用于二聚物或聚合物染料中亮度增强的间隔连接基设计的制作方法

本公开内容总体上涉及具有用于亮度增强的间隔基的二聚物和聚合物荧光或着色染料，以及它们的制备方法和在各种分析方法中的用途。相关技术描述已知荧光和/或着色染料特别适用于需要高灵敏度检测试剂的应用。能够优先标记样品中的特定成分或组分的染料使得研究人员能够确定该特定成分或组分的存在、数量和/或位置。此外，可以监测特定系统在不同环境中的空间和时间分布。荧光和比色方法在化学和生物学中非常广泛。这些方法提供关于生物分子的存在、结构、距离、取向、络合和/或位置的有用信息。此外，时间分辨方法越来越多地用于动态和动力学的测量。结果，已经开发了许多用于生物分子(例如核酸和蛋白质)的荧光或颜色标记的策略。因为生物分子的分析通常发生在水性环境中，所以重点是开发和使用水溶性染料。高度荧光或着色染料是期望的，因为使用此类染料增加了信噪比并提供了其它相关益处。因此，已经尝试增加来自已知荧光和/或着色结构部分的信号。例如，已经制备了包含两个或更多个荧光和/或着色结构部分的二聚物和聚合物化合物，预期这些化合物将产生更亮的染料。然而，作为分子内荧光猝灭的结果，已知的二聚体和聚合物染料尚未实现所需的亮度增加。因此，本领域需要具有增加的摩尔亮度的水溶性染料。理想地，这样的染料和生物标志物应该是强烈着色的或荧光的，并且应该以各种颜色和荧光波长可用。本公开满足了这种需要并提供了其它相关优点。

背景技术：

技术实现思路

1、发明概述

2、简而言之，本公开的实施方案通常涉及可用作水溶性、荧光和/或着色染料和/或探针的化合物，其能够目视检测分析物分子，例如生物分子，以及用于其制备的试剂。还描述了使用染料目视检测分析物分子的方法。

3、本发明公开的染料的实施方案包括通过具有以下结构的连接基共价连接的两个或更多个荧光和/或着色结构部分：

4、

5、其中l4和l5是不同于l6基团的连接基团。与先前仅具有l6连接基的二聚体和/或聚合物染料的报道相反，引入额外的连接基l4和l5以包围l6有助于增加连接基的刚性以及相邻荧光和/或着色结构部分之间的间隔。本发明的染料化合物比仅含有l6连接基的相应染料化合物明亮得多。本发明染料化合物的亮度也随时间增加。虽然不希望受理论束缚，但据信在l6周围添加额外的连接基在荧光和/或着色结构部分之间提供更多的空间分离和空间分离稳定性，使得分子内荧光猝灭减少和/或消除。

6、在一些实施方案中，本公开内容的化合物是有用的，因为它们能够实现与其相关的fret荧光发射。还描述了使用染料目视检测分析物分子的方法。

7、本发明公开的染料的实施方案包括通过连接基(例如，"l1"或"l1c"和"l1d")共价连接的两个或更多个荧光和/或着色结构部分(即，发色团或fret供体/受体)。与基于蛋白质的、二聚物和/或聚合物染料的先前报道相反，本发明的染料明亮得多，由于分子内相互作用而能够实现fret吸收和发射，并且使用本领域已知的简便方法(即，自动化dna合成方法)可稳健地再现。

8、本公开的实施方案的水溶性、荧光或着色染料是强烈着色的和/或荧光的，能够实现fret过程(例如，吸光、发射、斯托克位移(stoke's shift))，并且可以通过目视检查或其它手段容易地观察到。在一些实施方案中，可以在没有预先照射或化学或酶促活化的情况下观察化合物。如本文所述，通过适当选择染料，可以获得具有各种颜色的视觉上可检测的分析物分子。

