[發(fā)明專利]含丁二酰胺結(jié)構(gòu)的雙脫氧核苷亞磷酰胺單體、其合成方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010109481.5
• 申請日: 2020-02-22
• 公開（公告）號(hào): CN111233957B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫亞偉;呂環(huán)芳;孫立梅;王棟;王繼乾
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): C07H19/10
• 分類號(hào): C07H19/10;C07H19/06;C07H21/04;C07H1/00
• 代理公司: 山東三邦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37308
• 代理人: 高洋;肖太升

本發(fā)明提供一種含丁二酰胺結(jié)構(gòu)的雙脫氧核苷亞磷酰胺單體、其合成方法及應(yīng)用，屬于有機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明含丁二酰胺結(jié)構(gòu)的雙脫氧核苷亞磷酰胺的單體以齊多夫定為原料經(jīng)醚化、酰胺化、還原、酯化反應(yīng)制備而成。本發(fā)明含丁二酰胺結(jié)構(gòu)的雙脫氧核苷磷酰胺單體合成步驟簡潔明了，操作便捷，中間體及產(chǎn)物的純化方式簡單，可以實(shí)現(xiàn)高效大量制備目標(biāo)產(chǎn)物，為核酸的結(jié)構(gòu)修飾提供了一種成本可控，簡單高效的結(jié)構(gòu)修飾試劑及合成方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含丁二酰胺結(jié)構(gòu)的雙脫氧核苷亞磷酰胺單體、其合成方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前人們多通過對天然核苷酸進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性，設(shè)計(jì)并合成化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾的人工核酸，并以其為基礎(chǔ)開展核酸化學(xué)、開發(fā)新型核酸藥物以及設(shè)計(jì)新型核酸探針的研究(Chemistry Biology,2012,19,1360.)。目前構(gòu)建人工核苷的方法主要有修改堿基結(jié)構(gòu)(Acc.Chem.Res.2002, 35,936.)、核糖的結(jié)構(gòu)(Science,2012,336,341.)和構(gòu)型(Acc.Chem.Res.,1999,32,301)以及磷酸二酯鍵的改進(jìn)(J.Biol.Chem.,2001,276,38536.)來設(shè)計(jì)新型人工核酸。

非天然寡聚核苷酸在基因治療、生物探針以及生物材料等領(lǐng)域有著極其重要的應(yīng)用(Org. Biomol.Chem.,2007,5,3260.)，為了調(diào)節(jié)核酸的化學(xué)和生物穩(wěn)定性以及各種相關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)，人們對核苷中的糖環(huán)、堿基以及磷酸二酯鍵進(jìn)行不同程度的化學(xué)修飾。其中基于磷酸二酯鍵的化學(xué)修飾對于改善核酸的化學(xué)和生物學(xué)穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)核酸二級(jí)結(jié)構(gòu)以及物理化學(xué)性質(zhì)具有重要意義。

現(xiàn)有非天然寡聚核苷酸存在的問題：1.堿基的修改相對簡單，但對于核酸藥物的療效改進(jìn)作用有限；2.糖環(huán)的修飾對于改善非天然核苷與天然核苷的結(jié)合能力，增強(qiáng)雙鏈穩(wěn)定性具有較好的效果，但是對糖環(huán)的修改需要繁復(fù)的合成工作；3.基于替換磷酸二酯鍵的化學(xué)修飾對于調(diào)節(jié)非天然核酸的化學(xué)穩(wěn)定性、抗酶解活性、以及對特定蛋白的識(shí)別能力均有重要的意義，目前在DNA或者RNA中將磷酸二酯鍵部分替換為酰胺鍵均被證實(shí)具有改善酶解和識(shí)別能力的性質(zhì)。但是目前引入的酰胺單元均為單酰胺結(jié)構(gòu)，雙酰胺結(jié)構(gòu)對于特定結(jié)構(gòu)的蛋白及抗體具有特異性的識(shí)別能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明以DNA中的磷酸二酯鍵作為改造位點(diǎn)，通過簡單的醚化、酰胺化、還原和酯化等標(biāo)準(zhǔn)的有機(jī)單元反應(yīng)，將帶有負(fù)電荷的磷酸二酯鍵替換為不帶電荷的丁二酰胺鍵，得到了一種非天然寡聚核苷酸，極大拓展了人工核酸的種類，為設(shè)計(jì)新型非天然寡聚核苷酸提供了新的模塊。具體技術(shù)方案如下：

一種含有丁二酰胺結(jié)構(gòu)的脫氧胸苷-脫氧胸苷亞膦酰胺單體，化學(xué)結(jié)構(gòu)如下：

上述含有丁二酰胺結(jié)構(gòu)的脫氧胸苷-脫氧胸苷亞膦酰胺單體，由齊多夫定經(jīng)一系列有機(jī)反應(yīng)制備而成；所述有機(jī)反應(yīng)包括醚化、酰胺化、還原以及酯化反應(yīng)。具體步驟如下：

(1)以齊多夫定為起始原料，將其5’羥基進(jìn)行保護(hù)后再將其3’的疊氮還原為氨基，所得的產(chǎn)物再與丁二酸酐進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)得到含有羧基的脫氧胸苷單元；

(2)將步驟1)中得到的含有羧基的脫氧胸苷單元與5’氨基修飾的脫氧胸苷在縮合試劑作用下進(jìn)行選擇性酰胺化反應(yīng)；

(3)將步驟2)所得產(chǎn)物與2-O-氰乙基-N,N-二異丙基氯代亞磷酰胺在有機(jī)堿的作用下得到5’端有4,4-二甲氧基三苯甲基醚和3’端含有2-O-氰乙基-N,N-二異丙基亞磷酰胺的脫氧胸苷-脫氧胸苷單體。

在上述方案的基礎(chǔ)上，所述步驟1)中齊多夫定5’羥基的保護(hù)反應(yīng)，是由4,4-二甲氧基三苯基氯甲烷介導(dǎo)，并與齊多夫定進(jìn)行反應(yīng)；優(yōu)選的，反應(yīng)溶劑為吡啶，反應(yīng)溫度為室溫。

在上述方案的基礎(chǔ)上，所述步驟1)中3’疊氮還原為氨基的反應(yīng)，是在惰性氣體保護(hù)下由三乙胺介導(dǎo)，并與齊多夫定5’羥基保護(hù)后的產(chǎn)物進(jìn)行反應(yīng)；優(yōu)選的，反應(yīng)溶劑為四氫呋喃-水，反應(yīng)溫度為85℃。