説明

新規インジケータプラットフォーム

新規インジケートプラットフォームは、外部刺激に反応してシグナロフォア化合物に変換することができる複数の1H−インドール−3−イルインジケータ化合物を含む。インジケータ化合物の1つのクラスにおいて、得られるシグナロフォアは、分子間アルドール型プロセスによって形成される2−ベンジリデンインドリン化合物であり、さらなるクラスのインジケータ化合物において、得られるシグナロフォアは、分子内アルドール型プロセスによって形成される10H−インドロ[1,2−a]インドール化合物である。インジケータは、例えば、生物系または光データ記憶に関する様々な用途で使用することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生化学的環境、温度または光照射などの外部刺激に反応する新種の発色性および蛍光発生性のインジケータを開示する。新規インジケータは、例えば生物系または光データ記憶に関する多様な用途において幅広い可能性を提供する。
【背景技術】
【0002】
インジケータは、外部刺激(「eS」とも表示)に反応して検出可能なシグナル(「dS」とも表示)を生成する物質である。そのような刺激としては、典型的には、温度、光(感光性または光発色性インジケータ)、電界(エレクトロクロミックインジケータ)、圧力(圧電インジケータ)、イオン濃度(例えばpHインジケータ)および生化学的反応性(例えば酵素インジケータ)が挙げられる。
【0003】
刺激を検出可能なシグナルに翻訳する機構を、スキームIに例示し、これは典型的には刺激の経験を介したプロセスにおけるインジケータの不安定な基(「LG」とも表示)の化学的除去または修飾を含む。
【0004】
【化1】

不安定な基の除去または修飾によって、多くの場合、活性化されたシグナロゲン(「aS」とも表示)が生じ、これは、しばしば補助試薬(「aR」とも表示)と相互作用して、シグナロフォア(「SP」とも表示)(通常、検出可能なシグナルの発生と同時に形成される)を生成することを含むさらなる変化を典型的に経る。したがって、インジケータとは、不安定な基によってマスクされる、すなわち不活性化される活性化シグナロゲンを表す。インジケータ系(「IS」とも表示)は、活性化シグナロゲンの要素、不安定基、補助試薬(任意)、検出可能なシグナル、および検出可能なシグナルを調べるために適した手段を含む。検出可能なシグナルの外見は、外部刺激を経験した結果であり、このため、適した器具の使用または人間の肉眼での調査による外部刺激の容易な検出および/または定量化を可能にする。
【0005】
検出可能なシグナルの例としては、光学濃度、吸収もしくは発光における変化(例えば発色性、蛍光発生および発光性インジケータ)または電流もしくは電位における変化(電気発生インジケータ)が挙げられる。
【0006】
検出可能なシグナルは、本来、一過性または持続性であり得る。例えば、蛍光発生酵素インジケータは、ある酵素活性を経験すると、蛍光体を放出し得る。この場合、検出可能なシグナルは、本来、持続性である。対照的に、生物発光性インジケータは、ATPの存在に反応して発光し得る。検出可能なシグナルを表す発光は、本来、一過性である。
【0007】
検出可能なシグナルは、一過性または持続性の外部刺激と関係し得る。例えば、pHインジケータは、持続性の外部刺激を示すプロトン濃度の変化に反応し連続して変色する。この場合、対応するインジケータは可逆的に変化し、可逆的インジケータ系と称される。対照的に、光不安定インジケータは、短いレーザーパルスに反応した持続性変色を経る場合がある。この場合、対応するインジケータは外部刺激を一回経ると不可逆的に変化し、不可逆的インジケータ系と称される。
【0008】
不可逆的インジケータに関して、生物学、診断法、化学および光データ記憶をはじめとする多数の重要な技術的用途が存在する。
生物学で使用されるインジケータは、多くの場合、酵素活性に反応する。酵素インジケータは、多くのアッセイフォーマットで使用される。そのようなアッセイは、可溶性インジケータ系を必要とする溶液相で実施することができる。
【0009】
他のアッセイは、酵素活性の物理的な位置を必要とする。この場合、好適なインジケータは、酵素活性と関連した特定の部位を染色する。このために、インジケータは限局的な酵素刺激に反応して不溶性沈殿物を形成しなければならない。この種のインジケータは、不溶性または沈降性インジケータ系と称される。沈降性インジケータ系は、本来、不可逆的である。
【0010】
酵素活性の検出は、診断および試験用途において、ならびに生化学、分子生物学および組織学研究において重要である。診断において、酵素活性は、微生物病原体の存在、ならびに代謝的機能不全または遺伝的障害に関連する。
【0011】
免疫学的方法は、抗体と抗原との相互作用に基づく。そのような相互作用を検出するためには、抗体は標識を有していなければならない。酵素は、通常、二次抗体を標識するために用いられる。このため、酵素活性の検出は、免疫学的アッセイの基本となる。免疫学的アッセイは、臨床診断法、食物および環境試験、ならびにウエスタンブロット法などの生化学プロトコルで広く用いられている。
【0012】
分子生物学においては、レポーター遺伝子プロトコルでの酵素活性の検出が必要である。レポーター遺伝子の遺伝子発現は、検出可能な酵素活性を生じさせる。このようにして、研究者は遺伝子形質転換に関する情報を得る。
【0013】
1−H−インドクス−3−イル(1−H−indox−3−yl)インジケータ系
1H−インドクス−3−イル(「インドクス」(Indox)とも表示)インジケータは、細菌学、免疫学、生化学および遺伝学で酵素活性を視覚化するために広く使われている周知の発色性インジケータである。
【0014】
インドクスインジケータ系は、1H−インドール−3−オール(3−ヒドロキシインドール、それぞれの互変異性型インドリン−3−オンまたは3−オキソインドリン、インドキソールと表示)構造由来であり、この構造では、3−ヒドロキシル基の水素原子が不安定基により置換されている。不安定基が失われると、活性化シグナロゲンとしてインドキソールが生じ、これは複雑なラジカル連鎖反応において大気酸素(汎用の補助試薬)と相互作用して、シグナロフォアとしてコロイド状インディゴ染色剤を生じる。インディゴ色素形成と関連した試料の光透過における劇的な変化が、インジケータ系の検出可能なシグナルである。
【0015】
広範囲にわたって使用され、商業的に重要であるにもかかわらず、インドクスインジケータ系の適用には、幾つかの重大な制限がある。
例えば、インドクスインジケータ系は、所望のインディゴシグナロフォアを発現するために、酸素分子または他の酸化性補助試薬に依存する。その要件のために、インドキシル基質は、嫌気性条件での使用が限定されるかまたは使用できない。酸素の非存在下で実施される酵素アッセイの部分を考慮すると、この制限は重大である。
【0016】
したがって、酸素分子または他の酸化剤に対して望ましくない依存性がなく、かつインドキシルインジケータと類似の特性を有するインジケータは、最新技術を大幅に向上させるであろう。
【0017】
赤色インディゴは染色の目的であまり有効でないため、最も一般的なインドクスインジケータは紫色から緑色の範囲の染色を生じる。
しかし、発色性または蛍光発生インジケータ系を使用する場合、色の選択を利用できるようにすることが望ましい。このことは、並列検出を必要とする二重または多重の酵素アッセイで、または灰白色のバックグラウンドに対して光学的コントラストを必要とする用途で特に重要である。
【0018】
したがって、現在の色選択を黄色から赤色までの範囲に拡大する新規発色性酵素インジケータは、技術的にさらに有益性を増すものであろう。
さらに、一般的な酵素インジケータは、本来、発色性または蛍光発生性のいずれかである。例えば、7−ヒドロキシクマリン(可溶性蛍光発生インジケータ)またはキナゾリン(沈降性蛍光発生インジケータ、例えば特許文献1を参照)などのフルオロフォアに基づく一般的な市販の酵素インジケータは、可視電磁帯で有意な吸収がなく、したがって調査用の光学的装置の利用なしでは人間の肉眼による検出から逃れてしまう。対照的に、3−インドキシルに由来するものなどの一般的な発色性インジケータには蛍光が存在しない。固体状態における蛍光は珍しい現象(緊密な格子中に配置された励起状態の分子の自己消光の周知の効果による)であるため、このことは特に沈降性インジケータに当てはまる。
【0019】
発色性および蛍光発生特性の両方を有する酵素インジケータが利用可能なものとなれば、現在の最先端技術よりも有利であろう。
ジアゾニウム染色
組織学においては、別の種類のインジケータが周知であり、しばしば酵素活性を限局するために使用される。この重要な方法は、Seligmanら(非特許文献1)、Burstoneら(非特許文献2)およびRutenburgら(非特許文献3)によって創始された。これは、安定化ジアゾニウム塩と電子リッチな芳香族アミンおよびフェノールとが反応して、アゾ色素を形成することに基づく。多くのアゾ色素は強烈な色を有し、いくつかは蛍光性である。
【0020】
このジアゾニウムカップリング反応は、芳香族アミンおよびフェノールを使用すると、それらの対応するエステルやアミドを使用するよりもはるかに速く進行するであろう。したがって、加水分解酵素活性は、試料を好適なフェノールエステルまたはアニリドに曝露し、続いてジアゾニウム塩で染色することによって検出することができる。基質およびジアゾニウム塩によって、良好な局在化を達成することができる。
【0021】
実際には、ナフチルアミン(naphtylamine)またはナフトール誘導体などの異なる種類のクロモゲンが使用される。好適なジアゾニウム染色塩とともにこの種の市販の基質は多数存在する。
【0022】
Pearsonら(非特許文献4)、Yarboroughら(非特許文献5)、Gossrauら(非特許文献6)などは、組織学において使用される、インドクスインジケータとジアゾニウム親電子物質との反応に基づく染色法を開発した。
【0023】
MohlerとBlau(非特許文献7)は、インドクスインジケータと様々な市販のジアゾニウム塩とを組み合わせたベータ−D−ガラクトシダーゼの多くのインジケータ系を評価した。
【0024】
しかし、ヒトおよび細胞培養に対する発癌性および高い毒性ならびにジアゾニウム塩の他の危険な性質のために、この方法は使用者に対して著しい危険をもたらし、インビボまたは非破壊的タイプのアッセイには概して適合しないことに注意しなければならない。
【0025】
上述のすべてを考慮すれば、周囲の環境中に存在する酸素分子または任意の試薬または化学種などの外的因子から完全に独立したプロセスにおいて、シグナロフォアを自発性に生成する活性化シグナロゲンを放出する優れた種類のインジケータが望ましい。
【0026】
金属キレート
別の種類の沈降性基質は、金属イオンと不溶性錯体を形成する金属キレート化分子に基づく。キレート化分子は、金属イオンに配位結合する2つ以上の官能基を含む。これらの官能基を不安定基によってマスクして、インジケータの比較的一般的なデザインである金属錯体の形成を防止することができる。
【0027】
金属錯体キレートに基づく酵素インジケータは、いくつかの実際的な関連性を有する。例えば、8−ヒドロキシキノリン−ベータ−D−グルクロニドなどの8−ヒドロキシキノリン由来の基質または自然発生的なエスクレチン(エスクリン−ベータ−D−グルコピラノシド)を用いて、鉄(III)塩の存在下で対応する酵素を検出することができる。
【0028】
しかし、これらのインジケータは他の欠点を有する。すなわち、これらのキレート化分子の多くは、培養物に対して殺菌効果を示す。そのような毒性は、任意の金属錯体キレート化剤に内在する。なぜなら、これらは一般的に金属酵素の機能を妨害するからである。さらに、アッセイにおいてある濃度の金属イオンの存在を維持しなければならず、このことは望ましくない障害を引き起こし得る。加えて、金属のキレート化から生じるほとんどの染色は褐色で、このため、背景からの良好なコントラストを提供しない。
【0029】
例えば、8−ヒドロキシキノリンは、多くの遷移金属と安定な錯体を形成する優れたリガンドである。好適な不安定基でヒドロキシル基をマスクすると、潜在的に有用なインジケータが生じる。アッセイは、活性化シグナロゲンとして8−ヒドロキシキノリンを放出し、これは鉄(IIまたはIII)と急速に結合することより暗色の沈降性金属錯体を形成する。さらに、8−ヒドロキシキノリンは、微生物学的アッセイのフォーマットにおいて一部の主要な生物の成長を阻害し得る重要な抗菌活性を有している。
【0030】
したがって、酵素インジケータは、本来的にアッセイの過程を妨げるキレート化剤または非天然金属イオン濃度とは関与していないことが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0031】
【特許文献1】欧州特許出願公開第0641351号明細書
【非特許文献】
【0032】
【非特許文献1】J.Histochem.Cytochem.1954,2,209−229
【非特許文献2】J.Histochem.Cytochem.1956,4,217−226
【非特許文献3】J.Histochem.Cytochem.1958,6,122−129
【非特許文献4】Proc.Soc.Exptl.Biol.Med.1961,108,619−613;Lab.Invest.1963,12,712−720
【非特許文献5】J.Reticuloendothelial Soc.1967,4,390−408
【非特許文献6】Histochemistry,1987,397−404
【非特許文献7】Proc.Natl.Acad.Sci.USA 1996,12423−12427
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0033】
本発明は、
・酸素、酸化剤、金属イオン、厳格なpH条件または有毒なジアゾニウム塩などの補助染色試薬を必要とすること、
・アッセイに潜在的に影響を与え得る有毒な試薬、中間体または生成物の存在、
・沈降性発色性インジケータの色が、緑−青−紫の範囲に限定されていること(黄〜赤がない)、
・蛍光発生特性を示す沈降性酵素インジケータの選択の余地がないこと、
・発色性および蛍光発生特性を組み入れた沈降性酵素インジケータがないこと、
などの現行のインジケータの重大な制約を克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0034】
本発明は、1H−インドクス−3−イル化合物およびそれらの誘導体が分子間および分子内アルドール型反応を効率的に経て、事象または環境変化を示すのに適した新しいタイプの色素を生成するという発見に基づく。
【0035】
「アルドール縮合」という用語は、アルドール供与体基C−(C=O)−Cまたはその互変異性体C−C(OH)=C(すなわちエノール型)とアルドール受容体C−(C=O)−Yとの間の2段階化学反応に関して慣例的に使用される。反応は、(1)後者のカルボニル基に対して前者のカルボニル基を形式的に付加し、それによって供与体のCと受容体のカルボニル炭素原子との間に炭素−炭素結合を形成し、(2)残りのYの性質に応じて、続いて水(HZ、Z=O)またはHYのいずれかを脱離することを含む。2つのカルボニル酸素のいずれか1つがNHまたはSなどのヘテロ原子含有種Zと置換される同等の反応は、ヘテロ−アルドール縮合と称される。以下において、特に別段の記載がない限り、「アルドール」プロセスという用語は、ヘテロ−アルドールプロセスも含むことが意図される。アルドール縮合の一般的な原則を、スキームIIに示す。
【0036】
【化2】

