本发明专利技术涉及一种新型的有机化学反应，该反应发生于2当量的溴乙酮基芳环衍生物和1当量的硫代磷酸酯衍生物之间，生成含有硫醚的磷酸三酯产物。该反应不仅适用于有机小分子之间，还也可以发生于生物大分子与有机小分子之间，并且对有机溶剂和水都兼容。当芳环衍生物是光敏官能团时，用本发明专利技术的方法可以修饰含有硫代磷酸骨架的核酸，并且通过光照后能够恢复成为天然磷酸骨架的核酸。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学生物领域，涉及一类新的化合物、化学反应和生物技术。硫代磷酸酯衍生物和溴乙酮基芳环衍生物在一定条件下发生反应生成含有硫醚的磷酸三酯产物。当溴乙酮基芳环衍生物是α-溴对羟基苯乙酮(CAS编号2491-38-5)时，得到的含有硫醚的磷酸三酯产物可以在光照条件下转变为磷酸二酯类物质。技术背景硫代磷酸酯衍生物的硫原子具有较强的亲核性，有报道表明一些含溴类化合物可与硫代磷酸酯衍生物发生化学计量比为1：1的亲核取代反应，生成相应的硫代磷酸酯类化合物[1-2]。本专利技术发现，硫代磷酸酯衍生物和溴乙酮基芳环衍生物在一定条件下，可发生化学计量比为1：2的反应，生成含有硫醚的磷酸三酯产物(图3)。该类含有硫醚的磷酸三酯产物和该类化学反应，从未见报道，是一类新的化合物和化学反应。该类化合物和化学反应在药物合成、生物修饰等领域均有广泛的应用前景。通过本专利技术发现的化学反应，可以将含有硫代磷酸酯骨架的核酸修饰为含有硫醚的磷酸三酯骨架的核酸，是一种化学修饰核酸的新方法。当反应物溴乙酮基芳环衍生物是α-溴对羟基苯乙酮(CAS编号2491-38-5)时，得到的含有硫醚的磷酸三酯骨架的核酸可以在光照条件下转变为正常的含有磷酸二酯骨架的核酸，是一种合成具有光响应性能的核酸新方法。光响应性核酸被广泛地用于光控基因表达、细胞内生化分析等重要领域[3-4]。
技术实现思路
本专利技术涉及一种重排反应，需要两种带有特定结构的反应物，其中一种反应物为硫代磷酸酯衍生物：可指一般的硫代磷酸酯类有机小分子或者盐，也可指含硫代磷酸酯基团的大分子，如含硫代磷酸骨架的核酸等；另一种反应物为溴乙酮基芳环衍生物：与溴相连的碳原子上的氢可以被不同的取代基取代，芳环上也可连不同的取代基；这两种反应物若按照等比例混合，只能发生一般的亲核反应生成1:1产物，而本专利技术所指的重排反应需要满足以下投料比：带溴乙酮基的芳环体系的物质的量为硫代磷酸酯衍生物的两倍及其以上时，并在一定条件下可经过中间产物(1:1产物)重排后，继续与带溴乙酮基的芳环体系发生亲核反应得到含有硫醚的磷酸三酯产物(1:2产物)，如图3所示。本专利技术中的反应条件可分为两类：一、有机小分子之间反应一般在有机体系中，反应需要在有机溶剂和碱性环境下进行，有机溶剂即乙醇、乙腈、二氯甲烷等所有有机溶剂，碱性物质不仅可以是碱类物质，如氢氧化钠，也可以是弱酸强碱盐，如碳酸钾、碳酸铯等，可室温反应或者加热回流反应；二、含生物大分子的反应物一般在水溶液体系或者水与有机溶剂混合体系中，反应过程加入一定的缓冲液，如磷酸盐缓冲、碳酸盐缓冲、MES(4-羟乙基哌嗪乙磺酸)缓冲、HEPES(4-羟乙基哌嗪乙磺酸)缓冲等，pH可在4～10之间，可在10℃～100℃反应。本专利技术能够使含硫代磷酸骨架的核酸衍生物在光照条件下转化为正常磷酸骨架的核酸：带硫代磷酸骨架的核酸与过量α-溴对羟基苯乙酮(CAS编号2491-38-5)反应后，得到的含有硫醚的磷酸三酯骨架的核酸可以在光照条件下转变为正常的含有磷酸二酯骨架的核酸。专利技术的优点和积极效果：1、本专利技术提出的含有硫醚的磷酸三酯类化合物是一类新化学物质，在药物合成和生物分子修饰方面有潜在的应用价值。2、本专利技术提出的新化学反应，简单高效，而且反应条件温和，一般只需要室温条件，反应一定时间即可。3、本专利技术的反应不仅适用于有机小分子体系，而且同样适用于生物大分子体系，可在缓冲水溶液中反应。4、本专利技术的重排反应对硫代磷酸骨架的核酸进行处理后，再经过光照，能够恢复到正常核酸的磷酸骨架，是一种简单高效的光响应性核酸的合成方法。