专利名称：1,4,7-三氮杂-环壬烷的偶联物、此类偶联物的二核金属配合物、以及1,4,7-三氮杂-环壬 ...的制作方法
1, 4, 7-三氮杂-环壬烷的偶联物、此类偶联物的二核金属 配合物、以及1, 4, 7-三氮杂-环壬烷和偶联物的使用方法
相关_请的交叉参考本申请要求2010年3月16日提交的美国临时专利申请号61/314，431和2010年7月27日提交的61/368，106的权益。这两篇临时专利申请的内容通过引用结合于本文。
背景技术：
磷酸化和脱磷酸化是生理系统中代谢上重要的反应。这些反应发生在某些蛋白质的羟基、某些其它蛋白质的氮原子、以及更多蛋白质的羧基上，在各种情况下对体内这些蛋白质的活性和功能有影响。ー些磷酸化/脱磷酸化反应由蛋白激酶和磷酸酶介导，这些反应的发生说明了这些酶的活性。磷酸化/脱磷酸化反应的异常与细胞癌发生、变应性紊乱、阿尔茨海默病有夫。蛋白质磷酸化是所有活细胞内信号转导、凋亡、増殖、分化和代谢的必需过程。因此，确定蛋白质磷酸化的状况的方法对于探査疾病的分子起源和设计新药很有 价值。已知ー些包含两种金属离子的金属酶可催化脱磷酸化反应，具体而言，可催化磷酸ニ酯的水解。这些反应发生机理的研究已涉及形成ニ金属配合物和具有相同催化功能的合成有机配体的使用。然而，人们发现大部分这些合成配体在水中具有低溶解度，这限制了它们在实验室研究中的应用。为了克服上述障碍，人们开发出了ー种水溶性配体1，3_ ニ(I, 4, 7-三氮杂环壬烧-I-基)-2_ 轻基丙烧(1，3-bis (I, 4, 7-triazacyclonon-l-yl)-2-hydroxypropane)。Iranzo, 0.等的“在用二核Zn(II)催化剂的磷酸ニ酯和RNA的切割中金属离子间的协同性，，(“Cooperativity between Metal Ions in the Cleavage ofPhosphate Diesters and RNA by Dinuclear Zn(II)Catalysts,，，)(Inorganic Chemistry42 (24) ,7737-7746 (2003))和Iranzo，0.等的“在用二核Zn(II)配合物催化磷酸ニ酯切割中金属离子的协同作用的物理和动力学分析”(“Physical and Kinetic Analysis of theCooperative Role of Metal Ions in Catalysis of Phosphodiester Cleavage by aDinuclear Zn(II)Complex,，，)(J. Am. Chem. Soc. 125(7)，1988-1993 (2003))公开了该配体的Zn(II)配合物及其在RNA水解中的使用。Yang，M.-Y.等的“用二核Zn(II)配合物催化磷酸ニ酯切割的底物特异性”(“Substrate specificity for catalysis of phosphodiestercleavage by a dinuclear Zn (II) complex,，，)(Chem. Commun. 2003, 2832-2833)和Yang, M. -Y 等的“用小酶样金属离子配合物催化的磷酸ニ酯切割的过渡态类似物”(“Atransition state analog for phosphate aiester cleavage catalyzed Dy a smallenzyme-like metal ion complex,，，)(Bioorganic Chemistry 35，366-374(2007))报道了该分子及用磷酸酯形成的过渡态的其它研究。
发明内容
本发明部分涉及取代或未取代的1，3- ニ(1，4，7-三氮杂环壬烷-I-基)-2-羟基丙烷与各种偶联部分的偶联物，各偶联物能够以与上述报道中所掲示的配合物同样的方式形成二金属配合物。本发明还涉及取代或未取代的官能化的1，3-二(1，4，7_三氮杂环壬烷-I-基)-2-羟基丙烷，其官能团可与偶联部分反应。为了方便起见，所述取代或未取代的1，3- 二(1，4，7-三氮杂环壬烷-I-基)-2-羟基丙烷在本文中称为“配体”，所述偶联物是与起到如下所述的各种其它功能之一的偶联部分偶联的这些配体。本发明还涉及这些偶联物的二核金属配合物，及这些配合物除了在磷酸二酯的水解中以外的各种用途。各配合物的用途源于用于形成偶联物的特定偶联部分与两种金属离子的磷酸结合活性。本发明还涉及使用所述配体的二核金 属配合物或所述配体的偶联物的二核金属配合物，通过将这样一种配合物与在合适基质中的样品进行混合以形成磷酸酯的带正电二核金属配合物，用来检测MALDI-T0F (基质辅助激光解吸/电离飞行时间)质谱样品中的磷酸酯的方法。当质谱扫描在样品和基质上进行时，由于配合物中的配体赋予的额外的质量以及配合物的电荷变化，样品中磷酸酯的带正电二核金属配合物与未配合的组分的区别增力口。