上記において、Yが有効な脱離基(ZHよりも離脱しやすい)、例えばハロゲン、シアノ、チオシアノ、および任意に置換されたアンモニウム、ヒドロキシル、メルカプト、およびスルホニルである場合、縮合生成物の形成はHYの脱離を含む(スキームII、右下の構造)。そうでない場合、HZ(典型的には水)が失われると、他の縮合物が得られる(スキームII、左下の構造)。
【0037】
本発明の分子間および分子内のアルドール縮合経路の初歩的概要を、先行技術との比較を含むスキームIIIに示す。
【0038】
【化3】

上記において、
・RおよびRは、水素またはC1〜4アルキルを表し、
・R、R、R、R、R、R、R、RおよびR10は、独立して、水素、C1〜4アルキル、C1〜4アルコキシ、縮合アリールもしくは直鎖状に結合したアリール、縮合ヘテロアリールもしくは直鎖状に結合したヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、ニトロ、ホルミル、ならびに任意に置換されたアミノ、カルボキシ、カルボニル、ヒドロキシおよびスルホニルからなる群より選択され、
・Rは、水素、R11またはR12のいずれかを表し
(ここでR11は、
【0039】
【化4】

であり、R12
【0040】
【化5】

である)、
・Xは、O、NHおよびSから選択され、
・MDABは2−メトキシ−4−(N,N−ジメチルアミノ)ベンズアルデヒドを示す。
【0041】
以上および以下において、「任意に置換された」という用語は、一般的に不活性な部分での置換を意味し、ここで、「一般的に不活性な」という用語は、本明細書中では、本発明の手順の実施を概して妨害しない任意の部分を指す。一般的に不活性な基または部分の代表例としては、水素ならびに有機基、例えば芳香族(フェニル、アルキル置換および/またはハロゲン置換フェニル、ナフチル、フェニル置換、アルキル置換および/またはハロゲン置換ナフチルを含む)、飽和有機残基(直鎖および分岐鎖アルキル、例えば、メチル、エチル、プロピル(シクロプロピルを含む)、ブチル(シクロブチルおよびメチル置換シクロプロピルを含む)、ペンチル(例えばシクロペンチルおよびメチル置換シクロブチルを含む)、ヘキシル(例えばシクロヘキシル、メチル置換シクロペンチルおよびジメチルまたはエチル置換シクロブチルを含む)、ヘプチル(シクロヘプチルなどを含む)、オクチル(シクロオクチルなどを含む))、ハロゲン置換アルキル(ハロゲン置換シクロアルキル、例えばフルオロアルキル、パーフルオロアルキル、例えばトリフルオロメチル、およびクロルアルキルを含む)、アルコキシ、例えばメトキシ、芳香族オキシ、例えばフェノキシ、アルキルチオキシ、例えばメチルチオキシ、芳香族チオキシ、例えばフェニルチオキシ、アシル、例えばベンゾイルおよびアセチルなどが挙げられる。
【0042】
本発明の一態様によれば、外部刺激を検出するためのインジケータ系は、一般式
【0043】
【化6】

のインジケータ化合物を含み、
式中、
XはO、NHまたはSであり、
LGは、外部刺激の作用による変換に対して感受性であるX−LG部分を有する不安定基であり、
、R、RおよびRは、独立して、水素、C1〜4アルキル、C1〜4アルコキシ、縮合アリールもしくは直鎖状に結合したアリール、縮合ヘテロアリールもしくは直鎖状に結合したヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、ニトロ、ホルミル、および任意に置換されたアミノ、カルボキシ、カルボニル、ヒドロキシおよびスルホニルからなる群より選択され、
は、水素またはR12のいずれかであり、ここでR12は、
【0044】
【化7】

(式中、
Zは、O、NHまたはSであり、
、R、R、RおよびR10は、独立して、水素、C1〜4アルキル、C1〜4アルコキシ、縮合アリールもしくは直鎖状に結合したアリール、縮合ヘテロアリールもしくは直鎖状に結合したヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、ニトロ、ホルミル、ならびに任意に置換されたアミノ、カルボキシ、カルボニル、ヒドロキシおよびスルホニルからなる群より選択される)であり、
ここで、Rが水素である場合、インジケータ系は一般式
【0045】
【化8】

の受容体化合物をさらに含み、
式中、RおよびRは、独立して水素およびC1〜C4アルキルから選択される。
【0046】
分子間アルドール反応に基づくインジケータ系の一実施形態よれば、Rは水素であり、受容体化合物(B)は、2−メトキシ−4−(N,N−ジメチルアミノ)ベンズアルデヒドであり、意図される目的に好ましく決定されている。
【0047】
インジケータ系の用途に応じて、LGは様々な可能な不安定基から選択され、その多くは当該技術分野で周知である。特に、LGは、ベータ−D−ガラクトピラノシド、tert−ブチルジメチルシリルオキシ(TBDMS)、アセテート、リン酸コリン、アルファ−D−グルコピラノシド、ベータ−D−グルクロニドナトリウム塩、N−アセチル−ベータ−D−ガラクトピラノシドおよびベータ−D−グルコピラノシドからなる群より選択される。
【0048】
分子内アルドール反応に基づくインジケータ系の一実施形態よれば、R10は、水素、メチル、メトキシ、フェニル、DMPまたはヘテロアリール、例えばCFur、Fur、NPyrからなる群より選択され、
ここで、
【0049】
【化9】

である。
【0050】
本発明のさらなる態様によれば、対象の領域における外部刺激を検出する方法は、
・上記に定義されたインジケータ系を対象の領域に提供するステップ、および
・外部刺激の結果として形成されたシグナロフォア種からのシグナルについてモニタリングするステップ
を含む。
【0051】
インジケータ系は、ヘテロ原子X(XはO、NHまたはSである)に結合した不安定基LGを有するインジケータ化合物を含み、X−LG部分は外部刺激の作用による変換に対して感受性であり、その変換は、二重結合によってさらなる炭素原子に結合した炭素原子に結合しているXからなる部分を含む活性シグナロゲン種(aS)の形成をもたらし、その活性シグナロゲン種は、アルドール供与体特性を有し、これによりアルドール縮合を促進する。したがって、活性シグナロゲン種(aS)は、好適なアルドール受容体分子の存在下でシグナロフォア種を生成し、その受容体分子は、カルボニル、イミノおよびチオカルボニルの群から選択される反応性の基礎構造を含む。
【0052】
分子間アルドール縮合に基づく好適な実施形態において、受容体部分はカルボニル部分であり、一般式
【0053】
【化10】

(式中、RおよびRは独立して水素およびC1〜4アルキルから選択される)
の受容体化合物を用いることによって提供され、これにより、シグナロフォアが以下に示す2−ベンジリデンインドリン(C)の一般構造に由来するインジケータ系が得られる。
【0054】
【化11】

この実施形態において、受容体化合物(B)は、好ましくは2−メトキシ−4−(N,N−ジメチルアミノ)ベンズアルデヒドとして選択される。
【0055】
分子内アルドール反応に基づく特に好ましい実施形態において、受容体部分はインジケータ分子の一部であり、RがR12である場合、シグナロフォア種は構造式
【0056】
【化12】

(式中、R13はOHまたはR10のいずれかである)
を有する10H−インドロ[1,2−a]インドールである。
【0057】
注:Rのナンバリングは、インジケータからシグナロフォアまで維持されるが、命名法は変わる。したがって、構造(D)の化学名は、以下のナンバリングスキームから誘導される。
【0058】
【化13】

一実施形態において、上記に定義された方法は、実質的に酸素が枯渇した条件下で実施される。
【0059】
本発明のさらに別の態様によれば、一般式(A’)
【0060】
【化14】

のインジケータ化合物の調製法が提供され、
式中、
XはO、NHまたはSであり、
LGは不安定基であり、X−LG部分は外部刺激の作用による変換に対して感受性であり、
、R、RおよびRは、独立して水素、C1〜4アルキル、縮合アリールもしくは直鎖状に結合したアリール、縮合ヘテロアリールもしくは直鎖状に結合したヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、ニトロ、ホルミル、ならびに任意に置換されたアミノ、カルボキシ、カルボニル、ヒドロキシおよびスルホニルからなる群より選択され、
12
【0061】
【化15】

(式中、Zは、O、NHまたはSであり、
、R、R、RおよびR10は、独立して水素、C1〜4アルキル、縮合アリールもしくは直鎖状に結合したアリール、縮合ヘテロアリールもしくは直鎖状に結合したヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、ニトロ、ホルミル、ならびに任意に置換されたアミノ、カルボキシ、カルボニル、ヒドロキシおよびスルホニルからなる群より選択される)である。当該方法は、一般式
【0062】
【化16】

のインドキシル化合物を、一般式
【0063】
【化17】

(式中、Qは、ヨード、ブロモ、トリフレートおよびトシレート、好ましくはヨードまたはブロモから選択される脱離基である)
のベンゼン誘導体でN−アリール化するステップを含む。
【0064】
本発明のさらなる態様によれば、構造式(G)
【0065】
【化18】

