CN105916872A - 二硫戊环官能化的核苷亚酰胺和用于在固体表面上更牢固固定生物分子的载体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核酸化学并描述了新的1,2‑二硫戊环官能化的核苷亚磷酰胺(1，图1)和相应的固体载体(2，图1)。除了这些衍生物以外，1,2‑二硫戊环部分还可以在核碱基和糖部分的各位置处被官能化，如方案1至8所示。本发明的核苷携带用于DMTr(4,4’‑二甲氧基三苯甲基)官能团的伯羟基，所述DMTr(4,4’‑二甲氧基三苯甲基)官能团用于链延伸。此外，亚磷酰胺官能团连接在核苷的3’‑羟基处。这实现了在标准DNA和RNA合成化学条件和技术下的寡核苷酸链的延伸，从而产生高质量的寡核苷酸。这些衍生物用于在固体载体如金、银和量子点上的寡核苷酸的3’‑或5’‑末端处引入反应性硫醇基团。

Description

二硫戊环官能化的核苷亚酰胺和用于在固体表面上更牢固固定生物分子的 载体
相关申请的交叉引用
该专利合作条约申请基于2013年10月23日提交的第61/894,872号美国临时专利申请并要求其权益，将该申请的全部内容通过引用并入本文。
发明领域
本发明涉及核酸化学并且描述了新的1,2-二硫戊环官能化的核苷亚磷酰胺(1，图1)和相应的固体载体(2，图1)。这些衍生物用于在固体载体如金、银和量子点上的寡核苷酸的3’-或5’-末端处引入反应性硫醇基团。这些探针的另外的优点在于它们具有相对长的连接臂，这使得在固体表面上明确地形成单体并保持自组装单体处于离固体载体的最佳距离。本发明的核苷携带用于DMTr(4,4’-二甲氧基三苯甲基)官能团的伯羟基，所述DMTr(4,4’-二甲氧基三苯甲基)官能团用于链延伸。此外，亚磷酰胺官能团连接在核苷的3’-羟基处。这使得寡核苷酸链在标准DNA和RNA合成化学条件和技术下延伸，从而产生高质量的寡核苷酸。由于二硫戊环单元，寡核苷酸-金纳米颗粒缀合物对充当用于识别DNA片段中特定序列的独特探针，充当用于组装新结构的结构单元，用于生物诊断法和基于纳米技术的疗法。
发明背景
近年来，纳米级结构的开发已经得到各种分子生物应用的许多关注。金很可能是最适合的元素，因为其显示高化学稳定性(贵金属)，其特征在于其强烈吸收确定的波长下的可见光的能力并且本身是无毒的。硫醇(R-SH)修饰的寡核苷酸充当有吸引力的工具，在核酸化学领域中具有大量的潜在应用，如其实现包含以下的多种配体的共价连接：(a)α,β-不饱和酮；(b)马来酰亚胺；(c)其他Michael受体基团；或(d)形成二硫键的蛋白中的半胱氨酸。除此之外，硫醇与金表面具有强特异性相互作用以与金形成可逆的共价键。
反应性硫醇基团可以通过在寡核苷酸合成过程中掺入硫化物修饰的亚磷酰胺单体而被引入寡核苷酸。一般地，两种不同类型的硫化物修饰的单体，即二硫化物策略[Jones,D.S.,Hachmann,J.P.,Conrad,M.J.,Coutts,S.,Livingston,D.A.第5391785号美国专利,1995]或S-三苯甲基保护[Connolly,B.A.；Rider,P.Nucleic Acids Res.1985 13,4485]对于实现该目标是非常受欢迎的。来自二硫化物的反应性硫醇基团通过使用还原剂如二硫苏糖醇(DTT)处理寡核苷酸而生成。然而，在其他S-三苯甲基策略中，其通过用硝酸银切割三苯甲基生成。然而，该策略具有明显的缺点，即使用硝酸银的复杂的三苯甲基的切割过程导致最终寡核苷酸的产率相对差。因此，二硫化物修饰的亚磷酰胺充当用于生成硫醇基团的优良探针。最普遍的二硫化物探针具有通式DMT-O-R-S-S-R-O-P(CE)(NiPr2)，其中R为C3或C6间隔臂[Jones,D.S.,Hachmann,J.P.,Conrad,M.J.,Coutts,S.,Livingston,D.A.第5391785号美国专利,1995]。由于其令人感兴趣的特性，因此我们进行了详细研究以开发新的合成和纯化方法，其以高纯度得到无环二硫化物亚磷酰胺(其中R为C3间隔基团)用于商业、研究和开发。我们优化的合成方案是可重现的，适用于多克级并以通过31P NMR鉴定的高纯度(>94％)产生目标亚磷酰胺。[Srivastava,S.C.；Thatikonda,S.K.；Srivastav,S.K.Shukla,P.第2012/000103号美国专利申请,2012]。
