научная статья по теме Мономеры для олигонуклеотидного синтеза с линкерами, несущими реакционноспособные остатки II. Синтез фосфамидитов на основе уридина и цитидина, содержащих в 2'-положении линкер с метоксиоксалиламидными группами Химия

Текст научной статьи на тему «Мономеры для олигонуклеотидного синтеза с линкерами, несущими реакционноспособные остатки II. Синтез фосфамидитов на основе уридина и цитидина, содержащих в 2'-положении линкер с метоксиоксалиламидными группами»

МОНОМЕРЫ ДЛЯ ОЛИГОНУКЛЕОТИДНОГО СИНТЕЗА С ЛИНКЕРАМИ, НЕСУЩИМИ РЕАКЦИОННОСПОСОБНЫЕ ОСТАТКИ II. СИНТЕЗ ФОСФАМИДИТОВ НА ОСНОВЕ УРИДИНА И ЦИТИДИНА, СОДЕРЖАЩИХ В 2-ПОЛОЖЕНИИ ЛИНКЕР С МЕТОКСИОКСАЛИЛАМИДНЫМИ ГРУППАМИ

Новосибирский институт биоорганической химии СО РАН,

630090. Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 8 Поступила в редакцию 20.12.2002 г. Принята к печати 03.03.2003 г.

Разработан удобный препаративный метод синтеза 2'-амино-2'-дезоксиуридина. Исходя из 2'-амино-2'-дезоксиуридина и 2'-амино-2'-дезоксицитидина синтезированы мономеры для фосфитамидного олиго-нуклеотидного синтеза, несущие в 2'-положении линкер с метоксиоксалиламидными группами.

Ключевые слова: 2'-амино-2'-дезоксинуклеозиды; модифицированные нуклеозиды; метоксиокса-лчламидные группы.

Модифицированные олигонуклеотиды, содержащие активированные группы, находят широкое применение для решения множества задач молекулярной биологии и биоорганической химии, а также в терапевтических и диагностических целях. Определенный интерес представляют олигонуклеотиды, модифицированные по углеводному фрагменту [2, 3]. В литературе подчеркивается уникальная роль заместителя при 2'-С-ато-ме углеводного фрагмента нуклеиновых кислот. Его природа непосредственно влияет на конформа-цию сахарофосфатного остова и это препятствует нуклеазному гидролизу [4, 5]. Ранее было показано, что использование ДНК-зондов, содержащих 2'-модифицированные пиримидиновые нуклеозиды, позволяет проводить региоспецифическое ги-бридазное расщепление РНК РНКазой Н [6-10]. Нуклеозиды, содержащие в рибозном кольце аминогруппу, являются эффективными антибактериальными и противораковыми препаратами, а также выступают в качестве синтетических ингибиторов ряда ферментов [11-14]. В то же время наличие аминогруппы в 2'-положении позволяет легко проводить функционализацию нуклеотид-ного звена. В частности, аминогруппы в этом положении могут быть модифицированы флуорес-

Сообщение I см. [1]. #Автор для переписки (тел.: (3832) 33-37-62, эл. почта: vasilieva_2001@ngs.ru).

цеинизотиоцианатом (Р1ТС), ангидридами карбо-новых и дикарбоновых кислот [15].

Нуклеозиды с аминогруппой в рибозном кольце - удобные синтоны для получения фосфитами-дов, содержащих активированные группы. С помощью таких мономеров можно создавать серии олигонуклеотидных конъюгатов на основе одного соединения-предшественника аналогично подходу, реализованному в работе [16]. В литературе описан синтез олигонуклеотидных конъюгатов на основе мономеров, содержащих реакционноспо-собные метоксиоксалиламидные группы в 5'-по-ложении тимидина [17]. Фосфитамиды 2'-моди-фицированных нуклеозидов позволяют синтезировать серии олигонуклеотидов, содержащих модифицированные звенья как по концам, так и внутри олигомерной цепи.

