分子进行侦测及成像的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案本专利技术主张2014年3月27日申请的美国临时申请案第61/971,313号的优先权。其内容以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及反应性标记化合物及其用途。本专利技术涉及环辛炔稠合的荧光探针、迭氮基-BODIPY化合物及荧光裂解探针的三唑形成用于含炔或含迭氮化物生物分子的诊断及成像的领域。本专利技术涉及在迭氮化物-炔环加成(AAC)之后的荧光增强策略。
技术介绍
铜催化迭氮化物-炔1,3-偶极环加成(CuAAC)已在化学生物学中获得广泛使用，其用于诸如标记复杂混合物中的生物分子及对固定细胞及组织进行成像的应用。(Kolb等人,Angew.Chem.Int.Ed.2001,40,2004；Rostovtsev等人,Angew.Chem.Int.Ed.2002,41,2596；WuandFokin,AldrichimicaActa2007,40,7)。将荧光探针并入到蛋白质、DNA、RNA、脂质及聚醣中(在其天然细胞环境内)为成像及理解其活体内作用提供机会。(Best,Biochemistry2009,48,6571)。举例而言，蛋白质中的聚醣在细胞表面上显示牵涉多种生理及病理过程。通常在病理病状，诸如炎症及癌转移中观测到患病细胞表面上的异常醣基化。特定言之，被认为由唾液酸转移酶及海藻醣基转移酶的表达位置及表达量的变化产生的改变的末端唾液酸化及海藻醣基化与恶性肿瘤相关。探究附接至蛋白质或脂质的作为癌症生物标记的聚醣的生物信息内容的能力已变为醣组学研究的主要课程。(Hsu等人,Proc.Nat.Acad.Sci.U.S.A.,2007,104,2614；Sawa等人,Proc.Nat.Acad.Sci.U.S.A.,2006,103,12371。)分析活系统中的醣基化模式的变化现在为可能的。(Prescher及Bertozzi,Nat.Chem.Bio.2005,1,13。)将含有充当生物正交化学报导子的独特官能基的非天然碳水化合物代谢并入到细胞生物合成机制中起始所述过程。接着在细胞表面上处理及构建经修饰的聚醣。与装备有互补生物正交官能基的可侦测荧光探针的后续反应使得能够侦测并入的非天然聚醣。(Sletten及Bertozzi,Angew.Chem.Int.Ed.2009,48,2)。生物正交化学报导子的概念已应用于蛋白质中的醣基化的蛋白组分析及活系统中的细胞表面的化学重塑。生物正交化学反应亦已用于其他应用，诸如蛋白质标记、基于活性的蛋白质折迭、靶蛋白识别、转译后修饰及细胞增殖监测。经由生物正交化学报导子策略标记活细胞上的特定官能基已在细胞生物学中变得日益强大。在过去几年，已在生物正交化学、尤其展示活系统中的生物兼容性及选择性的彼生物正交化学方面取得巨大进展。由于这些方法的内在选择性及可调电子学，其通常基于作为理想生物正交反应的环加成。然而，所述领域特定言的自细胞及生物体应用的视角仍面临许多挑战。举例而言，大部分生物正交报导子策略必然伴有使用荧光团标记的反应物搭配物的多步程序，其通常产生难以自细胞内环境或组织移除的高背景荧光噪声。另外，这些方法需要高浓度的试剂及催化剂以获得可侦测信号。近期一些努力已集中于在与非荧光炔或迭氮化物的CuAAC反应的后设计非荧光或弱荧光探针，其可接合以得到高荧光三唑复合物(图2)。(Zhou及Fahrni,J.Am.Chem.Soc.2004,126,8862；Sivakumar等人,Org.Lett.2004,24,4603；Sawa等人,Proc.Nat.Acad.Sci.U.S.A.,2006,103,12371；Xie等人,Tetrahedron2008,64,2906；Li等人,Org.Lett.2009,11,3008；LeDroumaguet等人,Chem.Soc.Rev.2010,39,1223；Qi等人,BioconjugateChem.2011,22,1758；Chao等人,Sci.ChinaChemistry2012,55,125；Herner等人,Org.Biomol.Chem.2013,11,3297。)由于在无起始物质的背景荧光噪声的情况下形成三唑的独特荧光特性，以高效率发生的此类型的CuAAC反应将在细胞生物学及功能蛋白组学的新兴领域中具有广泛应用。然而，这些迭氮基官能化及炔基官能化探针通常需要在UV区域中激发且发射在水溶液中具有差量子产率的蓝光；此类光学特性对于生物应用不为理想的。通过高效CuAAC反应诱导的独特荧光增强将在细胞生物学及功能蛋白组学的新兴领域中具有广泛应用(LeDroumaguet,C.；Wang,C.；Wang,Q.Chem.Soc.Rev.2010,39,1233-1239；Sawa,M.；Hsu,T.-L.；Itoh,T.；Sugiyama,M.；Hanson,S.R.；Vogt,P.K.；Wong,C.-H.