水溶性荧光染料或有色染料及其使用方法_2

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"杂芳基烷基"指式式-RbRf的基团,其中R b是如上文定义的亚烷基链并且R f是如 上文定义的芳基。除非在本说明书中另外声明,否则杂芳基烷基可以是任选取代的。
[0065] "羟基烷基"指包含至少一个羟基取代基的烷基。一个或多个-OH取代基可以在 伯、仲或叔碳原子上。除非在本说明书中另外声明,否则羟基烷基可以是任选取代的。
[0066] "羟基烷基醚"指包含至少一个羟基取代基的烷基醚基。一个或多个-OH取代基可 以在伯、仲或叔碳原子上。除非在本说明书中另外声明,否则羟基烷基醚基可以是任选取代 的。
[0067] "磷酸酯"指-0?( = 0)(1〇比基团,其中1^是0!1、0或01^;并且1^是0!1、0、01^、 又一个磷酸酯基团(如在二磷酸酯和三磷酯中)、硫代磷酸酯、二氧膦基烷基、硫代二氧膦 基烷基、^氧勝基烷基酿或硫代^氧勝基烷基酿,其中是反尚子(例如,Na+等)。除非在 本说明书中另外声明,否则磷酸酯基可以是任选取代的。
[0068] "二氧膦基"指-卩(=0)〇〇比基团,其中1^是0!1、0或01^;并且1^是0!1、0、01^、 磷酸酯基团(如在二磷酸酯和三磷酯中)、硫代磷酸酯、二氧膦基烷基、硫代二氧膦基烷基、 ^氧勝基烷基酿或硫代^氧勝基烷基酿,其中是反尚子(例如,Na +等)。除非在本说明 书中另外声明,否则二氧膦基可以是任选取代的。
[0069] "二氧膦基烷基"指-P ( = 0) (Ra) Rb基团,其中R 3是測、0或ORc;并且Rb是-氧 烷基,其中R。是反离子(例如,Na +等)。除非在本说明书中另外声明,否则二氧膦基烷基可 以是任选取代的。例如,在某些实施方案中,二氧膦基烷基中的-氧烷基部分任选用以下一 种或多种基团取代:羟基、氣基、硫氛基或憐酸酯、硫代憐酸酯、^氧勝基烷基、硫代^氧勝 基烷基、^氧勝基烷基酿或硫代^氧勝基烷基酿。"氧^氧勝基烷基"是通过氧原子与分子 剩余部分连接的二氧膦基烷基。除非在本说明书中另外声明,否则氧二氧膦基烷基可以是 任选取代的。
[0070] "二氧膦基烷基醚"指-P ( = 0) (Ra) Rb基团,其中R 3是0H、0或OR并且R b是-氧 烷基醚,其中R。是反离子(例如,Na+等)。除非在本说明书中另外声明,否则二氧膦基烷基 醚可以是任选取代的。例如,在某些实施方案中,二氧膦基烷基醚基团中的-氧烷基醚部分 任选用以下一种或多种基团取代:羟基、氨基、硫氢基、磷酸酯、硫代磷酸酯、二氧膦基烷基、 硫代^氧勝基烷基、^氧勝基烷基酿或硫代^氧勝基烷基酿。"氧^氧勝基烷基酿"是通过 氧原子与分子剩余部分连接的二氧膦基烷基醚基团。除非在本说明书中另外声明,否则氧 二氧膦基烷基醚基团可以是任选取代的。
[0071] "硫氢基烷基"指包含至少一个硫氢基取代基的烷基。一个或多个-SH取代基可以 在伯、仲或叔碳原子上。除非在本说明书中另外声明,否则硫氢基烷基烷基可以是任选取代 的。
[0072] "硫氢基烷基醚"指包含至少一个硫氢基取代基的烷基醚基团。一个或多个-SH取 代基可以在伯、仲或叔碳原子上。除非在本说明书中另外声明,否则硫氢基烷基醚基可以是 任选取代的。
[0073] "磺酸酯"指-OS(O)2Ra基团,其中Ra是烷基或芳基。除非在本说明书中另外声明, 否则磺酸酯烷基可以是任选取代的。
[0074] "硫代烷基"指式-SRa的基团,其中R a是如上文定义的含有1个至12个碳原子的 烷基。除非在本说明书中另外声明,否则硫代烷基可以是任选取代的。
