CN118165059A - 一种n2-c6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种N2‑C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法,属于DNA合成技术领域。所述合成方法包括:将脱氧鸟苷在硅烷化试剂保护下进行硅烷保护反应得到第一中间体;取第二反应原料进行Mitsunobu反应得到第二中间体;将第一中间体和第二中间体进行亲核取代反应得到第三中间体;进行脱硅保护反应和保护基引入反应,并进行活化偶联反应即得到终产品。本发明通过将原料分别经过硅烷保护反应、Mitsunobu反应、亲核取代反应、保护基引入反应和活化偶联反应,制备得到终产品,该合成方法中所用化学原料简单易得,成本低;反应条件温和,易于放大生产;得到的中间体稳定性高;并且纯化方法简单且便于操作。
Description
技术领域
本发明属于DNA合成技术领域,尤其涉及一种N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法。
背景技术
固相亚磷酰胺化学合成法是一种用于合成寡核苷酸(如DNA和RNA)的方法。这种技术涉及到在固相支持上逐步合成所需的寡核苷酸链,通过亚磷酰胺(phosphoramidite)化学进行核苷酸单元之间的连接。这个方法是目前最常用、最高效的寡核苷酸合成技术之一,广泛应用于生物技术和医药研究。
在固相合成中,可以使用多种氨基修饰的脱氧鸟苷(deoxyguanosine)物质,这些修饰通常用于引入特定的功能性团,以便于后续的标记、连接或功能化。常用的脱氧鸟苷物质,包括脱氧鸟苷8位的C6氨基修饰物(图1中的Compound 1)、脱氧鸟苷N2位的C6氨基修饰物(图1中的Compound 2)。
脱氧鸟苷8位的C6氨基修饰物,即化合物1虽然具有氨基功能性修饰,但该物质会导致DNA双链的热稳定性下降,所以该结构在DNA合成中不能完全代替脱氧鸟苷;而脱氧鸟苷N2位的C6氨基修饰物,即化合物2在互补配对或热稳定性都与脱氧鸟苷无明显差异,可以作为脱氧鸟苷的代替物,引入氨基基团,使DNA功能化。但是,目前未有公开的专利和文献报道化合物2的合成方法。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法,包括:
S1,将第一反应原料脱氧鸟苷,在硅烷化试剂1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷的保护,以及催化剂咪唑的催化下进行硅烷保护反应,得到第一中间体;
S2,取第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺,通过脱水剂、氮杂环碱和氧化剂作用下进行Mitsunobu反应,得到第二中间体;
S3,将所述第一中间体和所述第二中间体,在亲核剂碳酸钾的促进下进行亲核取代反应,得到第三中间体;
S4,取所述第三中间体,通过四丁基氟化铵进行脱硅保护反应,得到第四中间体;
S5,将所述第四中间体,以4,4'-双甲氧基三苯甲基氯作为保护基试剂,在碱性促进剂三乙胺和核酸催化剂4-二甲氨基吡啶条件下进行保护基引入反应,得到第五中间体;
S6,将所述第五中间体与双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦,在催化剂二异丙基铵盐四氮唑的催化下进行活化偶联反应,得到所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体。
优选地,所述S1,将第一反应原料脱氧鸟苷,在硅烷化试剂1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷的保护,以及催化剂咪唑的催化下进行硅烷保护反应,得到第一中间体,包括:
S11,在室温条件下,将所述第一反应原料脱氧鸟苷、所述硅烷化试剂1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷和所述催化剂咪唑加入至第一有机溶剂中;
S12,搅拌混合进行硅烷保护反应,并在反应完全后用冰水终止反应,即得到所述第一中间体;
优选地,所述第一有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和二甲基亚砜中的任意一种;
优选地,所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺;
优选地,所述硅烷保护反应的反应温度为10℃-50℃;
优选地,所述硅烷保护反应的反应温度为25℃。
优选地,在步骤S1中,所述第一反应原料脱氧鸟苷、所述硅烷化试剂1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷和所述催化剂咪唑的摩尔比为1:1:(1-4);
优选地,所述摩尔比为1:1:3。
优选地,所述S2,取第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺,通过脱水剂、氮杂环碱和氧化剂作用下进行Mitsunobu反应,得到第二中间体,包括:
S21,在室温条件下,将所述第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺、脱水剂、氮杂环碱和氧化剂加入至第二有机溶剂中;
S22,在保护气氛下进行Mitsunobu反应,并在反应完全后,加入硫代硫酸钠淬灭反应,得到反应混合物;
S23,将所述反应混合物进行浓缩并层析纯化,得到所述第二中间体;
优选地,所述脱水剂为三苯基磷;
优选地,所述氮杂环碱为咪唑;
优选地,所述氧化剂为碘;
优选地,所述第二有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和二甲基亚砜中的任意一种;
优选地,所述第二有机溶剂为二氯甲烷;
优选地,所述Mitsunobu反应的反应温度为10℃-50℃;
优选地,所述Mitsunobu反应的反应温度为25℃。
优选地,在步骤S2中,所述第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺、所述脱水剂、所述氮杂环碱和所述氧化剂的摩尔比为1:(1-4):(1-4):(1-4);
优选地,所述摩尔比为1:1.5:1.5:1.5。
优选地,所述S3,将所述第一中间体和所述第二中间体,在亲核剂碳酸钾的促进下进行亲核取代反应,得到第三中间体,包括:
S31,将所述第一中间体和所述第二中间体溶解于第三有机溶剂中;
S32,在保护气氛下搅拌升温;
S33,加入所述亲核剂碳酸钾进行亲核取代反应,得到所述第三中间体;
优选地,所述亲核剂碳酸钾的加入量为所述第一中间体的1-3倍的当量;
优选地,所述第三有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和二甲基亚砜中的任意一种;
优选地,所述第三有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺;
优选地,所述亲核取代反应的反应温度为50℃-100℃;
优选地,所述亲核取代反应的反应温度为60℃。
优选地,在步骤S3中,所述第一中间体和所述第二中间体的摩尔比为1:(1-4);
所述第一中间体与碳酸钾的摩尔比为1:(1-3);
优选地,所述第一中间体和所述第二中间体的摩尔比为1:1.5;
优选地,所述第一中间体与碳酸钾的摩尔比为1:2。
优选地,所述S4,取所述第三中间体,通过四丁基氟化铵进行脱硅保护反应,得到第四中间体,包括:
S41,将所述第三中间体和四丁基氟化铵溶解在第四有机溶剂中;
S42,在保护气氛下搅拌混合,进行脱硅保护反应,并在反应完全后经分离纯化得到所述第四中间体;
优选地,所述第四有机溶剂选自氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和二甲基亚砜中的任意一种;
优选地,所述第四有机溶剂为四氢呋喃;
优选地,所述脱硅保护反应的反应温度为10℃-50℃;
优选地,所述脱硅保护反应的反应温度为26℃。
优选地,在步骤S4中,所述第三中间体和四丁基氟化铵的摩尔比为1:(1-4);
优选地,所述第三中间体和四丁基氟化铵的摩尔比为1:1.5。
