(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式：
0004068144.tif 000021
（式中、Ｔは、非置換のスピロアダマンチルであるか、或いは、独立に、ヒドロキシル基、Ｆ、Ｃｌ、１〜６個の炭素原子を有する非置換の直鎖又は分枝鎖アルキル基、ヒドロキシル若しくは１〜３個のハロゲン原子でモノ−、ジ−又はトリ−置換された１〜６個の炭素原子を有するアルキル基、フェニル基、シアノ基及びアミド基よりなる群から選ばれる置換基で橋頭炭素の一方又は双方が置換された、スピロアダマンチルであり；
Ｘは、１〜３個の電子活性置換基を有するフェニル又はナフチルであり、各々の該電子活性置換基はそれぞれ独立に、ハロゲン、アルコキシ、アリールオキシ、トリアルキルアンモニウム、アルキルアミド、アリールアミド、アリールカルバモイル、アルキルカルバモイル、シアノ、ニトロ、エステル、アルキル−若しくはアリール−スルホンアミド、トリフルオロメチル、アリール、アルキル、トリアルキル、トリアリールシリル、アルキルアリールシリル、アルキル−若しくはアリール−アミドスルホニル、アルキル−若しくはアリール−スルホニル及びアルキル−若しくはアリール−チオエーテルよりなる群から選ばれ、それぞれの場合に、各アルキル若しくはアリール部分が１〜１２個の炭素原子を含み；
Ｚは、酵素切断可能部分、Ｈ又はＥ3Ｓｉであり、ここでＥは、それぞれ独立に、Ｈ、１〜１２個の炭素原子を有する、アルキル、アリール又はアラルキル（アリールアルキル）であり；そして
Ｒは、Ｐ、Ｎ、Ｓ及びＯよりなる群から選ばれる１〜２個のヘテロ原子を有していてもよい、１〜２０個の炭素原子を有する、アルキル、アリール、アラルキル又はシクロアルキルであり、少なくとも１個のハロゲン置換基を有する）
で示される化合物。
【請求項２】
Ｔが、非置換のスピロアダマンチルであり、Ｘが、１〜３個の塩素原子で置換されたフェニルであり、Ｚが、リン酸、ガラクトシド、酢酸、１−ホスホ−２，３−ジアシルグリセリド、１−チオ−Ｄ−グルコシド、アデノシン三リン酸、アデノシン二リン酸、アデノシン一リン酸、アデノシン、α−Ｄ−グルコシド、β−Ｄ−グルコシド、β−Ｄ−グルクロニド、α−Ｄ−マンノシド、β−Ｄ−マンノシド、β−Ｄ−フルクトフラノシド、β−グルコシドウロン酸、ｐ−トルエンスルホニル−Ｌ−アルギニンエステル、ｐ−トルエンスルホニル−Ｌ−アルギニンアミド、ホスホリルコリン、ホスホリルイノシトール、ホスホリルエタノールアミン、ホスホリルセリン、ジアシルグリセロールリン酸ジエステル、モノアシルグリセロールリン酸ジエステル、Ｈ、及びＥ3Ｓｉよりなる群から選ばれる酵素切断可能部分であり、Ｅが、それぞれ独立に、水素、１〜１２個の炭素原子を有する、アルキル、アリール又はアラルキルであり、そしてＲが、少なくとも３個のハロゲン原子を有する、１〜２０個の炭素原子を有するアルキルである、請求項１記載の化合物。
【請求項３】
Ｔが、橋頭炭素の一方又は双方が置換されたスピロアダマンチルであり、Ｘが、１〜３個の塩素原子で置換されたフェニルであり、Ｚが、リン酸、ガラクトシド、酢酸、１−ホスホ−２，３−ジアシルグリセリド、１−チオ−Ｄ−グルコシド、アデノシン三リン酸、アデノシン二リン酸、アデノシン一リン酸、アデノシン、α−Ｄ−グルコシド、β−Ｄ−グルコシド、β−Ｄ−グルクロニド、α−Ｄ−マンノシド、β−Ｄ−マンノシド、β−Ｄ−フルクトフラノシド、β−グルコシドウロン酸、ｐ−トルエンスルホニル−Ｌ−アルギニンエステル、ｐ−トルエンスルホニル−Ｌ−アルギニンアミド、ホスホリルコリン、ホスホリルイノシトール、ホスホリルエタノールアミン、ホスホリルセリン、ジアシルグリセロールリン酸ジエスチル、モノアシルグリセロールリン酸ジエステル、Ｈ、及びＥ3Ｓｉよりなる群から選ばれる酵素切断可能部分であり、Ｅが、それぞれ独立に、水素、１〜１２個の炭素原子を有する、アルキル、アリール又はアラルキルであり、そしてＲが、少なくとも３個のハロゲン原子を有する、１〜２０個の炭素原子を有するアルキルである、請求項１記載の化合物。
【請求項４】
Ｔが、１〜２個のクロロで置換されたスピロアダマンチルであり、Ｘが、パラの位置においてクロロで置換されたフェニルであり、Ｚが、リン酸基であり、Ｒが、１〜６個の炭素原子を有するトリフルオロアルキルである、請求項１記載の化合物。
【請求項５】
Ｔが、非置換のスピロアダマンチルであり、Ｘが、パラの位置において１個のクロロで置換されたフェニルであり、Ｚが、リン酸基であり、そしてＲが、１〜６個の炭素原子を有するトリフルオロアルキルである、請求項１記載の化合物。
【請求項６】
Ｒがトリフルオロエチルである、請求項４記載の化合物。
【請求項７】
Ｒがトリフルオロエチルである、請求項５記載の化合物。
【請求項８】
Ｘが、４又は５の位置に１若しくは２個の置換基を有するフェニルである、請求項１記載の化合物。
【請求項９】
請求項１記載のジオキセタンと、水性環境中で該ジオキセタンと混合したときにＺを除去する誘発剤とを含むキット。
【請求項１０】
Ｚが、酵素切断可能であり、該誘発剤が、該基Ｚを切断する酵素である、請求項９記載のキット。
【請求項１１】
Ｚが非酵素化学物質によって誘発可能であり、該誘発剤が塩基である、請求項９記載のキット。
【発明の詳細な説明】
［発明の背景］
発明の分野：
本発明は、周囲条件下で安定的であり、光の放出とともに分解する、オキシアニオンを残す保護基の除去によって化学発光させることができる、１，２ジオキセタン類に関する。ジオキセタン類は、スピロ結合していてもよいトリシクロアルキル部分によって典型的には安定化され、また保護された酸素原子と電子活性置換基とがそれに結合されるアリール基を有する。本発明のジオキセタン類は、ハロゲン化されたオキシ置換基も２−炭素に有する。このジオキセタン類は、改良された性能、増強された感度を示し、非常に多様なアッセイその他の検出の用途に用いるのに適している。
従来の技術の背景：
本明細書で指名される本発明の被譲渡人であるトロピックス社（Tropix, Inc.）は、免疫アッセイ、核酸アッセイ、人工照明材料などを包含する、非常に多様な用途に用いるための化学発光性ジオキセタン類を開拓かつ商業化している。加えて、トロピックス社は、プロテアーゼその他の内因性酵素、及びマーカー又は標識として広く用いられる様々な外因性酵素、例えばアルカリホスファターゼを包含する、酵素の存在を検出するのに用い得るジオキセタン類を開発している。