[0075] "硫代磷酸酯"指-OP( = Ra) (Rb)R。基团,其中R3是0或S,Rb是0H、0、S、0心或 SRd;并且R。是OH、0、ORd、憐酸酯基团、硫代憐酸酯、二氧勝基烷基、硫代^氧勝基烷基、^. 氧膦基烷基醚或硫代二氧膦基烷基醚,其中&是反离子(例如,Na+等)并且条件是:R 3是 S或Rb是S或SRd;S条件是1是3并且Rb是S或SRd。除非在本说明书中另外声明,否 则硫代磷酸酯基可以是任选取代的。
[0076] "硫代二氧膦基"指-OP ( = Ra) (Rb) R。基团,其中 R 3是 0 或 S,R b是 0H、0、S、ORd 或SRd;并且R。是OH、0、ORd、憐酸酯基团、硫代憐酸酯、二氧勝基烷基、硫代^氧勝基烷基、 ^氧勝基烷基酿或硫代^氧勝基烷基酿,其中&是反尚子(例如,Na +等)并且条件是:Ra 是S或Rb是S或SRd;S条件是1是3并且Rb是S或SRd。除非在本说明书中另外声明, 否则硫代二氧膦基可以是任选取代的。
[0077] "硫代二氧膦基烷基"指-P ( = Ra) (Rb) Rc基团,其中R 3是0或S,R b是0H、0、S、 OR^SRd;并且R。是-氧烷基,其中R ,是反离子(例如,Na+等)并且条件是:RgS或Rb 是S或SRd;S条件是1是3并且Rb是S或SRd。除非在本说明书中另外声明,否则硫代二 氧膦基烷基可以是任选取代的。例如,在某些实施方案中,硫代二氧膦基烷基中的-氧烷基 部分任选用以下一种或多种基团取代:羟基、氨基、硫氢基、磷酸酯、硫代磷酸酯、二氧膦基 烷基、硫代^氧勝基烷基、^氧勝基烷基酿或硫代^氧勝基烷基酿。"氧硫代^氧勝基烷基" 是通过氧原子与分子剩余部分连接的硫代二氧膦基烷基。除非在本说明书中另外声明,否 则氧硫代二氧膦基烷基可以是任选取代的。
[0078] "硫代二氧膦基烷基醚"指-P ( = Ra) (Rb) Rc基团,其中R 3是0或S,R b是0H、0、S、 0心或SR d;并且R。是-氧烷基醚,其中R ,是反离子(例如,Na +等)并且条件是:R 3是S或 Rb是S或SRd;S条件是1^是S和Rb是S或SRd。除非在本说明书中另外声明,否则硫代二 氧膦基烷基醚可以是任选取代的。例如,在某些实施方案中,硫代二氧膦基烷基中的-氧烷 基醚部分部分任选用以下一种或多种基团取代:羟基、氨基、硫氢基、磷酸酯、硫代磷酸酯、 ^氧勝基烷基、硫代^氧勝基烷基、^氧勝基烷基酿或硫代^氧勝基烷基酿。"氧硫代^氧 膦基烷基醚是通过氧原子与分子剩余部分连接的硫代二氧膦基烷基醚基。除非在本说明书 中另外声明,否则氧硫代二氧膦基烷基醚基可以是任选取代的。
[0079] 本文所用的术语"取代的"意指上述任一基团(即,烷基、亚烷基、烷氧基、烷基氨 基、烷基酿、亚烷基酿、醜胺、硫代烷基、芳基、芳氧基、芳烷基、氧芳烷基、氛烷基、环烷基、环 烷基、卤代烷基、杂环基、N-杂环基、杂环基烷基、杂芳基、N-杂芳基、杂芳基烷基、羟基烷 基、氣烷基、羟基烷基酿、憐酸醋、^氧勝基烷基、^氧勝基烷基酿、硫氣基烷基、硫氣基烷基 醚、磺酸酯、硫代磷酸酯、硫代二氧膦基烷基和/或硫代二氧膦基烷基醚),其中至少一个氢 原子由与非氢原子形成的键替换,所述非氢原子例如是,但不限于卤原子如F、Cl、Br和I ; 多种基团如羟基、烷氧基和醋基中的氧原子;多种基团如硫醇基、硫代烷基、讽基团、横醜基 和亚砜基团中的硫原子;多种基团如胺、酰胺、烷基胺、二烷基胺、芳基胺、烷基芳基胺、二芳 基胺、N-氧化物、二酰亚胺和烯胺中的氮原子;多种基团如三烷基甲硅烷基、二烷基芳基甲 硅烷基、烷基二芳基甲硅烷基和三芳基甲硅烷基中的硅原子;和多种其他基团中的其他杂 原子。"