优选地,所述S5,将所述第四中间体,以4,4'-双甲氧基三苯甲基氯作为保护基试剂,在碱性促进剂三乙胺和核酸催化剂4-二甲氨基吡啶条件下进行保护基引入反应,得到第五中间体,包括:
S51,将所述第四中间体与4,4'-双甲氧基三苯甲基氯溶解于第五有机溶剂中;
S52,在保护气氛下进行升温搅拌混合;
S53,加入所述碱性促进剂三乙胺和所述核酸催化剂4-二甲氨基吡啶进行保护基引入反应,反应完全后分离纯化,得到所述第五中间体;
优选地,所述碱性促进剂三乙胺的加入量为所述第四中间体的1-3倍的当量;
优选地,所述第五有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲亚砜中、吡啶的任意一种;
优选地,所述第五有机溶剂为吡啶;
优选地,所述保护基引入反应的反应温度为20℃-80℃;
优选地,所述保护基引入反应的反应温度为40℃。
优选地,在步骤S5中,所述第四中间体和4,4'-双甲氧基三苯甲基氯的摩尔比为1:(1-3);
所述第四中间体和三乙胺的摩尔比为1:(1-3);
优选地,所述第四中间体和4,4'-双甲氧基三苯甲基氯的摩尔比为1:2;
优选地,所述第四中间体和三乙胺的摩尔比为1:2。
优选地,所述S6,将所述第五中间体与双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦,在催化剂二异丙基铵盐四氮唑的催化下进行活化偶联反应,得到所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体,包括:
S61,将所述第五中间体和双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦溶解在第六有机溶剂中;
S62,在保护气氛下搅拌混合,加入所述催化剂二异丙基铵盐四氮唑,进行活化偶联反应;
S63,反应完全后进行分离纯化,得到所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体;
优选地,所述催化剂二异丙基铵盐四氮唑的加入量为所述第五中间体的1-3倍的当量;
优选地,所述第六有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜和吡啶的任意一种;
优选地,所述第六有机溶剂为二氯甲烷;
优选地,所述活化偶联反应的反应温度为10℃-50℃;
优选地,所述活化偶联反应的反应温度为25℃。
优选地,在步骤S6中,所述第五中间体和双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦的摩尔比为1:(1-3);
所述第五中间体和二异丙基铵盐四氮唑的摩尔比为1:(1-3);
优选地,所述第五中间体和双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦的摩尔比为1:2;
优选地,所述第五中间体和二异丙基铵盐四氮唑的摩尔比为1:2。
本发明提供一种N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法,包括:将第一反应原料脱氧鸟苷,在硅烷化试剂1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷的保护,以及催化剂咪唑的催化下进行硅烷保护反应,得到第一中间体;取第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺,通过脱水剂、氮杂环碱和氧化剂作用下进行Mitsunobu反应,得到第二中间体;将所述第一中间体和所述第二中间体,在亲核剂碳酸钾的促进下进行亲核取代反应,得到第三中间体;取所述第三中间体,通过四丁基氟化铵进行脱硅保护反应,得到第四中间体;将所述第四中间体,以4,4'-双甲氧基三苯甲基氯作为保护基试剂,在碱性促进剂三乙胺和核酸催化剂4-二甲氨基吡啶条件下进行保护基引入反应,得到第五中间体;将所述第五中间体与双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦,在催化剂二异丙基铵盐四氮唑的催化下进行活化偶联反应,得到所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体。本发明通过以脱氧鸟苷和N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺为原料,分别经过硅烷保护反应、Mitsunobu反应、亲核取代反应、保护基引入反应和活化偶联反应,制备得到终产品N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体,该合成方法中所用的化学原料简单易得,成本低;反应条件温和,易于放大生产;得到的中间体稳定性高;并且纯化方法简单,便于操作。
附图说明
图1为背景技术中所提到的Compound1和Compound2(本发明中的终产品N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体);
图2为本发明N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法的流程示意图;
图3为本发明N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法的步骤S1的合成线路示意图;
图4为本发明N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法的步骤S2的合成线路示意图;
图5为本发明N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法的步骤S3的合成线路示意图;
图6为本发明N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法的步骤S4的合成线路示意图;
图7为本发明N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法的步骤S5的合成线路示意图;
图8为本发明N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法的步骤S6的合成线路示意图;
图9为本发明N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法实施例1中所得到的终产品N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的核磁共振氢谱图;
图10为本发明N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法实施例1中所得到的终产品N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的核磁共振磷谱图;
图11为本发明N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法实施例2中所得到的终产品N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的核磁共振氢谱图;
图12为本发明N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法实施例2中所得到的终产品N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的核磁共振磷谱图;
图13为本发明N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法实施例3中所得到的终产品N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的核磁共振氢谱图;
图14为本发明N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法实施例3中所得到的终产品N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的核磁共振磷谱图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参考图2,本发明提供一种N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法,包括:
