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编号:10219973
含(3′→5′)亚甲基缩醛的胸苷二聚体和三聚体的简便合成
http://www.100md.com 《中国药物化学杂志》 2000年第4期
     作者:余建鑫 张万年 周有骏 朱驹 吕加国 李科

    单位:第二军医大学药学院,上海 200433

    关键词:反义寡核苷酸;亚甲基缩醛;合成

    中国药物化学杂志000413 摘 要 胸苷的3′-O-(甲硫甲基)缩醛(2)与N-碘代丁二酰亚胺(NIS)和二苯基次膦酸反应得到3′-O-(二苯磷酰氧)甲基缩醛(3c).在三甲基硅三氟甲磺酸酯(TMSOTf)的条件下,后者与3′-位保护的胸苷(5)缩合,得到(3′→5′)甲缩醛连接的胸苷二聚体(T^T)(6).同样的,3c与3′-位保护的二聚体(T^T)(11)缩合,可得到三聚体(T^T^T)(12).

    Facile Synthesis of Di- and Trithymidine Containing

    (3′→5′)methylene Acetal Linkages
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    Yu Jianxing,Zhang Wannian,Zhou Youjun,Zhu Ju,Lu Jiaguo,Li Ke

    (Faculty of Pharmacy,the Second Military Medical University,Shanghai 200433)

    Abstract The reaction of thymidine 3′-O-(methylthiomethyl)acetal(2)with N-iodosuccinimide(NIS)and diphenylphosphinic acid furnished 3′-O-(diphenylphosphoryloxy)methyl acetal(3c).In the presence of trimethylsilyl trifluomethanesufonate(TMSOTf),the condensation of the latter with 3′-protected thymidine(5)afforded the(3′→5′)methylene acetal linked (T^T)(6).In addition,condensation with 3′-protected dimer(T^T)(11)yielded the trimer (T^T^T)(12).
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    Key words

    Key words antisense oligonucleotides;methylene acetal;synthesis

    在反义寡核苷酸的研究中,为达到耐核酸酶降解、较好的膜通透性及选择性的目的,而对磷酸二酯键的骨架进行修饰〔1〕.由于亚甲基缩醛键对酶较为稳定,且不含有电荷的优点而引起研究者的广泛兴趣〔2~5〕.亚甲基缩醛键是磷酸二酯键的电子等排体,并且它是非手性的,这样就避免了象硫代磷酸酯键所修饰的第一代反义寡核苷酸那样的缺陷,硫代磷酸酯存在立体异构的现象,因而它所修饰的寡核苷酸是2n(n为硫代磷酸酯的键数)个化合物的混合物.

    1 合成路线

    亚甲基缩醛键的合成,文献〔2~6〕报道的不多,并且报道的方法产率均较低,混合物很难分离.Van Boom等〔6〕曾报道,三甲基硅三氟甲磺酸酯(TMSOTf)能活化胸苷5′-位碳上的磷酸三酯,然后与另一个保护的胸苷进行缩合.本文作者期望,3′-O-磷酰甲基缩醛的胸苷也能用TMSOTf活化与3′-位保护的胸苷缩合,来引入(3′→5′)亚甲基缩醛键.但在合成中发现,无论是胸苷二苯基的磷酸酯(3a)还是二丁基的磷酸酯(3b)都极其不稳定,用柱层析纯化的过程中大量降解,且不易存放.经研究发现,使用二苯基次膦酸可以很好的解决这个问题.二苯基次膦酸的酸性约比二烷基磷酸酯低1个pH左右〔7〕,因此所得到的二苯基磷酰甲缩醛的中间体(3c)稳定的多,用它进行缩合产率也较高.合成路线见图1.
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    Fig.1 The synthesis of the thymidine dimer(T^T)

    另外,本实验参照Van Boom等〔6〕报道的方法合成三聚体,试图用(3)与3′-O-(甲硫甲基)缩醛胸苷(8)进行反应,但无论是二烷基磷酸酯(3a,3b)还是二苯次膦酸酯(3c)均得到的是(3′→3′)亚甲缩醛的二聚体(9),与文献报道的不符,这很可能是化合物(8)的甲硫甲基易降解的缘故.经研究发现,(3c)与3′-位保护的二聚体d(T^T)(11)反应,可方便地得到三聚体d(T^T^T)(12),合成路线见图2.化合物(3c),(5~12)的mp,1H-NMR或FABMS均为首次报道.

