(57)【要約】本発明は、構造式（Ｉ）の新規のペリレンテトラカルボン酸ビスイミドに関し、ここで、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ無関係に、２級炭素原子又は３級炭素原子を介してイミド−窒素原子に結合している有機基を表し、かつＲ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の少なくとも２つはそれぞれ無関係に、正又は／及び負の電荷を有する基を少なくとも１つ含有する有機基を表す。
2006519283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造式（Ｉ）
【化１】
2006519283.tif 000013
［式中、
Ｒ１及びＲ２はそれぞれ無関係に、２級炭素原子又は３級炭素原子を介してイミド−窒素原子に結合している有機基を表し、かつ
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の少なくとも２つはそれぞれ無関係に、正又は／及び負の電荷を有する基を少なくとも１つ含有する有機基を表す］
のペリレンテトラカルボン酸ビスイミド。
【請求項２】
Ｒ１又は／及びＲ２が２級又は３級脂肪族基又は環式基である、請求項１記載の化合物。
【請求項３】
Ｒ１又は／及びＲ２が芳香族又は複素芳香族基、殊にフェニル基、ピリジル基又はナフチル基であり、前記基は場合により１つ以上の置換基を含有している、請求項１又は２記載の化合物。
【請求項４】
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の少なくとも２つはそれぞれ無関係に、（中性媒体中で）正の電荷を有する基を有する有機基を表す、請求項１から３までのいずれか１項記載の化合物。
【請求項５】
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の少なくとも２つはそれぞれ無関係に、４級アンモニウム基及びＮ−アルキル化複素芳香族Ｎ−基、例えばＮ−アルキル−ピリジニウム基、Ｎ−アルキル−キノリニウム基又はＮ−アルキル−イソキノリニウム基から選択される基を有する有機基を表す、請求項１から４までのいずれか１項記載の化合物。
【請求項６】
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６はそれぞれ無関係に、（中性媒体中で）負の電荷を有する基を有する有機基を表す、請求項１から３までのいずれか１項記載の化合物。
【請求項７】
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の少なくとも２つはそれぞれ無関係に、ＳＯ３Ｈ、ＣＯＯＨ、ＳＯ３Ｍ及びＣＯＯＭから選択される基を有する有機基を表し、ここで、Ｍはカチオンを表す、請求項１から６までのいずれか１項記載の化合物。
【請求項８】
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５又は／及びＲ６が、芳香族基又は複素芳香族基、例えばフェニル基又はピリジン基を含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の化合物。
【請求項９】
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の少なくとも１つが一般構造式（ＩＩ）：
−Ｏ−Ａｒ      （ＩＩ）
［式中、
Ａｒは少なくとも１つの電荷を有する基を有する芳香族基又は複素芳香族基を表す］
を有する、請求項１から８までのいずれか１項記載の化合物。
【請求項１０】
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の少なくとも１つが一般構造式（ＩＩＩ）：
【化２】
2006519283.tif 000014
［式中、
Ｍはカチオンであり、ｎは１〜３の整数である］
を有する、請求項９記載の化合物。
【請求項１１】
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の少なくとも１つが一般構造式（ＩＶ）：
【化３】
2006519283.tif 000015
［式中、
Ｒ７は場合により置換されたＣ１〜Ｃ６−アルキル基であり、Ｙはアニオンである］
を有する、請求項９記載の化合物。
【請求項１２】
一般構造式（Ｉ）のペリレンテトラカルボン酸ビスイミドの製造法において、以下の工程：
（ａ）一般構造式（Ｖ）：
【化４】
2006519283.tif 000016
