(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（I）の化合物：
【化１】
0006322702.tif 000004
（式中、A−は、F−、Cl−、Br−、I−、CH3OSO3−、またはCH3PhSO3−であり；
R、R１、R２、R３、R４、R５、およびR６は、個別に、または、等しく、１原子〜１０原子の原子または基であって、水素、アルキル、アリール、アルケニル、アルキニル、およびアミンから選択され；
XはOであり；
YはOであり；
Arは、６個の炭素原子を持つ芳香族基、または、４個もしくは５個の炭素原子と１つの複素原子NもしくはSとを持つ芳香族複素環基である）。
【請求項２】
蛍光センサ、および／または、蛍光２波長帯レシオメトリックセンサとしての、請求項１に記載の分子の使用。
【請求項３】
キットまたは装置における、蛍光センサ、および／または、蛍光２波長帯レシオメトリックセンサとしての、請求項１に記載の分子の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陰イオン、陽イオン、DNA鎖、および、水のような高極性溶媒に溶ける有機化合物のセンサとして適用されることが期待される、特定の構造を持つ3-ヒドロキシフラボンに関する。
【背景技術】
【０００２】
3-ヒドロキシフラボン（3-HF）類は、その標準形（N*）および光互変異性形（T*）から生じる励起状態分子内プロトン移動（ESIPT）特性のために、重要な蛍光センサである（T. Ozturk, A. S. Klymchenko, A. Capan, S. Oncul, S. Cikrikci, S. Taskiran, B. Tasan, F. B. Kaynak, S. Ozbey, A. P. Demchenko, Tetrahedron, 2007, 63, 10290）。この特性は、蛍光分光法において3-HFに十分に分離した２つの発光波長帯を与える。該発光波長帯は、3-HFの励起した標準形および互変異性形から生じ、その強度は周囲の分子の極性および水素結合摂動などの環境に影響を受けやすい（P. Chou, D. McMorrow, T. J. Aartsma, M. J. Kasha, Phys. Chem. 1984, 88, 4596）。そのピーク強度とそれらに対応する比率（N*／T*）の変化が、タンパク質（A. Sytnik, D. Gormin, M. Kasha, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 1 1968）、ミセル（M. Sarkar, J. G. Ray, P. K. Sengupta, Spectrochim. Acta Part, A 1996, 52, 275）、およびポリマー（J. R. Dharia, K. F. Johnson, J. B. Schlenoff, Macromolecules 1994, 27, 5167）で十分に観察されている。
【０００３】
3-HF類のC-3にある電子供与基の存在がそれらの蛍光強度を高めることから、3-HF類に関連するセンサ研究は、特に、該物質を扱ってきた。3-HF類の周囲の環境における附随する変化に応じた２つのピーク間のレシオメトリック変化は、種々の用途を作り出し、それらの中には、イオンおよび水分を検出すること、ミセルおよびリン脂質のような組織化された系の識別があった（A. P. Demchenko, K.-C. Tang, P.-T. Chou, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 1379）。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、特に、陰イオン特性または陽イオン特性を有する原子および分子、ならびに、異なる極性を有する有機分子および無機分子を検出するための蛍光センサとして用いる場合に有用である化合物を開示する。それら化合物は、センサとして使用される可能性がある。本発明は、下記式（I）を持つ分子を開示する。
【０００５】
【化１】
0006322702.tif 000002
【０００６】
上記式において、Aは、F−、Cl−、Br−、I−、CH3OSO3−、またはCH3PhSO3−であり；
R、R１、R２、R３、R４、R５、R６、およびR７は、個別に、または、等しく、約１原子〜６０原子の原子または原子鎖／原子団であり；
XはO、S、またはNR8（R8は約１原子〜６０原子の原子もしくは原子鎖／原子団である）であり；
YはOまたはSであり；
Arは、６〜１４個の炭素原子を持つ芳香族基、または、４個、５個、もしくは６個の炭素原子と少なくとも１つの複素原子N、S、もしくはOとを持つ芳香族複素環基、または、６〜９個の炭素原子と少なくとも１つの複素原子N、S、もしくはOとを持つ芳香族縮合複素二環である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】DNAを添加して３８１nmで励起したN*帯のレシオメトリック低減。A）水道水、B）脱イオン水へのDNAの添加
【図２】DNA溶液：C25、G25、A25およびT25のN*／T*比率
【図３】DNA溶液：C25、G25、A25、T25およびC15-A5のN*／T*比率
【図４】DNA溶液：C25、G25、A25、T25、C15-A5、C10-A10およびC5-A15のN*／T*比率
【図５】DNA溶液：C25、G25、A25、T25、T15-G5、T10-G10およびT5-G15のN*／T*比率
【図６】DNA溶液：C25、G25、A25、T25、C15-A5、C10-A10、C5-A15、T15-G5、T10-G10およびT5-G15のN*／T*比率
【実施例】
【０００８】
【化２】
0006322702.tif 000003
【０００９】