Целью данной работы является синтез мономеров для фосфитамидного олигонуклеотидного синтеза, содержащих в 2'-положении реакционно-способные метоксиоксалиламидные группы.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В качестве исходного соединения для введения метоксиоксалиламидных групп в 2-положение пиримидиновых нуклеозидов был выбран 2'-ами-но-2'-дезоксиуридин. В литературе описано несколько вариантов крупномасштабного лабораторного синтеза этого соединения, однако плохая воспроизводимость [18, 19] и использование в

синтезе труднодоступных соединений [20] побудили нас к поискам более простого и экономичного метода. В связи с этим был усовершенствован метод синтеза, описанный в работе [21] (схема 1). Из уридина (I) с высоким выходом был получен 2,2'-<9-ангидро-1-ф-/9-арабинофуранозил)урацил (II) по методике, предложенной в работе [18]. Взаимодействие соединения (II) с азидом натрия в присутствии дибензо-18-крауна-6 в диметилаце-тамиде привело к 2'-азидо-2'-дезоксиуридину (III) с выходом 78% (по данным ВЭЖХ). Несмотря на высокое содержание нуклеозида (III) в реакционной смеси, нам не удалось подобрать условий выделения целевого соединения без привлечения хроматографического разделения. Можно отметить, что увеличение количества краун-эфира не

приводит к повышению выхода целевого продукта. Оптимальная температура для проведения реакции - 130-135°С. Увеличение температуры до 140°С и выше приводит к значительному осмоле-нию реакционной смеси и уменьшению выхода. В то же время снижение температуры до 125°С вызывает резкое падение скорости реакции.

Введение диметокситритильной защиты 5'-ги-дроксильной группы на этой стадии кажется, на первый взгляд, весьма привлекательным. Однако это приводит к образованию сложных реакционных смесей, требующих хроматографического разделения. Более продуктивным оказался другой путь, с временной защитой 2'-аминогруппы. Неочищенный нуклеозид (III) восстанавливали каталитическим гидрированием, образующийся

Схема 1. Синтез 2'-ампно-5'-(>(4,4,-дмметокситрнтнл)-2'-дезокс11уридина. БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ том 30 № 3 2004

2'-амино-2'-дезоксиуридин (IV) очищали на колонке с ионообменной смолой КРС-2п, затем, защитив 2'-аминогруплу трифторацетильной защитой, трити-лировали нуклеозид (V) по 5'-гидроксильной группе. После снятия трифторацетильной защиты был получен целевой 2'-амино-5'-0-(4,4'-диметок-ситритил)-2'-дезоксиуридин (VII). Предложенный путь синтеза позволяет получить нуклеозид (VII) с выходом 25% (в расчете на уридин) без применения хроматографических разделений реакционных смесей на силикагеле.

В литературе есть краткие сведения о синтезе 5'-0-(4,4'-диметокситритил)-2'-метоксиоксалила-мидо-2'-дезоксиуридина (VIII) [22]. В настоящей работе мы приводим модифицированную методику синтеза этого соединения, которое было получено аналогично [23] реакцией нуклеозида (VII) с диметилоксалатом (схема 2). Фосфитилирование соединения (VIII) по стандартной методике [1] привело к фосфамидиту (IX).

2'-|/\,',/\/-Ди(2-метоксиоксалила\тодоэтил)аминоэ-тил]амидооксалиламидо-5'-0-(4,4'-диметоксит-ритил)-2'-дезоксиуридин (XI) может быть получен из нуклеозида (VII) последовательным наращиванием линкерной цепи (схема 2, путь А) либо обработкой предварительно синтезированным трис(карбометоксикарбамоилэтил)амином [!] (схема 2, путь Б). Последний путь выглядит предпочтительным в связи с меньшим числом стадий синтеза. Однако выход этой реакции в различных условиях очень низкий. В то же время последовательные реакции нуклеозида (VII) с диметилоксалатом, трис(2-аминоэтил)амином и снова диметилоксалатом без выделения промежуточного соединения (X) позволили получить нуклеозид (XI) с хорошим выходом. Следует отметить, что введение последующих метилоксалатных групп вдет очень легко по сравнению с первой, возможно, из-за уменьшения стерических затруднений. Фосфитилирование соединения (XI) по стандартной методике приводит к фосфамидиту (ХП).