［式中、
Ｒ１及びＲ２は請求項１に定義されている通りであり、
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４の少なくとも２つはハロゲン、殊にＣｌ又はＢｒを表す］
のハロゲン置換されたペリレンジカルボン酸ビスイミド又はハロゲン置換されたペリレンテトラカルボン酸ビスイミドを、一般構造式（ＶＩ）：
ＨＯ−Ａｒ’      （ＶＩ）
［式中、
Ａｒ’は芳香族基又は複素芳香族基を表す］
の化合物と反応させ、一般構造式（ＶＩＩａ）：
【化５】
2006519283.tif 000017
の四置換ペリレンテトラカルボン酸ビスイミド、又は一般構造式（ＶＩＩｂ）：
【化６】
2006519283.tif 000018
の二置換ペリレンテトラカルボン酸ビスイミドに変換する工程
及び
（ｂ）親水基を、芳香族基又は複素芳香族基Ａｒ’に導入する工程
を含むことを特徴とする、一般構造式（Ｉ）のペリレンテトラカルボン酸ビスイミドの製造法。
【請求項１３】
工程（ｂ）が、少なくとも１つの基ＳＯ３Ｈ又はＳＯ３ＭをＡｒ’に導入することを含み、ここでＭはカチオンである、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
工程（ｂ）が、Ａｒ’中の少なくとも１つの複素芳香族Ｎ−原子のアルキル化を含む、請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の詳細な説明
本発明は、改善された適用特性を有する新規のペリレンテトラカルボン酸ビスイミド誘導体に関する。
【０００２】
ペリレンテトラカルボン酸ビスイミドはその際立った熱安定性、化学的安定性及び光物理的安定性に関して公知である（１）。ペリレンテトラカルボン酸ビスイミドは着色剤及び顔料として、例えば電子複写法（２）、蛍光太陽熱収集器（３）、光電池（４）及び色素レーザー（５）において使用される。更に、官能化ペリレンテトラカルボン酸ビスイミドは重合反応のための開始剤又は反応パートナーとして使用されることができ、共有結合を介してポリマーに組み込まれている（６）。もう１つの可能な応用分野は、検出法、殊に生きた細胞を含む生物試験体に関する診断法又は分析法における標識群としての使用である。前記適用の多くは、ペリレン発色団基の蛍光強度が高いこと、並びに、ペリレンテトラカルボン酸ビスイミドの蛍光励起−放出波長が５００ｎｍを上回る波長であり、その際、細胞、生体組織又は生物学的液体の自己蛍光により生じる信号変調を無視することができることに基づく。
【０００３】
しかしながら、公知のペリレンテトラカルボン酸ビスイミドの欠点は、公知のペリレンテトラカルボン酸ビスイミドが劣悪な水溶性及び／又は水中での弱い蛍光強度を有することにある（７）。前記の欠点は主に親水性環境内での着色剤分子の凝集により生じ、それにより生物学的適用の数が制限される（８）。
【０００４】
ＤＥ−Ａ−３７０３５１３には、１つ以上のスルホン酸基をイミド構造中に有するペリレンテトラカルボン酸ビスイミドが記載されている。
【０００５】
Quanteら(Macromol. Chem. Phys. 197 (1996), 4029-4044)は、スルホン酸基をペリレン発色団の基礎骨格上に含むペリレンテトラカルボン酸ビスイミドを開示している。他の変性されたペリレンテトラカルボン酸ビスイミドは、ＥＰ−Ａ−０６４８８１７、ＥＰ−Ａ−０６５４５０４、ＵＳ−Ａ−４，３７８，３０２、ＥＰ−Ａ−０８６９９５９、ＷＯ９７／２２６０７並びにZhubanovら(Zh. Org. Khim. 28 (1992), 1486-1488)により記載されている。
【０００６】
ＷＯ０２／１４４１４には、重合反応のための開始剤として又は／及び反応パートナーとして準備される官能化ペリレンテトラカルボン酸ビスイミドが開示されている。
【０００７】
前記の化合物は水溶液中で高められた蛍光を示す。しかしながら、公知技術の欠点、殊に水溶液中での凝集物形成の傾向を完全に排除することは不可能であった。
【０００８】
従って、殊に水溶性又は／及び水もしくは水性媒体中での蛍光強度に関して改善された特性を有する新規のペリレンテトラカルボン酸ビスイミドを提供することが強く求められている。
【０００９】
前記の課題は、本発明によれば、ペリレン発色団の基礎骨格上に少なくとも２つの電荷を有する基と、イミド−Ｎ−原子上に空間充填置換基とを有するペリレンテトラカルボン酸ビスイミドが提供されることにより解決される。前記のように製造された化合物は、水中で８０％までの蛍光量子収率を示し、かつ場合により他の官能基、例えば親水基又は結合基をイミド構造内に導入することにより変性されてよい。
