[发明专利]光可裂解基团保护的三磷酸脱氧尿苷衍生物及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种光活性三磷酸尿苷类似物,尤其涉及光可裂解基团保护的三磷酸脱氧尿苷衍生物及其合成方法,本发明进一步涉及光可裂解基团保护的三磷酸脱氧尿苷衍生物在核苷酸功能化中的应用，属于三磷酸脱氧尿苷衍生物领域。

背景技术

功能化的核酸分子在化学生物学、结构生物学、分析化学、纳米生物学中都有重要的应用。随着研究的深入，需要在DNA链上连接更多的功能化基团以提高其细胞特异性、细胞内稳定性和生物学效应，因而核酸修饰基团的保护成了研究的一个重要内容。

根据核酸和功能基团（如生物素、地高辛、荧光素等）的连接方式的不同可以分为前修饰和后修饰。前修饰是指在合成核酸链之前对核酸单体进行修饰，合成核酸链之后再通过如Click反应、D-A加成、酯化或者酰胺化对核酸进行进一步的功能化。考虑到合成核苷酸链之后经常需要多样的修饰和功能化，因此需要对引入的功能基团进行保护。常用的保护基有很多，而以邻硝基苄醇为母核的光可消除结构因其稳定性好、光脱除效率高、方便清洁被广泛的用于光保护的研究中。

核酸链的合成分为化学合成和生物合成。目前，化学合成特别是固相合成在寡聚核苷酸修饰及功能化中应用广泛，但是化学合成的寡聚核苷酸长度一般在100个碱基之内。而生物合成可以弥补这一弊端，利用聚合酶链式反应(PCR)可以方便的获得几千个碱基的长链，大大的扩展了合成核酸链的应用范围。

脱氧尿嘧啶和脱氧胞嘧啶中，碱基5位的修饰广泛用于核酸功能化，也有文献报道，5位修饰的核苷酸能够很好的被DNA聚合酶作为底物接受。5位修饰能够使引入的功能基团对Waston-Crick碱基配对的影响最低，并且5位修饰基团位于DNA双链的大沟区，有利于进一步功能化。

发明内容

本发明的目的之一是提供光可裂解基团保护的三磷酸脱氧尿苷衍生物；

本发明的目的之二是提供一种合成所述光可裂解基团保护的三磷酸脱氧尿苷衍生物的方法；

本发明的目的之三是将所述光可裂解基团保护的三磷酸脱氧尿苷衍生物应用于核苷酸功能化。

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：

光可裂解基团保护的三磷酸脱氧尿苷衍生物，其结构式为式Ⅰ或式Ⅱ所示：

式Ⅰ式Ⅱ

R为或

其中，n为1-6的任意整数；X为CH₂、NH或SH；Y为氢或P₃O₉^4-；Z为氢或OH；R₁为氢或CH₃；R₂为氢或OCH₃；R₃为氢或OCH₃；R₄为氢、OCH₃、N(CH₃)₂或N(CH₂CH₃)₂；

优选的，n为2或4；X为NH；Y为P₃O₉^4-;Z为氢；R₁为氢；R₂为氢；R₃为氢。

本发明的另外一个目的是提供一种合成式Ⅰ或式Ⅱ所示化合物的方法；

一种合成式Ⅰ所示化合物的方法，包括以下步骤：

（1）在脱水剂和催化剂的作用下，将邻硝基苯乙醇和4-戊炔酸进行酯化反应，得到4-戊炔酸-1-（2-硝基苯）乙酯；（2）4-戊炔酸-1-（2-硝基苯）乙酯和5-碘脱氧尿苷进行催化反应得到脱氧尿苷衍生物；（3）在脱氧尿苷衍生物的5'羟基上进行三磷酸化，即得。

其中，步骤（1）中所述的脱水剂优选为N,N'-二环己基碳二亚胺；所述的催化剂优选为4-二甲氨基吡啶；

步骤（2）中所述催化反应的催化剂优选为四（三苯基膦）钯和碘化亚铜。

步骤（3）中所述的三磷酸化包括：以三甲基磷酸酯作为溶剂，1,8-双二甲氨基萘作为缚酸剂，先用三氯氧磷和脱氧尿苷衍生物反应，得到单磷酸酯中间体；再加入三丁基焦磷酸铵，与中间体化合物形成三磷酸酯环状中间体，最后再加入三乙基碳酸氢铵缓冲液进行开环，得到三磷酸化合物。

一种合成式Ⅱ所示化合物的方法，包括以下步骤：