在本发明的这一方面中对未偶联的配体特别感兴趣。本发明的另一方面涉及使用所述配体的二核金属配合物或所述配体的偶联物的二核金属配合物，用来检测染料置换样品中的磷酸酯的方法。在本发明的这一方面，所述二核金属配合物还可与具有两种关键特征的发色化合物配合(I)所述发色化合物对带电金属配体(或所述配体的偶联物)的亲和性低于其对磷酸酯的亲和性，即所述磷酸酯与所述配体结合更强，并将经过接触置换所述配合物中的发色化合物；以及(2)所述发色化合物在结合时，较未结合时有不同的吸收光谱和荧光光谱。符合该描述的发色染料的一个例子是邻苯二酚紫。因此发色化合物被磷酸酯从所述配合物中置换出来而导致的光谱变化作为样品中存在磷酸酯的指示。同样在本发明的这一方面中，对未偶联的配体的使用特别感兴趣。
发明实施方式的详述所述配体，其是取代或未取代的1，3- 二(1，4，7-三氮杂环壬烷-I-基)_2_羟基丙烷，由以下通式(I)表示
R5
CnJ 0H Cn7
R4R3在式(I)中，所述基团R^HR'R5和R6是相同或不同的(一些相同，其它不同)，其是H或低级烷基。术语“低级烷基”定义为具有小于或等于6个碳原子的烷基。优选的R1至R6的基团是H、C1-C3烷基、或选自H和C1-C3烷基的组合，且最优选为H。本文中术语“取代的”指R1、R2> R3> R4和R6中的一个或多个是烷基，而不是H原子。本文所述的未经偶联的配体是其中R1、R2、R3、R4、R5和R6是相同或不同的，且各自为H或低级烷基。所述配体的偶联物是式(I)的这类化合物，其中偶联部分占据R1、! 2、! 3、R4、R5和R6所示的任意位置，通过连接基团将所述偶联部分接到所述结构的其余部分上。如上所述，不表示所述偶联部分的任意这些R基团是H或低级烷基。对于偶联物，R1至R6中的一个或多个因此为L-R7，其中L表示连接基团，R7是偶联部分；并且R1至R6的其余基团(其是相同或不同的(一些相同，其它不同))是H或C1-C6烷基。对于官能化配体，R1至R6中的一个或多个是L’，其中L’表示未反应的可与偶联部分反应的连接基团。在作为偶联物中的官能化的配体中，所述R1至R6中的其余基团(其可以是相同或不同的(ー些相同，其它不同))各自是H或C1-C6烷基。在优选的官能化的配体或偶联物中，R1至R6中仅ー个分别是L’或L-R7 ;在更优选的配体或偶联物中，仅R5、仅R6、或仅R2是-L’或-L-R7。在未被-L’或-L-R7取代的R1至R6基团中，这些基团优选为HX1-C3烷基、或选自H和C1-C3烷基的组合；最优选为H。所述偶联部分R7是丙烯酰胺基、荧光染料、亲和型结合部分、或固体色谱载体。所述连接基团L’或L是具有两个结合位点的任意常规连接体，其中ー个与偶联部分R7形成共价键，另ー个与式(I)的其余部分上相邻碳原子形成共价键。除了氢原子填充可用价位以外，所述连接基团通常具有3-30个选自C、N、0、P、和S的原子，并且其是环状、非环状、芳族或环状、非环状和芳族部分的组合。连接基团的例子是胺基烷基键、烯基键、酰胺键或含酰胺键、酯键或含酯键、醚键或含醚键。优选的L’连接基团是-(C1-C4烷基)-NH2、- (C1-C4烧基)-C (=0) -NH2> - (C1-C4 烧基)-NH-CO2H> - (C1-C4 烧基)-C (=0) -NH- (C1-C4 烧基)-NH2>和-(C1-C4 烷基)-NH-C (=0) - (C1-C4) -NH2,特别优选为-CH2CH2_NH_、- CH2-C (=0) -NH2, - CH2CH2-NH-CO2H'-CH2-C (=0)-NH-CH2CH2-NH2 和-CH2CH2-NH-C (=0)-CH2CH2-NH2。优选的L 基团为(C1-C4 烧基)烧基)-，-(C1-C4 烧基)-NH-C (=0)-(C1-C4 烧基)_NH_ 和 _ (CfC4 烧基)_NH_ ;特别优选为 _ CH2_C (=0) _NH_CH2_CH2_、_CH2_CH2_NH_C (=0)-CH2-CH2-NH-和-CH2-CH2-NH-O当R7为丙烯酰胺基吋，-L-R7优选为
-CH2-C (0) -NH- (CH2) n-NH-C (0) -CH=CH2 或 _ (CH2) 2_NH_C (0) _ (CH2) n_NH_C (0) -CH=CH2
其中n为1-6 ;以及最优选为
-CH2-C (0) -NH- (CH2) 2-NH-C (0) -CH=CH2 和 _ (CH2) 2_NH_C (0) _ (CH2) 2_NH_C (0) -CH=CH2。
当该特定L-R7取代R5，其余R’都是H时，所述偶联物具有以下结构式
权利要求
1.一种具有以下结构式的化合物