そのような化合物、及び精製形態でのそれらの製造は、米国特許第4,931,569号明細書の主題である。この種の初期の商業的化合物は、ＡＭＰＰＤとして一般的に特定される３−（２′−スピロアダマンタン）−４−メトキシ−４−（３″−ホスホリルオキシ）−フェニル−１，２−ジオキセタン二ナトリウム塩であり、トロピックス社（Bedford, Massachusetts）から入手可能である。この種の化合物については、やはりトロピックス社に譲渡された、米国特許第4,931,223号明細書の多重被分析物アッセイを包含する、多様なアッセイが特定されている。容易に検出及び／又は定量される化学発光シグナルを発生させるためにこれらの化合物を用いることは、米国特許第4,978,614号明細書に具体的に扱われ、やはりここに一般的に譲渡された、米国特許第5,330,900号明細書に大規模に開示されたとおり、アッセイへの「エンハンサー」組成物の組込みによって改良することができる。代表的には、これらの増強剤は、第四級オニウム塩構造、例えばポリ（ビニルベンジルトリブチルアンモニウム＝クロリド）及びポリ（ビニルベンジルトリブチルホスホニウム＝クロリド）はもとより、対応するホスホニウム及びスルホニウム塩を有し、水性環境中に疎水性の領域又は部域を形成して、化学ルミネセンスを増強することができる。
商業的に開発されたジオキセタン類は、構造式Ｉ：
0004068144.tif 000002
によって一般的に示すことができる。注目されるとおり、商業的に開発された「第一世代」ジオキセタン類のうちでは、Ｙ1、Ｙ2及びＺは、水素であり、Ｒは、メチル基である。ＡＭＰＰＤでは、Ｘはリン酸基であるが、Ｘが、酵素によって切断できる異なる基である、他の「第一世代」ジオキセタン類も、開発かつ開示されている。Ｘに関するあり得る基は、周知であり、リン酸、酢酸、様々なガラクトシド及びグルクロニドとともに、一般に、酵素によって切断され易い、いかなる基も包含する。代表的な基は、米国特許第4,978,614号明細書の表１に、Ｚ群として特定されて記載されている。上記一般式ＩのＹ1及び／又はＹ2のうち一つ又はそれ以上が水素以外の基を有する、「第二世代」ジオキセタン類は、化学ルミネセンスの強度、化学ルミネセンスの動態又は双方を改良するために開発、開示かつ特許されている。この種の化合物は、スピロアダマンチル基が活性置換基、すなわち、Ｙ1又はＹ2の少なくとも一方が水素以外の基を有する。この「第二世代」に特徴的な実施態様では、いずれかの橋頭炭素が、塩素の置換基を有する（ＣＳＰＤ）。非常に多様なその他の活性置換基が、トロピックス社に譲渡された米国特許第5,112,960号その他の特許明細書に記載されている。塩素置換基に代えて、アダマンチル環は、トロピックス社への米国特許第5,326,882号明細書の請求項１に詳述されたとおり、メチレン置換基を有してもよい。酵素動態（Ｔ1/2を包含する）、光強度及び検出感度を支配する制御の重要性が、米国特許第5,112,960号明細書に強調されている。
米国特許第5,326,882号明細書も、「第三世代」トリ置換フェニル化合物、すなわち上記の構造のジオキセタン類を開示かつクレームしており、ここで、Ｙ1及びＹ2は、それぞれ、水素又は活性基のいずれかであってよく、アェニル環は、酸素原子を介してフェニルに結合された酵素切断可能基に加えて、酵素動態及び／又は化学ルミネセンス強度に影響する電子活性置換基を有する。この電子活性基、すなわち上式のＺは、得られる化学ルミネセンスの抑制又は増進のいずれかができる。化学ルミネセンスは、一般式Ｉの酵素切断可能なＸ基を、適切なジオキセタンと、Ｘ部分に特異的な対応する酵素とを混合又は結合することによって切断した後に、生成される。これは、上記に考察したような水性サンプル中でか、又は膜その他の固体の支持体上で達成することができる。膜及び類似の固体支持体は、トロピックス社への米国特許第5,336,596号明細書に開示されたような重合体の膜を与えることによって、増大した化学発光シグナル強度及び検出感度について最適化することができる。
上記のジオキセタン類は、酵素アッセイと結合して用いることを特定して調製される。そのため、その除去が分解及び化学ルミネセンスを誘導するＸ置換基を、ある酵素によって除去されるよう特異的に設計する。この酵素は、検査するサンプル中の標的被験物であっても、或いはプローブ、抗原若しくは抗体、又はある特異的な結合対のいかなる成員にも結合した、その特異的結合対の他方の成員の存在を検出するためのリポーター分子であってもよい。この種のアッセイの様式は周知であり、ジオキセタンの化学ルミネセンスは、特異的な標的の極めて効率的、正確かつ鋭敏な検出が達成できるように、アッセイを改良することを可能にする。
酵素による除去は受け易くないが、特異的な一群の化学物質によって除去できるように、Ｘを選ぶことも可能である。米国特許第4,956,477号明細書は、Ｘが、酵素切断可能基、又は化学的切断可能基、例えば水素原子、アルカノイル若しくはアロイルエステル、アルキル若しくはアリールシリルオキシ又は類似の基のいずれであることもできる、一般式Ｉの広範囲の一群のジオキセタンを調製する様々な合成法を記載している。この種の化合物は、Schaapへの米国特許第4,962,192号明細書にも記載されており、ここでは、一般式Ｉの部分Ｘは、酵素によって切断することも、化学物質によって除去することもできる。その最も単純な形態では、Ｘは水素であって、その離脱は、非常に多様な「活性化剤」（そのうち最も単純であるのは、水酸化ナトリウムである）によって誘発できる。切断基Ｘの除去によって生じる分解反応は、ジオキセタン環の０−０結合の分解によって光を発生して、カルボニルに基づく２種類の化合物を生成するため、活性化基が化学物質である場合、活性化剤１分子あたり、ただ１個の光の光子が生成できるにすぎない。これは、上記に考察した、酵素誘発可能ジオキセタンとはまさに対照的であって、ここでは、酵素は、触媒として、基質として存在する多数のジオキセタン分子の分解を誘発する。この触媒性の増倍効果が、酵素誘発可能ジオキセタンの商業的な開発及び許容へと導いたのである。進歩した化学的に（非酵素的に）誘発できるジオキセタンは、1995年10月19日に弁理士整理番号第4085-097-27号として提出された、米国特許願第08/545,174号の主題である。
上記により、適切な化学ルミネセンスを適切な放射動態で与え、酵素及び非酵素性化学物質を包含する活性化剤によって誘発できるために、高い光強度、改良された酵素動態、及び高い感度が必要条件であるアッセイに用いることができるようなジオキセタンを得ることは、当業者の目的であり続けている。
［発明の要約］
上記の目的、及び下記に述べる考察によって明確にされるその他の目的は、保護基の種類に応じて、酵素的誘発剤又は化学的誘発剤のいずれによって分解かつ化学発光するよう誘発することができる、新規な一群のジオキセタンであって、該ジオキセタンの２−炭素上のハロ置換アルコキシ部分とともに、安定化基及びアリール基上の選択された置換基により、増強された感度、酵素動態及び光強度を示すジオキセタンによって満たされる。
該ジオキセタンは、下記の一般式IIのものである：
0004068144.tif 000003