Nuzzo和Allara已发现反应性硫醇基团吸附在金表面上并形成有序的单层。[Nuzzo,R.G.,Allara,D.L.Jour.Am.Chem.Soc.1983,105,4481]。此后，具有硫醇基团的寡核苷酸非常多地被用于在金表面上生成自组装单层(SAM)。虽然不同的分子可以被固定(硅烷、羧酸、吡啶、亚硫酸和硫醇)在不同的表面(金、银、铂、铜、汞和玻璃)上，但硫醇在金上的化学吸附是将探针固定在表面上的常见且简单的过程。DNA官能化的金纳米颗粒因此在基于关键核酸的组装策略中变成被广泛使用的结构单元，并充当用于识别DNA片段中特定序列的独特探针[Storhoff,J.J.,Elghanian,R.,Mucic,R.C.,Mirkin,C.A.,和Letsinger,R.L.J.Am.Chem.Soc.1998 120,1959]，充当用于组装新结构和材料的结构单元[Mucic,R.C.,Storhoff,J.J.,Mirkin,C.A.,Letsinger,R.L.J.Am.Chem.Soc.1998 120,12674]和用于生物诊断法和基于纳米技术的疗法[Merkins,C.A.,Letsinger,R.L.,Mucic,R.C.,Storhoff,J.J.Nature,1996,382,607；Hurst,S.J.,Hill,H.D.,Mirkin,C.A.J.Am.Chem.Soc.2008,130,12192]。已证明这些单层的形成受到若干因素的影响，所述因素如温度、溶剂、缓冲液浓度、吸附物的链长度、底物的清洁度、与表面的反应速率以及单层的组分的吸附可逆性。这些应用取决于金与连接的寡核苷酸和纳米颗粒之间的二硫键的可逆缔合。
用单一硫醇基团连接的寡核苷酸在冲洗步骤期间是不稳定的并且形成稳定的寡核苷酸的连接对于其在应用如DNA芯片技术中的成功是非常重要的特性。金和硫之间的共价键在30至40Kcal/mol的数量级上，其相对较弱，以将生物聚合物锚定到表面上。[Dubois L.H.,Zegarski B.R.,Nuzzo R.G.Proc.Nati.Acad.Sci.USA 1987 84 4739；Liepold,P.,Kratzmüller,T.,Persike,N.,Bandilla,M.,Hinz,M.,Wieder,15H.,Hillebrandt,H.,Ferrer,E.,Hartwich,G.Anal Bioanal Chem,2008,391,1759-1772]。已报导与单官能硫醇基团缀合的寡核苷酸在较高温下还有在高盐浓度缓冲液的存在下缓慢损失[Li,Z.,Jin,R.,Mirkin,C.A.,Letsinger,R.L.Nucleic Acids Res.2002,30,1558]。Letsinger等人对通过单硫醇基团缀合到金表面的寡核苷酸的SAM进行的稳定性研究显示这些完全通过使用含有DTT的缓冲液而被取代[Letsinger,R.L.,Elghanian,R.,Viswanadham,G.,Mirkin,C.A.Bioconj.Chem.2000,11,289]。该特征限制了这些探针在包含硫醇的溶液中的应用，所述包含硫醇的溶液如含有作为聚合酶的稳定剂的DTT的PCR溶液。
因此对开发能够形成用于更广泛的生物学应用的寡核苷酸的稳定SAM的新二硫化物化合物具有强烈的需求。可以预期的是，单层的稳定性将通过每个寡核苷酸多个数目的金-硫键而被提高。有少数报导[Letsinger,R.L.,Elghanian,R.,Viswanadham,G.,Mirkin,C.A.Bioconj.Chem.2000,11,289-291；Hartwich,G.,Frischmann,P.,Ferrer,E.,第7601848号美国专利,2002；Seliger,H.,Prokein,T.第2005/0059728号美国专利,2004]已引入可以生成每个寡核苷酸多个硫醇基团的新的硫醇修饰剂。已证明由这些修饰产生的SAM比通过包含DTT的缓冲液中的单硫醇修饰剂生成的相应SAM稳定得多[Letsinger,R.L.,Elghanian,R.,Viswanadham,G.,Mirkin,C.A.Bioconj.Chem.2000,11,289]。然而，在已公开的技术中连接到侧链的DMT基团被连接到仲羟基，这可以影响连接到固体表面的寡核苷酸的质量。本发明利用用于寡核苷酸生长带，从而合成高质量的二硫戊环寡核苷酸的核苷5’-DMT基团。
图1：N2-鸟苷(O6-保护的)官能化的二硫戊环亚磷酰胺1、固体载体2和先前公开的二硫戊环亚磷酰胺3及其固体载体4的化学结构。