9、在一些实施方案中，提供了具有以下结构(i)的化合物：

10、

11、或其立体异构体、互变异构体或盐，其中r1、r2、r3、r4、r5、l1、l2、l3、l4、l5、l6、m1、m2、m和n如本文所定义。

12、在一些其它实施方案中，提供了具有以下结构(a)的化合物：

13、

14、或其立体异构体、互变异构体或盐，其中r1、r2、r3、r4、r5、l1a、l1b、l2、l3、l4、l5、l6、m1、m2、m、n和q如本文所定义。

15、在其它实施方案中，提供了具有以下结构(ii)的化合物：

16、

17、或其立体异构体、互变异构体或盐，其中r1、r2、r3、r4、r5、l1c、l1d、l2、l3、l4、l5、l6、m1、m2、m和n如本文所定义。

18、结构(i)、(a)或(ii)的化合物可用于许多应用，包括在各种分析方法中用作荧光和/或着色染料。

19、在还有的其它实施方案中，提供了样品的染色方法，该方法包括向所述样品中添加结构(i)、(a)或(ii)的化合物，其添加量足以当所述样品经适当的波长照射时产生光学响应。

20、在还有的其它实施方案中，本公开提供了目视检测分析物分子的方法，其包括：

21、(a)提供如本文公开的化合物；和

22、(b)通过所述化合物的可见性质检测它。

23、其它公开的方法包括目视检测生物分子的方法，所述方法包括：

24、(a)将本文公开的化合物与一种或多种生物分子掺混；和

25、(b)通过所述化合物的可见性质检测它。

26、其它实施方案提供了目视检测分析物的方法，所述方法包括：

27、(a)提供如本文所公开的化合物，其中r2或r3包含连接基，所述连接基包含与对所述分析物具有特异性的靶向结构部分连接的共价键；

28、(b)将所述化合物和分析物掺混，从而将所述靶向结构部分和所述分析物缔合；和

29、(c)通过所述化合物的可见性质检测它。

30、在还有的其它实施方案中，本公开内容提供增加染料亮度的方法，其包括：

31、(a)提供包含本文公开的化合物的染料溶液；和

32、(b)将所述染料溶液熟化一段时间。

33、其它实施方案涉及包含本文公开的化合物和一种或多种分析物分子(例如一种或多种生物分子)的组合物。还提供了此类组合物在用于检测一种或多种生物分子的分析方法中的用途。

34、在一些其它不同实施方案中，提供了结构(iii)的化合物：

35、

36、或其立体异构体、盐或互变异构体，其中r1、r2、r3、r4、r5、l1’、l2、l3、l4、l5、l6、g1、g2、m和n如本文所定义。结构(iii)的化合物可用于许多应用，包括用作制备结构(i)的荧光和/或着色染料的中间体。

37、在一些其它不同实施方案中，提供了结构(iv)的化合物：

38、

39、或其立体异构体、盐或互变异构体，其中r1、r2、r3、r4、r5、l1c、l1d’、l2、l3、l4、l5、l6、g1、g2、m和n如本文所定义。结构(iii)的化合物可用于许多应用，包括用作制备结构(ii)的荧光和/或着色染料的中间体。

40、在还有的其它实施方案中，提供了标记分析物分子的方法，所述方法包括：

41、(a)将结构(iii)或(iv)的化合物与分析物分子掺混，其中r2或r3为q或包含与q连接的共价键的连接基；

42、(b)形成所述化合物和分析物分子的共轭物；和

43、(c)使所述共轭物与式m-l1b-g′的化合物反应，从而通过g和g'的反应形成至少一个共价键，其中r2、r3、q、g和m-l1b-g'如本文所定义。

44、在一些不同的实施方案中，提供了另一种标记分析物分子的方法，所述方法包括：

45、(a)将结构(iii)或(iv)的化合物，其中r2或r3为q或包含与q连接的共价键的连接基，与式m-l1b-g'的化合物掺混，从而通过g与g'的反应形成至少一个共价键；和

46、(b)使步骤(a)的产物与分析物分子反应，从而形成步骤(a)的产物与分析物分子的共轭物，其中r2、r3、q、g和m-l1b-g'如本文所定义。

47、在更多不同实施方案中，提供制备结构(i)的化合物的方法，所述方法包括将结构(iii)的化合物与式m-l1b-g'化合物掺混，从而通过g和g'的反应形成至少一个共价键，其中g和m-l1b-g'如本文所定义。

48、在更多不同实施方案中，提供制备结构(ii)的化合物的方法，所述方法包括将结构(iv)的化合物与式m-l1b-g'化合物掺混，从而通过g和g'的反应形成至少一个共价键，其中g和m-l1b-g'如本文所定义。

49、参考以下详细说明，本公开的这些及其它方面将是显而易见的。