Ｔは、ポリシクロアルキルジオキセタン、好ましくはアダマンチルジオキセタン、最も好ましくはスピロアダマンタンである。Ｘは、フェニルその他のアリールである。このアリール部分は、基ＯＺに加えて、現在は米国特許第5,538,847号である米国特許願第08/057,903号の一部継続出願である、1994年４月25日に提出された米国特許願第08/231,673号願書に記載されたとおり、１〜３個の電子活性基、例えば塩素又はメトキシを有する。その開示全体を、本明細書中に参考として援用する。これらの電子活性置換基の種類を選ぶことによって、ジオキセタンの半減期、量子収量、Ｓ／Ｎ比等々を包含する化学発光特性の特定の態様を変えることができる。
Ｚは、酵素によって除去できる保護基、例えばホスファターゼによって除去されるリン酸基、又は化学的誘発剤によって除去し得る保護基、例えば水素のいずれか、或いは、塩基の付加によって除去できる置換シリル部分である。部分Ｒは、１〜２０個の炭素原子を有し、Ｐ、Ｎ、Ｏ又はＳであってよい１〜２個のヘテロ原子をそれぞれ有してよい、基Ｒがハロゲン化されたアルキル、アリール、アラルキル又はシクロアルキルである。最も好ましくは、Ｒはトリハロアルキル部分である。
Ｘがナフチルであるときは、ＯＺは、好ましくは、ジオキセタン環との環の結合点に関して、ナフチル環への任意の結合点にあり、その結果、これらの結合点を分離する環原子の、該結合点での環原子を含む総数は、本明細書中に参考として援用する米国特許第4,952,707号明細書に開示された置換パターンと同様に、奇数の整数である。
多環式基Ｔは、電子供与性及び電子求引性の基を包含する電子活性基で置換できるか、又は非置換であってもよい。好適な置換基は、ヒドロキシル、ハロ（好ましくはＦ及びＣｌ）及びアルキルである。Ｒについての好適な基は、フッ素化されたアルキル、アリール、シクロアルキル又はシクロアリールであって、フッ素又は塩素原子で炭素が部分的又は完全に置換された、ヘテロアルキルを包含する。
この構造のジオキセタンは、本明細書中に参考として援用する米国特許第5,112,960号明細書に開示された様式で免疫アッセイにか、又は本明細書中に参考として援用する米国特許第5,326,882号明細書に開示された様式で核酸プローブに、単独でか、又は増強剤、例えば、やはり本明細書中に参考として援用する米国特許第4,978,614号明細書に開示されたそれらと結合して用いられる誘発剤、例えば酵素又は塩基の存在を検出するのに用いることができる。
これらの増強剤は、一般に、天然及び合成の水溶性高分子であって、米国特許第5,145,772号明細書に更に記載されている。好適な増強剤は、水溶性重合体の第四級オニウム塩、例えばアンモニウム塩のポリ（ビニルベンジルトリメチルアンモニウム＝クロリド）（ＴＭＱ）、ポリ（ビニルベンジルトリブチルアンモニウム＝クロリド）（ＴＢＱ）及びポリ（ビニルベンジルジメチルベンジルアンモニウム＝クロリド）はもとより、それらの対応するホスホニウム及びスルホニウムも包含する。
［発明の詳細な説明］
本発明の一般式II：
0004068144.tif 000004
を有するジオキセタン類は、選ばれる置換基の個々の種類に応じて、改良された光強度、酵素動態及び／又は感度を示す。
置換基Ｔは、専ら安定化部分として選ばれる。そのような安定化部分なしのジオキセタン類は、自発的に分解するか、又は穏やかに上昇させた熱的条件下で分解する。多環式部分、例えばアダマンチル基は、ジオキセタン全体に安定性を与える。好適実施態様では、Ｔはスピロアダマンタンである。橋頭炭素のいずれか又は双方が、酵素動態及び光強度に影響し得る電子活性置換基を有してよい。各橋頭炭素（アダマント−２−イリデン置換基の５及び７位）は、独立に、水素、ヒドロキシル基、ハロゲン置換基、特にフルオロ又はクロロ、１〜６個の炭素原子を有する非置換の直鎖又は分枝鎖低級アルキル基、ヒドロキシル、１〜３個のハロゲン又は類似の置換基でモノ若しくはジ置換された低級アルキル基、非置換であるか、又はハロゲン若しくは低級アルコキシ置換基で置換されたフェニル基、シアノ基、アミド基、及び電子供与性又は電子求引性のいずれかであるその他の置換基であることができる。
一般式IIでのＸは、電子活性置換基である非常に多様な基から独立に選ばれる、１〜３個の基Ａで置換された、フェニル又はナフチルのいずれかである。フェニル又はナフチル部分のＡ置換基の基本的特性は、放射動態を変えてもよいが、ジオキセタンの化学発光挙動は抑制しないことである。好適な電子活性置換基は、ハロゲン、例えばクロロ又はフルオロ；アルコキシ、例えばメトキシ、ｏ−ニトロベンジルオキシ又はポリチレンオキシ；アリールオキシ，例えばフルオロフェノキシ又は４−ヒドロキシ−３−メチル−ナフト−１−オキシ；トリアルキルアンモニウム、例えばトリメチルアンモニウム又はトリヘキシルアンモニウム；アルキルアミド、例えばＮ−メチル−アセトアミド又はＮ−フェニル−アセトアミド；アリールアミド、例えばベンゾイルアミド又はＮ−メチルベンゾールアミド；アリールカルバモイル、例えばフェニルカルバモイル又はニトロフェニルカルバモイル；アルキルカルバモイル、例えばＮ−メチルベンジルカルバモイル又はtert−ブチルカルバモイル；シアノ；ニトロ；エステル、例えばtert−ブトキシカルボニル；アルキルスルホンアミド、例えばＮ−メチルメタンスルホンアミド；アリールスルホンアミド、例えばＮ−メチルトルエンスルホンアミド；トリフルオロメチル；アリール又はヘテロアリール、例えばフェニル、ベンゾチアゾール−２−イル又はキナゾリン−４−オン−２−イル；アルキル、例えばメチル、ブチル、フェネチル；トリアルキル−；トリアリール−若しくはアルキルアリールシリル−；例えばトリメチルシリル；tert−ブチルジメチルシリル又はtert−ブチルジフェニルシリル；アルキル又はアリールアミドスルホニル、例えばジブチルアミドスルホニル又はジフェニルアミドスルホニル；アルキル又はアリールスルホニル、例えばメタンスルホニル、トリフルオロメタンスルホニル、又はベンゼンスルホニル；アルキル又はアリールチオエーテル、例えばメチルチオ、ブチルチオ又はフェニルチオを包含する。Ａ置換基の大きさは、一般に、溶解度の関係によってのみ限定されるにすぎない。アルキル又はＲ、Ｒ′等々に関して述べると、アルキル部分は、１〜１２個の炭素原子を有すべきである。適切なアリール部分は、例示的部分として、フェニル及びナフチルを包含する。特に好適な種は、クロロ及びアルコキシを包含する。４及び５位での置換が、特に好ましい。