之前我们已经描述了用于引入两个硫醇基团的基于五元二硫化物(二硫戊环)的锚定基团3(图1)[Srivastava,S.C.,Thatikondra,S.K.,Srivastav,S.K.,Shukla,P.K.,Srivastava,A.,美国临时申请为61/795851，于2012年10月27日提交；美国非临时申请14/065,385，于2013年10月28日提交]。该二硫戊环修饰提供了用于寡核苷酸合成目的的连接DMT基团的伯羟基，提供了高质量的寡核苷酸，并且可以潜在地提供显示更高稳定性的金-寡核苷酸缀合物。
参考文献：
Cao,H.,Yong,J.,Yinsheng W.Jour.of the Am.Chem.Soc.2007,129,12123-12130。
Connolly,B.A.,Rider,P.Nucleic Acids Res.1985 13,4485
Dubois L.H.,Zegarski B.R.,Nuzzo R.G.Proc.Nati.Acad.Sci.USA 198784 4739-4742。
Hartwich,G.,Frischmann,P.,Ferrer,E.,第7601848号美国专利，于2002年12月21日提交。
Hurst,S.J.,Hill,H.D.,Mirkin,C.A.J.Am.Chem.Soc.2008,130,12192。
Jones,D.S.,Hachmann,J.P.,Conrad,M.J.,Coutts,S.,Livingston,D.A.第5391785号美国专利，提交日期1995年2月21日。
Letsinger,R.L.,Elghanian,R.,Viswanadham,G.,Mirkin,C.A.Bioconj.Chem.2000,11,15 289-291。
Li,Z.,Jin,R.,Mirkin,C.A.,Letsinger,R.L.Nucleic Acids Res.2002,30,1558-62。
Liepold,P.,Kratzmüller,T.,Persike,N.,Bandilla,M.,Hinz,M.,Wieder,H.,Hillebrandt,H.,Ferrer,E.,Hartwich,G.Anal Bioanal Chem,2008,391,1759-1772。
Merkins,C.A.,Letsinger,R.L.,Mucic,R.C.,Storhoff,J.J.Nature,1996,382,607.20。
Mucic,R.C.,Storhoff,J.J.,Mirkin,C.A.,Letsinger,R.L.J.Am.Chem.Soc.1998 120,12674-12675。
Nuzzo,R.G.,Allara,D.L.Jour.Am.Chem.Soc.1983,105,4481。
Seliger,H.,Prokein,T.第2005/0059728A1号美国专利，于2004年8月26日提交25。
Srivastava,S.C.；Thatikonda,S.K.；Srivastav,S.K.Shukla,P.第2012/000103号美国专利申请,2012。
Srivastava,S.C.,Thatikonda,S.K.,Srivastav,S.,Srivastava,A.临时申请的申请号为61/795851，提交日期为2012年10月27日。
Storhoff,J.J.,Elghanian,R.,Mucic,R.C.,Mirkin,C.A.,和Letsinger,R.L.J.Am.Chem.Soc.1998 120,1959-1964。
发明概述
结构1的亚磷酰胺衍生物和结构2的固体载体
如结构3、4中描述的C5-二硫戊环官能化的嘧啶核苷。
如结构5、6中描述的C8-二硫戊环官能化的嘌呤核苷。
如结构7、8描述的2’-O-二硫戊环官能化的嘧啶核苷。
如结构9、10描述的2’-O-二硫戊环官能化的嘌呤核苷。
如结构11、12描述的C5-二硫戊环官能化的嘧啶核苷亚酰胺。
如结构13、14描述的C8-二硫戊环官能化的嘌呤核苷亚酰胺。
如结构15、16描述的2’-O-二硫戊环官能化的嘧啶核苷亚酰胺。
如结构17、18描述的2’-O-二硫戊环官能化的嘌呤核苷亚酰胺。
如结构19-22所示的C-5官能化的嘧啶和C8-官能化的嘌呤琥珀酸盐。
如结构23-26所示的2’-O-官能化的嘧啶和嘌呤琥珀酸盐。
如结构27-30所示的C5官能化的嘧啶和嘌呤固体载体。
包含如上所述的5和2’-O-二硫戊环官能化的结构1至结构30的寡核糖核苷酸或寡脱氧核糖核苷酸。
