无铜催化反应在oligo修饰引物合成中的应用

Click chemistry常翻译为点击化学,是诺奖获得者美国化学家Sharpless提出的一种快速合成大量化合物的新方法,是继组合化学之后又给传统有机合成化学带来的重大的革新技术。现阶段,该技术已经应用于各类库化合物建立,以及新药开发和聚合物的合成等领域。

经典的点击化学合成条件为铜(I),但是在一些特定情况下,有报道过过渡态金属催化剂铜(I)诱导病毒或者寡核苷酸降解[1]。而且铜(I)作为催化剂幼细胞毒素,应排除生物体内的应用[2]。从而一些研究转向了其他类型的催化剂,如各种配体(二乙烯基三胺,联啶衍生物,三吡啶衍生物以及六甲基三氨乙基胺等)和其他过渡态金属(Ru,Ni,Pd,Pt和Fe等)。但是同样没有解决使用金属催化剂这一问题。

因此,越来越多的反应归纳到点击化学反应中,从一开始的铜(I)催化叠氮化合物与炔的反应(CuAAC)发展到多种反应,包括Diels-Alder和反-Diels-Alder反应、巯基和烯烃的加成以及[3+2]环加成反应等。这些反应都没有使用金属催化剂,而且还具有点击化学反应特征。

根据Oligo引物特点,在众多无铜催化模块当中,我们选择二苯并环辛炔(DBCO)结构作为无铜催化合成子。通过制备5’-DBCO-TEG亚磷酰胺(图1)、DBCO-dT-CE亚磷酰胺(图2),可分别将DBCO基团引入到寡核苷酸5’端或者插入到任何位置。

图1:5’-DBCO-TEG

图2:DBCO-dT

此外,我们还提供另一种DBCO亚磷酰胺形式,即DBCO-丝氨醇亚磷酰胺(图3)。使用丝氨醇骨架作为非核苷间隔物允许将DBCO基团插入在具有多个序列的任何位置是十分灵活的。DBCO-磺基-NHS酯(图4)也可用于合成后的偶联反应。

图3:DBCO-Serinol

图4:DBCO-sulfo-NHS Ester

DBCO修饰寡核苷酸可以在有机溶剂(如 DMSO)或缓冲液中与叠氮化物发生[3+2]环加成反应。根据使用的叠氮化物,反应可在室温下4-17小时完成,反应效率几乎是定量的。后处理简单,如果反应体系体积较小可直接进行高压制备分离,若相对较多可直接冻干反应体系再制样分离即可。

参考文献:

[1] Gierlich J, Burley G, Gramlich P, et al. Click chemistry as a reliable method for the high-density postsynthetic functionalization of alkyne-modified DNA. [J]. Organic letters, 2006, 8(17):3639.

[2] Agard N J, Prescher J A, Bertozzi C R. A strain-promoted [3+2] azide-alkyne cycloaddition for covalent modification of biomolecules in living systems. [J]. Journal of the American Chemical Society, 2004, 126(46):15046-15047.

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