S1,将第一反应原料脱氧鸟苷,在硅烷化试剂1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷的保护,以及催化剂咪唑的催化下进行硅烷保护反应,得到第一中间体;
S2,取第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺,通过脱水剂、氮杂环碱和氧化剂作用下进行Mitsunobu反应,得到第二中间体;
S3,将所述第一中间体和所述第二中间体,在亲核剂碳酸钾的促进下进行亲核取代反应,得到第三中间体;
S4,取所述第三中间体,通过四丁基氟化铵进行脱硅保护反应,得到第四中间体;
S5,将所述第四中间体,以4,4'-双甲氧基三苯甲基氯作为保护基试剂,在碱性促进剂三乙胺和核酸催化剂4-二甲氨基吡啶条件下进行保护基引入反应,得到第五中间体;
S6,将所述第五中间体与双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦,在催化剂二异丙基铵盐四氮唑的催化下进行活化偶联反应,得到所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体。
上述,硅烷保护反应是一种有机合成中一种保护基策略,用于保护羟基(-OH)等活性官能团,以防在反应过程中发生不需要的副反应。通过使用硅烷化试剂,如三甲基氯硅烷(TMCS)、三乙氧基硅烷(TEOS)或三甲基硅氧烷(TMOS)等,可以将羟基转化为其对应的硅醚保护形式。这种保护基可以在反应条件下稳定存在,而在需要恢复原始官能团时,可以通过选择性的脱保护步骤去除。
硅烷保护反应的一般过程如下:
(1)选择硅烷化试剂:根据目标分子的特性和所需的保护基稳定性选择合适的硅烷化试剂。
(2)反应:将含有活性官能团的底物与硅烷化试剂在适当的溶剂和反应条件下反应,形成相应的硅醚保护官能团。这一步骤通常需要催化剂,如酸或碱,来促进反应的进行。
(3)脱保护:在后续的合成步骤完成后,可以通过选择性的脱保护条件(通常是酸性或碱性条件,取决于保护基的种类)来恢复原始的官能团。
硅烷保护反应的优点:
选择性:硅烷保护基策略允许化学家在复杂的有机分子合成中选择性地保护和脱保护特定官能团,而不影响分子中的其他功能性部分。
稳定性:硅醚保护官能团在许多反应条件下表现出良好的化学稳定性,允许进行多步骤的合成路线而不需要中间步骤去除保护基。
易于脱保护:尽管保护官能团在需要时稳定存在,但它们可以在温和的条件下被选择性地去除,恢复原始官能团,这为复杂合成提供了灵活性。
在上述硅烷保护反应中,采用的硅烷化试剂为1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷(TIPDSiCl2),即使用1,3二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷作为保护基,能够增加脱氧鸟苷的中间体的稳定性,避免脱氧鸟苷的羟基不在后续的化学反应中被不需要的反应所影响。
上述,咪唑在这个反应中充当催化剂,提高了反应的效率。咪唑是一种常用的有机碱,能够促进氯硅烷(如TIPDSiCl2)与醇(脱氧鸟苷中的羟基)的反应,通过接受氯离子(Cl-)来加速硅氧键(Si-O)的形成。
上述,Mitsunobu反应是一个用于将醇转化为各种官能团的有机合成反应,这个反应通过使用一个脱水剂(如三苯基磷)和一个氮杂环碱(如咪唑)以及一个氧化剂(如碘)来实现。在这个反应中,醇首先与脱水剂和氧化剂反应生成一个稳定的磷酸酯中间体,然后与三氟乙酰胺等活泼亲电试剂反应,最终取代醇的羟基。
Mitsunobu反应允许高度立体选择性地进行官能团转化,尤其适用于敏感的化合物。反应条件温和,适用于许多敏感官能团的合成。
通过特定的反应条件,可以得到N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺的羟基被其他官能团取代的第二中间体,这个过程通过Mitsunobu反应实现羟基的官能团转化。
上述,将第一中间体和第二中间体在碳酸钾(K2CO3)的促进下进行亲核取代反应,得到第三中间体,这采用的是亲核取代反应(Nucleophilic Substitution Reaction)。在这种类型的反应中,碳酸钾作为碱性条件下的促进剂,可以提供多种作用:
(1)中和酸性副产物:碳酸钾可以中和反应过程中可能产生的酸性副产物,保持反应混合物的中性或轻微碱性环境,有助于亲核取代反应的进行。
(2)提高亲核剂的有效性:在某些情况下,碳酸钾可以增加亲核剂的有效性,例如,通过去质子化醇或酚等使其转化为更强的亲核剂(如负离子形式的醇氧负离子或酚氧负离子)。
(3)促进离去基团的离去:碱性条件下,某些离去基团(如卤素)的离去能力可以被提高,从而促进亲核取代反应的进行。
上述,步骤S4中提到的脱硅保护反应,涉及使用四丁基氟化铵(TBAF)对第三中间体进行处理以去除硅保护基团,恢复原始的官能团(羟基)。
上述,脱硅保护反应的原理和目的:
原理:脱硅保护反应是一种化学反应,用于去除分子中的硅保护基团,恢复被保护的官能团,如羟基。在有机合成中,硅保护基团(如TBDMS,TIPS等)被用于保护羟基避免在反应过程中非特异性反应。四丁基氟化铵(TBAF)是一种强效的脱硅剂,通过与硅烷化合物反应,断裂碳-硅(C-Si)键,释放出原本被保护的官能团。
进行这个反应的原因在于:
选择性:在复杂的有机合成中,特定步骤可能只需要改变分子中的某些官能团,而保持其他官能团不变。使用硅保护基团可以在合成的早期阶段保护敏感的官能团,直到需要进行进一步反应时再去除。
兼容性:硅保护基团在许多反应条件下都是稳定的,允许在不影响被保护官能团的情况下进行多种类型的化学反应。
易于去除:与某些保护基团相比,硅保护基团可以通过相对温和的条件(如TBAF处理)去除,这减少了可能对分子造成损害的剧烈反应条件的需要。
步骤S4中采用了脱硅保护反应,其优点在于:
提高合成效率:允许通过多步骤路径合成复杂分子,同时减少副反应。
提高产物纯度:通过保护/脱保护策略,可以避免许多潜在的副反应,从而提高目标分子的总体产率和纯度。
提升合成策略的灵活性:使化学家能够更灵活地设计合成路径,通过在合适的步骤中引入或去除保护基团来优化整个合成过程。
上述步骤S5中,进行的是保护基引入反应,其中使用了4,4'-双甲氧基三苯甲基氯(DMT-Cl)作为保护基试剂,在三乙胺(TEA)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)的条件下进行。这个反应的目标是在第四中间体上引入DMT保护基团。
上述保护基引入反应中不同的试剂所起到的作用有所不同:
保护基试剂:4,4'-双甲氧基三苯甲基氯(DMT-Cl)是一种常用于保护羟基(-OH)的试剂,尤其在核苷和核苷酸的合成中。DMT保护基通过与分子中的羟基反应,形成稳定的醚键,从而保护羟基不参与后续的反应。
碱性促进剂:三乙胺作为碱性促进剂,在反应中起到中和生成的盐酸(HCl)的作用,保持反应混合物的中性或轻微碱性环境,有助于反应的进行。
核酸催化剂:4-二甲氨基吡啶(DMAP)是一种高效的核酸催化剂,能够提高羟基与DMT-Cl之间反应的速率和效率。
上述,步骤S5中,引入的保护基及其优点引入的保护基是DMT(4,4'-双甲氧基三苯甲基),主要优点包括:
选择性保护:DMT保护基允许特定羟基的选择性保护,便于后续反应特定位置的化学操作。
稳定性和可逆性:DMT保护基在多种反应条件下稳定,可以通过特定条件(如酸性条件)选择性地去除,这使得合成策略灵活多变。
高效率:在DMAP等催化剂的作用下,DMT保护基的引入反应效率高,反应条件温和,适用于敏感和复杂分子的修饰。
通过这种保护基引入策略,合成者可以在分子特定位置引入功能性官能团,同时避免不必要的副反应,这对于复杂有机分子的精确合成至关重要。
上述步骤S6中,进行的活化偶联反应涉及将第五中间体与双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦在二异丙基铵盐四氮唑(DIPEA·HNTf2,Diisopropylammoniumtetrazolide)的催化下反应,以得到N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体。这一步骤是一个核酸偶联反应,用于核苷或寡核苷酸合成中的磷酰化反应以形成磷酸酯键。