(式中、XはO、NHまたはSであり
、R、R、R、R、R、R、RおよびR13は、独立して水素、C1〜4アルキル、縮合アリールもしくは直鎖状に結合したアリール、縮合ヘテロアリールもしくは直鎖状に結合したヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、ニトロ、ホルミル、ならびに任意に置換されたアミノ、カルボキシ、カルボニル、ヒドロキシおよびスルホニルから選択される)
の化合物が提供される。これらの化合物(G)は、一般的に、インドロ[1,2−a]インドール(以下、「IO」とも表示)と分類される。
【0066】
いくつかの式(G)の化合物が、2009年4月14日より入手可能になったとされるRognessおよびLarock(Tetrahedron Letters 2009,50,4003−4008)で言及されている。したがって、好ましい実施形態は、RognessおよびLarockの表2および3に記載されている化合物を除く構造式(G)の上記に定義された化合物を包含する(請求項14を参照)。
【0067】
本発明のさらなる態様によれば、構造式(G)の化合物を、外部刺激を検出するためのインジケータ系において使用する。そのような外部刺激としては、限定されるものではないが、加熱または温度変化;電磁照射;加電圧;酸性、アルカリ性、酸化性または還元性などの特定の化学的環境;イオン、酵素、酸素または酸化剤、水素または還元剤などの特定の化学種の存在;ウイルス、細菌、真菌、抗体、細胞および細胞器官、細胞組織などの特定の生物学的種の存在;さらには植物、動物およびヒトならびにそれらの器官、体液、排泄物または腐敗物が挙げられる。
【0068】
本発明のインジケータまたは表示システムは、細胞、微生物コロニーまたは細胞組織を染色するために、特に有用である。
一実施形態によれば、本発明のIOインジケータを使った染色または表示を、旧来のインドクス染色または表示と組み合わせて使用する。
【0069】
IOインジケータの様々な使用法としては、限定されるものではないが、血液培養において成長する細菌コロニーの染色、真菌培養の染色、個々の細胞、微生物コロニーまたは細胞組織を標識するための染色、細胞組織、細胞のコロニー、細胞、細胞構造または細胞器官内で蛍光を誘導するための染色が挙げられる。
【0070】
さらに、IO染色は、良性または悪性細胞組織、細胞、細胞構造、細胞壁、膜、区画、細胞器官、抗体、染色体、ゲノム、遺伝子、プラスミド、ベクター、核酸鎖、タンパク質または酵素のサイズ、位置、数および広がりなどの静的状態を画像化するために有用である。
【0071】
さらに、IO染色は、良性のまたは悪性細胞組織、個々の細胞、細胞構造、細胞器官、抗体、染色体、ゲノム、遺伝子、プラスミド、ベクター、核酸鎖、タンパク質または酵素の拡散、成長または崩壊、ならびに貪食作用および発病のプロセスなどの動的事象を視覚化するためにも有用である。
【0072】
またさらに、IO染色は、デジタル情報を記録、検索、保存、またはアーカイブするためにも有用である。
本発明の前記の特徴や他の特徴および目的ならびにそれらを達成する方法は、本発明の様々な実施形態の以下の記載を添付の図面とあわせて参照することによって、さらに明らかになり、本発明自体をよりよく理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0073】
【図1a】10H−インドロ[1,2−a]インドール染色剤(標識「IO14」)および対応するベータ−D−ガラクトシダーゼインジケータ(標識「I14a」)のUV/可視光吸収スペクトル(任意吸収単位「AU」)を示す図である(記号の定義については表IaおよびIcを参照)。
【図1b】10H−インドロ[1,2−a]インドール染色剤(標識「IO16」)および対応するベータ−D−ガラクトシダーゼインジケータ(標識「I16a」)のUV/可視光吸収スペクトル(任意吸収単位「AU」)を示す図である(記号の定義については表IaおよびIcを参照)。
【図1c】10H−インドロ[1,2−a]インドール染色剤(標識「IO19」)および対応するベータ−D−ガラクトシダーゼインジケータ(標識「I19a」)のUV/可視光吸収スペクトル(任意吸収単位「AU」)を示す図である(記号の定義については表IaおよびIcを参照)。
【図1d】10H−インドロ[1,2−a]インドール染色剤(標識「IO21」)および対応するベータ−D−ガラクトシダーゼインジケータ(標識「I21a」)のUV/可視光吸収スペクトル(任意吸収単位「AU」)を示す図である(記号の定義については表IaおよびIcを参照)。
【図1e】の10H−インドロ[1,2−a]インドール染色剤(標識「IO17」)および対応するベータ−D−ガラクトシダーゼインジケータ(標識「I17a」)のUV/可視光吸収スペクトル(任意吸収単位「AU」)を示す図である(記号の定義については表IaおよびIcを参照)。
【図1f】10H−インドロ[1,2−a]インドール染色剤(標識「IO15」)および対応するベータ−D−ガラクトシダーゼインジケータ(標識「I15a」)のUV/可視光吸収スペクトル(任意吸収単位「AU」)を示す図である(記号の定義については表IaおよびIcを参照)。
【図2】様々な10H−インドロ[1,2−a]インドールで染色された細菌コロニーの360nmでの励起についての相対的蛍光単位(RFU)で表した蛍光発光スペクトルを示す図である(記号の定義については表Iaを参照)。
【図3】様々な10H−インドロ[1,2−a]インドールで染色した細菌コロニーの550nmでの発光についての相対的蛍光単位(RFU)で表した蛍光励起スペクトルを示す図である(記号の定義については表Iaを参照)。
【発明を実施するための形態】
【0074】
分子間アルドールインジケータ:MDAB染色およびBIインジケータ系
この最初の章では、MDABアルドール染色と称する新規方法を開示する。当該方法は、ある一定の1H−インドクス−3−イル活性化シグナロゲンおよび2−メトキシ−4−(N,N−ジメチルアミノ)ベンズアルデヒド(MDAB)補助試薬が効率的に分子間アルドール縮合を経て、表示目的に適した暗赤色から褐色の沈殿を生じ、これにより現行の技術よりも大幅に拡大された新規インジケータ系が得られるという発見に基づく。
【0075】
本明細書中で開示されるMDAB染色技術の根拠は、インドクス活性化シグナロゲンが重要なアルドール供与体特性を有すること、そしてそのような特性は、アルドール受容体、特にMDABに対して非常に特異的であるという発見である。
【0076】
具体的には、インドキソール活性化シグナロゲンである5−ブロモ−4−クロロ−1H−インドール−3−オール(表Ib、aS4)および5−ブロモ−6−クロロ−1H−インドール−3−オール(表Ib、aS5)を放出する、広く使用されている市販のインドクスインジケータは、2−ベンジリデンインドリン−2−オン親構造(表Ic、エントリー11〜22)由来の暗紫色の染色剤を生じることが判明した。
【0077】
さらに、インドクス活性化シグナロゲンのアルドール供与体特性は、水素を不安定基で置換することにより3位のX−H部分をマスクすることによって、抑制または除去可能であることが認められた。
【0078】
原則として、補助試薬として酸素または他の酸化剤を含むインジケータ系で現在使用されるインドクスインジケータは、代用の補助試薬としてのMDABとともに使用することができる。
【0079】
しかし、実際には、すべてのインドクス活性化シグナロゲン(またはそれら由来のインジケータ)が、MDABと有効なアルドール供与体/受容体対を形成するというわけではない。例えば、一般的に用いられる5−ブロモ−4−クロロ−1H−インドール−3−オール(表Ib、aS4)および5−ブロモ−6−クロロ−1H−インドール−3−オール(表Ib、aS5)活性化シグナロゲンは、6−クロロ−1H−インドール−3−オール(表Ib、aS3)よりはるかに効果的であるということが判明した。
【0080】
例えば、O−シリル化5−ブロモ−4−クロロ−1H−インドール−3−オール(表Ia、I4b)を、フッ化物イオン(外部刺激)の簡単なインジケータとして使用した。シリル基はフッ化物イオンに対して不安定であり、その存在下で5−ブロモ−4−クロロ−1H−インドール−3−オール(aS4)がMDABと自由に反応して、不溶性ピンク色の沈殿(表Ic、BI4)を生じる。
【0081】
第2の例で、市販の試薬5−ブロモ−4−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(表Ia、I4a)とMDABのブレンドを、酸素の非存在下でベータ−D−ガラクトシダーゼとともにインキュベートすると、ピンク色素が生じ、一方、I4aそれ自体は、インジケータとしての機能に関して酸素または酸化剤の存在に依存することは当該技術分野で周知である。
【0082】
さらに、インドクス活性化シグナロゲン3−アミノインドールまたは3−メルカプトインドール(表Ib、aS6およびaS7)をそれらのアルドール供与体特性について試験した。3−アミノインドールはMDAB(表Ic、BI6)とアルドール産物を生成しなかったが、3−メルカプトインドールおよびMDABは強酸性条件下で特徴的なピンク色素(BI7)を生じた(表IIa〜c、エントリー14および15)。
【0083】
試験したインドクスインジケータ系は、表IIa(好気性、MDABなし)、IIb(好気性、MDAB)およびIIc(嫌気性、MDAB)に記載されている。
さらなる詳細から、インドクス/MDAB表示を使用して、外部刺激として特徴的なバイオマーカー酵素を使用することにより微生物コロニーを染色できることが明らかになった。重要なことに、MDABはこれら研究では微生物細胞成長に関して毒性を示さなかった。結果を表IIIにまとめる。
【0084】
例えば、I4a/MDABインジケータ系を含む微生物平板培地を、大気酸素の存在下および非存在下でインキュベートした。大気酸素濃度ではターコイズインディゴ(表Ic、IN4)の形成が優勢であるが、微嫌気性(microanaerobic)または嫌気性の条件下では、BI4(表Ic)の形成により、染色されたコロニーはピンク色を呈し、これはMDAB染色の効果に起因する(表III、エントリー10)。
【0085】
一般的に、2〜4当量のMDABと組み合わせたaS4またはaS5由来の市販のインドクスインジケータは、嫌気性条件下での微生物培養を染色するために好ましいインジケータ系であることが判明した。
【0086】
MDABと組み合わせたインジケータI9a、I10a、I11aおよびI12aは、好気性条件下で有効なインジケータ系である(表III、エントリー26〜37)。N−アリール化インドクス活性化シグナロゲンからのインディゴの形成は非効率的であり、その代わりに分子内アルドール縮合が優勢であると考えられる。
【0087】
分子内アルドールインジケータ:IOインジケータ系
開示のMDAB染色は、アルドール供与体とMDABアルドール受容体の対の独自の適合に基づく。以下で、アルドール供与体と受容体を化学的に結合することによって同様の効果を達成できることを開示する。
【0088】
分子内アルドール反応を含む分子内閉環反応が、特に5員環または6員環がプロセス中に形成される場合に高速度で進行することは、当該技術分野で周知である。したがって、供与体部分および受容体部分の立体配置が分子内アルドール縮合の事象に有利であるように、アルドール供与体と受容体とを結合する概念が生み出された。
【0089】
MDAB染色と同様に、アルドール縮合の時期尚早な発生は、アルドール供与体に結合した不安定基のマスキング効果によって防止することができる。自発性アルドール縮合は、外部刺激に反応した不安定基の脱離または修飾(例えば化学的還元)後に起こる。
【0090】
分子内アルドールインジケータのデザインは、アルドール受容体のC原子を結合する化学構造によってアルドール受容体が供与体に結合されることを必要とする(スキームII)。伝統的なINインドクスインジケータは、リンカーのための完全なアンカー部位、すなわちインドール窒素を提供する。その結合は、スキームIVに示すように1個または2個の連続した配置の原子CおよびCを含んでもよい。前者の場合は、形式的分子内アルドール縮合により5員環が生じるが、後者の場合は、シグナロフォア構造の6員環が生じる。
【0091】
【化19】

・C、C、Cは、水素、C1〜4アルキル、縮合アリールもしくは直鎖状に結合したアリール、縮合ヘテロアリールもしくは直鎖状に結合したヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、チオ−シアノ、ニトロ、ニトロソ、ホルミル、ならびに任意に置換されたアミノ、カルボキシ、カルボニル、ヒドロキシル、メルカプトおよびスルホニルにより任意に置換された炭素原子を表し、。
・R、R、R、Rは、水素、C1〜4アルキル、縮合アリールもしくは直鎖状に結合したアリール、縮合ヘテロアリールもしくは直鎖状に結合したヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、チオシアノ、ニトロ、ニトロソ、ホルミル、ならびに任意に置換されたアミノ、カルボキシ、カルボニル、ヒドロキシル、メルカプトおよびスルホニルからなる群より選択され、
・Xは、O、NHおよびSから選択される。
【0092】
アルドール受容体は、好ましくは芳香族カルボニル化合物として選択され(したがってCおよびCは芳香環の構成要素を表す)、分子内アルドール縮合の結果、拡張された共役系が形成され、これにより所望の光学特性を有するシグナロフォアが得られる。
【0093】
分子内アルドール反応の動力学的優位性のために、供与体および受容体分子は、インドクス/MDABなどの適合する供与体/受容体対を形成する必要はない。
供与体構造と受容体構造との間に所望の結合を得るために検討された多くの合成経路のうち、N−アリール化が、好ましい方法であることが判明した。
【0094】
N−アリール化は、十分に確立された合成法である。例えば、インドールがヨードベンゼンと容易に反応してN−フェニルインドールを高収率で生成することは、当該技術分野で周知である。
【0095】
例えば3−インドリル−ベータ−D−ガラクトシド(I1a)を、DMF中、銅触媒の存在下でヨードベンゼンの誘導体と反応させて、対応する1−フェニル−3−インドリル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(18a)を得た。不安定基は炭水化物となるように選択され、その炭水化物を化学的に保護せずに使用したため、これは特筆すべきことである。
【0096】
同様に、新規アルドール型インジケータは、対応する市販の1H−インドクス−3−イルインジケータを、伝統的なウルマン型銅触媒作用またはその新種、例えばTailleferら(Efficient Iron/Copper Co−Catalyzed Arylation of Nitrogen Nucleophiles.Angew.Chem.,Int.Ed.2007,46,934−936)により最近公開されたものを包含する様々な条件下でN−アリール化することにより、1つの簡単なステップにおいて高収率で得られた。
【0097】
【化20】

・R、R、R、R、R、R、R、RおよびR10は、水素、C1〜4アルキル、縮合アリールもしくは直鎖状に結合したアリール、縮合ヘテロアリールもしくは直鎖状に結合したヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、ニトロ、ホルミルならびに任意に置換されたアミノ、カルボキシ、カルボニル、ヒドロキシおよびスルホニルからなる群より選択される。
・Xは、O、NHおよびSから選択される。
【0098】
この概念は、一般的な妥当性のあることが証明された。膨大数の市販のインドクスインジケータを、N−アリール化技術によって、様々な芳香族アルドール受容体にうまく結合させ、これにより、簡単で、効果的かつ一般的なものが新規ファミリーのインジケータに登録された(表Ia、エントリー15〜46)。
【0099】
予想どおり、新規インジケータは好適な外部刺激に対して広く反応した(表IVa〜c)。不安定マスキング基の除去は、想定されるアルドール縮合を誘発した。
ケトン類(内部受容体として作用する)は、黄色、橙、赤色から褐色の色を有する、色鮮やかな不溶性色素を広く生成した。場合により、aS種に代表されるような3−インドキシル種に特徴的な一時的性質の強力な緑色蛍光が観察されることもあったが、これは、想定されるアルドール縮合のプロセスにおいても同様に一時的性質のものである。
【0100】
エステル類(内部受容体として作用する)は、対照的に、pH5を超える水中に溶けやすい持続性緑色蛍光色素(表Ic:IO10、IO11、IO12)を生成した。さらなる酸性化により、その色素は、水溶液から橙色の非蛍光沈殿物を形成した。このプロセスは、塩基の添加によって完全に逆転することが判明した。明らかに、その色素は、本来的に強い酸性であり、脱プロトン化形態で高度に蛍光性である。
【0101】
一般的に、これらの色素はすべて、親インドロ[1,2−a]インドール由来である(表Ic、エントリー23〜46)。インドロ[1,2−a]インドール構造は、形式上、窒素および隣接するピロール炭素を共有する2つのインドールから構成されている。この構造の魅力および単純性にもかかわらず、インドロ[1,2−a]インドール(以下、「IO]と表示)は新規のようである。
【0102】
図1において、様々なIO染色剤の吸収スペクトルに、対応するインジケータの吸収スペクトルを重ねる。グラフは、300〜400nmおよび400〜500nmのIO吸収はいずれも対応するインジケータを欠いており、したがって、有用な検出可能なシグナルを提供することを示す。
【0103】
例えば、6−クロロインドキシル−ベータ−D−ガラクトシド(I21a)とベータ−D−ガラクトシダーゼとのN−ベンゾフェノン共役体を24時間インキュベートすると、鮮黄色の沈殿が生じ、これを回収し、水で洗浄し、乾燥し、7−クロロ−11−フェニル−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(表Ic、1021)として特徴付けられた。これは予想されたアルドール縮合生成物と一致する。
【0104】
様々な細菌性ベータ−D−ガラクトシダーゼ陽性株を播種した平板培地上でIO染色を試験した。大腸菌(E.coli)のベータ−D−ガラクトシダーゼ陽性株のコロニーは、使用されるインジケータによって、黄色〜赤色に見え、一方、ベータ‐ガラクトシダーゼ陰性サルモネラ(Salmonella)菌コロニーは、試験されたガラクトシダーゼインジケータの有無による差は見られなかった(表IVaおよびIVb)。
【0105】
更に、種々の異なるバイオマーカー酵素を産生する異なる細菌に関してIO染色を試験した(表IVc)。
IO染色および旧来のインディゴ(IN)染色を有用に組み合わせることができ、これによってカラースキームを拡大することができる点に留意すべきである(表IVd)。例えば、インジケータI4hを二重平板培地アッセイでI21aと組み合わせて使用して、ベータ−D−グルコシダーゼおよびベータ−D−ガラクトシダーゼ菌種を同時に染色した。前者のバイオマーカーについて陽性の株は青色に着色され、後者について陽性の株は黄色に着色されたのに対し、両方の酵素に対して陽性の株は緑色(青色と黄色の混合)に着色された。
【0106】
通性嫌気性微生物種のコロニー成長は、嫌気性条件下で比較的遅いことは周知である。インキュベーション時間が長いために、嫌気培養されたコロニーを染色する目的で用いられるインジケータ系は、優れた局在性(または最小の拡散)をもたらすものでなければならない。表IVeに示される実験データから、いくつかのIOインジケータ系がその目的に非常に適していると結論することができる。同時に、そのデータは、旧来のIN染色(I4a)の不具合を示し、適合する補助試薬(例えば酸素)の不在によって生じる、対応する活性化シグナロゲンの蓄積が、微生物増殖を部分的に阻害することを証明している。
【0107】
血液培養は、臨床微生物学において一般的かつ必須の手段である。寒天プレート上の微生物コロニーの染色は、血液寒天プレートの暗色と低い透光性のために不鮮明である。したがって、IOインジケータ系を、血液寒天上での使用について評価した(表IVf)。実験により、非常に良好な結果が得られた。IOシグナロフォアは、優れた光学コントラストおよび局在性を呈した。
【0108】
真菌培養の染色は、生物学的インジケータ系の利用の別の重要な領域である。この目的のために、周知の病原体カンジダ・アルビカンス(Candida albicans)のバイオマーカー酵素であるD−ガラクトサミダーゼ(D−galactosamidase)の作用に対して不安定であるIOインジケータ系が考案された。選択された培養条件下でのコロニー成長は中程度であったが、対応する外部刺激を生じる真菌コロニーはI21gの存在下で鮮黄色に変わり、肉眼で容易に識別可能になった(表IVg)。
【0109】
インキュベーションの前、最中および後に、表IVa〜fに記載する平板培地のすべてを366nmの照明下で検査した。これによって、10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オンが固体状態で蛍光性であり、蛍光の効果がIO染色されたコロニーにより維持されることが判明した。概して、IOインジケータ系を含む平板培地(血液寒天プレートを除く)は366nmにおいて青みがかったバックグラウンドを呈し、これを背景にして染色されていないコロニーは薄い陰影を呈する一方、IO染色されたコロニーは黄緑色から赤褐色の鮮やかな色で際立ち、優れた視覚コントラストと高い感度がもたらされる。
【0110】
血液寒天プレートの血液成分は、蛍光を効果的に消光する。したがって、プレートは366nmのUV光下では黒くみえる。興味深いことに、血液寒天プレート上で成長するコロニー中に分散したIO染色剤の蛍光は妨害されず、黒色背景に対してコロニーを鮮烈に明るくする(表IVf)。
【0111】
以下では、IO染色剤は微生物コロニー内で持続性の蛍光を誘導したという発見について詳述している。蛍光は、標準的プレートリーダーを使用することにより平板培地から回収したコロニーで定量化することができた。発光の強度および波長は、使用したインジケータ系の種類に強く依存していた。様々な発光スキャンで集められたデータを図2に示す。
【0112】
対応する試料も励起スキャンに付し、550nmでの発光を記録した(図3)。興味深いことに、IO染色剤は300〜500nmで励起可能であることが判明し、これは際立って広範囲なものである。明らかに、多くのIO染色剤の明るく光る色は、環境光による励起作用(光学的増光)に起因する。
【0113】
上記の延長で、蛍光シグナロフォアを生成するIOインジケータ系の存在下での大腸菌の標準液体培養が、個々の細胞の蛍光標識のための新規方法を提供することも認められた。その培養から採取された試料において、大腸菌の個々の細胞は、標準的蛍光顕微鏡下で明らかに見えるようになった。
【0114】
したがって、IO染色により、通常、蛍光抗体または蛍光タンパク質をコード化する遺伝子ベクターの綿密な適用に依存する生細胞標識のための簡単かつ経済的な方法を提供することができる。
【0115】
最後に、本発明の範囲を、1−アリール−1H−インドール−3−オール活性化シグナロゲンの窒素および硫黄類似体から誘導されるIOインジケータ系の構造変動の評価によりさらに調査した。
【0116】
【化21】