3-ヒドロキシフラボン塩合成の概略手順：3-ヒドロキシフラボン（3-HF）（３）を、文献の手順（S. Gunduz, A. C. Goren, T. Ozturk Org. Lett. 2012, 14, 1576）に従って合成した。3-HF（３）（０．３７g、１．３mmol）および硫酸ジメチル（６．５５mmol、０．６２ml）のTHF溶液を、２４時間還流させた。この混合物を室温にした後、沈殿物をろ過した。粗製固体を、ジクロロメタンを溶媒として用いたソックレー抽出により精製し、N-(3-ヒドロキシ-4'-フラボニル)-N,N,N-硫酸トリメチルアンモニウム（3-HFNMe3）（４）を白色固体（０．１２２g、２３％）として生成した。1H NMR (600 MHz, D20) δ (ppm) 8.18 (d, 2H, J=8.4Hz), 7.89 (d, 2H, J=7.6Hz), 7.79 (d, 2H, J=8.4Hz), 7.68 (t, 1 H, J=7.6Hz, J=7.5Hz), 7.50 (d, 1 H, J=7.6Hz), 7.34 (t, 1 H, J=7.6Hz, J=7.5Hz), 5.39 (s, 9H); 13C NMR (150 MHz, D20) δ (ppm) 157.2, 134.5, 132.1, 129.5, 129.4, 129.3, 125.1, 124.9, 124.4, 124.3, 119.8, 119.7, 118.3, 56.8, 53.8; MS (El) m/z 405 M++1
【００１０】
水中での3-HFNMe3（４）の蛍光：3-HFは水に溶けないため、3-HFの塩を2-(4-(ジメチルアミノ)フェニル)-3-ヒドロキシ-4Ｈ-クロメン-4-オン（3-HFMe2）（３）のジメチルアミノ部分のメチル化により準備し、水溶性3-HFとしてN-(3-ヒドロキシ-4'-フラボニル)-N,N,N-硫酸トリメチルアンモニウム（3-HFNMe3）（４）を得た。3-HFは水に溶けないが、3-HFの水中での発光が以前Kahsaらにより報告されている（D. McMorrow, M. Kahsa J. Phys. Chem. 1984, 88, 2235）。可能な説明は、3-HFの水への溶解性は非常に低いが、蛍光測定には十分だというものであろう。水に溶解する3-HFの量は知られていないので、そのような測定は大部分の測定に適さない。
【００１１】
3-HFNMe3は水に非常に溶けやすい塩である。通常の水(normal water)中で、その蛍光は（３８１nmで励起された）発光波長帯を１つのみ示し、この最大値は４５６nmである（図１Ａ）。一方、Kashaらが得た結果と同様に、N*波長帯およびT*波長帯に帰属する２つの波長帯が、それぞれ４５０nmおよび５２０nmに現れた（図１Ｂ）。２つの水試料の間の唯一の違いは、通常の水には、フラボンと相互作用して単一発光を生じ得る金属イオンが存在することである。超純水は微量のイオンをも含まないため、２つの別個の波長帯が明確に観察できた。
【００１２】
〔蛍光測定で使用するDNA鎖〕
C25: ２５個のシトシンを含んだ、単一種DNA鎖
G25: ２５個のグアニンを含んだ、単一種DNA鎖
A25: ２５個のアデニンを含んだ、単一種DNA鎖
T25: ２５個のチミンを含んだ、単一種DNA鎖
C15-A5: １５個のシトシンと５個のアデニンを含んだ、単一種DNA鎖
C10-A10:１０個のシトシンと１０個のアデニンを含んだ、単一種DNA鎖
C5-A15:５個のシトシンと１５個のアデニンを含んだ、単一種DNA鎖
T15-G5:１５個のチミンと５個のグアニンを含んだ、単一種DNA鎖
T10-G10:１０個のチミンと１０個のグアニンを含んだ、単一種DNA鎖
T5-G15:５個のチミンと１５個のグアニンを含んだ、単一種DNA鎖
【００１３】
蛍光測定：超純水に溶解した3-ヒドロキシフラボン硫酸塩（3-HFNMe3）の原液（２．１mg、２mL、２．５×１０-３M）を準備し、これから２００μＬを石英セル（１×１×３cm）に移して超純水で２mLまで希釈した。
【００１４】
その後、DNA溶液（２μＬ、２０nmol／mL）をそれぞれ加えた後で、蛍光発光を記録した。N*波長帯とT*波長帯との比率を計算し、N*／T*比率とDNA濃度を対比したグラフを描いた。各実験を５回繰り返し、同じ結果が示されるという、結果の再現性が分かった。
【００１５】
DNA溶液を3-HFNMe3溶液に徐々に加えることは、特にN*波長帯のレシオメトリック消光をもたらし、この比率はDNAの性質によって異なった（図２〜６）。C25のN*／T*曲線は最も高い曲線として算出された一方、T25は最も低い曲線だった（図２）。A25 のN*／T*比率曲線とG25のN*／T*比率曲線は、C25とT25という、それぞれ最も高い曲線と最も低い曲線の間に位置したが、ほぼ同じ線に沿っていた。各DNA実験は、５回繰り返されて、同じ結果を示した。3-HF類は環境に非常に影響を受けやすいことが知られているため、可能な説明は、それらDNA鎖が、その様々な化学構造とコンフォメーションのために3-HFNMe3と様々に相互作用し、これが蛍光強度に影響を与えたというものであろう。残りのDNA鎖である、C15-A5（図３）、C10-A10、C5-A15（図４）、T15-G5、T10-G10、およびT5-G15（図５および６）の曲線は、C25のDNA曲線とA25のDNA曲線の間に位置した。
【００１６】
実験が上記で明らかにしたように、フラボン3-HFNMe3は種々の化学コンフォメーションの識別に有効なセンサであることが分かる。また、メモリーデータベースを、種々のDNA鎖について作成することができた。
【図１】
0006322702.tif 000005
【図２】
0006322702.tif 000006
【図３】
0006322702.tif 000007
【図４】
0006322702.tif 000008
【図５】
0006322702.tif 000009
【図６】
0006322702.tif 000010