活化:使用双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦作为磷酰化试剂(或称为活化剂),该化合物在反应中活化第五中间体中的羟基或其他官能团,形成更易于进行亲核攻击的活化中间体。
偶联:在活化步骤之后,通过亲核攻击,活化的中间体与含有目标氨基的另一分子发生偶联反应,形成新的化学键(如磷酸酯键或磷酰胺键)。
催化剂:二异丙基铵盐四氮唑作为催化剂,提高反应的效率和选择性。四氮唑盐是一种常用的相转移催化剂,有助于提高反应物的溶解性和反应速率。
步骤S6中进行的活化偶联反应的优点包括:
高效率:能够高效地在特定位置引入修饰基团,适用于精细化学和生物分子的合成。
高选择性:通过选择适当的活化剂和条件,可以实现高度选择性的偶联反应,减少副反应。
适用性广:适用于多种官能团的活化和偶联,包括羟基、胺基等,使其在合成复杂分子时具有广泛的应用。
操作简便:反应条件相对温和,无需极端条件,且反应步骤简单。
本发明通过以脱氧鸟苷和N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺为原料,分别经过硅烷保护反应、Mitsunobu反应、亲核取代反应、保护基引入反应和活化偶联反应,制备得到终产品N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体,该合成方法中所用的化学原料简单易得,成本低;反应条件温和,易于放大生产;得到的中间体稳定性高;并且纯化方法简单,便于操作。
进一步的,所述S1,将第一反应原料脱氧鸟苷,在硅烷化试剂1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷的保护,以及催化剂咪唑的催化下进行硅烷保护反应,得到第一中间体,包括:
S11,在室温条件下,将所述第一反应原料脱氧鸟苷、所述硅烷化试剂1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷和所述催化剂咪唑加入至第一有机溶剂中;
S12,搅拌混合进行硅烷保护反应,并在反应完全后用冰水终止反应,即得到所述第一中间体;
进一步的,所述第一有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和二甲基亚砜中的任意一种;
进一步的,所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺;
进一步的,所述硅烷保护反应的反应温度为10℃-50℃;
进一步的,所述硅烷保护反应的反应温度为25℃。
进一步的,在步骤S1中,所述第一反应原料脱氧鸟苷、所述硅烷化试剂1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷和所述催化剂咪唑的摩尔比为1:1:(1-4);
进一步的,所述摩尔比为1:1:3。
上述,参考图3,步骤S1中,进行脱氧鸟苷在1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷(TIPDSiCl2)和咪唑(Imidazole)存在下进行硅烷保护反应的过程。这个步骤旨在通过硅烷化反应保护脱氧鸟苷的羟基,以防止在后续的合成步骤中羟基参与不必要的反应。
其中,反应物准备:将脱氧鸟苷、TIPDSiCl2、咪唑按照1:1:(1-4)的摩尔比溶解于选定的第一有机溶剂中。优选的第一有机溶剂是N,N-二甲基甲酰胺(DMF),因为DMF是一种极性溶剂,可以很好地溶解大多数有机化合物和提高反应效率。
反应条件:在室温(25℃为优选温度)下搅拌反应混合物。咪唑作为催化剂,加速TIPDSiCl2与脱氧鸟苷中羟基的硅烷化反应。
反应完成后的处理:反应一定时间后,向反应混合物中加入冰水以终止反应,然后通过过滤得到白色固体,即硅烷保护的脱氧鸟苷(第一中间体)。
步骤S1中进行的硅烷保护反应的优点在于,反应能够高效地保护脱氧鸟苷中的羟基,防止其在后续化学反应中被非特异性地修饰。在室温下进行,不需要高温,减少了热敏感性化合物可能遭受的热降解风险。使用常见的有机溶剂和催化剂,操作简单,易于控制。通常情况下,此反应可以获得较高的产率。
需要说明的是,不同的溶剂对反应速率和产物纯度有显著影响。极性溶剂如DMF和DMSO有助于提高反应物的溶解度,从而增加反应效率。四氢呋喃(THF,Tetrahydrofuran)和二氯甲烷(DCM,Dichloromethane)则提供了相对非极性的反应环境,适用于不同的反应需求。咪唑的摩尔比影响催化效率。较高比例的咪唑(如1:1:3)可以提供更强的催化作用,加速硅烷化反应的进行,但也要考虑到成本和可能的副反应。虽然反应在室温下即可进行,但温度的轻微调节(在10℃-50℃范围内)可以优化反应速率和产物收率,更低的温度可能减慢反应速率,而较高的温度可能会增加副反应的风险。
进一步的,所述S2,取第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺,通过脱水剂、氮杂环碱和氧化剂作用下进行Mitsunobu反应,得到第二中间体,包括:
S21,在室温条件下,将所述第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺、脱水剂、氮杂环碱和氧化剂加入至第二有机溶剂中;
S22,在保护气氛下进行Mitsunobu反应,并在反应完全后,加入硫代硫酸钠淬灭反应,得到反应混合物;
S23,将所述反应混合物进行浓缩并层析纯化,得到所述第二中间体;
进一步的,所述脱水剂为三苯基磷;
进一步的,所述氮杂环碱为咪唑;
进一步的,所述氧化剂为碘;
进一步的,所述第二有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和二甲基亚砜中的任意一种;
进一步的,所述第二有机溶剂为二氯甲烷;
进一步的,所述Mitsunobu反应的反应温度为10℃-50℃;
进一步的,所述Mitsunobu反应的反应温度为25℃。
进一步的,在步骤S2中,所述第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺、所述脱水剂、所述氮杂环碱和所述氧化剂的摩尔比为1:(1-4):(1-4):(1-4);
进一步的,所述摩尔比为1:1.5:1.5:1.5。
上述,参考图4,步骤S2是利用Mitsunobu反应,将N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺转化为相应的衍生物的过程。此反应利用了咪唑(Imidazole,氮杂环碱)、碘(I2,氧化剂)、三苯基磷(PPh3,脱水剂)作为反应试剂。
Mitsunobu反应中,具体过程包括:
(1)准备反应混合物:在室温条件下,将N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺与咪唑、碘、三苯基磷按照指定的摩尔比例(优选为1:1.5:1.5:1.5)混合于适宜的第二有机溶剂中。二氯甲烷作为优选的第二有机溶剂,因为其良好的溶解性和对Mitsunobu反应的适应性。
(2)进行反应:在气体保护(通常是氮气或氩气,以防止水和氧气的干扰)下搅拌混合物,保持反应温度在25℃左右,以促进反应的进行。
(3)反应淬灭:反应一定时间后,通过加入硫代硫酸钠淬灭反应,中和生成的副产物,并停止反应的进一步进行。
(4)提纯:通过浓缩和层析分离等方法提纯,得到第二中间体。
上述步骤S1和步骤S2,可以同时进行,也可以任意一个步骤在先进行。
进一步的,所述S3,将所述第一中间体和所述第二中间体,在亲核剂碳酸钾的促进下进行亲核取代反应,得到第三中间体,包括:
S31,将所述第一中间体和所述第二中间体溶解于第三有机溶剂中;
S32,在保护气氛下搅拌升温;
S33,加入所述亲核剂碳酸钾进行亲核取代反应,得到所述第三中间体;
进一步的,所述亲核剂碳酸钾的加入量为所述第一中间体的1-3倍的当量;
进一步的,所述第三有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和二甲基亚砜中的任意一种;