本発明の安定的なジオキセタンは、基Ｚの除去によるフェノキシ又はナフチルオキシ基の脱保護によって化学発光させる。Ｚは、塩基又は塩の付加によって除去できる保護基、又は酵素切断可能部分のいずれであってもよい。したがって、Ｚは、Ｈ又はＥ3Ｓｉであってよく、ここで、Ｅは、独立に、水素、アルキル、アリール又はアリールアルキルであって、それぞれ、１〜１２個の炭素原子を有する。これに代えて、Ｚが、酵素切断可能部分であってもよい。こうして、適切な酵素と適正に接触すると、Ｚは、分子から切断されて、フェニル環に結合した酸素を、したがってフェノキシアニオンも残す。Ｚは、リン酸、ガラクトシド、酢酸、１−ホスホ−２，３−ジアシルグリセリド、１−チオ−Ｄ−グルコシド、アデノシン三リン酸、アデノシン二リン酸、アデノシン一リン酸、アデノシン、α−Ｄ−グルコシド、β−Ｄ−グルコシド、β−Ｄ−グルクロニド、α−Ｄ−マンノシド、β−Ｄ−マンノシド、β−Ｄ−フルクトフラノシド、β−グルコシドウロン酸、ｐ−トルエンスルホニル−Ｌ−アルギニンエステル、ｐ−トルエンスルホニル−Ｌ−アルギニンアミド、ホスホリルコリン、ホスホリルイノシトール、ホスホリルエタノールアミン、ホスホリルセリン、ジアシルグリセロールリン酸ジエステル、及びモノアシルグリセロールリン酸ジエステルであってよい。ホスホリル及びリン酸エステル部分は、例えば、ホスファターゼによって切断し得るリン酸基を生成するホスホリパーゼによって、切断してよい。Ｚは、酵素切断可能基であるならば、好ましくはリン酸、ガラクトシド又はグルクロニド、最も好ましくはリン酸である。好ましくは、フェニル環上に置換されているときは、ＯＺは、ジオキセタン環との結合点に関してメタである、すなわち、３位を占める。
基Ｒは、１〜２０個の炭素原子を有する、直鎖又は分枝鎖のアルキル、アリール、シクロアルキル若しくはアリールアルキルである。Ｒは、Ｐ、Ｎ、Ｓ又はＯであってよい１〜２個のヘテロ原子を有してよい。置換基Ｒはハロゲン化されている。ハロゲン化の程度は、アダマンチル基、アリール基での置換基の選択、及び構想される個々の用途に対して望まれる酵素動態に応じて異なることになる。好適な基は、トリフルオロエチル、トリフルオロプロピル、ヘプタフルオロブチリル、ヘキサフルオロ−２−プロピル、α−トリフルオロメチルベンジル、α−トリフルオロメチルエチル及びジフルオロクロロブチルの部分をはじめとする、トリハロ低級アルキルを包含する。置換基Ｒの炭素原子は、ハロゲンで部分的又は完全に置換されていてよい。Ｒがアリールのときは、好適な基は、１個又はそれ以上のクロロ、フルオロ又はトリフルオロメチルの基で置換されたフェニル環、例えば２，５−ジクロロフェニル、２，４−ジフルオロフェニル、２，３，５−トリフルオロフェニル、２−クロロ−４−フルオロフェニル又は３−トリフルオロメチルフェニルを包含する。フッ素及び塩素が特に好適な置換基であるが、特殊な状況では、臭素及びヨウ素を用いてもよい。
ハロゲン原子は、特に強力な電子求引基であって、アダマンチル、アリール及びＲ置換基での異なるいくつかの種類の相互作用に関与する。加えて、ポリハロアルキル基は、周知の可溶化剤である。そのため、Ｒ基でのハロゲン化の程度及び形式の選択は、ジオキセタンの所望の特性のみならず、アダマンチル及びアリールの基でのハロゲンの種類と存在とに基づいて行なうことになる。
本発明の対象範囲内での特に好適なジオキセタンは、
0004068144.tif 000005
である。本発明の立証を目的として、類似の構造を有するその他の化合物を調製した。これらのうちいくつかは、「Star」という呼称を有し、本発明の対象範囲内に属する。ＣＳＰＤ及びＴＦＥを包含する比較化合物を、比較を目的として調製した。ＣＳＰＤは、米国特許第5,112,960号明細書の主題である。ＴＦＥは、同じく所有する米国特許願第08/339,085号で扱われている。これらの化合物は、本発明の一部を構成しないが、比較を目的として含める。
0004068144.tif 000006
0004068144.tif 000007
ＴＦＥ−ＡＤＰ−Starは、下記の合成によって製造してよい。
４−クロロ−３−メトキシベンゾイルクロリド
４−クロロ−３−メトキシ安息香酸３．７ｇを、クロロホルム３mlで湿らせ、アルゴン雰囲気下で塩化チオニル６mlを加えた。得られたペーストを還流に付した。数分後、淡黄色の溶液を室温まで冷却し、更に４．０ｇのこの置換安息香酸を加えた。混合物を再び１時間還流に付した。スチルヘッドをフラスコに加えて、クロロホルム、及び過剰な塩化チオニルをできるだけ低温で留去した。そうして、生成物を含有するスチルポットの残渣が固化した。石油エーテル５mlを加えて、僅かに加熱して固体を溶解した。室温まで冷却すると、母液を静かにピペットで吸い取り、残留固体を減圧下で汲み出して、４−クロロ−３−メトキシベンゾイルクロリド７．３ｇを淡黄褐色の固体として得た。母液からは、更に１．０３グラムの、より純粋でない材料を得ることができた。
２，２，２−トリフルオロエチル  ４−クロロ−３−メトキシベンゾアート
４−クロロ−３−メトキシベンゾイルクロリド２．３ｇ（１１．２ミリモル）を、アルゴン下で丸底フラスコに秤り入れた。３Åの分子ふるい越しに乾燥した、塩化メチレン２０mlを加え、次いでトリフルオロエタノール０．９mlを加えた。トリエチルアミン１．７mlを滴加する間、アルゴン下、１０℃の水浴中で溶液を攪拌した。室温まで温めて、スラリーを１時間攪拌した。水２０ml及び塩化メチレン１０mlをフラスコに加えた。混合物を分液漏斗に移して、反応フラスコを塩化メチレンですすいだ。低い方の有機層を取り出した。水層を塩化メチレン１０mlで抽出した。併せた有機物を数回水洗し、綿布を通過させ、油になるまでロータリーエバポレーターにかけると、固化して、淡黄褐色の生成物２．５５ｇを得た。この固体のＴＬＣは、Ｒｆ値が０．６８の一つのスポットを示した（Ｋ５Ｆ；ＳｉＯ2／塩化メチレン：ヘキサン、１：１）。赤外スペクトルは、１７３７cm-1でＣ＝Ｏ（エステル）のストレッチを示した。
２−クロロ−５−（２，２，２−トリフルオロエトキシ−トリシクロ［３．３．１．１3,7］デカ−２−イリデンメチル）アニソール
三塩化チタン７．９ｇ（５１．３ミリモル）を、アルゴン雰囲気下でグローブバッグ内の丸底フラスコに秤り入れた。蒸留直後のテトラヒドロフラン（ＬＡＨより）６０mlを、アルゴン流下で素早く加えた。この添加は発熱性であるため、注意しなければならない。紫色の懸濁液を激しく攪拌して、フラスコの壁に粘着する固体を破砕した。１５分後に、亜鉛末５．２ｇを、アルゴン下で継続的に攪拌しつつ、一度に全部加えた。程々の発熱が、黒色の懸濁固体を含まない、赤味を帯びた褐色の混合物を生じた。１５分間の攪拌の後、トリエチルアミン１１mlを、空気を排除しつつ加えた。次いで、混合物を２時間還流に付した。乾ＴＨＦ３０mlへの２−アダマンタノン３．０ｇ（２０ミリモル）及び２，２，２−トリフルオロエチル−４−クロロ−３−メトキシベンゾアート２．６ｇ（１０ミリモル）の溶液を、還流中の褐色混合物に約６５分間にわたって滴加した。還流を終夜１６時間継続した。冷却した反応混合物から、溶媒をロータリーエバポレーターで留去して、黒褐色のガム質を得た。このガム質を、ヘキサン１００ml及び酢酸エチル２０mlで摩砕した（triturated）。黄橙色の上清を傾瀉し、摩砕操作を反復した。１０分間振盪した後、それぞれ５mlのトリエチルアミン及びメタノールを加えた。ガム質は、固化し始め、結果的に塊状の固体になった。この固体を破砕し、上清を傾瀉した。最後の１回の摩砕は、２０％酢酸エチル−ヘキサンで達成した。併せた傾瀉上清を、ロータリーエバポレーターにかけて、淡黄色の半固体のペーストを得た。混合物を熱ヘキサン５０mlで処理し、熱いまま濾過して、多少の不溶物を除去した。濾液をロータリーエバポレーターにかけた後に得られた残渣を、少量の熱ヘキサンへのスラリーとして活性Ｉ酸化アルミニウムの２．１×２０cmのカラムにかけた。カラムをヘキサンで溶離して、アダマンチリデンアダマンタンを得た。１０％ジクロロメタン−ヘキサンで溶離を継続して２種類の主要な中間ＲｆのＵＶ活性成分を含有する油を得た。この油を少量の熱ヘキサンに溶かした。無色固体、０．７１ｇの重さの１０８〜１１２℃の融点を有する結晶が、冷却に際して沈澱した。