その目的のために、1−(2−ベンゾイルフェニル)−1H−インドール−3−イルエチルカーバメート(I32)をアルカリ性およびブタ肝臓エステラーゼにより触媒された加水分解に付した。黄色の沈殿物が単離され、これは、標準試料との比較によって、予想された11−フェニル−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−イミン(IO32)ではなく、11−フェニル−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO19)と同定された。IO32を観察されたIO19に変化させたと考えられる、アッセイ条件下でのイミノ基の加水分解の可能性により、納得できる説明が得られる。作用機序およびその実際の関連性とは関係なく、原則として不安定基が窒素原子に結合しているインジケータ系を含むようにこの概念を拡大することができることを、実験は証明している。この知見の関連性は、アミノペプチダーゼ活性の検出に基づく多数の重要な生物学的適用および有用な沈降性インジケータ系が最新技術で利用できないという事実にある。
【0117】
第2の例で、1−(2−アセチルフェニル)−1H−インドール−3−チオール(aS33)の酸化形態、ビス[1−(2−アセチルフェニル)−1H−インドール−3−イル]−ジスルファン(I33)をTCEP(タンパク質生化学で用いられる標準的試薬)によるS−Sブリッジの還元に付し、これによってaS33を放出させた。中性条件で検出可能なシグナルは観察されなかったが、アルカリ性条件が用いられた場合、アッセイ溶液は黄色に変わり、それによって明らかにジスルフィド還元の事象が示された。この例は、IOインジケータ系が汎用であり非常に多目的な概念を表すという事実を示す。このことはまた、IOインジケータ系が酵素活性と関連した外部刺激を検出するだけに限定されるものではないことを示すうえで有用である。本明細書中で以下に示す多くの実施例は、本発明を限定するものとして解釈されるべきではなく、単に発明者が従事している実際の分野を反映するのみである。
【0118】
実施例
(実施例1)
I1〜I4のN−アリール化によるインジケータI8〜I31の調製(表Ia)
注:芳香族ヨード化合物は市販されているか、またはオルト−ヨード安息香酸を用いた標準的フリーデル・クラフツアシル化によって調製されるかのいずれかであった。2−(2−ヨードベンゾイル)−N−メチルピロールを、Carsonら(国際公開第2000048584号)と同様にして調製し、2−(2−ヨードベンゾイル)フランおよび2−(2−ヨードベンゾイル)−5−カルボキシフランをGarlandら(独国特許出願公開第2557956号明細書)と同様にして調製し、4−クロロ−2−ヨードベンゾフェノンをGabbuttら(Tetrahedron 2006,62,737−745)にしたがって調製した。1−アセチル−2−ヨード−4−メトキシベンゼンおよび1−ベンゾイル−2−ヨード−4−メトキシベンゼンを、塩化アルミニウムの存在下で3−ヨードアニソールのフリーデル・クラフツ反応により得た。
【0119】
実験をAnton Paar GmbH製のSynthos3000マルチモードマイクロ波リアクター中で実施した。以下のパラメータを調節した。P(max)=1400W、7(IRmax)=200℃、ドライブ:回転、スターラー:3、p速度=200kPa/s(2.0bar/s)。昇温(ramp)時間=2分(130℃)および保持時間=180分(130℃)。テフロン(登録商標)コーティングされた攪拌棒を備えたPTFEライナー(100ml)を反応容器として使用した。典型的な手順で、5mmolの1H−インドール−3−イルインジケータ、10mmolの対応するヨウ化アリール、5mmolの炭酸カリウム、0.5mmolのヨウ化銅(I)のDMF20ml中の混合物を、MW照射に付した。生成混合物をろ過し、固体を10mlのエタノールで洗浄した。濾液を蒸発乾固させ、粗生成物をフラッシュクロマトグラフィー[例えば、シリカゲル、トルエン/エタノール(5:1)]により精製した。
【0120】
IRスペクトルを純固体としてPerkin−Elmer FT−IR分光光度計(モデルSpectrum ONE)(v[cm−1])で記録した。H−NMRおよび13C−NMRスペクトルをBrucker AVANCE−400[400.13MHz(H)、100.61MHz(13C)]分光計(δ[ppm]、J[Hz])で298Kにて記録した。
【0121】
1−フェニル−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I8a):収量:628mg(34%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.47。
H−NMR[DMSO−d]:7.73−7.71(m,1H)、7.56−7.54(m,5H)、7.42(s,1H)、7.37−7.32(m,1H)、7.23−7.19(m,1H)、7.14−7.10(m,1H)、5.30−5.28(d,1H)、4.89−4.87(d,1H)、4.74−4.72(d,1H,J=7.8Hz)、4.71−4.69(d,1H)、4.54−4.53(d,1H)、3.72−3.66(m,1H)、3.61−3.56(m,3H)、3.48−3.41(m,2H)。
13C−NMR[DMSO−d]:139.18、139.01、132.28、129.73、125.73、123.33、122.99、121.42、119.60、118.19、113.35、110.17、104.22、75.71、73.33、70.39、68.23、60.54。
【0122】
6−クロロ−1−フェニル−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I9a):
収量:560mg(28%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.43。
H−NMR[DMSO−d]:7.72−7.70(m,1H)、7.58−7.56(m,4H)、7.52−7.51(m,1H)、7.45(s,1H)、7.41−7.37(m,1H)、7.16−7.13(m,1H)、5.30−5.29(d,1H)、4.89−4.87(d,1H)、4.72−4.71(d,J=7.8Hz,1H)、4.69−4.67(m,1H)、4.54−4.53(d,1H)、3.71−3.63(m,2H)、3.59−3.55(m,3H)、3.43−3.39(m,1H)。
13C−NMR[DMSO−d]:138.75、138.55、132.48、129.85、127.82、126.29、123.56、120.11、119.99、119.65、114.43、109.81、104.18、75.73、73.23、70.30、68.18、60.50。
【0123】
1−[2−(メトキシカルボニル)フェニル]−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I10a):
収量:496mg(23%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.41。
H−NMR[DMSO−d]:7.89−7.87(m,1H)、7.77−7.69(m,2H)、7.56−7.52(m,2H)、7.25−7.02(m,4H)、5.27−5.26(br.d,1H)、4.87(br.s,1H)、4.67−4.65(d,J=7.8Hz,1H)、4.65−4.64(br.d,1H)、4.53−4.52(br.d,1H)、3.71−3.63(m,2H)、3.58−3.49(m,3H)、3.44−3.39(m,1H)。
13C−NMR[DMSO−d]:166.38、138.94、137.68、133.77、133.16、130.73、128.21、128.04、127.41、122.79、120.96、119.41、118.16、114.62、109.39、104.54、75.65、73.34、70.50、68.16、60.43、52.24。
【0124】
6−クロロ−1−[2−(メトキシカルボニル)フェニル]−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I11a):
収量:526mg(23%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.41。
H−NMR[DMSO−d]:7.91−7.89(m,1H)、7.78−7.74(m,1H)、7.70−7.68(m,1H)、7.60−7.55(m,2H)、7.19(s,1H)、7.10−7.08(m,1H)、6.98(d,1H)、4.65−4.63(d,J=7.8Hz,1H)、3.66−3.61(m,2H)、3.56−3.51(m,3H)、3.48(s,3H)、3.42−3.39(m,1H)。
13C−NMR[DMSO−d]:165.94、138.58、136.99、134.01、133.29、130.77、128.25、128.14、127.94、127.52、119.68、119.62、119.58、115.73、109.12、104.46、75.64、73.19、70.35、68.05、60.34、52.23。
【0125】
5−ブロモ−4−クロロ−1−[2−(メトキシカルボニル)フェニル]−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I12a):
収量:572mg(21%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.41。
H−NMR[DMSO−d]:7.93−7.91(m,1H)、7.81−7.74(m,1H)、7.62−7.58(m,1H)、7.54−7.52(m,1H)、7.37−7.34(m,1H)、7.27(s,1H)、6.87−6.84(m,1H)、4.70−4.68(d,J=7.8Hz,1H)、3.70−3.63(m,2H)、3.54−3.52(m,3H)、3.49(s,3H)、3.43−3.39(m,1H)。
13C−NMR[DMSO−d]:165.56、139.53、137.85、136.76、133.66、133.40、130.88、128.63、128.38、128.20、126.60、123.67、116.21、112.73、110.12、103.91、75.59、73.46、70.31、68.05、60.30、52.33。
【0126】
1−(2−ホルミルフェニル)−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I13a):
収量:443mg(22%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.42。
H−NMR[DMSO−d]:9.64(s,CHO)、8.01−7.99(m,1H)、7.89−7.85(m,1H)、7.75−7.73(m,1H)、7.66−7.59(m,2H)、7.45(s,1H)、7.26−7.09(m,3H)、5.29−5.27(br.d,1H)、4.89−4.88(br.d,1H)、4.75−4.73(d,J=7.8Hz,1H)、4.63−4.61(br.d,1H)、4.54−4.53(br.d,1H)、3.71−3.65(m,2H)、3.54(br.s,3H)、3.43−3.36(m,1H)。
13C−NMR[DMSO−d]:189.40、141.07、139.27、135.46、135.02、131.03、128.37、127.99、127.91、123.37、120.92、119.88、118.24、115.60、109.66、104.13、75.61、73.26、70.36、68.09、60.35。
【0127】
1−(2−アセチルフェニル)−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I14a):
収量:1.20g(60%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.38。
H−NMR[DMSO−d]:7.75−7.70(m,3H)、7.59−7.54(m,2H)、7.21(s,1H)、7.18−7.09(m,2H)、7.05−7.03(m,1H)、5.29−5.27(br.d,1H)、4.87−4.85(br.d,1H)、4.69−4.67(d,J=7.8Hz,1H)、4.63−4.61(br.s,1H)、4.52−4.51(br.d,1H)、3.71−3.62(m,2H)、3.58−3.50(m,3H)、3.46−3.39(m,1H)、1.82(s,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:200.12、139.13、137.09、136.59、133.75、132.61、129.14、127.86、127.69、123.10、120.72、119.64、118.16、114.58、109.56、104.24、75.56、73.23、70.38、68.05、60.28、28.28。
【0128】
1−(2−アセチルフェニル)−4−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I15a):
収量:1.09g(49%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.41。
H−NMR[DMSO−d]:7.79−7.72(m,2H)、7.62−7.58(m,1H)、7.54−7.53(m,1H)、7.29(s,1H)、7.12−7.07(m,2H)、6.97−6.92(m,1H)、5.02−5.01(br.d,1H)、4.86−4.85(br.d,1H)、4.77−4.75(d,J=7.8Hz,1H)、4.63(br.s,1H)、4.55−4.54(br.d,1H)、3.72−3.65(m,2H)、3.55(br.s,3H)、3.46−3.40(m,1H)、1.92(s,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:199.75、138.48、137.14、136.00、135.01、132.72、129.27、128.24、128.07、124.21、123.63、120.41、117.24、114.95、108.65、103.51、75.53、73.54、70.39、68.07、60.27、28.40。
【0129】
1−(2−アセチルフェニル)−6−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I16a):
収量:0.96g(44%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.46。
H−NMR[DMSO−d]:7.78−7.70(m,3H)、7.62−7.57(m,2H)、7.25(s,1H)、7.17−7.12(m,1H)、7.05−7.04(m,1H)、5.30−5.29(br.d,1H)、4.88−4.86(br.d,1H)、4.68−4.66(d,J=7.7Hz.1H)、4.63−4.61(br.s,1H)、4.52−4.51(br.d,1H)、3.70−3.62(m,2H)、3.56−3.50(m,3H)、3.42−3.39(m,1H)、1.91(s,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:199.95、138.83、137.06、135.83、133.97、132.71、129.29、128.18、127.85、125.23、120.04、119.70、119.49、115.73、109.38、104.25、75.62、73.17、70.33、68.04、60.29、28.45。
【0130】
1−(2−アセチルフェニル)−5−ブロモ−4−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I17a):
収量:0.61g(23%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.42。
H−NMR[DMSO−d]:7.83−7.80(m,1H)、7.77−7.73(m,1H)、7.64−7.60(m,1H)、7.56−7.53(m,1H)、7.41−7.39(m,1H)、7.35(s,1H)、6.92−6.90(m,1H)、5.07−5.06(br.d,1H)、4.87−4.86(br.d,1H)、4.74−4.72(d,J=7.7Hz,1H)、4.62(br.s,1H)、4.55−4.53(br.d,1H)、3.71−3.64(m,1H)、3.55(br.s,3H)、3.47−3.39(m,2H)。
13C−NMR[DMSO−d]:199.56、138.04、137.03、135.44、133.60、132.77、129.38、128.54、128.33、126.96、123.77、118.55、116.27、113.05、110.39、103.72、75.57、73.44、70.32、68.06、60.27、28.50。
【0131】
1−(2−アセチル−5−メトキシフェニル)−6−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I18a):
収量:1.6g(65%)、TLC[トルエン/エタノール(4:1)]:R0.36。
FT−IR:3459m、2964w、2927w、2867w、1665s、1601s、1569m、1497m、1471s、1451s、1372s、1267s、1220s、1140s、1081s、1053s、1020s、975m、945m、880m、800m、735m、696m。
H−NMR[DMSO−d]:7.80(d,J=8.7,1arom.H)、7.71(d,J=8.5,1arom.H)、7.28(s,1arom.H)、7.17−7.11(m,2arom.H)、7.07(d,J=2.5,1arom.H)、7.06(d,J=1.7,1arom.H)、5.30(d,J=5.0,OH)、4.87(d,J=5.8,OH)、4.68(d,J=7.8,H−C(I)Gal)、4.64(t,J=5.2,OH)、4.52(d,J=4.7,OH)、3.88(s,OCH)、3.70(t,J=4.0,H−C(4)Gal)、3.65(m,1H−CGal)、3.58−3.51(m,3H−CGal)、3.48−3.39(m,1H−CGal)、1.86(s,CH)。
13C−NMR[DMSO−d]:197.86(s,C=O)、162.54(s,C−OCH)、138.79、138.18、134.01(3s)、131.68(d)、129.00(s)、128.82、128.12(2d)、127.85(s)、125.23、120.01、119.66(3d)、119.53(s)、115.67、113.92、113.27、109.44(4d)、104.22(d,C(1)Gal)、75.68、73.22、70.36、68.11(4d,C(2−5)Gal)、60.38(t,C(6)Gal)、55.90(q,OCH)、28.03(q,CH−C=O)。