进一步的,所述第三有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺;
进一步的,所述亲核取代反应的反应温度为50℃-100℃;
进一步的,所述亲核取代反应的反应温度为60℃。
进一步的,在步骤S3中,所述第一中间体和所述第二中间体的摩尔比为1:(1-4);
所述第一中间体与碳酸钾的摩尔比为1:(1-3);
进一步的,所述第一中间体和所述第二中间体的摩尔比为1:1.5;
进一步的,所述第一中间体与碳酸钾的摩尔比为1:2。
上述,参考图5,步骤S3,其中提供的为将第一中间体和第二中间体在亲核剂碳酸钾(K2CO3)的存在下进行亲核取代反应,以获得第三中间体。这一步骤的具体过程和优点如下:
步骤S3的亲核取代反应,其反应过程可以为:
首先进行反应物准备:第一中间体(硅烷保护的脱氧鸟苷)和第二中间体[通过Mitsunobu反应得到的N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺衍生物]按照一定的摩尔比例(优选为1:1.5)溶解在选定的第三有机溶剂中,优选使用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)因其良好的溶解性。
然后,进行碱性条件下的激活:向混合溶液中加入亲核剂碳酸钾(K2CO3),作为碱性条件下的亲核剂促进剂。其中,碳酸钾在此反应中主要起到去质子化的作用,增强亲核剂的亲核性能。
再进行亲核取代反应:在气体保护(通常是氮气,以避免反应物和产物被空气中的水和氧气影响)和适宜的反应温度下(优选为60℃)搅拌反应混合物,使得第一中间体和第二中间体通过碳酸钾的作用发生亲核取代反应,生成包含第三中间体的混合物。
最后,进行反应完成后的处理:反应完成后,进行适当的后处理,如在混合物中加入冰水淬灭反应,过滤和洗涤,最后通过层析分离提纯得到纯品的第三中间体。
上述步骤S3中,具有如下优点:首先,此反应条件下,亲核取代反应具有良好的选择性,能够在复杂的分子中精确地修改特定的官能团。其次,反应在室温到60℃的范围内进行,避免了高温条件下可能产生的副反应或分解。再次,使用常见的碱性促进剂(碳酸钾)和有机溶剂,操作简单,易于控制。最后,碳酸钾作为非过于强基的碱,兼容性好,适用于含有多种官能团的复杂分子的反应。
进一步的,所述S4,取所述第三中间体,通过四丁基氟化铵进行脱硅保护反应,得到第四中间体,包括:
S41,将所述第三中间体和四丁基氟化铵溶解在第四有机溶剂中;
S42,在保护气氛下搅拌混合,进行脱硅保护反应,并在反应完全后经分离纯化得到所述第四中间体;
进一步的,所述第四有机溶剂选自氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和二甲基亚砜中的任意一种;
进一步的,所述第四有机溶剂为四氢呋喃;
进一步的,所述脱硅保护反应的反应温度为10℃-50℃;
进一步的,所述脱硅保护反应的反应温度为26℃。
进一步的,在步骤S4中,所述第三中间体和四丁基氟化铵的摩尔比为1:(1-4);
进一步的,所述第三中间体和四丁基氟化铵的摩尔比为1:1.5。
上述,参考图6,步骤S4,涉及的是将第三中间体与四丁基氟化铵(TBAF)反应,来脱去硅烷保护基,从而得到第四中间体的过程。这一步是脱硅保护反应,用于去除通过硅烷化反应引入的保护基团。
具体反应可以通过如下具体过程进行:
反应物准备:将第三中间体溶解在适当的第四有机溶剂中,如四氢呋喃(THF),因其良好的溶解性和对TBAF反应的适应性而被优选。
脱硅保护反应:向混合的溶液中加入适量的四丁基氟化铵(TBAF),作为脱硅剂。TBAF在此反应中主要作用是攻击硅烷保护基团上的硅原子,通过亲核取代反应移除保护基团,释放出原始的官能团(如羟基)。
反应条件:在气体保护下(通常是氮气或氩气),在室温(25℃)至温和加热条件下搅拌混合物,以促进反应的进行。
反应后处理:反应完成后,进行适当的工作处理,如稀释、萃取、洗涤、干燥和层析分离等步骤,以得到纯化的第四中间体。
该步骤的反应具有如下优点,首先,TBAF是一种高效的脱硅剂,能够特异性地去除硅烷保护基团,而不影响分子中的其他官能团。其次,此步骤可在室温下进行,也适用于温和加热,减少了对敏感官能团潜在的热降解或副反应的风险。再次,适用于多种不同类型的硅烷保护基团的去除,使其在合成路线中具有广泛的应用。最后,使用TBAF作为脱硅剂的操作简单,后处理步骤标准,易于执行。
进一步的,所述S5,将所述第四中间体,以4,4'-双甲氧基三苯甲基氯作为保护基试剂,在碱性促进剂三乙胺和核酸催化剂4-二甲氨基吡啶条件下进行保护基引入反应,得到第五中间体,包括:
S51,将所述第四中间体与4,4'-双甲氧基三苯甲基氯溶解于第五有机溶剂中;
S52,在保护气氛下进行升温搅拌混合;
S53,加入所述碱性促进剂三乙胺和所述核酸催化剂4-二甲氨基吡啶进行保护基引入反应,反应完全后分离纯化,得到所述第五中间体;
进一步的,所述碱性促进剂三乙胺的加入量为所述第四中间体的1-3倍的当量;
进一步的,所述第五有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲亚砜中、吡啶的任意一种;
进一步的,所述第五有机溶剂为吡啶;
进一步的,所述保护基引入反应的反应温度为20℃-80℃;
进一步的,所述保护基引入反应的反应温度为40℃。
进一步的,在步骤S5中,所述第四中间体和4,4'-双甲氧基三苯甲基氯的摩尔比为1:(1-3);
所述第四中间体和三乙胺的摩尔比为1:(1-3);
进一步的,所述第四中间体和4,4'-双甲氧基三苯甲基氯的摩尔比为1:2;
进一步的,所述第四中间体和三乙胺的摩尔比为1:2。
上述,参考图7,步骤S5,涉及的是将第四中间体与4,4'-双甲氧基三苯甲基氯(DMT-Cl)进行反应,在三乙胺(TEA)的存在下和4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化作用下进行保护基引入反应,以获得第五中间体。这一步骤的目的是在第四中间体上引入DMT保护基团。
反应的具体过程可以包括:
反应物准备:将第四中间体溶解于第五有机溶剂中,例如吡啶,因为吡啶可以提供良好的溶解性并且在这种类型的反应中作为溶剂表现良好。
保护基引入:向混合的溶液中加入4,4'-双甲氧基三苯甲基氯(DMT-Cl)和三乙胺(TEA)。DMT-Cl作为保护基试剂,用于保护第四中间体上的活泼官能团,通常是羟基。三乙胺作为碱,用于中和反应过程中产生的盐酸(HCl)。
催化反应:加入少量的4-二甲氨基吡啶(DMAP)作为催化剂。DMAP是一种高效的核酸催化剂,能够加速羟基与DMT-Cl之间的反应,提高保护基引入的效率和选择性。
反应条件:在气体保护下(通常是氮气或氩气),在室温至轻微加热的条件下(优选为40℃)进行搅拌反应,以促进反应的进行。
后处理:反应完成后,进行适当的工作处理,包括稀释、萃取、洗涤、干燥和层析分离等步骤,以得到纯化的第五中间体。
该步骤反应具有如下优点:首先,使用DMT-Cl在DMAP催化下进行的保护基引入反应能够高效且选择性地保护羟基,尤其是在复杂分子的合成中。其次,温和的反应条件:该反应在室温到轻微加热的条件下进行,减少了对敏感官能团潜在的热降解或副反应的风险。再次,该方法兼容多种官能团,允许在不影响其他功能性部分的前提下进行特定官能团的保护。最后,使用的试剂和催化剂在实验室中容易获取,且反应步骤相对简单,易于操作。
进一步的,所述S6,将所述第五中间体与双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦,在催化剂二异丙基铵盐四氮唑的催化下进行活化偶联反应,得到所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体,包括:
S61,将所述第五中间体和双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦溶解在第六有机溶剂中;
S62,在保护气氛下搅拌混合,加入所述催化剂二异丙基铵盐四氮唑,进行活化偶联反应;
S63,反应完全后进行分离纯化,得到所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体;
进一步的,所述催化剂二异丙基铵盐四氮唑的加入量为所述第五中间体的1-3倍的当量;
