一种三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体及其制备方法与应用。本发明专利技术三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体的化学结构式为：

【技术实现步骤摘要】
一种三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体及其制备方法与应用，属于核苷酸的化学合成

技术介绍
近年来，随着核苷酸化学合成技术的发展，学术界和产业界报道了一系列化学修饰的核苷酸单体和寡核苷酸衍生物。核酸化学修饰主要包括对核酸的磷酸基团、碱基和糖环的修饰以及非天然单体对天然单体的替换等，主要包括通过将核苷酸单体衍生物引入寡核苷酸片段和对寡核酸片段直接化学修饰的方法；所引入的修饰基可作为各种光谱探针，对生物遗传物质结构和功能的研究有非常重要的作用。然而，已经报导的可作为核酸的红外光谱探针的修饰基团的种类不多，特别是那些具有与核酸的红外吸收峰不发生重叠的修饰基团(典型如炔键基团)，而且这方面的研究极少，将之与稳态和瞬态红外光谱方法相结合的应用，迄今尚未报道。另一方面，随着“点击化学”的发展，对于核酸的“点击化学”研究成为一个重要领域。常见的点击化学反应有叠氮与末端炔烃反应生成三氮唑，反应产物单一、稳定、无化学毒性，且三氮唑产物具有很强的荧光效应。叠氮与末端炔烃的“点击化学”对核酸修饰可用于寡核苷酸的标记、固定、金属化、交联、人工合成等方面，功能强大。因此，高效快速获取炔基修饰的寡核苷酸具有重要意义。此外，在DNA固相合成过程中，碱基上的乙炔基易水解，这也增加了寡核苷酸片段的分离难度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体及其制备方法与应用。本专利技术是将三异丙基硅乙炔对核酸单体的碱基进行修饰，用于将亚磷酰胺单体引入到寡核苷酸片段中，使特定的寡核苷酸片段包含三异丙基硅基修饰后的炔基基团，成为一种具有明显红外活性的红外光谱探针，为利用稳态和瞬态红外光谱手段研究DNA特殊位点的结构动力学提供了具有特征红外吸收峰的外源光谱探针。本专利技术提供的一种三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体，其化学结构式为：式Ⅰ中，DMTr-为4,4’-二甲氧基三苯甲基，N(i-Pr)2-为N,N-二异丙基胺基。本专利技术还提供了上述式Ⅰ所示的三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体的制备方法，包括以下步骤：(1)无水、无氧环境，惰性气体保护和催化剂a存在时，在有机溶剂中5-碘-2’-脱氧胞苷与4,4’-二甲氧基三苯甲基氯进行反应，得到式Ⅱ所示的5’端基保护的5-碘代脱氧胞苷；(2)所述式Ⅱ所示的5’端基保护的5-碘代脱氧胞苷与乙酸酐进行酰胺化反应，得到式Ⅲ所示的氨基保护的5-I-脱氧胞苷；(3)所述式Ⅲ所示的氨基保护的5-I-脱氧胞苷与三异丙基硅乙炔进行Sonogashira偶联反应，得到式Ⅳ所示的碱基5号位三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷；(4)无水、无氧环境，所述惰性气体保护和催化剂b存在时，所述式Ⅳ所示的碱基5号位三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷经亚磷酰胺化反应，即得到式Ⅰ所示的三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体。上述的制备方法中，步骤(1)中，所述催化剂a为4-二甲氨基吡啶；所述反应中还加入缚酸剂，所述缚酸剂为三乙胺；用来中和所述反应过程中所生成的HCl；加入所述4-二甲氨基吡啶时移到冰水浴中；345-碘-2'-脱氧胞苷、三乙胺、4-二甲氨基吡啶与所述4,4’-二甲氧基三苯甲基氯的摩尔比可为1:1.5～2.5:0.2～0.5:1.5～2.5，具体可为1:2:0.25:2、1:1.5～2:0.2～0.25:1.5～2、1:2～2.5:0.25～0.5:2～2.5；所述反应在溶剂中进行，所述溶剂为吡啶；所述反应的温度为室温，时间可为3～6h，具体可为4h、3～4h、4～6h或3.5～5h；所述惰性气体包括氮气、氩气和氦气中的至少一种。上述的制备方法中，步骤(2)中，所述式Ⅱ所示的5’端基保护的5-碘代脱氧胞苷与乙酸酐的摩尔比可为1:2～3，具体可为1:2.5、1:2～2.5、1:2.5～3或1:2.25～2.75；所述酰胺化反应的温度为室温，反应时间可为20～30h，具体可为24h、20～24h、24～30h或22～27h；所述酰胺化反应在有机溶剂存在下进行，所述有机溶剂包括N’N-二甲基甲酰胺和/或吡啶。上述的制备方法中，步骤(3)中，所述式Ⅲ所示的氨基保护的5-I-脱氧胞苷与三异丙基硅乙炔摩尔比为1:2～4，具体可为1:2.5、1:2.5～4、1:2～2.5或1:2.5～3；所述Sonogashira偶联反应的温度为室温，反应时间可为24～36h，具体可为24h、24～27h或24～30h，适当延长反应时间，以提高产率；所述Sonogashira偶联反应在催化剂c存在下进行，所述催化剂c包括碘化亚铜和四-(三苯基膦)-钯；所述Sonogashira偶联反应中还加入缚酸剂，所述缚酸剂为三乙胺，用来中和反应过程中所生成的碘化氢HI。上述的制备方法中，步骤(3)中，所述Sonogashira偶联反应在有机溶剂存在下进行，所述有机溶剂包括N’N-二甲基甲酰胺；所述式Ⅲ所示的氨基保护的5-I-脱氧胞苷、碘化亚铜、四-(三苯基膦)-钯、三乙胺与三异丙基硅乙炔摩尔比可为1:0.1～0.3:0.1～0.25:2～4:2～4，具体可为1:0.2:0.15:3:2.5。上述的制备方法中，步骤(4)中，采用2-氰乙基N,N-二异丙基氯代亚磷酰胺进行所述亚磷酰胺化反应；所述催化剂b包括N,N-二异丙基乙胺；所述式Ⅳ所示的碱基5号位三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷、N,N-二异丙基乙胺与所述2-氰乙基N,N-二异丙基氯代亚磷酰胺的摩尔比可为1:2～3:1.7～2，具体可为冰水浴中反应，具体可为1:2:1.7；所述亚磷酰胺化反应的温度可为-15～10℃，具体在冰水浴中进行，时间可为3～5h，具体可为3h、3～4h；所述亚磷酰胺化反应在有机溶剂存在时进行，所述有机溶剂包括二氯甲烷。上述的制备方法中，步骤(1)中，所述反应的后处理如下：经乙酸乙酯和碳酸氢钠水溶液反复洗涤、抽滤，干燥；步骤(2)中，所述酰胺化反应的后处理如下：饱和食盐水洗、抽滤，以除去有机溶剂；步骤(3)中，所述Sonogashira偶联反应的后处理如下：饱和食盐水和乙酸乙酯萃取，然后除去溶剂；步骤(4)中，所述亚磷酰胺化反应的后处理如下：采用硅胶层析柱进行柱层析分离所述式Ⅰ所示的三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体，并且对所述硅胶层析柱进行碱淋洗和冷藏，以快速分离得到目标产物。本专利技术所述式Ⅰ所示的三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体应用于制备寡核苷酸中。本专利技术为进一步合成一种新型的寡核苷酸提供了原料，可由包括上述式Ⅰ所示的三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体通过DNA固相合成法制成所述寡核苷酸。本专利技术中，所述寡核苷酸为含有三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷的寡核苷酸。其中所含的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体，其化学结构式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体，其化学结构式为：