来自以上的寡核糖核苷酸或寡脱氧核糖核苷酸与固体载体如金、量子点的缀合物如下图所示。
硫醇修饰的寡核苷酸在核酸化学领域中具有大量的应用，如其实现了各种配体的共价连接，并且还具有与金表面形成相对更牢固的键的能力。因此，具有硫醇基团的寡核苷酸可以化学吸附到金表面上并生成自组装单层(SAM)。DNA官能化的金纳米颗粒已在基于关键核酸的组装策略中成为被广泛使用的结构单元，并充当用于识别DNA片段中特定序列的独特探针，充当用于组装新结构和材料的结构单元，用于生物诊断法和基于纳米技术的疗法。
尽管硫醇基团与金元素形成相对较强的键(约30-40千卡/摩尔)，但是其在较高的温度下、在高盐浓度缓冲液中以及在其他硫醇的存在下被取代。对于许多使用这些缀合物的应用，需要寡核苷酸与金纳米颗粒的强结合。然而，为了避免硫醇的取代，在现有技术中已经引入一些能够引入多个硫醇基团的环状二硫化物修饰剂。其稳定性研究显示这些多硫醇官能化的寡核苷酸与相应的单硫醇衍生物相比形成相对更稳定的SAM。
在本发明中，我们描述了环状二硫戊环官能化的亚磷酰胺衍生物1(图1)和相应的二硫戊环琥珀酰基固体载体2(图1)的设计和有效合成。我们之前已经描述了用于引入两个硫醇基团的基于五元二硫化物(二硫戊环)的锚定基团3和4(图1)[Srivastava,S.C.,Thatikonda,S.K.,Srivastav,S.K.,Shukla,P.K.Srivastava,A.美国临时申请为61/795851，于2012年10月27日提交；美国非临时申请14/065,385，于2013年10月28日提交]。该二硫戊环修饰的合成简单，用途广泛，并且可以潜在地提供显示更高稳定性的金-寡核苷酸缀合物。本发明的任务是将该二硫戊环技术进一步扩展到核苷中。除了合成的二硫戊环官能化的衍生物1(图1)以外，我们由方案1至8设想了多种其他官能化的衍生物化合物。使用连接臂将二硫戊环部分缀合到核碱基或糖部分应生成非常令人感兴趣的官能化的硫醇寡核苷酸。相对长的连接臂的优点是其使得在固体表面上明确形成单体，并保持自组装单体处于离固体载体的最佳距离。寡核苷酸-金纳米颗粒缀合物对充当用于识别DNA片段中具体序列的独特探针，充当用于组装新结构的结构单元，用于生物诊断法和基于纳米技术的疗法。
附图简述
图1：2-(12-氨基十二烷基)-2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(54)的HPLC纯度分析。使用配备有ChromSepSS柱(4.6X250mm)10和ChromSep Guard-Column OmniSpher 5C18的Varian Prostar HPLC检查化合物的分析纯度。流动相：0.1M乙酸三乙基铵(TEAA)；B为CH3CN。使用在20min内将B从65升高到98％的线性梯度进行分析。通过在254nm下的UV吸收检测峰。
图2：2-(12-氨基十二烷基)-2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(54)的HPLC峰表格。
图3：2-(12-氨基十二烷基)-2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(54)的ESI/MS谱。MS m/z(C48H68N6O6Si)[M-H]-852.4，计算值853.18。在Perkin Elmer 30PE-SCIEX API-150质谱仪上进行ESI/MS分析。
图4：2-(12-氨基十二烷基)-2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(54)的1H NMR。在[0001.]Bruker 500MHz NMR波谱仪上记录1H NMR。使用氘代溶剂CDCl3校正化学位移(δ7.26ppm)。
图5：2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-2-(12-(5-(1,2-二硫戊环-3-基)戊酰胺)-十二烷基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(55)的HPLC纯度分析。使用配备有ChromSep SS柱(4.6X250mm)10和ChromSepGuard-Column OmniSpher C18的Varian Prostar HPLC检查化合物的分析纯度。流动相：0.1M乙酸三乙基铵(TEAA)；B为CH3CN。使用在20min内将B从0％升高到50％的线性梯度进行分析。通过在254nm下的UV吸收检测峰。