【００１０】
従って、本発明の対象は、構造式（Ｉ）
【００１１】
【化１】
2006519283.tif 000003
［式中、
Ｒ１及びＲ２はそれぞれ無関係に、２級炭素原子又は３級炭素原子を介してイミド−窒素原子に結合している有機基を表し、かつ
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の少なくとも２つはそれぞれ無関係に、正又は／及び負の電荷を有する基を少なくとも１つ含有する有機基を表す］
のペリレンテトラカルボン酸ビスイミドである。
【００１２】
イミド構造の成分として存在する基Ｒ１及びＲ２は、通常３〜３０個の炭素原子を有する２級又は３級脂肪族基又は環式基、殊に単環式又は二環式芳香族基又は複素芳香族基、例えばフェニル、ピリジル又はナフチルであり、前記基は場合により１つ以上の置換基を有する。脂肪族又は飽和環式基のための適当な置換基のための例は、ＣＮ、ＮＯ２、ハロゲン（例えばＦ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩ）、ＯＨ、ＯＲ７、ＯＣＯＲ７、ＳＨ、ＳＲ７、ＳＣＯＲ７、ＳＯ２Ｒ７、ＣＨＯ、ＣＯＲ７、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＭ、ＣＯＯＲ７、ＣＯＮＨ２、ＣＯＮＨＲ７、ＣＯＮ（Ｒ７）２、ＳＯ３Ｈ、ＳＯ３Ｍ、ＳＯ３Ｒ７、ＮＨ２、ＮＨＲ７又はＮ（Ｒ７）２であり、その際、Ｍはカチオン、例えばアルカリ金属イオン、例えばナトリウム、カリウム等であり、Ｒ７は場合よりハロゲン置換されたＣ１〜Ｃ６−アルキル基である。環式基、例えば芳香族基又は複素芳香族基は更に１つ以上の基Ｒ７により置換されていてよい。更に、生物学的物質への結合を可能にするために、基Ｒ１又は／及びＲ２に反応性官能基を導入することができる。そのような反応性官能基の例は、活性エステル、マレイミド、イソシアネート、スルホニルハロゲン化物、カルボン酸ハロゲン化物、殊にカルボン酸塩化物、ヨードアセトアミド、アジリジン、エポキシド、アシルアジド及びアクリロニトリルである。
【００１３】
基Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の少なくとも２つは少なくとも１つの電荷を有する基を有する。有利に、基Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の４つ全ては少なくとも１つの電荷を有する基を有する。有利に、電荷を有する基は、中性媒体中で、例えばｐＨ７で、電荷を有する基、例えば正の電荷を有する基、例えばアミノ基又はアンモニウム基、殊に４級アンモニウム基、又はアルキル化複素芳香族Ｎ−原子、殊にＮ−アルキル−ピリジニウム基、Ｎ−アルキル−キノリニウム基又はＮ−アルキル−イソキノリニウム基であり、その際、アルキル基は有利に６個までの炭素原子を有し、場合により前記の通りに置換されていてよい。適当な負の電荷を有する基の例は、スルホン酸基ないしカルボン酸基、ＳＯ３Ｈ及びＣＯＯＨ、並びにその塩、ＳＯ３Ｍ及びＣＯＯＭであり、その際、Ｍはカチオン、例えばアルカリ金属イオン、例えばカリウム又はナトリウムを表す。更に、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５又は／及びＲ６は複数の同じか又は逆の電荷を有する基を含有してもよく、その際、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５又は／及びＲ６が逆の電荷を有する基を含有する場合には、両親媒性基が生じる。殊に有利な両親媒性基は、−ＣＯ２Ｈ基、−ＳＯ３Ｈ基、−ＣＯ２Ｍ基又は−ＳＯ３Ｍ基を有する基でアルキル化されている複素芳香族Ｎ−原子である。
【００１４】
更に、基Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の少なくとも２つが、芳香族基又は複素芳香族基、殊に単環式基又は二環式基、例えばフェニル又はピリジンを含むことは有利である。
【００１５】
殊に有利な実施態様において、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の少なくとも２つは、一般構造式（ＩＩ）
−Ｏ−Ａｒ      （ＩＩ）
［式中、
Ａｒは、前記のような少なくとも１つの電荷を有する基を含有する芳香族基又は複素芳香族基を表す］