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2006,103,12371-12376；Shie,J.-J.；Liu,Y.-C.；Lee,Y.-M.；Lim,C.；Fang,J.-M.；Wong,C.-H.J.Am.Chem.Soc.2014,136,9953-9961；Hsu,T.-L.；Hanson,S.R.；Kishikawa,K.；Wang,S.-K.；Sawa,M.；Wong,C.-H.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2007,104,2614-2619；Tsai,C.-S.；Liu,P.-Y.；Yen,H.-Y.；Hsu,T.-L.；WongC.-H.Chem.Commun.2010,46,5575-5577。)然而，铜(I)的毒性已阻碍在活系统中使用CuAAC。为了避开与金属催化剂相关的细胞毒性问题，已开发环应变促进的迭氮化物-炔环加成(SPAAC)作为替代策略(Jewett,J.C.；Bertozzi,C.R.Chem.Soc.Rev.2010,39,1272-1279；Debets,M.F.；vanBerkel,S.S.；Dommerholt,J.；Dirks,A.T.J.；Rutjes,F.P.J.T.；vanDelft,F.L.Acc.Chem.Res.2011,44,805-815。)通常将环辛炔部分作为茎结构并入到诸如二氟化环辛炔(DIFO)及衍生物的SPAAC试剂中(Agard,N.J.；Prescher,J.A.；Bertozzi,C.R.J.Am.Chem.Soc.2004,126,15046-15047；Codelli,J.A.；Baskin,J.M.；Agard,N.J.；Bertozzi,C.R.J.Am.Chem.Soc.2008,130,11486-11493。)为了增加环应变，环辛炔部分可与其他环稠合以得到具有较高反应性的SPAAC试剂，诸如二苄基环辛炔(DIBO)(Ning,X.；Guo,J.；Wolfert,M.A.；Boons,G.-J.Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,2253-2255；Poloukhtine,A.A.；Mbua,N.E.；Wolfert,M.A.；Boons,G.-J.；Popik,V.V.J本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种式(I)化合物，或其医药学上可接受的盐、溶剂合物或水合物，其中：G1、G2、G3、G5、G6、G7及G8在各种情况下独立地为氢、视情况经取代的C1‑6烷基、视情况经取代的C1‑6烯基、视情况经取代的C1‑6炔基、视情况经取代的芳基、视情况经取代的酰基、‑ORA、‑CH2ORA、‑OC(O)RA、‑SRA、‑N(RB)2、‑N(RA)C(O)RA、‑C(O)N(RB)2、‑CN、‑NO2、‑C(O)RA、‑C(O)ORA、‑S(O)RA、‑SO2RA、‑SO3RA、‑SO2N(RB)2及‑NHSO2RB；R在各种情况下独立地选自氢、卤素、视情况经取代的烷基、视情况经取代的烯基、视情况经取代的炔基、视情况经取代的杂环基、视情况经取代的芳基、视情况经取代的酰基、‑ORA、‑CH2ORA、‑OC(O)RA、‑SRA、‑N(RB)2、‑N(RA)C(O)RA、‑C(O)N(RB)2、‑CN、‑NO2、‑C(O)RA、‑C(O)ORA、‑S(O)RA、‑SO2RA、‑SO3RA、‑SO2N(RB)2及‑NHSO2RB；各RA独立地选自氢、视情况经取代的C1‑C6烷基、视情况经取代的烯基、视情况经取代的炔基、视情况经取代的杂环基及视情况经取代的芳基；及各RB独立地选自氢、视情况经取代的C1‑C6烷基、视情况经取代的烯基、视情况经取代的炔基、视情况经取代的杂环基及视情况经取代的芳基，或两个RB与中间的氮结合在一起形成杂环；G4a及G4b在各种情况下为氟基、烷基、烷氧基、芳氧基或炔基，及其中烷基及烷氧基为非分支链、饱和的且具有1至4个碳原子；芳基及芳氧基的芳基可为碳环芳基或杂环芳基；碳环芳基具有总共6至20个碳原子，包括取代基的碳原子；杂环芳基具有总共5至20个碳原子，包括取代基的碳原子；烷氧羰基为羧酸的烷基酯，其中烷基如上文所定义；各烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、苯并及烷氧羰基独立地可不经取代或经一或多个取代基取代；烷基取代基为卤基、羟基、胺基或芳基；芳基取代基为卤基、羟基、胺基、烷基、芳基、硝基或羧基；及卤基取代基为氟基或氯基；n为0、1、2、3或4。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.27 US 61/971,3131.