式Ⅰ中，DMTr-为4,4’-二甲氧基三苯甲基，N(i-Pr)2-为N,N-二异丙基胺基。


2.权利要求1中所述式Ⅰ所示的三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体的制备方法，其特征在于：合成方法包括以下步骤：
(1)无水、无氧环境，惰性气体保护和催化剂a存在时，在有机溶剂中5-碘-2'-脱氧胞苷与4,4’-二甲氧基三苯甲基氯进行反应，得到式Ⅱ所示的5’端基保护的5-碘代脱氧胞苷；



(2)所述式Ⅱ所示的5’端基保护的5-碘代脱氧胞苷与乙酸酐进行酰胺化反应，得到式Ⅲ所示的氨基保护的5-I-脱氧胞苷；



(3)所述式Ⅲ所示的氨基保护的5-I-脱氧胞苷与三异丙基硅乙炔进行Sonogashira偶联反应，得到式Ⅳ所示的碱基5号位三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷；



(4)无水、无氧环境，所述惰性气体保护和催化剂b存在时，所述式Ⅳ所示的碱基5号位三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷经亚磷酰胺化反应，即得到式Ⅰ所示的三异丙基硅乙炔修饰的脱氧胞苷亚磷酰胺单体。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述催化剂a为4-二甲氨基吡啶；
所述反应中还加入缚酸剂，所述缚酸剂为三乙胺；
所述5-碘-2'-脱氧胞苷、三乙胺、4-二甲氨基吡啶与所述4,4’-二甲氧基三苯甲基氯的摩尔比为1:1.5～2.5:0.2～0.5:1.5～2.5；
所述反应在溶剂中进行，所述溶剂为吡啶；
所述反应的温度为室温，时间为3～6h；
所述惰性气体包括氮气、氩气和氦气中的至少一种；和/或
步骤(2)中，所述式Ⅱ所示的5’端基保护的5-碘代脱氧胞苷与乙酸酐的摩尔比为1:2～3；
所述酰胺化反应的温度为室温，反应时间为20～30h；
所述酰胺化反应在有机溶剂存在下进行，所述有机溶剂包括N’N-二甲基甲酰胺和/或吡啶。


4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述式Ⅲ所示的氨基保护的5-I-脱氧胞苷与三异丙基硅乙炔摩尔比为1:2～4；
所述Sonogashira偶联反应的温度为室温，反应时间为24～36h；
所述Sonogashira偶联反应在催化剂c存在下进行，所述催化剂c包括碘化亚铜和四-(三苯基膦)-钯；
所述Sonogashira偶联反应中还加入缚酸剂，所述缚酸剂为三乙胺；和/或
步骤(3)中，所述Sonogashira偶联反...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建平，董田田，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11