图6：2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-2-(12-(5-(1,2-二硫戊环-3-基)戊酰胺)-十二烷基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(55)的HPLC峰表格。
图7：2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-2-(12-(5-(1,2-二硫戊环-3-基)戊酰胺)-十二烷基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(55)的ESI/MS谱。MS m/z C56H80N6O7S2Si([M+H]+1042.2，计算值1041.18)。在Perkin Elmer30PE-SCIEX API-150质谱仪上进行ESI/MS分析。
图8：2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-2-(12-(5-(1,2-二硫戊环-3-基)戊酰胺)-十二烷基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(55)的1H NMR。在Bruker 500MHz NMR波谱仪上记录1H NMR。使用氘代溶剂CDCl3校正化学位移(δ7.26ppm)。
图9：3’-(2-氰基乙基二异丙基亚磷酰胺)-2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-2-(12-(5-(1,2-二硫戊环-3-基)戊酰胺)-十二烷基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(1)的HPLC纯度分析。使用配备有ChromSep SS柱(4.6X 250mm)10和ChromSep Guard-Column OmniSpher C18的Varian Prostar HPLC检查化合物的分析纯度。流动相：0.1M乙酸三乙基铵(TEAA)；B为CH3CN。使用在20min内将B从0升高到30％的线性梯度进行分析。通过在254nm下的UV吸收检测峰。
图10：3’-(2-氰基乙基二异丙基亚磷酰胺)-2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-2-(12-(5-(1,2-二硫戊环-3-基)戊酰胺)-十二烷基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(1)的HPLC峰表格。
图11：3’-(2-氰基乙基二异丙基亚磷酰胺)-2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-2-(12-(5-(1,2-二硫戊环-3-基)戊酰胺)-十二烷基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(1)的ESI/MS谱。MS m/z C65H97N8O8PS2Si[0002.]([M+H]+1242.3，计算值1241.58)。在Perkin Elmer 30PE-SCIEX API-150质谱仪上进行ESI/MS分析。
图12：3’-(2-氰基乙基二异丙基亚磷酰胺)-2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-2-(12-(5-(1,2-二硫戊环-3-基)戊酰胺)-十二烷基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(1)的31P NMR谱。在Bruker 202MHz NMR波谱仪上记录31PNMR。用于NMR分析的溶剂为CDCl3。
图13：3’-(2-氰基乙基二异丙基亚磷酰胺)-2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-2-(12-(5-(1,2-二硫戊环-3-基)戊酰胺)-十二烷基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(1)的UV吸收光谱。在Cary 50Bio UV-可见分光光度计上记录在320至240nm范围内的UV吸收光谱。
发明详述