【0132】
1−(2−ベンゾイルフェニル)−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I19a):
収量:1.09g(46%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.41。
H−NMR[DMSO−d]:7.82−7.81(m,1H)、7.80−7.79(m,1H)、7.78−7.77(m,2H)、7.70−7.69(m,1H)、7.68−7.67(m,3H)、7.64−7.13(m,4H)、7.03(s,1H)、6.99−6.95(m,1H)、5.23−5.22(br.d,1H)、4.85−4.83(br.d,1H)、4.68−4.65(br.s,1H)、4.51−4.50(br.d,1H)、4.29−4.27(d,J=7.7Hz,1H)、3.72−3.70(m,1H)、3.63−3.52(m,3H)、3.42−3.32(m,2H)。
13C−NMR[DMSO−d]:195.54、138.83、136.97、135.68、135.48、133.41、132.92、132.21、129.92、128.30、128.14、127.86、127.48、127.18、125.24、122.63、120.61、119.38、117.80、115.27、109.87、104.49、75.40、73.19、70.31、67.91、60.17。
【0133】
1−(2−ベンゾイルフェニル)−4−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I20a):
収量:0.87g(34%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.52。
H−NMR[DMSO−d]:7.82−7.78(m,1H)、7.70−7.60(m,3H)、7.45−7.41(m,3H)、7.26−7.22(m,2H)、7.10(s,1H)、7.05−6.94(m,3H)、4.89−4.87(d,1H)、4.83−4.81(d,1H)、4.66−4.64(br.s,1H)、4.53−4.52(d,J=4.7Hz,1H)、4.43−4.41(br.s,1H)、3.72−3.70(m,1H)、3.61−3.51(m,3H)、3.48−3.41(m,2H)。
13C−NMR[DMSO−d]:195.25、138.20、136.41、135.87、135.58、134.70、133.14、132.23、129.84、128.48、128.02、127.62、123.76、123.15、120.19、117.01、115.40、108.94、103.68、75.36、73.46、70.26、67.91、60.10。
【0134】
1−(2−ベンゾイルフェニル)−6−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I21a):
収量:1.30g(51%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.21。
H−NMR[DMSO−d]:7.83−7.79(m,1H)、7.71−7.64(m,3H)、7.48−7.46(m,1H)、7.41−7.37(m,3H)、7.26−7.13(m,3H)、7.07(s,1H)、7.01−6.98(m,1H)、5.24−5.23(br.d,1H)、4.86−4.84(br.d,1H)、4.68−4.65(br.s,1H)、4.52−4.50(br.d,1H)、4.29−4.27(d,J=7.5Hz,1H)、3.71−3.69(m,1H)、3.59−3.53(m,3H)、3.44−3.33(m,2H)。
13C−NMR[DMSO−d]:195.45、138.60、136.32、135.66、135.63、133.66、133.04、132.35、129.93、128.82、128.41、128.12、127.96、127.49、127.34、125.23、119.78、119.35、119.28、116.30、109.69、104.49、75.46、73.13、70.26、67.91、60.18。
【0135】
1−(2−ベンゾイルフェニル)−6−クロロ−1H−インドール−3−イル−アルファ−D−グルコピラノシド(I21e):
収量:1.57g(61%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.28。
H−NMR[DMSO−d]:7.83−7.79(m,1H)、7.72−7.62(m,3H)、7.46−7.44(m,1H)、7.39(s,1H)、7.38−7.35(m,2H)、7.21−7.17(m,3H)、7.12(m,1H)、7.00−6.98(m,1H)、5.08−5.06(d,1H)、5.00−4.99(d,1H)、4.96−4.95(d,1H)、4.91−4.90(d,J=2.2Hz,1H)、4.59−4.57(m,1H)、3.68−3.58(m,2H)、3.54−3.31(m,3H)、3.21−3.15(m,1H)。
13C−NMR[DMSO−d]:195.53、137.91、136.42、135.63、135.45、133.59、133.00、132.45、130.06、128.34、127.97、127.88、127.56、127.32、119.70、119.36、119.20、115.82、109.70、100.63、73.53、73.00、71.70、70.01、60.83。
【0136】
1−(2−ベンゾイルフェニル)−6−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−グルクロニドナトリウム塩(I21f):
収量:1.79g(69%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.07。
H−NMR[DMSO−d]:7.82−7.79(m,1H)、7.69−7.63(m,3H)、7.57−7.54(m,1H)、7.40−7.38(m,3H)、7.24−7.20(m,2H)、7.11(m,2H)、6.99−6.97(m,1H)、6.66(br.s,1H)、5.45(br.s,1H)、5.21(br.s,1H)、4.30(br.s,1H)、3.47−3.40(m,1H)、3.27−3.22(m,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:195.39、172.84、138.69、136.30、135.61、133.73、133.09、132.41、129.94、128.43、128.02、127.45、127.40、119.79、119.62、119.38、118.31、116.62、116.57、109.64、103.96、76.43、73.93、73.04、71.92。
【0137】
1−(2−ベンゾイルフェニル)−6−クロロ−1H−インドール−3−イル−N−アセチル−ベータ−D−ガラクトサミニド(I21g):
収量:1.46g(53%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.28。
H−NMR[DMSO−d]:7.82−7.74(m,2H)、7.70−7.64(m,2H)、7.62(d,NH)、7.43−7.35(m,3H)、7.24−7.17(m,3H)、7.09(d,1H)、7.02(s,1H)、6.98(dd,1H)、4.73(d,1H)、4.63(t,1H)、4.60(d,1H)、4.42(d,1H)、3.93(q,1H)、3.70(t,1H)、3.60−3.48(m,3H)、3.40−3.32(m,1H)、1.83(s,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:195.5、169.6、162.3、138.7、136.34、135.72、133.70、133.15、132.45、129.95、128.5、128.0、127.55、127.5、120.0、119.3、118.8、116.2、109.8、103.0、75.55、70.8、67.3、60.25、52.0、23.2。
【0138】
1−(2−ベンゾイルフェニル)−5−ブロモ−4−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I22a):
収量:1.14g(39%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.48。
H−NMR[DMSO−d]:7.83−7.79(m,1H)、7.71−7.61(m,3H)、7.46−7.42(m,3H)、7.34−7.32(m,1H)、7.28−7.24(m,2H)、7.16(s,1H)、7.00−6.98(m,1H)、4.96−4.95(br.d,1H)、4.84−4.82(br.d,1H)、4.66−4.65(br.s,1H)、4.53−4.52(d,J=4.7Hz,1H)、4.38−4.35(br.s,1H)、3.72−3.70(m,1H)、3.61−3.54(m,3H)、3.48−3.43(m,2H)。
13C−NMR[DMSO−d]:195.12、137.81、135.92、135.55、133.32、133.23、132.30、129.88、128.51、128.35、128.08、127.69、126.55、123.38、118.34、116.70、112.84、110.64、103.89、75.41、73.37、70.18、67.90、60.10、55.98。
【0139】
1−(2−ベンゾイル−5−クロロフェニル)−6−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I23a):
収量:1.28g(47%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.49。
H−NMR[DMSO−d]:7.79(s,1H)、7.72(m,2H)、7.45−7.39(m,4H)、7.22−7.17(m,3H)、7.12(s,1H)、7.02−6.99(m,1H)、5.23−5.22(d,1H)、4.85−4.84(d,1H)、4.68−4.65(m,1H)、4.51−4.50(d,1H)、4.29(br.s,1H)、3.71−3.69(m,1H)、3.57−3.52(m,3H)、3.44−3.33(m,2H)。
13C−NMR[DMSO−d]:194.51、138.89、137.74、136.51、135.38、134.28、133.64、133.15、131.65、128.41、128.05、127.93、127.66、127.32、120.05、119.49、119.24、116.06、109.84、104.36、75.49、73.12、70.23、67.90、60.19。
【0140】
1−(2−ベンゾイル−5−メトキシフェニル)−6−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I24a):
収量:2.4g(76%)、TLC[トルエン/エタノール(4:1)]:R0.23。
FT−IR:3367m、2911w、2853w、1654s、1600s、1579m、1499m、1470m、1448m、1365m、1264s、1239s、1118s、1075s、1022s、975m、923m、872s、750m、703s。
H−NMR[DMSO−d]:7.66(d,J=8.6,1arom.H)、7.44(d,J=8.5,1arom.H)、6.36−7.32(m,1arom.H)、7.34(s,1arom.H)、7.32(s,1arom.H)、7.21−7.14(m,6arom.H)、6.98(dd,J=8.5,1.8,1arom.H)、5.23(d,J=4.9,OH)、4.85(d,J=5.7,OH)、4.69(t,J=5.5,OH)、4.51(d,J=4.7,OH)、4.29(br.s,H−C(I)Gal)、3.92(s,OCH)、3.71(t,J=4.0,H−C(4)Gal)、3.60−3.53(m,3H−CGal)、3.46(t,J=6.2,1H−Gal)、3.39−3.34(m,1H−CGal)。
【0141】
1−[2−(2,4−ジメトキシベンゾイル)フェニル]−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I25a):
収量:1.28g(48%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.45。
H−NMR[DMSO−d]:7.70−7.65(m,1H)、7.55−7.47(m,4H)、7.09−6.95(m,5H)、6.26−6.23(m,2H)、5.25−5.23(d,1H)、4.86−4.84(d,1H)、4.69−4.66(br.s,1H)、4.51−4.50(d,1H)、4.33−4.31(d,J=7.7Hz,1H)、3.69(s,3H)、3.61−3.54(m,4H)、3.44(s,3H)、3.48−3.41(m,1H)、3.39−3.34(m,1H)。
13C−NMR[DMSO−d]:193.05、163.77、159.66、138.91、138.70、136.42、133.78、131.89、131.33、128.95、127.21、126.78、122.30、120.45、119.50、119.02、117.73、115.10、109.65、105.23、104.75、97.55、75.50、73.18、70.35、68.01、60.32、55.41、55.38。
【0142】
1−[2−(2,4−ジメトキシベンゾイル)フェニル]−1H−インドール−3−イルコリンホスフェート(I25d):
収量:0.92g(68%)、TLC[酢酸エチル/ピリジン/酢酸/水(30:25:5:15)]:R0.46。
H−NMR[DMSO−d]:7.68−7.62(m,1H)、7.48(m,2H)、7.43(2d,2H)、7.20(d,1H)、7.10(s,1H)、7.05(t,1H)、7.02(t,1H)、6.94(t,1H)、6.35(d,1H)、6.32(dd,1H)、4.05(m,2H)、3.72(s,3H)、3.53(s,3H)、3.46(t,J[H,P]=4.6Hz,2H)、3.03(s,9H)。
13C−NMR[DMSO−d]:193.0、164.1、160.0、157.0、138.8、136.7、134.0(d,J[C,P]=7.4Hz)、133.6、132.3、131.3、129.0、127.0(J[C,P]=2.4Hz)、122.0、121.6(J[C,P]=6.3Hz)、119.5、118.9、117.6、116.1、109.7、105.7、97.9、65.4(J[C,P]=4.8Hz)、59.0(J[C,P]=5.36Hz)、55.5(2 OCH)、53.0。
【0143】
4−クロロ−1−[2−(2,4−ジメトキシベンゾイル)フェニル]−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I26a):
収量:1.76g(62%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.54。
H−NMR[DMSO−d]:7.70−7.66(m,1H)、7.58−7.53(m,2H)、7.49−7.47(m,1H)、7.12−7.10(m,1H)、7.02(s,1H)、7.01−6.99(m,1H)、6.96−6.93(m,2H)、6.34−6.29(m,2H)、4.85−4.83(br.s,2H)、4.67−4.64(br.s,1H)、4.53−4.52(d,1H)、4.48−4.46(d,J=5.9Hz,1H)、3.73(s,3H)、3.72−3.70(m,1H)、3.64−3.55(m,3H)、3.48(s,3H)、3.46−3.38(m,2H)。
13C−NMR[DMSO−d]:192.84、163.99、159.72、139.25、138.17、135.77、135.07、131.92、131.33、128.91、127.18、123.74、122.88、119.84、119.36、116.86、115.14、108.77、105.40、103.94、97.59、75.50、73.44、70.32、68.00、60.24、55.48、55.40。
【0144】
6−クロロ−1−[2−(2,4−ジメトキシベンゾイル)フェニル]−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I27a):
収量:1.88g(66%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.45。
H−NMR[DMSO−d]:7.72−7.67(m,1H)、7.57−7.56(m,2H)、7.52−7.50(m,2H)、7.12−7.10(m,1H)、7.02(s,1H)、7.00−6.98(m,2H)、6.31−6.26(m,2H)、5.27−5.26(d,1H)、4.87−4.86(d,1H)、4.69−4.66(br.s,1H)、4.52−4.51(d,J=4.6Hz,1H)、4.38−4.35(br.s,1H)、3.71(s,3H)、3.70−3.68(m,1H)、3.60−3.55(m,3H)、3.48(s,3H)、3.48−3.43(m,2H)。
13C−NMR[DMSO−d]:192.89、163.89、159.54、138.89、138.52、135.69、133.98、131.92、131.54、129.06、127.77、127.21、127.03、119.36、119.21、119.18、116.09、109.42、105.38、104.68、97.41、75.59、73.13、70.30、68.03、60.36、55.44、55.32。
【0145】
5−ブロモ−4−クロロ−1−[2−(2,4−ジメトキシベンゾイル)フェニル]−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I28a):
収量:2.17g(67%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.58。
H−NMR[DMSO−d]:7.72−7.67(m,1H)、7.61−7.49(m,3H)、7.34−7.31(m,1H)、7.12−7.10(m,1H)、7.06(s,1H)、6.88−6.86(m,1H)、6.34−6.31(m,1H)、6.28−6.27(m,1H)、4.95−4.94(d,1H)、4.85−4.84(d,1H)、4.67−4.64(br.s,1H)、4.53−4.52(d,J=4.6Hz,1H)、4.45(br.s,1H)、3.73(s,3H)、3.72−3.70(m,1H)、3.64−3.51(m,3H)、3.47(s,3H)、3.46−3.37(m,2H)。
