Development of near infrared cyanine dyes controlled by ring closing-opening system

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K06525
• Research Institution: Kobe Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 高木 晃 神戸薬科大学, 薬学部, 講師 (00758980)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥田 健介 神戸薬科大学, 薬学部, 教授 (00311796)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 蛍光色素 / シアニン色素 / 開環閉環 / 近赤外蛍光 / ジアミン

Outline of Annual Research Achievements

前年度までの結果から、シアニン色素へジアミン構造を導入すると、７員環形成を伴う構造変化が見られたため、今年度は本反応を応用することで新たなレシオメトリック検出が可能な蛍光プローブの分子デザインになり得ると考え、新規蛍光分子の合成および評価を行った。
N,N'-ジメチルエチレンジアミンに対して各種保護基を１つ導入したジアミン化合物を合成し、シアニン色素であるIR-780ジエチル誘導体と反応させ、ジアミン含有シアニン色素の合成を行った。
次に7員環化合物とジアミン含有シアニン色素の蛍光スペクトル測定を行ったところ、７員環化合物は620 nm付近に、ジアミン含有シアニン色素は790 nm付近に極大蛍光波長を持つスペクトルが観測された。
続いてジアミン含有シアニン色素の保護基の脱保護を検討した。Boc保護体に対して酸性条件での脱保護を検討したところ、Boc基の脱保護は進行したが７員環の形成は見られなかった。現在他の保護基に対する脱保護を含めた７員環形成の条件を検討している。

研究期間を通して以下の４つの項目を順次遂行した。①N,N'-ジメチルエチレンジアミンをIR-780へ導入すると、アミン付加体ではとどまらず、７員環化合物が得られた。②N,N'-ジメチルプロパンジアミンを導入すると、アミン付加体が得られた。③ジアミン付加体は酸-塩基の各条件でNMRスペクトルの変化が見られたことからpH応答性のプローブとなり得る。④７員環形成を利用したレシオメトリック検出が可能な蛍光プローブの創製を目指してジアミン含有シアニン色素の合成に取り組んだ。　本結果によりジアミン含有シアニン色素が新たな検出メカニズムを持つ蛍光プローブとして利用される蛍光分子の一つとなることが期待される。