本发明进一步将该二硫戊环技术进一步扩展到核苷中。使用连接臂将二硫戊环部分缀合到核碱基或糖部分应生成非常令人感兴趣的官能化的硫醇寡核苷酸。相对长的连接臂的优点是其使得在固体表面上明确形成单体，并保持自组装单体处于离固体载体的最佳距离。寡核苷酸-金纳米颗粒缀合物对充当用于识别DNA片段中具体序列的独特探针，充当用于组装新结构的结构单元，用于生物诊断法和基于纳米技术的疗法。
本发明的一个实施方案涉及一种核苷，其包括：鸟嘌呤，2’-脱氧核糖，在鸟嘌呤的N2处的二硫戊环衍生物；和在脱氧核糖的3’-O处的亚磷酰胺衍生物，或在脱氧核糖的3’-O处的固体载体，其中核苷由结构1或结构2表示：
本发明的一个实施方案涉及一种核苷，其包括：嘧啶；核糖；和在嘧啶的C5处的二硫戊环衍生物，其中所述核苷由结构3或结构4表示：
本发明的一个实施方案涉及一种核苷，其包括：嘌呤；核糖；和在嘌呤的C8处的二硫戊环衍生物，其中所述核苷由结构5或结构6表示：
本发明的一个实施方案涉及一种核苷，其包括：嘧啶；核糖；和在核糖的2’-O处的二硫戊环衍生物，其中所述核苷由结构7或结构8表示：
本发明的一个实施方案涉及一种核苷，其包括：嘌呤；核糖；和在核糖的2’O处的二硫戊环衍生物，其中所述核苷由结构9或结构10表示：
本发明的一个实施方案涉及一种核苷，其包括：嘧啶；核糖；在嘧啶的C5处的二硫戊环衍生物；和在核糖的3’-O处的亚磷酰胺基团，其中所述核苷由结构11或结构12表示：
本发明的一个实施方案涉及一种核苷，其包括：嘌呤；核糖；在嘌呤的C8处的二硫戊环衍生物；和在核糖的3’-O处的亚磷酰胺基团，其中所述核苷由结构13或结构14表示：
本发明的一个实施方案涉及一种核苷，其包括：嘧啶；核糖；在核糖的2’-O处的二硫戊环衍生物；和在核糖的3’-O处的亚磷酰胺基团，其中所述核苷由结构15或结构16表示：
本发明的一个实施方案涉及一种核苷，其包括：嘌呤；核糖；在核糖的2’-O处的二硫戊环衍生物；和在核糖的3’-O处的亚磷酰胺基团，其中所述核苷由结构17或结构18表示：
本发明的一个实施方案涉及一种核苷，其包括：核糖；在核糖的3’-O处的琥珀酸盐基团；和嘧啶或嘌呤，其中所述嘧啶具有在C5处的二硫戊环衍生物，并且所述嘧啶由结构19或结构20表示，所述嘌呤具有在C8处的二硫戊环衍生物，并且由结构21或结构22表示：
本发明的一个实施方案涉及一种核苷，其包括：核碱基；核糖；在核糖的2’-O处的二硫戊环衍生物；和在核糖的3’-O处的琥珀酸盐基团，其中所述核碱基为如结构23或结构24表示的嘧啶或如结构25或结构26表示的嘌呤：
本发明的一个实施方案涉及一种核苷，其包括：核碱基；核糖；在核糖的2’-O处的二硫戊环衍生物；和在核糖的3’O-处的固体载体，其中所述核碱基为如结构27或结构28表示的嘧啶或如结构29或结构30表示的嘌呤：
本发明的一个实施方案涉及核苷，其包括根据上述核苷之一的二硫戊环衍生物，其中所述核苷由结构1至结构30中的一个表示。
本发明的一个实施方案涉及缀合物，其包括：上述核苷和固体载体，其中所述固体载体是金或量子点，并且所述缀合物由下图表示：
为了显示该方案，我们已经成功地合成了N2-官能化的脱氧-鸟苷亚酰胺(1，图1)并提出了相应的具有固体载体的化合物的方案(2，图1)。除此之外，我们提出了各种二硫戊环官能化的DNA和RNA亚酰胺和固体载体(方案1至8)。这些单体用于在寡核苷酸的3’-或5’-末端处生成硫醇官能团。基于这些改进，我们坚定地认为我们的探针设计成理想地适合作为由二硫戊环部分组成的高质量探针应用。
硫醇修饰的寡核苷酸在核酸化学领域中具有大量应用，如其实现各种配体的共价连接，并且还具有与金表面形成相对更强的键的能力。DNA官能化的金纳米颗已经在基于关键核酸的组装策略和疗法中成为被广泛使用的结构单元。尽管硫醇基团与金元素形成相对较强的键(约30-40千卡/摩尔)，但是其在较高的温度下、在高盐浓度缓冲液中以及在其他硫醇的存在下被取代。对于许多使用这些缀合物的应用，需要寡核苷酸与金纳米颗粒的强结合。然而，为了避免硫醇的取代，在15现有技术中已经引入一些能够引入多个硫醇基团的环状二硫化物修饰剂。其稳定性研究显示这些多硫醇官能化的寡核苷酸与相应的单硫醇衍生物相比形成相对更稳定的SAM。在本申请中，我们描述了N2环状二硫戊环官能化的亚磷酰胺衍生物1(图1)和相应的二硫戊环琥珀酰基CPG载体2(图1)的设计和有效合成。除了合成的二硫戊环官能化的衍生物1(图1)以外，我们由方案1至8设想了各种其他官能化的衍生物化合物。使用连接臂将二硫戊环部分缀合到核碱基或糖部分应生成非常令人感兴趣的官能化的硫醇寡核苷酸。相对长的连接臂的优点是其使得在固体表面上明确形成单体，并保持自组装单体处于离固体载体的最佳距离。寡核苷酸-金纳米颗粒缀合物对充当用于识别DNA片段中具体序列的独特探针，充当用于组装新的结构的结构单元，用于生物诊断法和基于纳米技术的疗法。