13C−NMR[DMSO−d]:192.76、163.98、159.63、139.30、137.84、135.27、133.68、131.82、131.42、128.97、128.14、127.24、126.32、123.33、119.28、118.17、116.38、112.51、110.45、105.40、104.06、97.48、75.53、73.36、70.24、67.99、60.24、55.48、55.39。
【0146】
1−[2−(5−カルボキシルフラノイル)フェニル]−6−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I29a):
収量:0.99g(36%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0。
H−NMR[CDCOOD]:7.82−7.74(m,2H)、7.69−7.67(m,1H)、7.63−7.59(m,1H)、7.55−7.49(m,1H)、7.33−7.32(m,1H)、7.12(s,1H)、7.04−7.02(m,1H)、6.97−6.96(d,1H)、6.88−6.87(d,1H)、4.69−4.67(d,J=7.2Hz,1H)、4.14−4.13(d,1H)、4.04−3.94(m,3H)、3.86−3.82(m,2H)。
13C−NMR[CDCOOD]:184.9、154.0、147.7、139.6、138.2、135.2、135.1、133.6、130.9、129.8、128.4、127.8、121.3、120.6、119.8、119.5、119.1、116.6、110.9、104.3、75.5、73.9、71.9、69.8、62.1。
【0147】
6−クロロ−1−(2−フラノイルフェニル)−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I30a):
収量:1.65g(66%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.38。
H−NMR[DMSO−d]:7.84(m,1H),7.80−7.76(m,1H)、7.72−7.70(m,1H)、7.64−7.57(m,3H)、7.18(s,1H)、7.10−7.03(m,3H)、6.54−6.53(m,1H)、5.28−5.27(d,1H)、4.87−4.85(d,1H)、4.66−4.63(m,1H)、4.52−4.51(d,1H)、4.47−4.45(d,J=7.7Hz,1H)、3.71−3.69(m,1H)、3.63−3.53(m,3H)、3.48−3.41(m,2H)。
13C−NMR[DMSO−d]:181.55、151.01、148.81、138.58、136.06、135.24、133.78、132.32、129.62、127.83、127.62、127.56、120.83、119.85、119.48、119.42、116.24、112.61、109.64、104.50、75.54、73.16、70.32、68.00、60.27。
【0148】
6−クロロ−1−[2−(N−メチルピロール−2−カルボニル)フェニル]−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I31a):
収量:1.76g(69%)、TLC[トルエン/エタノール(5:3)]:R0.36。
H−NMR[DMSO−d]:7.95(m,1H)、7.73−7.69(m,1H)、7.63−7.55(m,3H)、7.17(m,1H)、7.10(s,1H)、7.05−7.02(m,2H)、6.35−6.34(m,1H)、5.91−5.90(m,1H)、5.27−5.26(d,1H)、4.86−4.84(d,1H)、4.63−4.60(br.s,1H)、4.51−4.50(d,1H)、4.45−4.43(d,J=7.7Hz,1H)、3.71−3.68(m,1H)、3.61−3.33(m,5H)、2.88(s,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:183.78、162.23、138.49、137.27、135.67、133.72、132.73、131.16、129.86、129.41、127.44、127.34、127.18、121.99、119.62、119.34、116.07、109.87、108.05、104.62、75.42、73.14、70.29、67.86、60.08、36.40。
【0149】
(実施例2)
I1cのN−アリール化によるI19cおよびI25cの調製(表Ia)
25mlの乾燥ジメチルアセトアミド中5.0mmolのヨウ化アリール、1.31g(7.48mmol)のI1cおよび0.67g(5.47mmol)の酢酸銅(I)を窒素雰囲気下で2時間、150℃まで加熱した。生成混合物を室温まで冷却し、25mlの酢酸エチルで希釈した。懸濁液を50mlの飽和塩化アンモニウム水溶液上に注ぎ、30分間攪拌した。有機相を食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過し、蒸発乾固させた。得られた油状物をシリカゲル上カラムクロマトグラフィーにより精製した[トルエン、トルエン/アセトン(10:1)]。
【0150】
1−(2−ベンゾイルフェニル)−1H−インドール−3−イルアセテート(I19c):
収量:590mg(33%)、TLC(トルエン):R0.15。
H−NMR[DMSO−d]:7.83−7.79(m,1H)、7.71−7.64(m,3H)、7.42−7.36(m,3H)、7.32−7.30(m,1H)、7.26−7.25(m,1H)、7.23−7.11(m,4H)、7.05−7.01(m,1H)、2.27(s,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:195.27、168.03、136.36、135.78、135.63、133.41、133.08、132.23、130.69、129.91、128.49、128.11、127.94、127.61、122.89、120.24、120.04、118.37、117.35、110.27、20.46。
【0151】
1−[2−(2,4−ジメトキシベンゾイル)フェニル]−1H−インドール−3−イルアセテート(I25c):
収量:1.23g(59%)、TLC[トルエン/アセトン(10:1)]:R0.66。
H−NMR[DMSO−d]:7.71−7.67(m,1H)、7.56−7.52(m,3H)、7.37−7.35(m,1H)、7.31(s,1H)、7.18−7.16(m,1H)、7.14−7.10(m,3H)、7.06−7.02(m,1H)、6.30(s,1H)、3.70(s,3H)、3.49(s,3H)、2.30(s,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:192.77、167.99、163.99、139.07、135.72、133.60、131.92、131.31、130.42、128.92、128.79、128.09、127.65、127.13、125.21、122.64、119.75、118.24、117.16、110.09、105.52、97.58、55.38、55.33、20.51。
【0152】
(実施例3)
I6のN−アリール化によるI32の調製(表Ia)
1−(2−ベンゾイルフェニル)−1H−インドール−3−イルエチルカーバメート(I32):
25mlの乾燥ジメチルアセトアミド中1.30g(4.22mmol)の2−ヨードベンゾフェノン、1.29g(6.32mmol)の3−アミノインドール−3−エチルカーバメートおよび0.57g(4.65mmol)の酢酸銅(I)を窒素雰囲気下で2時間、150℃まで加熱した。生成混合物を室温まで冷却し、25mlの酢酸エチルで希釈した。懸濁液を50mlの飽和塩化アンモニウム水溶液上に注ぎ、30分間攪拌した。有機相を食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過し、蒸発乾固させた。得られた油状物をシリカゲル上カラムクロマトグラフィーにより精製した[トルエン、トルエン/アセトン(10:1)]。
収量:100mg(6%)、TLC[トルエン]:R0.10。
H−NMR[DMSO−d]:9.50(s,NH)、7.81−7.77(m,1H)、7.71−7.60(m,4H)、7.41−7.36(m,4H)、7.20−7.16(m,3H)、7.11−7.07(m,1H)、6.99−6.95(m,1H)、4.13(q,2H)、1.24(t,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:195.42、153.57、136.98、135.73、135.43、133.92、132.95、132.15、129.89、128.42、127.86、127.43、127.13、122.59、121.06、119.21、118.44、117.53、117.08、109.78、60.15、14.53。
【0153】
(実施例4)
ビス[1−(2−アセチルフェニル)−1H−インドール−3−イル]−ジスルファンの調製(I33、表Ia)
1−(2−アセチルフェニル)−1H−インドール−3−イル−イソチウロニウムヨージド:
1.80g(7.65mmol)の1−(2−アセチルフェニル)−1H−インドール(実施例1の方法により調製)および1.17gのチオ尿素(15.4mmol)を35mlのメタノール(35ml)と4mlの水との混合液中に溶解させた。3.90gのヨウ素(15.4mmol)をヨウ化カリウム(3.82g、23mmol)の水(7.7ml)中の溶液中に溶解させた。このヨウ素溶液を、周囲温度で前記の溶液に1時間かけて滴加し、35℃で3時間温めた。蒸発により溶媒を除去した。残留油状物を酢酸エチル(40ml)中に溶解させた。溶液を水で3回抽出した(3×10ml)。有機層を乾燥し、木炭(1g)で処理した。濾液を蒸発させた後に粗生成物を得、シリカゲル上クロマトグラフィーにより精製した(100g、酢酸エチル)。
収量:1.27g(38%)。
H−NMR[DMSO−d]:9.06(s,NH)、8.62(s,NH)、8.18(s,1H)、7.98(d,1H)、7.84(t,1H)、7.70(2t,2×1H)、7.61(m,1H)、7.30(m,2H)、7.12(m,1H)、2.18(s,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:199.4、170.2、139.3、137.8、136.2、135.0、133.1、129.9、129.3、129.0、128.5、123.9、122.0、118.2、111.0、92.6、29.0
ビス[1−(2−アセチルフェニル)−1H−インドール−3−イル]−ジスルファン(I33):
1−(2−アセチルフェニル)−1H−インドール−3−イル−イソチウロニウムヨージド(0.47g、1.07mmol)を、脱気オキサン(2.7ml)と脱気水(1.57ml)との混合液中に窒素雰囲気下で溶解させた。水酸化ナトリウムの脱気した5%水溶液(0.8ml、1.22mmol)を周囲温度で滴加すると、溶液は暗褐色になった。溶液を48時間45℃で攪拌した。生成混合物を蒸発させ、水(5ml)中に溶解させ、酢酸エチルで抽出した。有機層を硫酸ナトリウム上で乾燥し、蒸発させると、粗生成物が粘稠性油状物として残り、これをシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーにより精製した。
収量:70mg(24%)。
H−NMR[DMSO−d]:7.84(dd,1H)、7.66(dt,1H)、7.62(dt,1H)、7.60(d,1H)、7.55(s,1H)、7.38(d,1H)、7.19(2t,2×1H)、7.03(d,1H)、1.94(s,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:199.1、137.5、136.4、135.3、132.8、129.6、128.8、128.7、128.5、123.5、121.3、119.3、110.4、108.0、28.4。
【0154】
(実施例5)
10H−インドロ[1,2−a]インドールの調製(表Ic)
pH7.3、1mMのMgClおよび670mg/lの酵素基質を含む100mMのNaPO緩衝液中で酵素反応を実施した。大腸菌ベータ−ガラクトシダーゼまたはK.ラクチス(K.lactis)ラクターゼを、それぞれ1000U/lまたは1500U/lの最終濃度になるように添加した。30mlの反応体積を穏やかに振盪しながら5〜18時間、37℃でインキュベートした。反応生成物を遠心分離(4400g、15分)により回収し、ペレットを10mlのHOで洗浄し、再度遠心分離した(4400g、15分)。
【0155】
11−ヒドロキシ−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO10)
H−NMR[DMSO−d]:7.73(d,J=8.2Hz,2arom.H)、7.69(d,J=7.7Hz,2arom.H)、7.50(t,J=7.3Hz,2arom.H)、7.07(t,J=7.5Hz,2arom.H)、5.79(br.s)。
13C−NMR[DMSO−d]:160.75(s,C=O)、138.32(s,arom.C)、132.10(d,arom.C−H)、127.15(s,arom.C)、123.27、121.52(2d,arom.C−H)、118.65(s,C(10a)、111.72(d,arom.C−H)。
【0156】
注:IO10はpH5超で容易に水に溶けるようになる。
10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO13):
H−NMR[DMSO−d]:7.94(m,1H)、7.84(m,1H)、7.74(m,1H)、7.67(m,1H)、7.62(m,1H)、7.48(m,1H)、7.35(m,1H)、7.18(m,1H)、7.17(m,1H)。
13C−NMR[DMSO−d]:180.7、144.8、136.3、135.0、133.7、132.0、128.5、128.4、124.9、124.7、124.3、122.2、112.2、112.0、108.1。
MS(Cl):220.2([M+H])。
【0157】
11−メチル−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO14):
H−NMR[DMSO−d]:7.85(m,1H)、7.77(m,1H)、7.71(m,1H)、7.62(m,1H)、7.59(m,1H)、7.47(m,1H)、7.16(m,1H)、7.13(m,1H)、2.50(s,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:180.8、144.0、135.8、133.3、132.6、131.7、128.6、128.5、124.1、123.4、122.8、121.5、121.3、111.7、111.6、8.8。
UV:λmax=255、355、435nm。
【0158】
9−クロロ−11−メチル−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO15):
H−NMR[DMSO−d]:7.88−7.86(m,1H)、7.76−7.72(m,2H)、7.60−7.56(m,1H)、7.51−7.47(m,1H)、7.21−7.17(m,1H)、7.12−7.10(m,1H)、2.49(s,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:178.3、145.6、136.8、133.2、133.0、132.3、130.8、128.8、124.8、124.3、123.0、122.2、121.9、112.0、110.8、8.9。
UV:λmax=245、365、440nm。
【0159】
7−クロロ−11−メチル−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO16):
H−NMR[DMSO−d]:8.00−7.98(m,1H)、7.92(m,1H)、7.73−7.71(m,1H)、7.58−7.56(m,1H)、7.50−7.46(m,1H)、7.20−7.15(m,2H)、2.48(s,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:179.9、144.8、140.4、133.4、132.9、132.1、128.9、127.7、125.6、123.5、123.0、122.6、122.0、112.24、112.21、9.00。
UV:λmax=245、360、430nm。
【0160】
8−ブロモ−9−クロロ−11−メチル−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO17):
H−NMR[DMSO−d]:7.96−7.94(m,1H)、7.90−7.87(m,1H)、7.76−7.72(m,2H)、7.53−7.48(m,1H)、7.22−7.18(m,1H)、2.50(s,3H)。
13C−NMR[DMSO−d]:177.3、144.6、139.5、133.2、132.9、131.9、130.7、129.2、126.0、123.2、123.1、122.2、116.9、112.2、112.1、9.0。
UV:λmax=245、365、450nm。
【0161】
7−クロロ−3−メトキシ−11−メチル−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO18)
H−NMR[DMSO−d]:8.07(d,J=1.6,1H)、7.61(d,J=8.8,1H)、7.56(d,J=8.0,1H)、7.39(d,J=2.1,1H)、7.17(dd,J=8.0,1.6,1H)、6.80(dd,J=8.8,2.2,1H)、3.94(s,OCH)、2.46(s,CH)。
【0162】
11−フェニル−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO19):
H−NMR[DMSO−d]:8.04−8.02(m,1H)、7.99−7.92(m,4H)、7.71−7.65(m,2H)、7.59−7.55(m,3H)、7.51−7.47(m,1H)、7.29−7.19(m,2H)。
