[发明专利]具有改进的稳定性和快速发光的亲水高量子产率吖啶酯

说明书

本发明公开了具有提高的光输出、改进的稳定性、快速发光和降低的非特异性结合的亲水的高量子产率化学发光吖啶鎓化合物。该化学发光吖啶酯在吖啶鎓核的C2和/或C7位置上具有亲水的支链给电子官能团。

1. 对相关申请的交叉引用

本申请要求2013年7月8日提交的美国临时申请序列号No. 61/843,528的优先权，其全文经此引用并入本文。

2. 发明领域

本发明涉及具有提高的光输出、改进的稳定性、快速发光和低非特异性结合的亲水、高量子产率化学发光吖啶鎓化合物。这些化合物因其提高的量子产率和亲水性质而可用于改进检测灵敏度。这些化合物的改进的稳定性有助于延长使用这些化合物的试剂的贮存寿命以及使检测性能随时间的变化最小化。它们的提高的发射动力学尤其在自动化分析仪中的检测中还能实现更快的光测量。

3. 发明背景

化学发光的吖啶酯（AE）是已广泛用于免疫测定和核酸测定的极其有用的标记物。Pringle, M. J. Journal of Clinical Ligand Assay第22卷, 第105-122页(1999)的综述概括了这类化学发光化合物过去和当前的发展。

McCapra, F.等人在Tetrahedron Lett. 第43卷, 第3167-3172页(1964)中和Rahut等人在J. Org. Chem第301卷,第3587-3592页(1965)中公开了可通过碱性过氧化物触发来自吖啶鎓盐的酯的化学发光。自这些开创性研究以来，由于它们作为标记物的效用，对吖啶鎓化合物的兴趣已经增加。Simpson, J.S.A.等人, Nature, 第279卷, 第646-647页(1979)公开了吖啶酯9-羧基苯基-N-甲基吖啶鎓溴化物在免疫测定中的应用。但是，这种吖啶酯相当不稳定，由此限制其商业应用。这种不稳定性来源于酚和吖啶鎓环之间的9-羧基苯基酯连接基的水解。

已经描述了用于提高吖啶鎓化合物的稳定性的不同策略。Law等人, Journal of Bioluminescence and Chemiluminescence, 第4卷, 第88-89页(1989)将两个甲基引入吖啶酯部分的侧面以稳定这种连接基。发现所得空间稳定的吖啶酯，DMAE-NHS [10-甲基吖啶-9-甲酸2’,6’-二甲基-4’-(N-琥珀酰亚胺氧基羰基)苯基酯]具有与不含这两个甲基的吖啶酯相同的光输出。前一化合物在结合到免疫球蛋白上时的稳定性极优并且甚至在37℃下在pH 7下一周后也没有表现出化学发光活性的损失。相反，未取代的吖啶酯在经受相同处理时仅保留其活性的10%。美国专利No. 4,918,192和5,110.932描述了DMAE及其应用。

授予Law等人的美国专利No. 5,656,426公开了DMAE的一种亲水形式，被称作NSP-DMAE-NHS酯，其中N-甲基基团已被N-磺丙基（NSP）所替代。下面图解这两种化合物的结构和吖啶鎓环的编号系统。

Natrajan等人在美国专利No. 6,664,043 B2中公开了具有连接到酚上的亲水改性剂的NSP-DMAE衍生物。在上文中图解了一种这样的化合物，NSP-DMAE-HEG-Glutarate-NHS（缩写为HEG-AE）的结构。在这种化合物中，二氨基六(乙二醇)（diamino hexa(ethylene) glycol，二氨基-HEG）部分连接到酚上以提高该吖啶酯的水溶性。戊二酸酯部分附加到HEG的末端并转化成NHS酯以便能标记各种分子。