核苷53的2-氟[Cao,H.,Yong,J.,Yinsheng W.Jour.of the Am.Chem.Soc.2007,129,12123-12130]被1,12-二氨基十二烷取代以提供氨基核苷54，产率为79％。使用EDC.HCl将核苷54偶联到硫辛酸以得到N2-二硫戊环偶联的产物55。最后，使用在无水THF中的N,N′-(二异丙基)氯代亚磷酰胺试剂和N,N’-二异丙基乙基胺将化合物55以67％的产率转化为目标亚酰胺1(方案9)。化合物55还可以转化为相应的琥珀酸盐57(方案10)，接着通过偶联到适合的固体载体得到化合物2(方案10)。这些目标化合物1和2可以掺入到寡核苷酸序列以得到在寡核苷酸序列的3’-或5’-末端处的二硫戊环修饰，如方案9和10所描绘的。
方案1：C5-二硫戊环官能化的尿苷亚酰胺和载体的合成方案
试剂和条件：(a)相应的二胺，MeOH；(b)硫辛酸，EDC.HCl，N,N’-二甲基甲酰胺，室温；(c)2-氰基乙基-N,N′-(二异丙基)氯代亚磷酰胺，N,N’-二异丙基乙基胺，无水THF；(d)琥珀酸酐，4-二甲基氨基吡啶，无水吡啶；(e)HBTU，N,N’-二异丙基乙基胺，具有胺官能团的固体载体。
提出的方案1概述了尿苷C-5间隔部分的合成，在所述尿苷C-5间隔部分的末端连接二硫戊环官能团。可以构想在C-5处的主链(solid chain)的其他修饰，如引入烷基羧基官能团以进一步延伸C-5并最终连接二硫戊环官能团。除了2’-脱氧核苷以外，也构想了2’-修饰的核苷，如2’-F、2’-O甲基、2’-O烷基、2’-O-氨基(保护的)。可以为了更好和更多样的检测应用而将各种发色团连接到该核苷以及寡核苷酸链。构想了亚磷酰胺和琥珀酸盐。后者官能团可以用于将化合物(9)连接到各种固体载体。
方案2：C5-二硫戊环官能化的胞苷亚酰胺和载体的合成方案
试剂和条件：a)相应的二胺，MeOH；b)硫辛酸，EDC.HCl，N,N’-二甲基甲酰胺，室温；c)2-氰基乙基-N,N′-(二异丙基)氯代亚磷酰胺,N,N’-二异丙基乙基胺，无水THF；d)琥珀酸酐，4-二甲基氨基吡啶，无水吡啶；e)HBTU，N,N’-二异丙基乙基胺，具有胺官能团的固体载体。
提出的方案2概述了胞苷C-5间隔部分的合成，在所述胞苷C-5间隔部分的末端连接二硫戊环官能团。可以构想在C-5处的主链的其他修饰，如引入烷基羧基官能团以进一步延伸C-5并最终连接二硫戊环官能团。除了2’-脱氧核苷以外，也构想了2’-修饰的核苷，如2’-F、2’-O甲基、2’-O烷基、2’-O-氨基(保护的)。可以为了更好和更多样的检测应用而将各种发色团连接到该核苷以及寡核苷酸链。构想了亚磷酰胺和琥珀酸盐。后者官能团可以用于将化合物(15)连接到各种固体载体。
方案3：C8-二硫戊环官能化的腺苷亚酰胺和载体的合成方案
试剂和条件：a)相应的二胺，MeOH；b)硫辛酸，EDC.HCl，N,N’-二甲基甲酰胺，室温；c)2-氰基乙基N,N′-(二异丙基)氯代亚磷酰胺，N,N’-二异丙基乙基胺，无水THF；d)琥珀酸酐，4-二甲基氨基吡啶，无水吡啶；e)HBTU，N,N’-二异丙基乙基胺，具有胺官能团的固体载体。
提出的方案3概述了脱氧腺苷C-8间隔部分的合成，在所述脱氧腺苷C-8间隔部分的末端连接二硫戊环官能团。可以构想在C-8处的主链的其他修饰，如引入C-8-O-烷基官能团以进一步延伸C-8并最终连接二硫戊环官能团。除了2’-脱氧核苷以外，也构想了2’-修饰的核苷，如2’-F、2’-O甲基、2’-O烷基、2’-O-氨基(保护的)。可以为了更好和更多样的检测应用而将各种发色团连接到该核苷以及寡核苷酸链。构想了亚磷酰胺和琥珀酸盐。后者官能团可以用于将化合物(21)连接到各种固体载体。
方案4：C8-二硫戊环官能化的鸟苷亚酰胺和载体的合成方案
试剂和条件：a)相应的二胺，MeOH；b)硫辛酸，EDC.HCl，N,N’-二甲基甲酰胺，室温；c)2-氰基乙基-N,N′-(二异丙基)氯代亚磷酰胺，N,N’-二异丙基乙基胺，无水THF；d)琥珀酸酐，4-二甲基氨基吡啶，无水吡啶；e)HBTU，N,N’-二异丙基乙基胺，具有胺官能团的固体载体。