取代的"还意指上述任一基团,其中一个或多个氢原子由与杂原子(如氧代、羰基、羧 基和酯基中的氧;和多种基团如亚胺、H亏、腺和臆中的氣)形成的更尚级键替换(例如,双键 或叁键)。例如,"取代的"包括其中一个或多个氢原子由-NR gRh、-NRgC( = 0)Rh、-NRgC(= 0) NRgRh、-NRgC ( = 0) ORh、-NRgSO2Rh、-OC ( = 0) NRgRh、-ORg、-SRg、-SOR g、-SO2Rg、-OSO2Rg、-SO 2O Rg、= NSO2Rg和-SO2NRgRh替换的上述任一基团。例如,"取代的"包括其中一个或多个氢原子 由-C ( = 0)Rg、-C ( = 0)0Rg、-C ( = 0) NRgRh、-CH2SO2Rg、-CH 2SO2NRgRh替换的上述任一基团。 在如述基团中,R g和R h是相同或不同的并且独立地是氛、烷基、烷氧基、烷基氣基、硫代烧 基、芳基、芳烷基、环烷基、环烷基、卤代烷基、杂环基、N-杂环基、杂环基烷基、杂芳基、N-杂 芳基和/或杂芳基烷基。
[0080] "取代的"还意指上述任一基团,其中一个或多个氢原子由与氨基、氰基、羟基、亚 胺基、硝基、氧代、硫代、卤素、烷基、烷氧基、烷基氣基、硫代烷基、芳基、芳烷基、环烷基、环 烷基、卤代烷基、杂环基、N-杂环基、杂环基烷基、杂芳基、N-杂芳基和/或杂芳基烷基形成 的键替换。此外,前述取代基的每一者也可以任选由一个或多个上述取代基取代。
[0081] "共辄"指一个P-轨道与另一个P-轨道跨居间的键σ键重叠。共辄可以出现在 环状或非环化合物中。"共辄程度"指至少一个P-轨道与另一个P-轨道跨居间的双键重 叠。例如,1,3- 丁二烯具有一个共辄程度,而苯和其他芳族化合物一般具有多个共辄程度。 荧光和有色化合物一般包含至少一个共辄程度。
[0082] "荧光"指能够吸收特定频率的光并发射不同频率的光的分子。荧光是本领域普通 技术人员熟知的。
[0083] "有色"指吸收有色光谱(即,红色、黄色、蓝色等)内光的分子。
[0084] "接头"指至少一个原子(如碳、氧、氮、硫、磷及其组合)的连续链,所述连续链 将分子的一部分连接至相同分子的另一个部分或连接至不同分子、部分或固相支持物(例 如,微粒子)。接头可以经共价键或其他方式如离子相互作用或氢键相互作用连接分子。
[0085] 为了本发明的目的,术语"生物分子"指多种生物物质的任一者,所述生物物质包 括核酸、糖、氨基酸、多肽、糖蛋白、激素、适配体及其混合物。更具体地,该术语意在包括而 不限于RNA、DNA、寡核苷酸、修饰或衍生化的核苷酸、酶、受体、朊病毒、受体配体(包括激 素)、抗体、抗原和毒素,以及细菌、病毒、血细胞和组织细胞。如本文进一步描述,通过以下 方式制备本发明的目视可检测生物分子(即,与生物分子连接的结构(I)的化合物):使生 物分子与具有反应基团的化合物接触,所述反应基团能够借助生物分子上的任何可用原子 或官能团如氨基、羟基、羧基或硫氢基,使该生物分子与化合物连接。