Попытка получить 2'-амино-5'-0-(4,4'-диме-токситритил)-2'-дезоксицитидин (XVIII) по методике, аналогичной использованной для получения нуклеозида (IV) (исходя из /У4-бензоил-5'-0-(4,4'-диметокситритил)цитидина [9]), не привела к желаемому результату. В то же время уридин может быть легко превращен в цитидин [18, 19, 24]. Для получения соединения (XVIII) мы исходили из 2'-азидо-2'-дезоксиуридина (III) (схема 3). Переход от уридина к цитидину был осуществлен через триазолидное производное (XV) как описано в работе [19]. Исходный нуклеозид (III) тритили-ровали с образованием 2'-азидо-5'-0-(4,4'-диметок-ситритил)-2'-дезоксиуридина (Х1П), затем реакцией с триметилхлорсиланом получали 2'-азидо-5'-0-(4,4'-диметокситритил)-3'-0-триметилсилил-2'-дез-оксиуридин (XIV). Его превращали в триазолид-

ное производное (XV) обработкой смесью РОС13 и 1,2,4-триазола. Последующая обработка соединения (XV) аммиаком дает 2'-азидо-5'-<9-(4,4'-диме-токситритил)-2'-дезоксицитидин (XVI). Азидогруп-пу в этом соединении восстанавливали каталитическим гидрированием. Последующая реакция диметилоксалата по аминогруппе полученного нуклеозида (XVII) идет значительно быстрее и в более мягких условиях, чем аналогичная реакция с 2'-амино-5'-0-(4,4'-диметокситритил)-2'-дезок-сиуридином (VII). При этом экзоциклическая аминогруппа основания не затрагивается. Последующая защита этой аминогруппы с помощью бензойного ангидрида [25] с хорошим выходом приводит к образованию соединения (XIX). Фосфитилирование этого нуклеозида по стандартной методике дает мономер (XX).

Таким образом, нами получены мономеры (IX), (ХП), (XX) для фосфитамидного олигонуклеотид-ного синтеза, содержащие в 2'-положении реакци-онноспособные метоксиоксалиламидные группы.

В работе использованы уридин, дифенилкарбо-нат, диметилоксалат, 2-цианоэтил-/УД^^У-тетра-изопропиламидофосфит, трис(2-аминоэтил)амин, палладий на активированном угле (Aldrich, США), тр и мети леи л и л х л о р ид (Fluka, Швейцария), 4,4'-ди-метокситритилхлорид, 1,2,4-триазол (Chem-IM-РЕХ, США), хлорокись фосфора (Merck, Германия), азид натрия (Serva, Германия). Растворители и остальные химические реактивы - отечественного производства квалификаций "х. ч.", "ч. д. а." или "ос. ч.", очищенные при необходимости по стандартным методикам [26]. Препаративную ВЭЖХ проводили на хроматографе "Милихром 4" на колонке 2 х 50 мм с носителем Lichrosorb RP-18, 10 мкм (Merck), элюент- градиент 0 —*- 40% ацето-нитрила в воде, скорость элюции 100 мкл/мин. Для колоночной хроматографии использовали сили-кагель Porasil Silica 125А (55-105 мкм, Millipore, США). Элюировали градиентом метанола 0 —- 20% в хлороформе. Для ТСХ применяли пластинки Alufolien Kieselgel 60 F254 (Merck, Германия) и следующие системы растворителей: дихлор-метан-метанол, 9 : 1 (А); дихлорметан-метанол-триэтиламин, 9 : 1 : 0.1 (Б); этилаце

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