进一步的,所述第六有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜和吡啶的任意一种;
进一步的,所述第六有机溶剂为二氯甲烷;
进一步的,所述活化偶联反应的反应温度为10℃-50℃;
进一步的,所述活化偶联反应的反应温度为25℃。
进一步的,在步骤S6中,所述第五中间体和双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦的摩尔比为1:(1-3);
所述第五中间体和二异丙基铵盐四氮唑的摩尔比为1:(1-3);
进一步的,所述第五中间体和双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦的摩尔比为1:2;
进一步的,所述第五中间体和二异丙基铵盐四氮唑的摩尔比为1:2。
上述,参考图8,步骤S6,是合成流程中的最后一步,涉及将第五中间体和双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦在二异丙基铵盐四氮唑的催化下进行化学反应,以合成N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体。这一步骤是一个活化偶联反应,用于在第五中间体上引入一个特定的氨基修饰。
该步骤的反应可以包括如下具体过程:
反应物准备:第五中间体与双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦和二异丙基铵盐四氮唑溶解于选定的第六有机溶剂中,第六有机溶剂包括二氯甲烷(DCM)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF),其中DCM因其良好的溶解性和低沸点而被优选。
活化偶联反应:在气体保护(通常是氮气)下,将混合物在室温(如25℃)下搅拌反应。双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦作为活化剂,促进偶联反应的进行。二异丙基铵盐四氮唑作为催化剂,提高反应效率。
反应后处理:反应完成后,可能需要加入适当的淬灭剂终止反应,然后通过常规的萃取、洗涤和纯化步骤(如柱层析)来分离和纯化目标产物N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体。
步骤S6中所进行的反应,其优点在于:首先,通过使用双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦和二异丙基铵盐四氮唑,该反应能够高效地在特定位置引入氨基修饰,对于合成复杂的修饰核苷具有关键作用。其次,该反应条件下,可以精确控制在脱氧鸟苷单体上的特定位置引入氨基修饰,确保了高选择性。再次,在室温下进行,避免了高温可能导致的敏感官能团的不必要反应或分解。最后,使用的试剂容易获取,反应步骤相对简单,易于操作和控制。
下面通过具体的实施例进一步说明本发明,但是应当理解为,这些实施例仅仅是用于更详细地说明之用,而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
实施例1:
实验方法:
步骤1:进行第一中间体的制备。
(1)在500mL三颈烧瓶中依次加入第一反应原料脱氧鸟苷(20g,75mmol),咪唑(15.3g,3.0eq),1,3二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷(23.7g,1.0eq),第一有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺200mL;
(2)在25℃下反应1小时,得到产物。
(3)将反应液倒入800mL冰水中,有白色沉淀析出;
(4)过滤后,取滤饼旋干,得到第一中间体132g。
步骤2:进行第二中间体的制备。
(1)在1L反应瓶中依次加入咪唑(8.7g,1.5eq),碘单质(32.4g,1.5eq),三苯基膦(33.6g,1.5eq),第二有机溶剂为DCM 200mL,氮气保护,25℃下避光搅拌0.5小时;
(2)再加入第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺(18.2g,85.47mmol),置换氮气,室温下避光搅拌1小时,得到产物。
(3)加入硫代硫酸钠淬灭,过滤反应液,除去固体三苯基氧磷;
(4)浓缩反应液,正相柱层析分离得到第二中间体25g。
步骤3:进行第三中间体的制备。
(1)在500mL反应瓶中,依次加入第一中间体(18.0g,35.3mmol),第二中间体(17.1g,1.5eq),碳酸钾(12.2g,2.0eq),第三有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺150mL,60℃下搅拌1h,得到产物。
(2)对反应液进行浓缩;
(3)利用反相C18制备色谱柱(ACN/H2O)纯化,得到第三中间体7.0g。
步骤4:进行第四中间体的制备。
(1)在100mL反应瓶中依次加入第三中间体(2.8g,3.98mmol),TBAF(2.56g,1.5eq),第四有机溶剂为四氢呋喃40mL,25℃下反应0.5小时,得到产物;
(2)对反应液进行浓缩;
(3)利用反相C18制备色谱柱(ACN/H2O)纯化,得到第四中间体1.0g。
步骤5,进行第五中间体的制备。
(1)在25mL反应瓶中依次加入第四中间体(0.8g,1.72mmol),第五有机溶剂为吡啶8mL,4,4'-双甲氧基三苯甲基氯(1.16g,2.0eq.),4-二甲氨基吡啶(0.04g,0.2eq.),三乙胺(0.26g,1.5eq),40℃下反应2h,得到产物;
(2)对反应液进行浓缩;
(3)利用反相C18制备色谱柱(ACN/H2O)纯化,得到第五中间体0.7g。
步骤6:进行第六中间体的制备。
(1)在25mL反应瓶中加入第五中间体(0.50g,0.66mmol),二异丙基铵盐四氮唑(0.25g,2.0eq),第六有机溶剂为无水二氯甲烷30mL,双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦(0.39g,2.0eq),40℃反应2h,得到产物。
(2)用30mL二氯甲烷稀释反应液,反应液分别用饱和碳酸氢钠、水、饱和食盐水洗涤,收集有机相并进行浓缩;
(3)利用反相C18制备色谱柱(ACN/H2O)纯化,得到终产品N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体0.4g。
通过对实施例1所制备得到的终产品进行和测共振测试,如图9中的氢谱和图10中的磷谱所示,其结构可以确定为N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体。
实施例2:
实验方法:
步骤1:进行第一中间体的制备。
(1)在500mL三颈烧瓶中依次加入第一反应原料脱氧鸟苷(20g,75mmol),咪唑(5.1g,1.0eq),1,3二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷(23.7g,1.0eq),第一有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺200mL;
(2)在25℃下反应1小时,得到产物。
(3)将反应液倒入800mL冰水中,有白色沉淀析出;
(4)过滤后,取滤饼旋干,得到第一中间体111g。
步骤2:进行第二中间体的制备。
(1)在1L反应瓶中依次加入咪唑(5.8g,1.0eq),碘单质(21.6g,1.0eq),三苯基膦(22.3g,1.0eq),第二有机溶剂为DCM 200mL,氮气保护,25℃下避光搅拌0.5小时;
(2)再加入第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺(18.2g,85.47mmol),置换氮气,室温下避光搅拌1小时,得到产物。
(3)加入硫代硫酸钠淬灭,过滤反应液,除去固体三苯基氧磷;
(4)浓缩反应液,正相柱层析分离得到第二中间体8.0g。
步骤3:进行第三中间体的制备。