2.如权利要求I所述的化合物，其特征在于，L’是选自下组的部分^(C1-C4烧基)-NH2> - (C1-C4 烧基)-C (=0) -NH2> - (C1-C4 烧基)-NH-C02H> - (C1-C4 烧基)_C (=0) -NH- (C1-C4 烧基)-NH2、和-(C1-C4 烧基)-NH-C (=0) - (C1-C4) -NH2。
3.如权利要求I所述的化合物，其特征在于，L’是选自下组的部分-CH2CH2-NH-、-CH2-C (=0) -NH2、-CH2CH2-NH-CO2H' -CH2-C (=0) -NH-CH2CH2-NH2 和-CH2CH2--NH-C (=0) -CH2CH2-NH2。
4.一种具有以下结构式的化合物
5.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，R5是L-R7，R1、R2、R3、R4和R6独立地选自H和C1-C6烷基。
6.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，R5是-L-R7，R1、R2、R3、R4和R6是H。
7.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，R2是-L-R7，R1、R3、R4、R5和R6独立地选自H和C1-C6烷基。
8.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，R2是-L-R7，R1、R3、R4、R5和R6是H。
9.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，R6是-L-R7，R1、R2、R3、R4和R5独立地选自H和C1-C6烷基。
10.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，R6是-L-R7，R1、R2、R3、R4和R5是H。
11.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，L是选自下组的部分-CH2_C (=0) _NH_ (C1-C4 烧基)_、- CH2_C (=0) _NH_ (C1-C4 烧基)_NH_ 和 _ (C1-C4 烧基)_NH_。
12.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，L是选自下组的部分-CH2-C (=0) -NH-CH2-CH2-、- CH2-C (=0) -NH-CH2-CH2-NH-和-C2H5-NH-。
13.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，R7是丙烯酰胺基。
14.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，R5是-CH2-C(=0) -NH-CH2-CH2NH-C (=0) -CH=CH2, R1、R2、R3、R4 和 R6 是 H。
15.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，R5是-CH2-CH2-NH-C(=0) -CH=CH2, R1、R2、R3、R4 和 R6 是 H。
16.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，R2是-CH2-CH2-NH-C(=0) -CH=CH2, R1、R3、R4、R5 和 R6 是 H0
17.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，R6是-CH2-CH2NH-C(=0)-CH=CH2, R1、R2、R3、R4 和 R5 是 H0
18.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，R7是荧光染料。
19.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，R7是生物素。
20.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，R7是固体色谱载体。
21.—种具有以下结构式的化合物
22.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，M是选自下组的金属Ca、Zn、Cr、Mn、Fe、Co、Ni 和 Cu。
23.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，M是选自下组的金属Zn和Mn。
24.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，R5是-L-R7，R\R2>R3>R4和R6独立地选自H和C1-C6烷基。