0004068144.tif 000008
２−クロロ−５−（２，２，２−トリフルオロエトキシトリシクロ［３．３．１．１3,7］デカ−２−イリデンメチル）フェノール
水素化ナトリウム（鉱油に６０％）０．１２ｇを、アルゴン雰囲気下にてヘキサンで３回洗浄した。ＤＭＦ６mlを加え、スラリーを氷浴中で０℃まで冷却した。磁気攪拌しつつ、エタンチオール０．２０６mlを滴加すると、水素ガスを発生した。次いで、混合物を１５分間で室温まで温めた。２−クロロ−５−（２，２，２−トリフルオロエトキシトリシクロ［３．３．１．１3,7］デカ−２−イリデンメチル）アニソール０．７０ｇを、アルゴン流下で固体として加えた。フラスコを１２０℃の油浴に入れ、１時間攪拌した。次いで、冷却した混合物を酢酸エチル：ヘキサン（１：１）２０mlで希釈した。等量の1Mの水性ＮＨ4Ｃｌを、激しく渦流させつつ加えた。二重相を分液漏斗に移し、有機層を、再び０．５MのＮＨ4Ｃｌ溶液２０mlで、次いで２０mlの量の水で２回抽出した。有機層をＮａ2ＳＯ4上で乾燥し、減圧下で汲み出して、油状生成物を得た。ＴＬＣは、Ｒｆ０．５６でただ一つのＵＶ活性を有するスポットを示した（Ｋ５Ｆ；塩化メチレン：ヘキサン、１：１）。
0004068144.tif 000009
２−クロロ−５−（２，２，２−トリフルオロエトキシ−トリシクロ［３．３．１．１3,7］デカ−２−イリデンメチル）フェニルリン酸二ナトリウム
２−クロロ−５−（２，２，２−トリフルオロエトキシトリシクロ［３．３．１．１3,7］デカ−２−イリデンメチル）フェノール４９０mg（１．３１ミリモル）を乾ＴＨＦ１０mlに溶解した。トリエチルアミン２３８μｌを、アルゴン下で注射器を用いて滴加した。溶液を氷浴中で冷却して、２−クロロ−２−オキソ−１，３，２−ジオキサホスホラン１４３μｌを滴加した。スラリーを室温まで温め、３時間攪拌した。上清を、綿の先端を有する注射器を用いて、アルゴン流下でトリエチルアミン塩酸から除去した。固体を、それぞれ乾ＴＨＦ５．０mlの二つのアリコートで洗浄した。併せた濾液から溶媒をストリッピングし、淡黄色のガム質を得た。これを乾ＤＭＦ４．０mlに溶かし、アルゴン下、乾ＮａＣＮ０．０７７ｇで処理した。混合物を、室温で終夜攪拌するに任せた。溶媒を、減圧下、５０〜５５℃でストリッピングした。得られた橙色のガム質を無水メタノール５．０mlに溶解し、ナトリウムメトキシドのメタノール溶液（４．３M）３２０μｌを滴加して処理した。室温で４５分間攪拌した後、Polymer LaboratoriesのＰＬＲＳ−Ｓポリスチレン逆相カラムでの分析ＨＰＬＣのために、サンプルを取り出した。０．１％重炭酸ナトリウムに対して流したアセトニトリルの勾配は、１２．２４分で溶出する生成物を示した。反応混合物からメタノールを除去し、残渣を水５０mlに溶解した。この溶液を濾過し、大型の１インチＰＬＲＰ−Ｓカラムに２回注入して、分取的に精製した。アセトニトリル／水勾配を適用して、主生成物が、別個の２画分に捕集されるようにした。これらを併せ、凍結乾燥して、５１７mgの重さのやや灰白色の綿毛状固体を得た。
0004068144.tif 000010
このデータはその構造を支持する。
２−クロロ−５−（４−（２，２，２−トリフルオロエトキシ）スピロ｛１，２−ジオキセタン−３，２′−トリシクロ［３．３．１．１3,7］デカン｝−４−イルフェニルリン酸二ナトリウム（ＴＦＥ−ＡＤＰ−Star）
クロマトグラフィーから得た２−クロロ−５−（２，２，２−トリフルオロエトキシトリシクロ［３．３．１．１3,7］デカ−２−イリデンメチル）フェニルリン酸二ナトリウム４８０mgを管に入れ、無水メタノール４mlで湿らせた。クロロホルム４０mlを加えて、溶液を得た。次いで、クロロホルム３mlへのテトラフェニルポルフィン（ＴＰＰ）６mgの溶液を加えて、淡紫紅色の反応混合物を得た。パスツールピペットから酸素を５分間吹き込みつつ、溶液を氷浴中で冷却した。約０．０７６mm（３．０ミル）の厚さのDuPontのKapton薄膜で濾過した溶液を、気流を継続しつつ、４００ワットのナトリウム蒸気灯で照射した。４０分後、少量のサンプルを排出し、０．１％ＮａＨＣＯ3を含有する水に溶解した。出発材料についての上記の条件下での分析ＨＰＬＣは、１２．１分で溶出する新規生成物を示した。１２．５分で溶出する出発材料は、まさに痕跡量で存在した。反応物から溶媒をストリッピングし、汲み出して、暗赤色の泡沫を得た。０．５MのＮａＯＨ５滴を含有する水８０mlにこれを溶解した。溶液を濾過して不溶物を除去し、アセトニトリル／水の勾配を用いる１インチＰＬＲＰ−Ｓカラム（Polymer Laboratories）での分取クロマトグラフィーにかけた。生成物ピークを前後で削除し、中間カットのみを捕集した。この溶出物を凍結乾燥して、生成物２９３mgを白色固体として得た。生成物が１，２−ジオキセタンに相応しいことは、アルカリホスファターゼによって材料を酵素誘発して、光を生じることによって、確認した。
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このデータはその化合物の構造を支持する。
ＣＤＰ−Starは、下記の合成によって製造してよい。
２−クロロ−５−（２，２，２−トリフルオロエトキシ−（５′−クロロトリシクロ［３．３．１．１3,7］デカ−２−イリデンメチル）アニソール