(1)在500mL反应瓶中,依次加入第一中间体(9.0g,17.7mmol),第二中间体(5.7g,1.0eq),碳酸钾(2.4g,1.0eq),第三有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺80mL,60℃下搅拌1h,得到产物。
(2)对反应液进行浓缩;
(3)利用反相C18制备色谱柱(ACN/H2O)纯化,得到第三中间体2.3g。
步骤4:进行第四中间体的制备。
(1)在100mL反应瓶中依次加入第三中间体(2.0g,2.84mmol),TBAF(0.8g,1.0eq),第四有机溶剂为四氢呋喃20mL,25℃下反应0.5小时,得到产物;
(2)对反应液进行浓缩;
(3)利用反相C18制备色谱柱(ACN/H2O)纯化,得到第四中间体0.6g。
步骤5,进行第五中间体的制备。
(1)在25mL反应瓶中依次加入第四中间体(0.6g,1.29mmol),第五有机溶剂为吡啶8mL,4,4'-双甲氧基三苯甲基氯(0.44g,1.0eq.),4-二甲氨基吡啶(0.05g,0.2eq.),三乙胺(0.13g,1.0eq),40℃下反应2h,得到产物;
(2)对反应液进行浓缩;
(3)利用反相C18制备色谱柱(ACN/H2O)纯化,得到第五中间体0.1g。
步骤6:进行第六中间体的制备。
(1)在25mL反应瓶中加入第五中间体(1.0g,1.31mmol),二异丙基铵盐四氮唑(0.22g,1.0eq),第六有机溶剂为无水二氯甲烷5mL,双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦(0.39g,1.0eq),40℃反应2h,得到产物。
(2)用30mL二氯甲烷稀释反应液,反应液分别用饱和碳酸氢钠、水、饱和食盐水洗涤,收集有机相并进行浓缩;
(3)利用反相C18制备色谱柱(ACN/H2O)纯化,得到终产品N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体0.2g。
通过对实施例2所制备得到的终产品进行和测共振测试,如图11中的氢谱和图12中的磷谱所示,其结构可以确定为N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体。
实施例3:
实验方法:
步骤1:进行第一中间体的制备。
(1)在500mL三颈烧瓶中依次加入第一反应原料脱氧鸟苷(20g,75mmol),咪唑(20.4g,4.0eq),1,3二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷(23.7g,1.0eq),第一有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺200mL;
(2)在25℃下反应1小时,得到产物。
(3)将反应液倒入800mL冰水中,有白色沉淀析出;
(4)过滤后,取滤饼旋干,得到第一中间体1 28g。
步骤2:进行第二中间体的制备。
(1)在1L反应瓶中依次加入咪唑(23.3g,4.0eq),碘单质(86.5g,4.0eq),三苯基膦(89.2g,4.0eq),第二有机溶剂为DCM 400mL,氮气保护,25℃下避光搅拌0.5小时;
(2)再加入第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺(18.2g,85.47mmol),置换氮气,室温下避光搅拌1小时,得到产物。
(3)加入硫代硫酸钠淬灭,过滤反应液,除去固体三苯基氧磷;
(4)浓缩反应液,正相柱层析分离得到第二中间体18.0g。
步骤3:进行第三中间体的制备。
(1)在500mL反应瓶中,依次加入第一中间体(9.0g,17.7mmol),第二中间体(22.9g,4.0eq),碳酸钾(7.4g,3.0eq),第三有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺80mL,60℃下搅拌1h,得到产物。
(2)对反应液进行浓缩;
(3)利用反相C18制备色谱柱(ACN/H2O)纯化,得到第三中间体2.1g。
步骤4:进行第四中间体的制备。
(1)在100mL反应瓶中依次加入第三中间体(2.0g,2.84mmol),TBAF(3.0g,4.0eq),第四有机溶剂为四氢呋喃20mL,25℃下反应0.5小时,得到产物;
(2)对反应液进行浓缩;
(3)利用反相C18制备色谱柱(ACN/H2O)纯化,得到第四中间体0.6g。
步骤5,进行第五中间体的制备。
(1)在25mL反应瓶中依次加入第四中间体(0.6g,1.29mmol),第五有机溶剂为吡啶8mL,4,4'-双甲氧基三苯甲基氯(1.3g,3.0eq.),4-二甲氨基吡啶(0.05g,0.2eq.),三乙胺(0.39g,3.0eq),40℃下反应2h,得到产物;
(2)对反应液进行浓缩;
(3)利用反相C18制备色谱柱(ACN/H2O)纯化,得到第五中间体0.5g。
步骤6:进行第六中间体的制备。
(1)在25mL反应瓶中加入第五中间体(1.0g,1.31mmol),二异丙基铵盐四氮唑(0.67g,3.0eq),第六有机溶剂为无水二氯甲烷5mL,双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦(1.18g,3.0eq),40℃反应2h,得到产物。
(2)用30mL二氯甲烷稀释反应液,反应液分别用饱和碳酸氢钠、水、饱和食盐水洗涤,收集有机相并进行浓缩;
(3)利用反相C18制备色谱柱(ACN/H2O)纯化,得到终产品N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体0.8g。
通过对实施例3所制备得到的终产品进行和测共振测试,如图13中的氢谱和图14中的磷谱所示,其结构可以确定为N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体。
总之,本发明通过以脱氧鸟苷和N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺为原料,分别经过硅烷保护反应、Mitsunobu反应、亲核取代反应、保护基引入反应和活化偶联反应,制备得到终产品N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体,该合成方法中所用的化学原料简单易得,成本低;反应条件温和,易于放大生产;得到的中间体稳定性高;并且纯化方法简单,便于操作。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法,其特征在于,包括:
S1,将第一反应原料脱氧鸟苷,在硅烷化试剂1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷的保护,以及催化剂咪唑的催化下进行硅烷保护反应,得到第一中间体;
S2,取第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺,通过脱水剂、氮杂环碱和氧化剂作用下进行Mitsunobu反应,得到第二中间体;
S3,将所述第一中间体和所述第二中间体,在亲核剂碳酸钾的促进下进行亲核取代反应,得到第三中间体;
S4,取所述第三中间体,通过四丁基氟化铵进行脱硅保护反应,得到第四中间体;
S5,将所述第四中间体,以4,4'-双甲氧基三苯甲基氯作为保护基试剂,在碱性促进剂三乙胺和核酸催化剂4-二甲氨基吡啶条件下进行保护基引入反应,得到第五中间体;
S6,将所述第五中间体与双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦,在催化剂二异丙基铵盐四氮唑的催化下进行活化偶联反应,得到所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体。
2.如权利要求1所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法,其特征在于,所述S1,将第一反应原料脱氧鸟苷,在硅烷化试剂1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷的保护,以及催化剂咪唑的催化下进行硅烷保护反应,得到第一中间体,包括:
S11,在室温条件下,将所述第一反应原料脱氧鸟苷、所述硅烷化试剂1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷和所述催化剂咪唑加入至第一有机溶剂中;