一种式(I)化合物，或其医药学上可接受的盐、溶剂合物或水合物，其中：G1、G2、G3、G5、G6、G7及G8在各种情况下独立地为氢、视情况经取代的C1-6烷基、视情况经取代的C1-6烯基、视情况经取代的C1-6炔基、视情况经取代的芳基、视情况经取代的酰基、-ORA、-CH2ORA、-OC(O)RA、-SRA、-N(RB)2、-N(RA)C(O)RA、-C(O)N(RB)2、-CN、-NO2、-C(O)RA、-C(O)ORA、-S(O)RA、-SO2RA、-SO3RA、-SO2N(RB)2及-NHSO2RB；R在各种情况下独立地选自氢、卤素、视情况经取代的烷基、视情况经取代的烯基、视情况经取代的炔基、视情况经取代的杂环基、视情况经取代的芳基、视情况经取代的酰基、-ORA、-CH2ORA、-OC(O)RA、-SRA、-N(RB)2、-N(RA)C(O)RA、-C(O)N(RB)2、-CN、-NO2、-C(O)RA、-C(O)ORA、-S(O)RA、-SO2RA、-SO3RA、-SO2N(RB)2及-NHSO2RB；各RA独立地选自氢、视情况经取代的C1-C6烷基、视情况经取代的烯基、视情况经取代的炔基、视情况经取代的杂环基及视情况经取代的芳基；及各RB独立地选自氢、视情况经取代的C1-C6烷基、视情况经取代的烯基、视情况经取代的炔基、视情况经取代的杂环基及视情况经取代的芳基，或两个RB与中间的氮结合在一起形成杂环；G4a及G4b在各种情况下为氟基、烷基、烷氧基、芳氧基或炔基，及其中烷基及烷氧基为非分支链、饱和的且具有1至4个碳原子；芳基及芳氧基的芳基可为碳环芳基或杂环芳基；碳环芳基具有总共6至20个碳原子，包括取代基的碳原子；杂环芳基具有总共5至20个碳原子，包括取代基的碳原子；烷氧羰基为羧酸的烷基酯，其中烷基如上文所定义；各烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、苯并及烷氧羰基独立地可不经取代或经一或多个取代基取代；烷基取代基为卤基、羟基、胺基或芳基；芳基取代基为卤基、羟基、胺基、烷基、芳基、硝基或羧基；及卤基取代基为氟基或氯基；n为0、1、2、3或4。2.如权利要求1的化合物，其中G1及G3为甲基。3.如权利要求1的化合物，其中G5及G7为甲基。4.如权利要求1至3中任一项的化合物，其中所述化合物为式(II)或其医药学上可接受的盐、溶剂合物或水合物。5.如权利要求4的化合物，其中所述化合物藉由选自表1的式描述。6.如权利要求4的化合物，其中所述化合物选自由以下组成的群：及7.一种使含炔分子成像的方法，其包含(a)使如权利要求1的化合物与含有所述含炔分子的样品在将所述化合物接合至所述分子的炔基的条件下接触以形成三唑产物；及(b)量测自所述三唑产物释放的荧光信号。8.如权利要求7的方法，其中所述接触步骤在金属催化剂存在下进行。9.如权利要求8的方法，其中所述金属催化剂为铜(I)。10.如权利要求7的方法，其中所述化合物共价连接至所述炔基。11.如权利要求7的方法，其中所述样品含有细胞且所述含炔分子位于所述细胞表面上或这些细胞内。12.如权利要求7的方法，其中所述化合物藉由选自表1的式描述。13.如权利要求7的方法，其中所述化合物选自如权利要求6的化合物。14.如权利要求7至11中任一项的方法，其中所述含炔分子为生物分子。15.如权利要求14的方法，其中所述生物分子为DNA、RNA、蛋白质或聚醣。16.如权利要求14的方法，其中所述生物分子位于细胞表面上或附近。17.如权利要求14的方法，其中所述生物分子为细胞内生物分子。18.一种用于侦测样品中的含炔分子的方法，其包含：(a)使如权利要求1的化合物与疑似具有含炔分子的样品接触；(b)量测自所述样品混合物释放的荧光信号的位准，及(c)确定所述样品中的所述含炔分子的存在，其中，相比于在所述分子不存在下的所述荧光信号位准，增强的荧光信号指示所述含炔分子的存在。19.如权利要求18的方法，其中所述接触步骤在金属催化剂存在下进行。20.如权利要求19的方法，其中所述金属催化剂为铜(I)。21.如权利要求18至20中任一项的方法，其中所述样品含有细胞且所述含炔分子位于细胞表面上或附近或细胞内。22.如权利要求18的方法，其中所述化合物藉由选自表1的式描述。23.如权利要求18的方法，其中所述化合物选自如权利要求6的化合物。24.如权利要求18的方法，其中所述含炔分子为生物分子。25.如权利要求24的方法，其中所述生物分子为DNA、RNA、蛋白质或聚醣。26.如权利要求24的方法，其中所述生物分子位于细胞表面上或附近。27.如权利要求24的方法，其中所述生物分子为细胞内生物分子。28.如权利要求7或18的方法，其中所述方法包含将所述化合物用于细胞中的双荧光成像。29.一种式(IV)化合物，或其医药学上可接受的盐、溶剂合物或水合物，且其中：G9、G10、G11、G12、G13、G14、G15、G16、G17及G18在各种情况下独立地为氢、视情况经取代的C1-6烷基、视情况经取代的C1-6烯基、视情况卤素、视情况亚硝基、视情况经取代的C1-6炔基、视情况经取代的芳基、视情况经...

【专利技术属性】
技术研发人员：启惠·翁，方俊民，谢俊结，
申请(专利权)人：中央研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71