附图说明图1本专利技术中反应物硫代磷酸酯衍生物结构示意图图2本专利技术中反应物溴乙酮基芳环衍生物结构示意图图3本专利技术中反应推测机理流程图，以及含有硫醚的磷酸三酯衍生物结构示意图图4合成DEPT-OH和含有硫醚的磷酸三酯衍生物TEEP-OH的流程图图5含有硫醚的磷酸三酯衍生物TEEP-NO2的结构简式以及单晶结构图图6含有硫醚的磷酸三酯衍生物TEEP-OMe和TEEP-Naph的结构简式图7硫代磷酸骨架的核酸经过本专利技术的重排反应以及光照后恢复正常核酸骨架的流程图图8核酸T15-1PS修饰前后及修饰后光照的PAGE结果图图9核酸硫代8-17DNAzyme和10-23DNAzyme修饰前后及修饰后光照的PAGE结果图具体实施方式1、在有机体系中，硫代磷酸酯衍生物和溴乙酮基芳环衍生物按照1:2物质的量(若按1:1比例加入时可得到1:1反应产物，其余步骤同下)加入一定量的有机溶剂中混合均匀，一般每1mmol反应物加入5～50mL溶剂，再加入碱性物质于反应物0.1～100倍当量，室温或者加热回流并不断搅拌下反应0.1h～72h，具体反应是否完全可通过薄层色谱(TLC)点板观察判断。当反应完全后，先减压蒸馏除去反应溶剂，并用乙酸乙酯和水的混合溶液处理残留物，通过萃取收集有机相，再用水洗涤三次后用无水硫酸钠进行干燥，最后减压除去有机溶剂即可得到所需的产物。得到的物质可经过质谱和核磁检验是否为目标产物及其纯度。2、在水溶液体系或者水和有机溶剂混合体系中，一般有生物大分子作为反应物，溴乙酮基芳环衍生物的物质的量为硫代磷酸酯衍生物的2～1000倍，两反应物溶解于pH在4～10之间的缓冲体系，如磷酸盐缓冲、碳酸盐缓冲、MES(4-羟乙基哌嗪乙磺酸)缓冲、HEPES(4-羟乙基哌嗪乙磺酸)缓冲等，若其中一个反应物为有机小分子，可加入适当比例的有机溶剂保证小分子溶解即可，在10℃～100℃反应0.5h～200h，反应完可通过超过滤器(Amicon)去除过量的小分子，将产物进行纯化。对于蛋白质、核酸等生物大分子，可通过聚丙烯酸凝胶电泳(PAGE)、基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)进行表征，验证产物。3、含硫代磷酸骨架的核酸转化成正常磷酸骨架的核酸：将含硫代磷酸骨架的核酸用溴乙酮基芳环衍生物小分子进行修饰，选择上述具体实施方式2的条件：先将溴乙酮基芳环衍生物小分子溶解在有机溶剂中，配成1mM～1000mM溶液；准备50μM～500uM硫代磷酸骨架的核酸水溶液和浓度为10mM～500mM、pH在4～10之间的缓冲体系，三者等体积混合，也可根据小分子的溶解性适当再加入0.1％～50％有机溶剂，只要保证溴乙酮基芳环衍生物小分子的量至少为核酸上的硫代位点数的两倍及其以上，反应效果较佳的比例是前者的量为后者硫代位点数的20～100倍之间本文档来自技高网...
【技术保护点】
本专利技术中的一类化学反应的产物，即含有硫醚的磷酸三酯产物。该反应的一种反应物，硫代磷酸酯衍生物(如图1)不仅可指一般的硫代磷酸酯类有机小分子或者盐(衍生物中的R1和R2可以是各种取代基，“各种取代基”包括且不限于烃基、羟基、羰基、氨基、羧基等有机官能团，下同)，也可指含硫代磷酸酯的生物大分子，例如含硫代磷酸骨架的核酸或硫代磷酸化的多肽和蛋白质等；另一种反应物，溴乙酮基芳环衍生物(如图2)，其分子结构中与溴相连的碳原子上可以有各种取代基，芳环也可以是各种共轭体系(“芳环”包括且不限于：苯、萘、蒽等含碳芳环，以及吡啶、吡咯、呋喃、噻吩、噻唑等含有杂原子的芳环)且可含有各种取代基；这两种反应物发生反应时，当溴乙酮基芳环衍生物的物质的量为硫代磷酸酯衍生物的两倍及以上时，可反应生成含有硫醚的磷酸三酯产物，含有两种反应物中的各种取代基和芳环衍生物结构。推测产生其中一种反应产物的反应机理如图3所示。
【技术特征摘要】
1.本发明中的一类化学反应的产物，即含有硫醚的磷酸三酯产物。该反应的一种反应物，硫代磷酸酯衍生物(如图1)不仅可指一般的硫代磷酸酯类有机小分子或者盐(衍生物中的R1和R2可以是各种取代基，“各种取代基”包括且不限于烃基、羟基、羰基、氨基、羧基等有机官能团，下同)，也可指含硫代磷酸酯的生物大分子，例如含硫代磷酸骨架的核酸或硫代磷酸化的多肽和蛋白质等；另一种反应物，溴乙酮基芳环衍生物(如图2)，其分子结构中与溴相连的碳原子上可以有各种取代基，芳环也可以是各种共轭体系(“芳环”包括且不限于：苯、萘、蒽等含碳芳环，以及吡啶、吡咯、呋喃、噻吩、噻唑等含有杂原子的芳环)且可含有各种取代基；这两种反应物发生反应时，当溴乙酮基芳环衍生物的物质的量为硫代磷酸酯衍生物的两倍及以上时，可反应生成含有硫醚的磷酸三酯产物，含有两种反应物中的各种取代基和芳环衍生物结构。推测产生其中一种反应产物的反应机理如图3所示。
2.根据权利1要求的生成相应含有硫醚的磷酸三酯产物(图3)的化学反应及其反应条件。该反应...
【专利技术属性】
技术研发人员：向宇，冯梦莉，王笑妍，童爱军，何苗，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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