25.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，R5是L-R7，R1、R2、R3、R4和R6是H。
26.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，R2是-L-R7，R1、R3、R4、R5和R6独立地选自H和C1-C6烷基。
27.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，R2是L-R7，R1、R3、R4、R5和R6是H。
28.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，R6是L-R7，R1、R2、R3、R4和R5独立地选自H和C1-C6烷基。
29.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，R6是L-R7，R1、R2、R3、R4和R5是H。
30.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，L是选自下组的部分-CH2-C (=0) -NH- (C1-C4 烧基)->-CH2-C (=0) -NH- (C1-C4 烧基)-NH-和-(C1-C4 烧基)-NH-。
31.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，L是选自下组的部分-CH2-C (=0) -NH-CH2-CH2-、- CH2-C (=0) -NH-CH2-CH2-NH-和-C2H5-NH-。
32.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，R7是丙烯酰胺基。
33.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，R5是-CH2-C(=0) -NH-CH2-CH2-NH-C (=0)-CH=CH2, R1、R2、R3、R4 和 R6 是 H。
34.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，R5是-CH2-CH2-NH-C(=0) -CH=CH2, R1,R2,R3、R4 和 R6 是 H。
35.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，R2是-CH2-CH2-NH-C(=0) -CH=CH2, R1、R3、R4、R5、和 R6 是 H。
36.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，R6是-CH2-CH2-NH-C(=0) -CH=CH2, R1,R2,R3、R4 和 R5 是 H0
37.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，R7是荧光染料。
38.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，R7是生物素。
39.如权利要求21所述的化合物，其特征在于，R7是固体色谱载体。
40.一种用于磷酸化物质电泳的分离介质的制备方法，所述方法包括使包含以下的单体混合物聚合丙烯酰胺、交联剂、引发剂和具有下式结构的化合物 R5
41.一种用荧光染料使固定在固体载体上或凝胶中的磷酸化化合物染色的方法，所述方法包括使所述固体载体或凝胶与具有以下结构式的化合物接触
42.一种检测固定在固体载体上或凝胶中的磷酸化化合物的方法，所述方法包括 (A)使所述固体载体或凝胶与具有以下结构式的化合物接触
43.一种从液体溶液中提取磷酸化物质的方法，所述方法包括使所述液体溶液通过提取介质，所述提取介质包括偶联于固体载体的以下化合物
44.一种检测样品中磷酸酯的方法，所述方法包括 (A)形成所述样品和具有以下结构式的化合物的混合物
45.一种通过染料置换来检测样品中磷酸酯的方法，所述方法包括 (A)形成所述样品与带电金属配体和发色化合物的配合物的混合物，所述带电金属配体具有以下结构式
全文摘要
将1,3-二(1,4,7-三氮杂环壬烷-1-基)-2-羟基丙烷与各种偶联部分的偶联物用于形成与磷酸酯结合的二核金属配合物。凭借其偶联的形式，将所述配合物引入色谱介质、亲和性结合试剂、以及染料中，这使得该配合物可用于各种测定、分离和纯化中。此外，将并非那么偶联的1,3-二(1,4,7-三氮杂环壬烷-1-基)-2-羟基丙烷的二核金属配合物通过MALDI-TOF质谱或染料置换用于检测生物物质的磷酸酯。
文档编号C07D255/02GK102858756SQ201180019190
公开日2013年1月2日 申请日期2011年3月9日 优先权日2010年3月16日
发明者T·R·伯克曼, L·马丁, R·琼斯, J·沃克二世 申请人:生物辐射实验室股份有限公司