により表される。負の電荷キャリアを有するペリレンテトラカルボン酸ビスイミドを使用する場合、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の少なくとも１つは一般構造式（ＩＩＩ）：
【００１６】
【化２】
2006519283.tif 000004
［式中、
Ｍはカチオンであり、ｎは１、２又は３である］
を有してよい。
【００１７】
正の電荷キャリアを有するペリレンテトラカルボン酸ビスイミドを使用する場合、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びはＲ６の少なくとも１つは一般構造式（ＩＶ）：
【００１８】
【化３】
2006519283.tif 000005
［式中、
Ｒ７は場合により置換されたＣ１〜Ｃ６−、有利にＣ１〜Ｃ４−アルキル基であり、Ｙはアニオン、例えばハロゲン化物イオンである］
を有してよい。基Ｒ７が置換基として負の電荷を有する基を有する場合、両親媒性基が得られる。
【００１９】
本発明によるペリレンテトラカルボン酸ビスイミドは、通常、工業的に良好に入手可能な二ハロゲン置換又は四ハロゲン置換ペリレンテトラカルボン酸ビス無水物から、１級アミン、例えばＨ２ＮＲ１又はＨ２ＮＲ２との縮合により製造される。その結果生じる、一般構造式（Ｖ）
【００２０】
【化４】
2006519283.tif 000006
［式中、
Ｒ１及びＲ２は既に定義されている通りであり、
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４の少なくとも２つはハロゲン、殊にＣｌ又はＢｒを表す］
のハロゲン置換されたペリレンジ−又はテトラカルボン酸ビスイミドを、引き続き、一般構造式（ＶＩ）
ＨＯ−Ａｒ’      （ＶＩ）
［式中、
Ａｒ’は芳香族基又は複素芳香族基を表す］
の化合物と反応させる。前記の反応において、一般構造式（ＶＩＩａ）の四置換ペリレンテトラカルボン酸ビスイミド又は一般構造式（ＶＩＩｂ）の二置換ペリレンテトラカルボン酸ビスイミドが生じる：
【００２１】
【化５】
2006519283.tif 000007
【００２２】
引き続き、例えば上記のような親水基を芳香族基又は複素芳香族基Ａｒ’に導入することができる。例えば、適当な条件下でのＨ２ＳＯ４との反応によって、基ＳＯ３Ｈ又はＳＯ３Ｍの少なくとも１つをＡｒ’に導入することができる。その一方で、Ａｒ’中の複素芳香族Ｎ−原子のアルキル化を、例えば適当な条件下でのアルキルハロゲン化物、例えばＣＨ３Ｉとの反応によって行うことができる。
【００２３】
本発明による化合物は、ペリレンテトラカルボン酸ビスイミドの使用のために適当な全ての工業分野において、例えば色素レーザーにおいて、分析法における標識群として、トレーサーとして、シンチレーションカウンターにおいて、蛍光太陽熱収集器において、液晶において、冷光源において、材料試験において、光伝導体として、写真法において、照明要素及び表示要素において、半導体等として使用することができる。
【００２４】
着色剤は、有利に適当な担体と共に、担体の質量に対して例えば０．０００５〜０．５％の濃度で使用される。着色剤又は着色剤の共役体、例えば生体分子、例えば核酸、タンパク質、ペプチド、糖類等との共有共役体を、液体、例えば有機溶剤又は／及び水性溶剤中に、又は固体、例えばプラスチック中に溶解させることができる。
【００２５】
更に、本発明は図及び実施例により詳説されるはずである。
【００２６】
図１は実施例１〜４に記載された四置換化合物を製造するための反応式を示す。
【００２７】
図２は実施例５に記載された二置換化合物を示す。
【実施例】
【００２８】
実施例
実施例１：Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６，７，１２−テトラ（フェノキシ）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ビスイミドの製造
Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６，７，１２−テトラクロロペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ジイミド５ｇ（５．９ミリモル）、フェノール２．７ｇ（２９ミリモル）及びＫ２ＣＯ３４ｇ（２９ミリモル）を不活性ガス雰囲気下でＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）２００ｍｌ中に懸濁させた。反応混合物を１１０℃に加熱し、６時間撹拌した。室温に冷却した後、混合物を２Ｍ塩酸水溶液５００ｍｌ中に注いだ。生じる沈殿物を濾過し、濾液が中性となるまで水で洗浄し、真空中で７５℃で乾燥させた。生成物を更にカラムクロマトグラフィー（ＳｉＯ２／ＣＨ２Ｃｌ２）により精製した。