    Fig.2 The synthesis of the thymidine trimer(T^T^T)

    2 合成实验
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    熔点用毛细管法测定,温度未经校正.1H-NMR谱用Bruker-AC-P300型核磁共振仪测定.质谱用MAT-212型质谱仪测定.

    2.1 5′-O-苯甲酰-3′-O-甲硫甲基胸苷(2)的合成

    按文献〔6〕方法由5′-O-苯甲酰胸苷合成,mp 138.5~140℃(文献〔6〕为液体).

    2.2 5′-O-苯甲酰-3′-O-(二苯基磷酰氧)亚甲基胸苷(3c)的合成

    将0.406 g(1.0 mmol)化合物(2)、0.26 g(1.2 mmol)二苯次膦酸和粉末状分子筛(4A),加入到8 mL无水二氯甲烷-无水乙醚(V∶V=2∶1)中.氮气保护下室温搅拌2 h,加入N-碘代丁二酰亚胺(NIS)继续搅拌0.5 h.反应液过滤,用10%硫代硫酸钠10 mL和饱和碳酸氢钠10 mL的混合液洗,水层用二氯甲烷(10 mL×3)萃取.合并有机相,MgSO4干燥,浓缩.残渣经硅胶柱层析分离,得白色粉末(3c)0.49 g,收率:85%,mp 72~74℃.1H-NMR(CDCl3)δ:8.77(1H,s,NH),7.26~8.00(15H,m,Ar-H×3),7.19(1H,s,6-H),6.25(1H,dd,J=6,J=7.7 Hz,1′-H),5.35(2H,AB,—OCH2—),4.65(1H,m,3′-H),4.37 and 4.58(2H,2dd,J=3,12 Hz,5′-Hab),4.28(1H,m,4′-H),2.14 and 2.48(2H,2m,2′-Hab),1.61(3H,s,—CH3).
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    2.3 3′-O-苯甲酰胸苷(5)的合成

    将0.544 g(1.0 mmol)化合物(4)加入5 mL干燥吡啶中,滴加0.232 mL(2.0 mmol)苯甲酰氯.搅拌1 h后,加入甲醇2 mL.溶液蒸干,用20 mL二氯甲烷稀释,稀释液用0.9 mol/L碳酸氢钠(10 mL×2)洗.水层用二氯甲烷(5 mL×2)萃取,合并有机相,MgSO4干燥,蒸除溶剂,残留吡啶用甲苯共蒸馏除去(三次).固体溶于10 mL二氯甲烷-甲醇(V∶V=7∶3)中,冷却至0℃,加入10 mL 4%二氯甲烷-甲醇(V∶V=7∶3)的苯磺酸溶液,搅拌15 min,混合物用0.9 mol/L的碳酸氢钠5 mL洗,水层用二氯甲烷(10 mL×2)萃取,合并有机相,MgSO4干燥,蒸除溶剂.残渣经硅胶柱层析分离,得白色固体(5)0.30 g,收率:87%,mp 186~188℃.1H-NMR(DMSO-d6)δ:11.37(1H,s,NH),8.01(2H,m,o-Ar-H),7.79(1H,s,6-H),7.70(1H,m,p-Ar-H),7.56(2H,m,m-Ar-H),6.29(1H,t,J=7.3 Hz,1′-H),5.48(1H,d,J=1.7 Hz,3′-H),4.16(1H,d,J=1.9 Hz,4′-H),3.70(2H,d,J=1.6 Hz,5′-Hab),2.40(2H,m,2′-Hab),1.80(3H,s,-CH3).
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    2.4 胸苷二聚体(T^T)(7)的合成