13C−NMR[DMSO−d]:180.1、144.0、136.0、133.9、130.7、130.2、128.9、128.8、124.6、124.5、124.3、123.7、122.7、112.4、112.3。
UV:λmax=245、370、460nm。
【0163】
9−クロロ−11−フェニル−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO20):
H−NMR[DMSO−d]:8.05−8.03(m,1H)、7.97−7.90(m,4H)、7.67−7.63(m,1H)、7.59−7.55(m,3H)、7.51−7.49(m,1H)、7.31−7.27(m,1H)、7.20−7.18(m,1H)。
13C−NMR[DMSO−d]:145.5、137.0、133.7、131.0、130.5、129.0、128.8、125.4、124.9、124.4、123.8、123.1、112.6、111.1。
【0164】
8−ブロモ−9−クロロ−11−フェニル−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO22):
H−NMR[DMSO−d]:8.04−8.00(m,2H)、7.98−7.92(m,3H)、7.89−7.86(m,1H)、7.60−7.48(m,4H)、7.31−7.28(m,1H)。
13C−NMR[DMSO−d]:144.3、139.5、133.7、131.0、130.4、130.2、129.0、128.9、128.7、126.2、125.4、123.9、123.1、117.5、112.6、112.5。
【0165】
7−クロロ−3−メトキシ−11−フェニル−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO24)
H−NMR[DMSO−d]:8.13(d,J=1.6,1H)、7.94、7.92(2 br.s,2H)、7.77(d,J=9.0,1H)、7.59(d,J=8.0,1H)、7.54(br.t,J=8.0,2H)、7.48−7.44(m,2H)、7.21(dd,J=8.0,1.6,1H)、6.87(dd,J=9.0,2.2,1H)、3.37(s,OCH)。
【0166】
11−(5−カルボキシフラン−2−イル)−7−クロロ−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO29):
H−NMR[DMSO−d]:8.57−8.54(m,1H)、8.08−8.06(m,1H)、8.00(m,1H)、7.84(m,1H)、7.71−7.69(m,1H)、7.61−7.57(m,1H)、7.36−7.33(m,1H)、7.26−7.24(m,1H)、6.85−6.84(m,1H)。
【0167】
7−クロロ−11−(フラン−2−イル)−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO30):
H−NMR[DMSO−d]:8.33−8.30(m,1H)、8.16−8.14(m,1H)、8.09(m,1H)、8.03(m,1H)、7.86−7.83(m,1H)、7.70−7.68(m,1H)、7.60−7.56(m,1H)、7.34−7.31(m,1H)、7.27−7.25(m,1H)、6.82−6.81(m,1H)。
13C−NMR[DMSO−d]:177.7、148.0、145.0、144.2、140.2、133.9、129.4、128.3、127.4、125.8、125.2、124.0、123.1、114.0、113.2、112.7、112.6、112.4。
【0168】
結論:IO染色剤は、酵素外部刺激(eS)に曝された対応するインジケータから効率的に生成される。
(実施例6)
10H−インドロ[1,2−a]インドールの光吸収(図1)
実施例5の手順から得られる乾燥10H−インドロ[1,2−a]インドールペレットを、2.5mMでエタノール/DMF(1:1)中に溶解させた。このストック溶液を100%EtOH中で0.22mMまで希釈し、スペクトルスキャンをSpectramax M5(Molecular Devices社)で記録した。対応するインジケータのスペクトルを比較のために記録した。データを図1に示す。
【0169】
インジケータと対応するIO染色剤の吸収スペクトルは、可視吸収帯で実質的に異なる。
結論:IO染色により強力かつ容易に検出可能なシグナルが生じる。
【0170】
(実施例7)
インジケータ系I4b/MDABおよびI4c/MDABでのフッ化物および水酸化物イオンのインビトロ表示
I4b(0.4g、1.11mmoll)およびMDAB(0.25g、1.39mmol)をエタノール(8ml)中に溶解させた。得られたインジケータ溶液を、窒素ガス雰囲気下で維持した。テトラブチルアンモニウムフルオリドのTHF中1mM溶液(1.6ml)を室温でインジケータ溶液に添加した。10分後にBI4は強い紫色の重い固体として沈殿し、これを回収して、乾燥した(0.19g、42%)。
【0171】
同様に、BI4は、I4c/MDABを水性塩基に曝露することによって得られた。
H−NMR[DMSO−d]:9.84(s,H1)、7.68(d,J=8.6Hz,H6)、7.61(d,J=8.8Hz,H6’)、7.07(s,=CH−)、7.02(d,J=8.6Hz,H7)、6.38(dd,J=8.8Hz,H5’)、6.24(d,H3’)、3.88(s,OCH)、3.02(s,N(CH)。
13C−NMR[DMSO−d]:181.0(C=O)、160.0、152.8、152.5、138.3、130.74、130.71、129.9、118.3、113.0、111.4、110.0、109.1、104.9、94.6(OCH)、55.5(N(CH)。
【0172】
注:BI4の2つの可能な立体異性体、(E)−5−ブロモ−4−クロロ−2−(4−ジメチルアミノ−2−メトキシベンジリデン)インドリン−3−オンおよび(Z)−5−ブロモ−4−クロロ−2−(4−ジメチルアミノ−2−メトキシベンジリデン)インドリン−3−オンが存在する。NOE NMR測定は、このプロセスで(Z)−BI4のみが形成されたことを示す。
【0173】
結論:(1)インジケータ系I4b/MDABは、フッ化物イオンの嫌気性検出に潜在的に有用であり、(2)インジケータ系I4c/MDABは、一時的なアルカリ性pH状態の不可逆的検出に潜在的に有用である(一般的なpHインジケータは可逆的検出のみが可能である)。
【0174】
(実施例8)
MDABとインドール−3−アミン(aS6)およびインドール−3−チオール(aS7)との反応
活性シグナロゲンaS6(対応するニトロソ化合物の還元により調製)を大気酸素に曝露すると、ビス−イミノ−インディゴ誘導体ではなく、ポリマーの褐色の沈殿が生じた。MDABの存在下および酸素の非存在下で、aS6は黄色の恐らくシッフ塩基を生じたが、これは単離されなかった。予想されたヘテロアルドール生成物の形成は観察されなかった。
【0175】
活性シグナロゲンaS7(I33と同様にして得る)を酸素に曝露すると、ビス−チオン−インディゴ類似体ではなく対応するジスルファンが生じる。MDABの存在下および酸素の非存在下で、予想された紫色は、強酸性条件下でのみ現れた。
【0176】
結論:MDAB染色は、インドール−3−アミンまたはインドール−3−チオール由来のインジケータに適さない可能性がある。
(実施例9a)
インジケータI4aおよびI5aでの細菌コロニーのMDAB染色(表III、エントリー1〜25)
酵母エキス(0.6%)を含むトリプシン大豆寒天(TSA)を基礎平板培地として使用した。培地を121℃で15分間オートクレーブ処理し、50℃の水浴中に入れて冷却した。インジケータを基礎培地に40mg/100mlの最終濃度で添加した(80mg/mlのDMF中ストック溶液から)。ブレインハートインフュージョンブロス中の腸内細菌細胞の一晩培養物をプレート上に画線し、好気性条件下および嫌気性条件下、35℃で24時間インキュベートした。インキュベーション後、プレート上のコロニーの形態を記録した(表III)。
【0177】
嫌気性条件下およびMDABの非存在下で、試験したインジケータは、好適な外部刺激(ベータ−D−ガラクトシダーゼ)を生じる細菌コロニーを染色しなかった。残存酸素(微嫌気性条件)に起因する弱い染色が観察される場合もあった。好気性条件下で、インディゴ(IN染色剤)は一般的にMDAB染色の効果よりも優位であった。例えばインジケータ系I4a/MDABは嫌気性下ではコロニーを紫色に染色したが、好気性条件下では青色に染色した。
【0178】
結論:MDAB染色は、微生物種の特に嫌気性条件下での検出および単離のための潜在的に有用な方法である。
注:4−(N,N−ジメチル)アミノベンズアルデヒド(DAB)および芳香族カルボニル化合物から選択される多数の他の潜在的に好適なアドール(Adol)受容体は、MDABを置換するために使用した場合、試験したすべての条件下でBI染色剤を生じなかった。
【0179】
(実施例9b)
インジケータI9a、I10a、I11aおよびI12aのインジケータでの細菌コロニーのMDAB染色(表III、エントリー26〜37)
栄養寒天プレート上で生きた培養菌を用いてインジケータを試験した。栄養寒天(5g/lのペプトン、5g/lのNaCl、2g/lの酵母エキス、1g/lの牛肉エキス、13g/lの寒天、pH7.4)をオートクレーブ処理し、50℃まで冷却した。次いで基質を150mg/lの最終濃度になるまで添加した(20mg/mlのDMF中ストック溶液から)。任意に、MDABを1mMの濃度まで添加し(200mMのDMF中ストック溶液から)、プレートに注いだ。寒天プレートに大腸菌(Escherichia coli)(NM1)または腸炎菌(Salmonella enteritidis)(RKI05/07992)の培養物(栄養ブロス中で8〜18時間前もって成長させておく)を播種し、37℃で好気的にインキュベートした。インキュベーションの48時間後に結果を記録し、表IIIに示す。
【0180】
結論:インジケータI9a、I11aおよびI12aは、好気性条件下でのMDAB染色について潜在的に有用である。
(実施例10)
細菌コロニーの10H−インドロ[1,2−a]インドール(IO)染色(表IVa〜c)
栄養寒天(5g/lのペプトン、5g/lのNaCl、2g/lの酵母エキス、1g/lの牛肉エキス、13g/lの寒天、pH7.4)をオートクレーブ処理し、50℃まで冷却させた。次いでインジケータを150mg/lの最終濃度まで添加した(20mg/mlのDMF中ストック溶液から)。
【0181】
任意に、IPTGを100mg/lになるように添加し(100mg/mlのHO中ストック溶液から)、プレートに注いだ。寒天プレートにベータ−ガラクトシダーゼ陽性大腸菌(NM1)またはベータ−ガラクトシダーゼ陰性腸炎菌(RKI05/07992)の培養物(栄養ブロス上で8〜18時間あらかじめ成長させた)を播種し、37℃でインキュベートした。プレートを16、20、24および48時間後に調べ、18、24、および48時間後に、Digistore2Imageドキュメンテーションシステム(CAMAG)を用いて白色光下で画像を記録した。データを表IVa、IVbおよびIVcに示す。
【0182】
相当数のインジケータ分子(表IVa、IVb)および不安定基の選択(表IVc)を、様々なバイオマーカー酵素(外部刺激、eS)を生じる様々な微生物種で試験した。染色の色は黄色から赤まで及ぶ。試験したいくつかの染色剤は、外部刺激(酵素活性)の優れた局在化を示し、他のものは媒体中で顕著な可溶性を示し、溶液系アッセイに有用となり得る(表IVa)。染色は蛍光を伴い、緑色蛍光は一時的な性質のものであることが観察され、(活性シグナロゲンの蛍光に起因する)さらに長い波長での10H−インドロ[1,2−a]インドール蛍光(黄〜赤)は安定であった。
【0183】
結論:IO染色は、新規カラースキーム、長波蛍光、アッセイを潜在的に妨害する補助試薬(aR)からの完全な独立性をもたらす微生物種の検出および単離のための潜在的に有用な方法である。
【0184】
(実施例11)
インディゴ(IN)および10H−インドロ[1,2−a]インドール(IO)同時染色(表IVd)
150mg/lの1−(2−ベンゾイルフェニル)−6−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I21a)、100mg/lのIPTGおよび75mg/lの5−ブロモ−4−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−グルコピラノシド(I4h)を含む栄養寒天に、大腸菌、肺炎桿菌(Klebsiella pneumoniae)、大便連鎖球菌(Enterococcus faecalis)およびエンテロバクター・エロゲネス(Enterobacter aerogenes)を播種した。37℃で24時間インキュベートした後に回収したデータを表IVdに示す。ベータ−D−ガラクトシダーゼおよびベータ−D−グルコシダーゼの両方を産生する微生物コロニーは、青色INおよび黄色IO染色が並行して形成されるために緑色を呈した。
【0185】
結論:相補的なINおよびIO染色の組合せは、現在利用できるカラースキームを拡大するために、潜在的に有用である。
(実施例12)
嫌気性条件下での細菌コロニーのINおよびIO染色(表IVe)
150mg/lの様々な基質および100mg/lのIPTGを含む栄養寒天プレートに大腸菌を播種した。プレートを嫌気性ジャー(Anaerojar、Oxoid社)中に入れ、AnaeroGen(登録商標)サシェ(Oxoid社)を添加し、ジャーを閉じ、24時間、37℃でインキュベートした。データを記録し、表IVeに示す。
IN染色は嫌気性条件下では使用できない。コロニー成長が遅いために、一部のIO染色剤の拡散は嫌気性条件下で増大するが、インジケータI22aから生成されるIO22などの他の染色剤は完全な局在化をもたらす。
【0186】
結論:IO染色は、微好気性または嫌気性条件下で使用するための潜在的に有用な技術である。
(実施例13)
血液寒天プレート上での細菌コロニーのIO染色(表IVf)
標準的な市販の血液寒天プレートを150mg/lの1−(2−ベンゾイルフェニル)−6−クロロ−1H−インドール−3−イル−ベータ−D−ガラクトピラノシド(I21a)および100mg/lのIPTGで含浸させた。プレートに肺炎桿菌を播種した。37℃で24時間インキュベートした後の結果を表IVfに示す。
【0187】
IO染色剤は、寒天プレートと非常に良いコントラストを示す。さらに、血液のクエンチング効果にもかかわらず、IO蛍光が完全に維持され、容易に検出可能である。
結論:IO染色は、微生物血液培養において使用するために潜在的に有用である。
【0188】
(実施例14)
実施例14:真菌コロニーのIO染色(表IVg)
寒天ベース(6g/lのソイトン、1.5g/lの酵母エキス、1g/lのグルコース、10mMのリン酸塩ナトリウム緩衝液、13g/lの寒天、pH7.0)をオートクレーブ処理し、50℃まで冷却させた。次いで、1mMのMnSO、1g/lのN−アセチル−D−ガラクトサミンおよび1−(2−ベンゾイルフェニル)−6−クロロ−1H−インドール−3−イル−N−アセチル−ベータ−D−ガラクトサミニド(I21g)を0.64mMの最終濃度になるように添加し(50mMのDMF中ストック溶液から)、プレートに注いだ。プレートにカンジダ・アルビカンス(Candida albicans)、カンジダ・クルゼイ(Candida krusei)および出芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)を播種し、37℃で48時間インキュベートした。結果を記録し、表IVgに示す。
【0189】
(実施例15)
10H−インドロ[1,2−a]インドール染色された微生物細胞の蛍光(図2)
実施例10からの平板培地を、366nmのUV照射下、16、20、24および48時間後の蛍光についてDigistore2Imageドキュメンテーションシステム(CAMAG)を用いて調べた。データを表IVa、IVbおよびIVcに示す。150mg/lのベータ−D−ガラクトシダーゼインジケータおよび100mg/lのIPTGを含む栄養寒天プレート上で48時間成長させた細菌細胞のループを、黒色透明底のマイクロタイタープレートのウェル中に直接画線した。蛍光スキャンをSpectramax M5(Molecular Devices社)で記録した。データを図2に示す。染色された細胞は標準的蛍光顕微鏡下で検出可能であることが示された。
【0190】
IO染色は、強い蛍光を伴う。観察された緑色蛍光は一時的性質によるものと思われたが、(活性1H−インドール−3−イルシグナロゲンに起因する)長波長のIO蛍光(黄〜赤)は持続性であることが判明した。
【0191】
結論:IO染色は、生きている微生物コロニーの長波蛍光染色の手段および個々の細胞の蛍光標識のための新しい簡単なツールを提供する微生物種の検出および単離のための潜在的に有用な方法である。
【0192】
(実施例16)
カーバメート加水分解の表示
1−(2−ベンゾイルフェニル)−1H−インドール−3−イルエチルカーバメート(I32)を1NのNaOH水溶液で短時間処理するか、またはブタ肝臓エステラーゼに長時間曝露すると、黄色の沈殿が生じ、これは参照試料とのTLC比較により、11−フェニル−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−オン(IO19)として同定された。
【0193】
明らかに、アルドール縮合から得られると予想される11−フェニル−10H−インドロ[1,2−a]インドール−10−イミン(IO32)は、急速に加水分解されてIO19になる。
【0194】
結論:IO染色の概念は、1−(2−ベンゾイルフェニル)−1H−インドール−3−アミン(aS32)または類似の活性シグナロゲンを生成し、ひいてはアミノ−ペプチダーゼ酵素の念願の沈降性インジケータの潜在的なデザインを提供するインジケータを包含するように拡大することができる。
【0195】
(実施例17)
ジスルフィド還元の表示
ビス[1−(2−アセチルフェニル)−1H−インドール−3−イル]−ジスルファン(I33、2mg)をメタノール(0.5ml)中に溶解させた。トリス(2−カルボキシエチル)ホスフィン塩酸塩(TCEP、20mg)をほぼ無色の溶液に添加した。続いて1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加すると、溶液は黄色になった。
【0196】
結論:(1)IO染色/表示は、還元性環境を検出するために潜在的に有用であり、(2)IO染色の概念は、1−(2−アセチルフェニル)−1H−インドール−3−チオール(aS33)または類似の活性シグナロゲンを生じるインジケータを包含するように潜在的に拡大することができる。
【0197】
【表1】