【００２９】
収量  赤色の固形物４．９ｇ（７７％）
【００３０】
【化６】
2006519283.tif 000008
【００３１】
実施例２：Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６，７，１２−テトラ（４−スルホニルフェノキシ）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ビスイミドの製造
実施例１で製造した化合物２ｇ（１．９ミリモル）を濃硫酸４ｍｌ中に溶解させ、室温（２０℃）で１２時間撹拌した。水を添加することにより生成物を沈殿させ、濾過し、真空中で７５℃で乾燥させた。
【００３２】
【化７】
2006519283.tif 000009
【００３３】
実施例３：Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６，７，１２−テトラ（３−ピリドキシ）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ビスイミドの製造
Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６，７，１２−テトラクロロペリレン３，４：９，１０−テトラカルボン酸ビスイミド５ｇ（５．９ミリモル）、ヒドロキシピリジン２．８５ｇ（３０ミリモル）及びＫ２ＣＯ３４ｇ（３０ミリモル）をＮＭＰ２５０ｍｌ中に溶解させた。反応混合物を１１０℃で不活性ガス雰囲気下で撹拌した。４時間後、室温に冷却し、希塩酸で中和した。粗生成物を濾過し、水で洗浄し、７５℃で真空中で乾燥させた。得られた固形物をカラムクロマトグラフィーにより酢酸エチルを用いて更に精製した。
【００３４】
【化８】
2006519283.tif 000010
【００３５】
実施例４：Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６，７，１２−テトラ［３−（Ｎ−メチルピリジニウム）オキシ］ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ビスイミドの製造
実施例３で製造した化合物１ｇ（０．９２ミリモル）を８０℃でメタノール１００ｍｌ中に溶解させた。撹拌した溶液に、ヨウ化メチル６５５ｍｇ（４．６ミリモル）を添加し、混合物を１２時間に亘って還流下に保持した。生じた生成物は高純度で得られた。
【００３６】
【化９】
2006519283.tif 000011
【００３７】
実施例５：二置換ペリレンテトラカルボン酸ビスイミドの製造
Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，７−ジブロモペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ビスイミドから出発して、実施例１及び２に記載された反応実施に相応して、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，７−ジ（４−スルホニルフェノキシ）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ビスイミドを製造し、実施例３及び４に記載された反応実施に相応して、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，７−ジ［３−（Ｎ−メチルピリジニウム）オキシ］ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ビスイミドを製造した。
【００３８】
【化１０】
2006519283.tif 000012
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１〜４に記載された四置換化合物を製造するための反応式を示す図。
【図２】実施例５に記載された二置換化合物を示す図。
【図１】
2006519283.tif 000019
【図２】
2006519283.tif 000020
【国際調査報告】
2006519283.tif 000021
2006519283.tif 000022
2006519283.tif 000023
2006519283.tif 000024
2006519283.tif 000025
2006519283.tif 000026