    将0.576 g(1.0 mmol)化合物(3c)和0.346 g(1.0 mmol)化合物(5)溶于10 mL干燥二氯甲烷中.室温氮气保护下,用4A分子筛干燥2 h,搅拌滴加0.22 g(1.0 mmol)三甲基硅三氟甲磺酸酯(TMSOTf).反应0.5 h,过滤,用10 mL饱和碳酸氢钠洗,水层用二氯甲烷(10 mL×2)萃取,合并有机层,MgSO4干燥,浓缩.残渣经硅胶柱纯化,得白色固体(6)0.57 g,收率:81%,mp 123~125℃.1H-NMR(CDCl3)δ:8.83(2H,br s,NH×2),8.02(4H,m,o-Ar-H×2),7.58(2H,m,p-Ar-H×2),7.26 and 7.36(2H,2s,6-H×2),7.56(4H,m,m-Ar-H×2),6.28(H,dd,J=6.0,7.7 Hz,1′-H),6.43(1H,dd,J=6.0,8.3 Hz,1′-H),5.53(1H,m,3′-H/CH2-dT),4.88(2H,AB,J=7.0,10.0 Hz,-OCH2O-),4.66(2H,m,5′-Hab/dT-CH2),4.31,4.32,4.50(3H,3m,3′-H and 4′-H/dT-CH2,4′-H/CH2-dT),3.89 and 4.03(2H,2dd,5′-Hab/CH2-dT),2.12~2.59(4H,m,2′-Hab×2),1.68,1.90(6H,2s,-CH3×2).
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    将0.704 g(1.0 mmol)化合物(6)溶于20 mL甲醇-二氧六环(V∶V=3∶1)中,冷却至0℃,加入1 mol/L氢氧化钾溶液5 mL,搅拌30 min,反应液用732型树脂中和至中性,过滤,减压浓缩.粗品经硅胶柱纯化,得白色固体(7)0.633 g,收率:90%,mp 118~119℃.FAB-MS m/z:497(M+H+).1H-NMR(DMSO-d6)δ:11.33 and 11.32(2H,2s,NH×2),7.70 and 7.52(2H,2s,6-H×2),6.14(2H,m,1′-H×2),5.14 and 5.35(2H,2s,-OH×2),4.77(2H,AB,J=7.0,10.2 Hz,-OCH2O-),4.21 and 4.32(2H,2m,3′-H×2),3.87 and 3.92(2H,2m,4′-H×2),3.68(2H,m,5′-Hab),3.57(2H,m,5′-Hab),2.14(4H,m,2′-Hab×2),1.7,1.78(6H,2s,-CH3×2).
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    2.5 胸苷三聚体(T^T^T)(12)的合成

    按照制备化合物(6)的方法,将0.576 g(1.0 mmol)化合物(3c)与0.6 g(1.0 mmol)的二聚体(11)偶联,得白色固体0.78 g,收率:81%,mp 126~128℃.FAB-MS m/z:959(M+H+);1H-NMR(CDCl3)δ:9.36(3H,br,NH×3),8.00(4H,m,o-Ar-H×2),7.59(2H,m,p-Ar-H×2),7.44(5H,m,m-Ar-H×6-H),7.29 and 7.19(2H,2s,6-H×2),6.42(1H,m,1′-H),6.20(2H,m,1′-H×2),5.53(1H,m,3′-H),4.83(4H,2AB,—OCH2O—×2),3.80~4.57(11H,m,3′-H×2,4′-H×3,5′-Hab×3),2.05~2.58(6H,m,2′-Hab×3),1.66,1.87 and 1.91(9H,3s,—CH3×3).
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    参 考 文 献

    1,Milligan JF,Matteucci MD,Martin JC.Current concepts in antisense drug design.J Med Chem,1993,36(14):1923~1937

    2,Veeneman GH,Van Der Marel GA,Van Den Elst,et al.Synthesis of oligodeoxynucleotides containing thymidines linked via an internucleosidic-(3′→5′)-methylene bond.Recl Trav Chim Pays-Bas,1990,109(8):449~451

    3,Quaedflieg PJLM,Van Der Marel GA,Kuyl-Yeheskiely E,et al.Synthesis of(3′→5′)methylene acetal linked dinucleosides containing cytosine bases.Recl Trav Chim Pays-Bas,1991,110(10):435~436
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    4,Veeneman GH,Van Der Marel GA,Van Den Elst H,et al.An efficient approach to the synthesis of thymidine derivatives containing phosphate-isosteric methylene acetal linkages.Tetrahedron,1991,47(8):1547~1562

    5,Quaedflieg PJLM,Timmers CM,Lal VE,et al.An aletrnative approach towards the synthesis of(3′→5′)methylene acetal linked dinucleosides.Tetrahedron lett,1992,33(21):3081

    6,Quaedflieg PJLM,Timmers CM,Lal VE,et al.An alternative route to the preparation of(3′→5′)methylene acetal linked di- and trinucleosides.Synthesis,1993,627~635

    7,Desai RC,Court JC,Ferguson E,et al.Phosphonates and phosphinates:novel leaving groups for benzisothiazolone inhibitors of human leukocyte elastase.J Med Chem,1995,38(9):1571~1574

    收稿日期:2000-05-15, 百拇医药