三塩化チタン１０．１ｇ（６５．６ミリモル）を、アルゴン雰囲気下でグローブバッグ内の丸底フラスコに秤り入れた。蒸留直後のテトラヒドロフラン（ＬＡＨより）７０mlを、アルゴン流下で素早く加えた（この添加は発熱性であり得るため、注意しなければならない）。紫色の懸濁液を激しく攪拌して、フラスコの壁に粘着する固体材料を破砕した。１５分後に、亜鉛末７．１ｇを、継続的に攪拌しつつ、アルゴン下で一度に全部加えた。程々の発熱が、黒色の懸濁固体を含まない、赤味を帯びた褐色の混合物を生じた。２０分間の攪拌の後、混合物を氷浴中で冷却し、数滴のトリエチルアミンを、空気を排除しつつ加えた。発熱反応の後、Ｎ（Ｅｔ）3１２mlを更に加えた。次いで、混合物を２時間還流に付した。乾ＴＨＦ４０mlへの５−クロロ−２−アダマンタノン３．７ｇ（２０ミリモル）及び２，２，２−トリフルオロエチル  ４−クロロ−３−メトキシベンゾアート２．６ｇ（１０ミリモル）の溶液を、還流中の褐色混合物に約３５分間にわたって滴加した。還流を２．５時間継続したところ、ＴＬＣは、未反応エステルの出発材料を示した。クロロアダマンタノン１．１０ｇを、アルゴン流下で固体として更に加えた。更に２．５時間の還流の後、冷却した反応混合物を、室温で終夜攪拌した。冷却した反応混合物から溶媒をロータリーエバポレーターで留去して、黒褐色のガム質を得た。このガム質を、ヘキサン１００ml及び酢酸エチル２０mlとともに摩砕した。黄橙色の上清を傾瀉し、摩砕操作を反復した。１０分間の振盪の後、それぞれ２mlのトリエチルアミン及びメタノールを加えた。ガム質は固化し始め、結果的に塊状の固体になった。この固体を破砕し、上清を傾瀉した。最後の１回の摩砕は、５％酢酸エチル−ヘキサンで達成した。併せた傾瀉上清を、ロータリーエバポレーターにかけて、淡黄色の油を得た。濾液をロータリーエバポレーターにかけた後に得られた残渣を、シリカゲルの２．１×２０cmのカラムにかけた。カラムをヘキサンへの５〜１０％酢酸エチルで溶離して、上下がともにヨウ素感受性スポットで汚染された、中間ＲｆのＵＶ活性スポットを含有する５画分を得た。これらの画分をロータリーエバポレーターにかけて、半固体のペースト２．５２ｇを得た。ＩＲスペクトルは、１５８３及び１５６７cm-1での吸光を示した。この不純生成物は、次の反応段階で直接用いられた。
２−クロロ−５−（２，２，２−トリフルオロエトキシ−（５′−クロロ）トリシクロ［３．３．１．１3,7］デカ−２−イリデンメチル）フェノール
水素化ナトリウム（６０％分散、２４０mg；６．０ミリモル）を、アルゴン下、ヘキサンで３回洗浄した。ＤＭＦ１７mlを加えた。永冷スラリーを、注射器からのエタンチオール（４５０μｌ；６ミリモル）で一滴ずつ処理した。この溶液を室温まで温めた後、水素の放出が完了した。溶液を先行反応の生成物にピペット（アルゴン）で加えた。混合物を、アルゴン下、１２０℃で１．２５時間攪拌かつ加熱した。冷却した反応混合物を、1M塩化アンモニウム溶液７０mlに対する酢酸エチルへの４０％ヘキサン７０ml中で分配した。再び３回水洗した後、有機層を硫酸ナトリウム上で乾燥した。溶媒をストリッピングし、残渣を、５０：５０の酢酸エチル／ヘキサン、次いで酢酸エチル、最後に酢酸エチルへの２％メタノールを用いて、酸化アルミニウムでのクロマトグラフィーにかけた。２画分から低Ｒｆ生成物を、０．５８ｇの重さのコハク色のガム質として得た。ＰＭＲスペクトルは、不純物を示したが、望みの生成物についての主要な吸光が、下記のとおり見出された：
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生成物は、下記のシアノエチルリン酸ジエステルエノールエーテルへと転換するには充分に純粋であると判明した：
乾ＴＨＦ１２mlへのこのフェノール１．２ｇ（２．９５ミリモル）を、トリエチルアミン５３５μｌで処理した。混合物をアルゴン下、０℃で攪拌し、この間に、２−クロロ−２−オキソ−１，３，２−ジオキサホスホラン（３２６μｌ、３．５４ミリモル）を注射器で滴加した。得られた懸濁液を、室温で３時間攪拌し、アルゴン下で濾過した。沈澱を３：１の乾ＴＨＦ／乾エーテル１０ml×３で洗浄した。濾液を汲み出して、コハク色の油を得て、無水ＤＭＦ７mlに溶解した。溶液を、乾ＮａＣＮ６０mgで処理し、室温で終夜攪拌した。ＤＭＦを減圧下、５０℃で除去して、橙色、ガム質のシアノエチルリン酸ジエステルを得て、次の段階で直接用いた。
３−（４−（２，２，２−トリフルオロエトキシ）スピロ｛１，２−ジオキセタン−３，２′−（５′−クロロ）トリシクロ［３．３．１．１3,7］デカン｝−４−イル）フェニルリン酸二ナトリウム
このリン酸ジエステルを管に入れ、無水メタノール４mlで湿らせた。クロロホルム４０mlを加えて、澄んだ溶液を得た。次いで、クロロホルム３mlへのテトラフェニルポルフィン（ＴＰＰ）６mgの溶液を加えて、淡紫紅色の反応混合物を得た。パスツールピペットから酸素を５分間吹き込みつつ、溶液を氷浴中で冷却した。約０．０７６mm（３．０ミル）の厚さのDuPontのKapton薄膜で濾過した溶液を、気流を継続しつつ、４００ワットのナトリウム蒸気灯で照謝した。１．５時間後、少量のサンプルを排出し、ＮａＯＨを含有する水に溶解した。この塩基性にしたサンプルの、上記の条件下での分析ＨＰＬＣは、１２．６分で溶出する主生成物を示した。このピークの捕集、pH１０の水性ジエタノールアミン緩衝液への希釈、及び過剰なアルカリホスファターゼの添加は、３分間持続する光のバーストを与えた。反応物から溶媒をストリッピングし、汲み出して、暗赤色のガム質を得た。これをメタノール１０mlに溶解し、メタノールへの４．３７Mのナトリウムメトキシド６９０μｌで処理した。室温にて４０分後、メタノールの半量を、ロータリーエバポレーターで除去した。水６０mlを加え、溶液を０．４５ミクロンのナイロンフィルター越しに濾過して、更に２０mlの水ですすいだ。この溶液を、アセトニトリル／水の勾配を用いる１インチＰＬＲＰ−Ｓカラム（Polymer Laboratories）での分取クロマトグラフィーにかけた。生成物ピークを前後で削除し、中間カットのみを捕集した。この溶出物を凍結乾燥して、生成物６０５mgを白色固体として得た。
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ウィッティッヒ−ホルナー−エモンズ合成の経路
本発明のフルオロアルコキシ１，２−ジオキセタン類の合成の代替的な方法は、α−フルオロアルコキシアリールメタンホスホン酸エステルと、２−アダマンタノン、又は置換された２−アダマンタノンとのウィッティッヒ−ホルナー−エモンズ縮合を要する。Konenigkramer及びZimmer（J. Org. Chem., 45, 3994-3998, 1980）は、１−トリメチルシロキシ−１−フェニルメタンホスホン酸ジエチルを与えるための、ベンズアルデヒドと亜リン酸トリエチル及びクロロメチルシランとの反応を記載している。Creary及びUnderiner（J. Org. Chem., 50, 2165-2170, 1985）は、関連するα−トリメチルシロキシ置換フェニルメタンホスホン酸エステルから対応するα−フルオロアルコキシホスホン酸エステルへのα−メシルオキシ又はα−トリフロキシ誘導体を経由する転換を更に詳述している。可能なフッ素化アルコールの一つである、トリフルオロエタノールによるこの経路を用いて、４−クロロ−３−メトキシベンズアルデヒドは、１−（２，２，２−トリフルオロエトキシ）−１−（４−クロロ−３−メトキシフェニル）メタンホスホン酸ジエチルを得る。次いで、これを５−クロロ−２−アダマンタノンと縮合して、エノールエーテルを得て、次いで、与えられた実施例によれば、酵素誘発可能なジオキセタンへと転換する。