【0198】
【表2】



【0199】
【表3】





【0200】
【表4】





【0201】
【表5】





【0202】
【表6】





【0203】
【表7】



【0204】
【表8】



【0205】
【表9】






【0206】
【表10】



【0207】
【表11】

【0208】
【表12】

【0209】
【表13】

【0210】
【表14】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部刺激を検出するためのインジケータ系であって、一般式
【化1】

(式中:
XはO、NHまたはSであり、
LGは不安定基であって、X−LG部分は、前記外部刺激の作用による変換に対して感受性であり、
、R、RおよびRは、独立して、水素、C1〜4アルキル、C1〜4アルコキシ、縮合アリールもしくは直鎖状に結合したアリール、縮合ヘテロアリールもしくは直鎖状に結合したヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、ニトロ、ホルミル、および任意に置換されたアミノ、カルボキシ、カルボニル、ヒドロキシおよびスルホニルからなる群より選択され、
は、水素またはR12のいずれかであり、ここでR12は、
【化2】

(式中:
Zは、O、NHまたはSであり、
、R、R、RおよびR10は、独立して、水素、C1〜4アルキル、C1〜4アルコキシ、縮合アリールもしくは直鎖状に結合したアリール、縮合ヘテロアリールもしくは直鎖状に結合したヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、ニトロ、ホルミル、ならびに任意に置換されたアミノ、カルボキシ、カルボニル、ヒドロキシおよびスルホニルからなる群より選択される)であるインジケータ化合物を含み、かつ、
が水素である場合、インジケータ系はさらに一般式
【化3】

(式中:
およびRは独立して水素およびC1〜4アルキルから選択される)の受容体化合物を含む、インジケータ系。
【請求項2】
が水素であり、前記受容体化合物(B)が2−メトキシ−4−(N,N−ジメチルアミノ)ベンズアルデヒドである、請求項1記載のインジケータ系。
【請求項3】
LGが、ベータ−D−ガラクトピラノシド、tert−ブチルジメチルシリルオキシ(TBDMS)、アセテート、コリンホスフェート、アルファ−D−グルコピラノシド、ベータ−D−グルクロニドナトリウム塩、N−アセチル−ベータ−D−ガラクトサミニドおよびベータ−D−グルコピラノシドからなる群より選択される、請求項1記載のインジケータ系。
【請求項4】
10が水素、メチル、メトキシ、フェニル、DMP、CFur、Fur、NPyr(ここで、
【化4】

である)
からなる群より選択される、請求項1記載のインジケータ系。
【請求項5】
対象の領域における外部刺激を検出する方法であって、
対象の領域にインジケータ系を提供するステップ、および
前記外部刺激の結果として形成されるシグナロフォア種からのシグナルについてモニタリングするステップ
を含み、
前記インジケータ系が請求項1で定義した通りであり、X−LG部分が前記外部刺激の作用による変換に対して感受性であり、前記変換が、エノール部分(前記エノール部分において、XHは、二重結合によってさらなる炭素原子に結合した炭素原子と結合している)を含むシグナロゲン種の形成をもたらし、前記シグナロフォア種が前記エノール部分と、カルボニル、イミノおよびチオカルボニルから選択される受容体部分との反応により形成されることを特徴とする方法。
【請求項6】
前記受容体部分がカルボニル部分である、請求項5記載の方法。
【請求項7】
前記カルボニル部分が、一般式
【化5】

(式中:
およびRは、独立して水素およびC1〜4アルキルから選択される)
の受容体化合物を添加することによって提供される、請求項6記載の方法。
【請求項8】
受容体化合物(B)が2−メトキシ−4−(N,N−ジメチルアミノ)ベンズアルデヒドである、請求項7記載の方法。
【請求項9】
前記受容体部分がインジケータ分子の一部である、請求項5記載の方法。
【請求項10】
インジケータ系が請求項1で定義された通りであり、Rが水素である場合、シグナロフォア種は、構造式
【化6】

を有する2−ベンジリデンインドリンであり、RがR12である場合、シグナロフォア種は、構造式
【化7】

(式中、R13はOHまたはR10のいずれかである)を有する10H−インドロ[1,2−a]インドールである、請求項5記載の方法。
【請求項11】
実質的に酸素が枯渇した条件下で実施される、請求項5記載の方法。
【請求項12】
一般式
【化8】

(式中、
XはO、NHまたはSであり、
LGは不安定基であって、X−LG部分は、前記外部刺激の作用による変換に対して感受性であり、
、R、RおよびRは、独立して、水素、C1〜4アルキル、C1〜4アルコキシ、縮合アリールもしくは直鎖状に結合したアリール、縮合ヘテロアリールもしくは直鎖状に結合したヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、ニトロ、ホルミル、および任意に置換されたアミノ、カルボキシ、カルボニル、ヒドロキシおよびスルホニルからなる群より選択され、
がR12
【化9】

(式中、
Zは、O、NHまたはSであり、
、R、R、RおよびR10は、独立して、水素、C1〜4アルキル、C1〜4アルコキシ、縮合アリールもしくは直鎖状に結合したアリール、縮合ヘテロアリールもしくは直鎖状に結合したヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、ニトロ、ホルミル、ならびに任意に置換されたアミノ、カルボキシ、カルボニル、ヒドロキシおよびスルホニルからなる群より選択される)である)
のインジケータ化合物を調製する方法であって、
一般式
【化10】

のインドキシル化合物を一般式
【化11】

(式中、Qは、ヨード、ブロモ、トリフレートおよびトシレート、好ましくはヨードまたはブロモから選択される脱離基である)
のベンゼン誘導体でN−アリール化するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項13】
構造式
【化12】

(式中、XはO、NHまたはSであり、
、R、R、R、R、R、R、RおよびR13は、独立して、水素、C1〜4アルキル、C1〜4アルコキシ、縮合アリールもしくは直鎖状に結合したアリール、縮合ヘテロアリールもしくは直鎖状に結合したヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、ニトロ、ホルミル、ならびに任意に置換されたアミノ、カルボキシ、カルボニル、ヒドロキシおよびスルホニルからなる群より選択される)
の化合物。
【請求項14】
以下の化合物:
【化13】


を除く、請求項13記載の化合物。
【請求項15】
外部刺激を検出するためのインジケータ系における請求項13または14記載の化合物の使用方法。

【図1a】
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【図1b】
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【図1c】
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【図1d】
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【図1e】
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【図1f】
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【図2】
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【図3】
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【公表番号】特表2012−526086(P2012−526086A)
【公表日】平成24年10月25日(2012.10.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−509045(P2012−509045)
【出願日】平成22年5月6日(2010.5.6)
【国際出願番号】PCT/EP2010/056212
【国際公開番号】WO2010/128120
【国際公開日】平成22年11月11日(2010.11.11)
【出願人】(511267963)バイオシンス アーゲー (1)
【氏名又は名称原語表記】BIOSYNTH AG
【Fターム(参考)】