S12,搅拌混合进行硅烷保护反应,并在反应完全后用冰水终止反应,即得到所述第一中间体;
优选地,所述第一有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和二甲基亚砜中的任意一种;
优选地,所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺;
优选地,所述硅烷保护反应的反应温度为10℃-50℃;
优选地,所述硅烷保护反应的反应温度为25℃;
优选地,在步骤S1中,所述第一反应原料脱氧鸟苷、所述硅烷化试剂1,3-二氯-1,1,3,3-四异丙基二硅氧烷和所述催化剂咪唑的摩尔比为1:1:(1-4);
优选地,所述摩尔比为1:1:3。
3.如权利要求1所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法,其特征在于,所述S2,取第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺,通过脱水剂、氮杂环碱和氧化剂作用下进行Mitsunobu反应,得到第二中间体,包括:
S21,在室温条件下,将所述第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺、脱水剂、氮杂环碱和氧化剂加入至第二有机溶剂中;
S22,在保护气氛下进行Mitsunobu反应,并在反应完全后,加入硫代硫酸钠淬灭反应,得到反应混合物;
S23,将所述反应混合物进行浓缩并层析纯化,得到所述第二中间体;
优选地,所述脱水剂为三苯基磷;
优选地,所述氮杂环碱为咪唑;
优选地,所述氧化剂为碘;
优选地,所述第二有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和二甲基亚砜中的任意一种;
优选地,所述第二有机溶剂为二氯甲烷;
优选地,所述Mitsunobu反应的反应温度为10℃-50℃;
优选地,所述Mitsunobu反应的反应温度为25℃;
优选地,在步骤S2中,所述第二反应原料N-(6-羟基己基)三氟乙酰胺、所述脱水剂、所述氮杂环碱和所述氧化剂的摩尔比为1:(1-4):(1-4):(1-4);
优选地,所述摩尔比为1:1.5:1.5:1.5。
4.如权利要求1所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法,其特征在于,所述S3,将所述第一中间体和所述第二中间体,在亲核剂碳酸钾的促进下进行亲核取代反应,得到第三中间体,包括:
S31,将所述第一中间体和所述第二中间体溶解于第三有机溶剂中;
S32,在保护气氛下搅拌升温;
S33,加入所述亲核剂碳酸钾进行亲核取代反应,得到所述第三中间体;
优选地,所述亲核剂碳酸钾的加入量为所述第一中间体的1-3倍的当量;
优选地,所述第三有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和二甲基亚砜中的任意一种;
优选地,所述第三有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺;
优选地,所述亲核取代反应的反应温度为50℃-100℃;
优选地,所述亲核取代反应的反应温度为60℃;
优选地,在步骤S3中,所述第一中间体和所述第二中间体的摩尔比为1:(1-4);
所述第一中间体与碳酸钾的摩尔比为1:(1-3);
优选地,所述第一中间体和所述第二中间体的摩尔比为1:1.5;
优选地,所述第一中间体与碳酸钾的摩尔比为1:2。
5.如权利要求1所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法,其特征在于,所述S4,取所述第三中间体,通过四丁基氟化铵进行脱硅保护反应,得到第四中间体,包括:
S41,将所述第三中间体和四丁基氟化铵溶解在第四有机溶剂中;
S42,在保护气氛下搅拌混合,进行脱硅保护反应,并在反应完全后经分离纯化得到所述第四中间体;
优选地,所述第四有机溶剂选自氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和二甲基亚砜中的任意一种;
优选地,所述第四有机溶剂为四氢呋喃;
优选地,所述脱硅保护反应的反应温度为10℃-50℃;
优选地,所述脱硅保护反应的反应温度为26℃。
6.如权利要求5所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法,其特征在于,在步骤S4中,所述第三中间体和四丁基氟化铵的摩尔比为1:(1-4);
优选地,所述第三中间体和四丁基氟化铵的摩尔比为1:1.5。
7.如权利要求1所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法,其特征在于,所述S5,将所述第四中间体,以4,4'-双甲氧基三苯甲基氯作为保护基试剂,在碱性促进剂三乙胺和核酸催化剂4-二甲氨基吡啶条件下进行保护基引入反应,得到第五中间体,包括:
S51,将所述第四中间体与4,4'-双甲氧基三苯甲基氯溶解于第五有机溶剂中;
S52,在保护气氛下进行升温搅拌混合;
S53,加入所述碱性促进剂三乙胺和所述核酸催化剂4-二甲氨基吡啶进行保护基引入反应,反应完全后分离纯化,得到所述第五中间体;
优选地,所述碱性促进剂三乙胺的加入量为所述第四中间体的1-3倍的当量;
优选地,所述第五有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲亚砜中、吡啶的任意一种;
优选地,所述第五有机溶剂为吡啶;
优选地,所述保护基引入反应的反应温度为20℃-80℃;
优选地,所述保护基引入反应的反应温度为40℃。
8.如权利要求7所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法,其特征在于,在步骤S5中,所述第四中间体和4,4'-双甲氧基三苯甲基氯的摩尔比为1:(1-3);
所述第四中间体和三乙胺的摩尔比为1:(1-3);
优选地,所述第四中间体和4,4'-双甲氧基三苯甲基氯的摩尔比为1:2;
优选地,所述第四中间体和三乙胺的摩尔比为1:2。
9.如权利要求1所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法,其特征在于,所述S6,将所述第五中间体与双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦,在催化剂二异丙基铵盐四氮唑的催化下进行活化偶联反应,得到所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体,包括:
S61,将所述第五中间体和双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦溶解在第六有机溶剂中;
S62,在保护气氛下搅拌混合,加入所述催化剂二异丙基铵盐四氮唑,进行活化偶联反应;
S63,反应完全后进行分离纯化,得到所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体;
优选地,所述催化剂二异丙基铵盐四氮唑的加入量为所述第五中间体的1-3倍的当量;
优选地,所述第六有机溶剂选自二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜和吡啶的任意一种;
优选地,所述第六有机溶剂为二氯甲烷;
优选地,所述活化偶联反应的反应温度为10℃-50℃;
优选地,所述活化偶联反应的反应温度为25℃。
10.如权利要求9所述N2-C6氨基修饰脱氧鸟苷单体的合成方法,其特征在于,在步骤S6中,所述第五中间体和双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦的摩尔比为1:(1-3);
所述第五中间体和二异丙基铵盐四氮唑的摩尔比为1:(1-3);
优选地,所述第五中间体和双(二异丙基氨基)(2-氰基乙氧基)膦的摩尔比为1:2;
优选地,所述第五中间体和二异丙基铵盐四氮唑的摩尔比为1:2。
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