当業者は、適切なアルコール又はフェノールのナトリウム塩を、支援する銀塩の存在下で、このアルデヒドのハロゲン化ベンジル誘導体と反応させて、ハロアルキル又はハロアリールアセタールを得て、次いで、ウィッティッヒ−ホルナー−エモンズ反応によって、他のホスホン酸アリールメチル及びエノールエーテルを合成するのに活用できるはずであることにも気付くと思われる。
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示したホスホン酸エステルは、下記の方法によって合成する。
４−クロロ−３−メトキシフェニル（２，２，２−トリフルオロエトキシ）ジエチルホスホナートの合成
２，２，２−トリフルオロエトキシジエチルホスホナート（下記の化合物３）を、４−クロロ−３−メトキシベンズアルデヒドジクロロアセタール（下記の化合物１）から得たビス（２，２，２−トリフルオロエチル）４−クロロ−３−メトキシベンズアルデヒドアセタール（下記の化合物２）から合成した。
４−クロロ−３−メトキシベンズアルデヒドジクロロアセタール（１）
４−クロロ−３−メトキシベンズアルデヒド（１．５ｇ、８．８ミリモル）を、アルゴン下でＰＣＩ5（２．４５ｇ、１１．８ミリモル）に加え、１５分間攪拌すると、その間に、液化した混合物から熱が放出された。塩化メチレン（３ml）を加え、溶液を室温で終夜攪拌した；ＴＬＣ分析は、出発ベンズアルデヒドからのＵＶ活性の痕跡が残留することを示した。追加のＣＨ2Ｃｌ2（１５ml）、及び飽和ＮａＨＣＯ3溶液（４０ml）を加え、溶液を室温で１時間攪拌して、反応を急冷する。反応混合物をＣＨ2Ｃｌ2と水との間に分配し、水層をＣＨ2Ｃｌ2で１回洗浄し、併せた有機層をＮａ2ＳＯ4上で乾燥した。加圧下での溶媒の蒸発、及び高真空での乾燥するまでの汲み出しの後、生成物を回収した。４％ＥｔＯＡｃ／ヘキサンで溶離するシリカゲルでの油の精製によって、１．７３ｇ（８７％）のジクロロアセタール１を淡黄色の油として得た。
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ビス（２，２，２−トリフルオロエチル）４−クロロ−３−メトキシベンズアルデヒドアセタール（２）
ジクロロアセタール１（８３５mg、３．７ミリモル）を２，２，２−トリフルオロエタノール（４ml）に溶解し、０℃に冷却した。水素化ナトリウム（４２９mg、油への６０％、１０．７ミリモル）を、低温度で少しずつ溶液に加えて、２，２，２−トリフルオロエタン酸ナトリウムをin situで生成した。無水炭酸銀(２．１ｇ、７．６ミリモル）を加えた後、反応混合物を８０℃で１時間加熱して、アセチル化を実施した。冷却して、水及びＥｔＯＡｃを攪拌しつつ加え、溶液を、綿栓越しに濾過して、固体を取り出した。この固体をＥｔＯＡｃで充分すすぎ、得られた有機溶液をＥｔＯＡｃと水との間で分配した。このＥｔＯＡｃ溶液をＮａ2ＳＯ4上で乾燥し、傾瀉かつ蒸発させて油を得て、シリカゲルカラム（０〜１％ＥｔＯＡｃ／ヘキサン）で精製して、１．１３ｇ（８６％）のトリフルオロエチルアセタール２を油として得た。スペクトル分析のため、少量の生成物（４２mg）を、分取ＴＬＣプレートで更に精製した。
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４−クロロ−３−メトキシフェニル（２，２，２−トリフルオロエトキシ）ジエチルホスホナート（３）
ホスホン酸トリエチル（５３０μｌ、３．１ミリモル）及びエーテル化三フッ化ホウ素（４２０μｌ、３．４ミリモル）をアルゴン下、０℃で、ＣＨ2Ｃｌ2（１０ml）に溶解したトリフルオロアセタール２（１．０９ｇ、３．１ミリモル）に加えた。反応混合物を、３時間にわたって攪拌しつつ室温まで温めた。この間に、亜リン酸トリエチル（１００μｌ、０．６ミリモル）及びエーテル化三フッ化ホウ素（２５０μｌ、２．０ミリモル）を更に加えて、反応を完了した。溶液を、ＣＨ2Ｃｌ2と希食塩水との間で分配し、水層をＣＨ2Ｃｌ2で充分に洗浄した。次いで、併せた有機層を飽和ＮａＨＣＯ3で洗浄し、Ｎａ2ＳＯ4上で乾燥し、傾瀉かつ蒸発させた。無色の油を、ヘキサンで洗い流して、０〜５０％ＥｔＯＡｃ／ヘキサンで溶離したシリカゲルカラムで精製して、７５２mg（６２％）のホスホナート３を澄んだ油として得た。この油の少量のサンプル（４７mg）を、スペクトル分折のため、分取ＴＬＣプレートで更に精製した。
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下記のジオキセタンについて、化学ルミネセンス半減期（ｔ1/2）の比較を実施した。
脱リン酸されたジオキセタンの化学ルミネセンス半減期の決定
各ジオキセタン（０．００４mM）の１mlのアリコートを、３０℃で０．１Mのジエタノールアミン、１mMのＭｇＣｌ2、pH１０と平衡させた。アルカリホスファターゼ（１．０５×１０-9Mの最終濃度で）を試験管に加え、化学発光シグナルの動態を、Turner TD-20Eルミノメーターで１０〜２０分間測定した。log ＲＬＵ対時間の軌跡から半減期を算出した。ＴＦＥ及びＴＦＥ−ＡＤＰ−Starについては、Sapphire IIエンハンサー（０．１Mのジエタノールアミン、１mMのＭｇＣｌ2、１mg／mlでの１０％ポリビニルベンジルトリブチルアンモニウム＝クロリドへの）の存在下での化学ルミネセンス半減期も決定した。結果を表Ｉに示す：
0004068144.tif 000018
脱リン酸されたジオキセタンのピーク光強度の決定
ジオキセタンの０．５mlアリコート（０．００４mM）を、３０℃で０．１Mのジエタノールアミン、１mMのＭｇＣｌ2、pH１０と平衡させた。アルカリホスファターゼ（１．０５×１０-9Mの最終濃度で）を管に加え、化学発光シグナルを、Turner TD-20Eルミノメーターで１０〜２０分間測定した。ピーク光強度を記録し、表IIに示す：
0004068144.tif 000019
ナイロン膜上のビオチニル化pBR322（３５量体）の検出
ビオチニル化pBR322（３５量体）の系統希釈物を、Tropilon-Plusのナイロン膜の帯にスポットした。スポットは、２１０pg、７０pg、２３．３pg、７．７pg、２．６pg、０．８６pg、０．２９pg、０．１０pg、３２．０fg、１０．７fg、３．６fg及び１．２fgのビオチニル化pBR322（３５量体）に対応する。スポットした後、ＵＶ固定によって、このＤＮＡを膜に架橋結合させ、膜を、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）への０．２％Ｉ−Block、５％ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）（遮断緩衝液Ｉ）で遮断し、遮断緩衝液ＩへのAvidx−ＡＰの１〜５，０００倍希釈物とともに３０分間温置し、ＰＢＳへの５％ＳＤＳで２回洗浄し、アッセイ緩衝液で２回すすぎ、アッセイ緩衝液への０．２５mMジオキセタンホスフェート中で５分間温置し、Ｘ線フィルムに５分間露光させた。ＣＳＰＤ及びＴＦＥとともに温置した膜の帯を、０．１Mのジエタノールアミン、１mMのＭｇＣｌ2、pH９．５ですすぎ、ＣＤＰ−Star及びＴＦＥ−ＡＤＰ−Starとともに温置したものは、pH９．０の同じ緩衝液ですすいだ。ＣＳＰＤ及びＴＦＥのためのアッセイ緩衝液は、０．１Mのジエタノールアミン、１mMのＭｇＣｌ2、pH９．５であり、ＣＤＰ−Star及びＴＦＥ−ＡＤＰ−Starに関しては、pH９．０の同じ緩衝液であった。５分間の露光で得られた検出感度を、表IIIに示す。