[0086] 术语"可视的"和"目视可检测的"在本文中用来指没有事先光照或化学激活或 酶促激活情况下通过视检可观察的物质。这类目视可检测的物质在范围从约300nm至约 900nm的光谱区吸收并发光。优选地,这类物质强烈有色,优选地具有至少约40, 000、更优 选地至少约50, 000、仍然更优选地至少约60, 000、仍更优选地至少约70, 000和最优选地至 少约80, 000M 1Cm 1的摩尔消光系数。可以通过用肉眼观察,或借助基于光学的检测装置,包 括而不限于,吸收分光光度计、透射光学显微镜、数码照相机和扫描仪,检测到本发明的生 物分子。目视可检测的物质不限于在可见光谱发射和/或吸收光的那些。"目视可检测的" 物质的范围内还包括在紫外(UV))区(约IOnm至约400nm)、红外(IR)区(约700nm至约 Imm)发射和/或吸收光的物质和在其他电磁波谱区发射和/或吸收的物质。
[0087] 为了本发明的目的,术语"光稳定的可视染料"指如上文所定义那样目视可检测 并且当暴露于光时没有显著改变或分解的化学部分。优选地,在暴露于光至少1小时后, 光稳定的可视染料不显示明显的漂白作用或分解。更优选地,在暴露于光至少12小时、仍 然更优选地至少24小时、然而仍更优选地至少1周和最优选地至少1个月后,可视染料 稳定。适用于本发明化合物和方法中的光稳定可视染料的非限制性例子包含偶氮染料、 硫靛蓝染料、喹吖啶酮颜料、二#恶嗪、酞菁、花酮(per inone)、二酮啦略并啦略、喹酞酮和 truarycarbonium〇
[0088] 如本文所用,术语"茈衍生物"意在包括目视可检测的任何取代的茈。但是,该术 语不意在包括茈本身。类似地使用术语"蒽衍生物"、"萘衍生物"和"芘衍生物"。在一些优 选的实施方案中,衍生物(例如,茈衍生物、芘衍生物、蒽衍生物或萘衍生物)是茈、蒽、萘或 花的二酰亚胺、双二酰亚胺或hydrazamimide衍生物。
[0089] 本发明的目视可检测生物分子可用于广泛类型的生物化学应用和生物医学应用, 其中需要确定特定生物分子的存在、位置或量。在另一个方面,因此,本发明提供一种用于 目视检测生物分子的方法,包括:(a)向生物系统提供包含与生物分子连接的结构(I)的化 合物的目视可检测生物分子;并且(b)通过其可视特性检测生物分子。为了本发明的目的, 短语"通过其可视特性检测生物分子"意指在没有光照或化学激活或酶促激活的情况下用 肉眼或借助基于光学的检测装置观察生物分子,所述检测装置包括而不限于吸收分光光度 计、透射光学显微镜、数码照相机和扫描仪。光密度计可以用来对存在的目视可检测生物分 子的量定量。例如,可以通过测量相对光学密度确定两份样品中生物分子的相对量。如果 已知染料分子/生物分子的化学计量并已知染料分子的消光系数,则也可以从光学密度的 量值确定生物分子的绝对浓度。如本文所用,术语"生物系统"是用来指除目视可检测生物 分子之外还包含一种或多种生物分子的任何溶液或混合物。这类生物系统的非限制性例子 包括细胞、细胞提取物、组织样品、电泳凝胶、分析混合物和杂交反应混合物。
[0090] "微粒子"指可用于与本发明化合物连接的众多小粒子的任一个,包括但不限于玻 璃珠、磁珠、聚合物珠、非聚合物珠等。在某些实施方案中,微粒子包含聚苯乙烯珠。
[0091] "碱基配对部分"指能够借助氢键(例如,Watson-Crick碱基配对)与互补性杂环 部分杂交的杂环部分。碱基配对部分包括天然碱基和非天然碱基。碱基配对部分的非限制 性例子是RNA和DNA碱基,如腺苷、鸟苷、胸苷、胞嘧啶和尿苷及其类似物。
[0092] 本文公开的发明还意在涵盖通过一个或多个原子由具有不同原子质量或质量数 的原子替换而进行同位素标记的全部的结构(I)化合物。可以掺入所公开化合物的同位素 的例子分别包括氢、碳、氮、氧、磷、氟、氯和碘的同位素,如 2H、3H、nC、13C、14C、 13N、15N、150、170、 1s0、 31P、32P、35S、1sF、36C1、 123HP125I。
[0093] 同位素标记的结构(I)化合物通常可以通过本领域技术人员已知的常规技术或 通过与下文和以下实施例中所述的那些相似的方法,使用适宜的同位素标记试剂而非先前 所用的非标记试剂来制备。
[0094] "稳定化合物"和"稳定结构"意指这样的化合物,所述化合物充分稳健以承受从反 应混合物分离至有用纯度和配制成有效治疗剂。
[0095] 术语"任选的"或"任选地"意指随后描述的事件或环境可能出现或可能不出现, 并且这种描述包括其中所述事件或环境出现的情况及其中它不出现的情况。例如,"任选取 代的烷基"意指烷基可以是取代的或可以是未取代的并且该描述包括取代的烷基和没有取 代的烷基。
[0096] "盐"包括酸加成盐和碱加成盐。
[0097] "酸加成盐"指与无机酸和与有机酸形成的那些盐,所述无机酸例如是但不限于氢 氯酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、磷酸等,所述有机酸例如是但不限于乙酸、2, 2-二氯乙酸、己二 酸、海藻酸、抗坏血酸、天冬氨酸、苯磺酸、苯甲酸、4-乙酰氨基苯甲酸、樟脑酸、樟脑-10-磺 酸、癸酸、己酸、辛酸、碳酸、肉桂酸、柠檬酸、环拉酸、十二烷基硫酸、乙烷-1,2-二磺酸、乙 磺酸、2-羟基乙磺酸、甲酸、延胡索酸、乳糖二酸、龙胆酸、葡庚糖酸、葡糖酸、葡糖醛酸、谷氨 酸、戊二酸、2-氧代-戊二酸、甘油磷酸、乙醇酸、马尿酸、异丁酸、乳酸、乳糖酸、月桂酸、雄 性酸、苹果酸、丙二酸、扁桃酸、甲磺酸、黏酸、萘-1,5-二磺酸、萘-2-磺酸、1-羟-2-萘酸、 尼克酸、油酸、乳清酸、草酸、棕榈酸、帕莫酸、丙酸、焦谷氨酸、丙酮酸、水杨酸、4-氨基水杨 酸、癸二酸、硬脂酸、琥珀酸、酒石酸、硫氰酸、对-甲苯磺酸、三氟乙酸、十一烯酸等。
[0098] "碱加成盐"指从添加无机碱或有机碱至游离酸所制备的那些盐。衍生自无机碱的 盐包括但不限于钠盐、钾盐、锂盐、铵盐、钙盐、镁盐、铁盐、锌盐、铜盐、锰盐、铝盐等。衍生自 有机碱的盐包括但不限于以下的盐:伯胺、仲胺和叔胺、取代胺(包括天然存在的取代胺)、 环状胺和碱性离子交换树脂,如氨、异丙胺、三甲胺、二乙胺、三乙基、三丙基、二乙醇胺、乙 醇胺、丹醇、2-二甲氨基乙醇、2-二乙基氨基、二环己胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、咖啡因、 普鲁卡因、哈胺、胆碱、甜菜碱、苯乙苄胺、苄星、乙二胺、氨基葡萄糖、甲基葡糖胺、可可碱、 三乙醇胺、氨丁三醇、嘌呤、哌嗪、哌啶、N-乙基哌啶、多胺树脂等。特别优选的有机碱是异 丙胺、二乙胺、乙醇胺、三甲胺、二环己胺、胆碱和咖啡因。
[0099] 经常,结晶产生本发明化合物的溶剂化物。本发明包括所描述化合物的全部溶剂 化物。如本文所用,术语"溶剂化物"指包含一个或多个分子的本发明化合物与一个或多个 分子的溶剂的聚集物。溶剂可以是水,在这种情况下溶剂化物可以是水合物。可选地,溶剂 可以是有机溶剂。因此,本发明的化合物可以作为水合物存在,包括一水合物、二水合物、半 水合物、倍半水合物、三水合物、四水合物等以及相应的溶剂化形式。本发明的化合物可以 是真溶剂化物,而在其他情况下,本发明的化合物可以仅保留外来水或另一种溶剂或是水 外加一些外来溶剂的混合物。
[0100] 本发明的化合物或其盐、互变异构体或溶剂化物可以含有一个或多个非对称中
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