0004068144.tif 000020
実験データの比較は、ＡＭＰＰＤ（ＴＦＥ）上のハロアルコキシ置換基の存在は、緩衝溶液中での化学ルミネセンス半減期を減じる（ＡＭＰＰＤについてのｔ1/2は２．１分であり、ＴＦＥについてのｔ1/2は０．９分である）が、エンハンサーの存在下では、ｔ1/2は１５分に増大することを指摘する。これらのジオキセタン類は、溶液のエンハンサー（例えば、ＴＢＱ、ＴＢ、又はLumiPhos430でのようなＣＴＡＢ−フルオレセイン）又は表面（例えばナイロン膜）のいずれかで増強するとき、特に商業的に役立つ。しかし、フェニル環上に電子活性置換基を保有しないＴＦＥは、いかなる利点も与えない。その上、緩衝液中のそれ自体でさえ、ＣＳＰＤの半減期は、ＴＦＥより短い。表IIのピーク強度のデータは、化学発光シグナルの強度、又は相対放射効率の比較を示す。結果は、ＴＦＥ−ＡＤＰ−Starは、より高い強度のシグナルを発生することを明確に示す。ＴＦＥ−ＡＤＰ−Starによって、優れた慣用の効用が提供される。
表IIIは、ナイロン膜上のＤＮＡの検出のためのブロッティングの用途におけるこれらのジオキセタン類の比較を示す。このデータは、ＴＦＥ−ＡＤＰ−Starの予想外の利点を示し、それは、ＴＦＥその他の化合物には存在しない。ＴＦＥ−ＡＤＰ−Starは、ＴＦＥよりほとんど１千倍も少ないＤＮＡを検出する。この特定の用途では、ＴＦＥ−ＡＤＰ−Starは、ＣＤＰ−Starより鋭敏である。
上記に立証したとおり、本発明のジオキセタン類は、サンプル中の酵素の存在を検出するためばかりでなく、核酸配列の存在を検出するためのリポーター分子としても用いることができる。一般的には、ジオキセタン類を利用できる非常に多様なアッセイ及びアッセイ様式が存在するが、それらはすべて、サンプル中の特定の物質の存在及び／又は濃度を示すための、脱保護されたオキシアニオンの分解の可視的な検出できる化学ルミネセンスを用いる。
例えば、本発明を用いてサンプル中の酵素を検出するときは、検出しようとする酵素が切断できる基を有するジオキセタンに、サンプルを接触させる。酵素は、ジオキセタンの酵素切断可能基を切断して、ジオキセタンに結合した負に荷電した置換基（例えば酸素アニオン）を形成する。次いで、負に荷電したこの置換基が、ジオキセタンを不安定化して、ジオキセタンを分解させて、光エネルギーを放出する蛍光発色団の基を形成する。酵素の存在の表示として検出されるのは、この発色団の基である。ルミネセンスの強さを測定することによって、サンプル中の酵素の濃度を決定することもできる。
上記のジオキセタン類は、許容され得る環境での、リポーター分子に基づくいかなるアッセイにも用いることができる。そのようなアッセイの例は、抗体又は抗原、例えばδ−又はβ−ｈＣＧを検出するための免疫アッセイ；酵素アッセイ；例えばカリウム又はナトリウムイオンを検出するための化学的アッセイ；並びに例えばウイルス（例えば、ＨＴＬＶIII又はサイトメガロウイルス）又は細菌（例えば大腸菌）、及び一定の細胞機能（例えば受容体結合部位）を検出するための核酸アッセイを包含する。
検出できる物質が抗体、抗原または核酸であるときは、ジオキセタンの酵素切断可能基を切断できる酵素を、好ましくは、検出できる物質に対して特異的親和性を有する物質（すなわち、検出できる物質に特異的に結合する物質）、例えば、抗原、抗体又は核酸プローブに結合する。慣用の方法、例えばカルボジイミドカップリングは、特異的親和性物質に酵素を結合するのに用い；結合は、アミド結合を介するのが好ましい。
一般に、アッセイは、下記のとおりに実施する。検出できる物質を含有すると思われるサンプルを、その検出できる物質に対して特異的親和性を有する物質に結合した酵素を含有する、緩衝化溶液に接触させる。得られる溶液を温置して、検出できる物質を、この特異的親和性−酵素複合体の特異的親和性部分に結合させる。過剰な特異的親和性−酵素複合体を洗い落とし、特異的親和性−酵素複合体の酵素部分により切断できる基を有する、ジオキセタンを加える。酵素は、この酵素切断可能基を切断して、ジオキセタンを二つのカルボニル化合物（例えばエステル、ケトン又はアルデヒド）へと分解させる。こうして、酵素切断可能基が結合していた発色団が励起され、発光する。ルミネセンスを検出し（例えば、カメラ式ルミノメーター内のキュベット若しくは感光性フィルム、又は光電池若しくは光電子増倍管を用いて）、それの中の検出できる物質の存在の表示であるルミネセンスを検出する。ルミネセンス強度は、物質の濃度を決定するために測定する。
固体状態のアッセイでは、本明細書中に参考として援用する米国特許第5,336,596号明細書の特異的な膜を、好都合にも用いることができる。アッセイにおけるその他の膜はもとより、その他の固相の使用も、ＢＳＡ又はゼラチンのような非特異的タンパク質での前処理により、固相基材への非特異的結合を遮断することによって改良してよい。非特異的結合は、様々な重合体の第四級オニウム塩、例えば米国特許第5,326,882号明細書に開示されたようなそれを膜に塗布することによっても遮断できる。
これに代えて、米国特許第4,978,614号明細書、及び係属中の米国特許願第08/031,471号明細書に充分説明されたとおり、重合体の第四級オニウム塩（ホスホニウム、スルホニウム及びアンモニウム）を用いてもよい。これらの増強剤は、単独でか、又はZelec DPのような界面活性剤と結合して用いることができる。これらの増強剤は、水性環境中では、脱保護された疎水性のオキシアニオンを封鎖して、分解及び化学ルミネセンスが生じる微環境から水を実質的に排除すると考えられる。水は、化学ルミネセンスを「消光する」傾向があることから、疎水性増強剤によるその排除は、上記の実験で立証されたとおり、化学ルミネセンス特性を劇的に改良することができる。
本発明のジオキセタン類、並びにその適用及び調製について、一般的及び具体的実施例の両方を説明した。実施例は、限定しようとするものではない。その他の置換基、特性及びアッセイも、当業者には、発明能力を行使せずに想起されると思われる。そのような変更は、下記に提出されるクレームの明示された詳述によって除外されない限り、本発明の対象範囲内に留まる。