提出的方案4概述了鸟苷C-8间隔部分的合成，在所述鸟苷C-8间隔部分的末端连接二硫戊环官能团。可以构想在C-8处的主链的其他修饰，如引入8-O-烷基官能团以进一步延伸C-8并最终连接二硫戊环官能团。除了2’-脱氧核苷以外，也构想了2’-修饰的核苷，如2’-F、2’-O甲基、2’-O烷基、2’-O-氨基(保护的)。可以为了更好和更多样的检测应用而将各种发色团连接到该核苷以及寡核苷酸链。构想了亚磷酰胺和琥珀酸盐。后者官能团可以用于将化合物(27)连接到各种固体载体。在提出的方案4中，O6已使用保护基团保护，该保护基团可以在温和条件下脱除以生成鸟苷的游离的O6羰基官能团。
方案5：2’-O-二硫戊环官能化的尿苷亚酰胺和载体的合成方案
试剂和条件：a)；b)硫辛酸，EDC.HCl，N,N’-二甲基甲酰胺，室温；c)2-氰基乙基-N,N′-(二异丙基)氯代亚磷酰胺，N,N’-二异丙基乙基胺，无水THF；d)琥珀酸酐，4-二甲基氨基吡啶，无水吡啶；e)HBTU，N,N’-二异丙基乙基胺，具有胺官能团的固体载体。
提出的方案5概述了尿苷2’-O-烷基间隔部分的合成，在所述尿苷2’-O-烷基间隔部分的末端连接二硫戊环官能团。可以构想在2’-O-处的主链的其他修饰，如引入烷基羧基官能团以进一步延伸O-2’-并最终连接二硫戊环官能团。可以将各种发色团连接到该核苷以合成用于更好和更多样的检测应用的寡核苷酸链。构想了亚磷酰胺和琥珀酸盐。后者官能团可以用于将化合物(33)连接到各种固体载体。
方案6：2’-O-二硫戊环官能化的胞苷亚酰胺和载体的合成方案
试剂和条件：a)；b)硫辛酸，EDC.HCl，N,N’-二甲基甲酰胺，室温；c)2-氰基乙基-N,N′-(二异丙基)氯代亚磷酰胺，N,N’-二异丙基乙基胺，无水THF；d)琥珀酸酐，4-二甲基氨基吡啶，无水吡啶；e)HBTU，N,N’-二异丙基乙基胺，具有胺官能团的固体载体。
提出的方案6概述了胞苷2’-O-烷基间隔部分的合成，在所述胞苷2’-O-烷基间隔部分的末端连接二硫戊环官能团。可以构想在2’-O-处的侧链的其他修饰，如引入2’-O-烷基羧基官能团以进一步延伸O-2’-并最终连接二硫戊环官能团。可以将各种发色团连接到该核苷以合成用于更好和更多样的检测应用的寡核苷酸链。构想了亚磷酰胺和琥珀酸盐。后者官能团可以用于将化合物(39)连接到各种固体载体。
方案7：2’-O-二硫戊环官能化的腺苷亚酰胺和载体的合成方案
试剂和条件：a)；b)硫辛酸，EDC.HCl，N,N’-二甲基甲酰胺，室温；c)2-氰基乙基-N,N′-(二异丙基)氯代亚磷酰胺，N,N’-二异丙基乙基胺，无水THF；d)琥珀酸酐，4-二甲基氨基吡啶，无水吡啶；e)HBTU，N,N’-二异丙基乙基胺，具有胺官能团的固体载体。
提出的方案7概述了腺苷2’-O-烷基间隔部分的合成，在所述腺苷2’-O-烷基间隔部分的末端连接二硫戊环官能团。可以构想在2’-O-处的侧链的其他修饰，如引入2’-O-烷基羧基官能团以进一步延伸O-2’-并最终连接二硫戊环官能团。可以将各种发色团连接到该核苷以合成用于更好和更多样的检测应用的寡核苷酸链。构想了亚磷酰胺和琥珀酸盐。后者官能团可以用于将化合物(45)连接到各种固体载体。
方案8：2’-O-二硫戊环官能化的鸟苷亚酰胺和载体的合成方案
试剂和条件：a)；b)硫辛酸，EDC.HCl，N,N’-二甲基甲酰胺，室温；c)2-氰基乙基-N,N′-(二异丙基)氯代亚磷酰胺，N,N’-二异丙基乙基胺，无水THF；d)琥珀酸酐，4-二甲基氨基吡啶，无水吡啶；e)HBTU，N,N’-二异丙基乙基胺，具有胺官能团的固体载体。
提出的方案8概述了鸟苷2’-O-烷基间隔部分的合成，在所述鸟苷2’-O-烷基间隔部分的末端连接二硫戊环官能团。可以构想在2’-O-处的侧链的其他修饰，如引入2’-O-烷基羧基官能团以进一步延伸O-2’-并最终连接二硫戊环官能团。可以将各种发色团连接到该核苷以合成用于更好和更多样的检测应用的寡核苷酸链。构想了亚磷酰胺和琥珀酸盐。后者官能团可以用于将化合物(51)连接到各种固体载体。
在提出的方案8中，O6已使用保护基团保护，该保护基团可以在温和条件下脱除以生成鸟苷的游离的O6羰基官能团。
方案9：N2-鸟苷官能化的二硫戊环亚磷酰胺和相应的寡核苷酸的合成
试剂和条件：a)在MeOH中的1,12-二氨基十二烷，40℃，18h，79％；b)硫辛酸，EDC.HCl，N,N’-二甲基甲酰胺，室温，67％；c)2-氰基乙基-N,N′-(二异丙基)氯代亚磷酰胺，N,N’-二异丙基乙基胺，无水THF，0C到室温，66％；d)寡核苷酸合成；
方案10：N2-鸟苷官能化的二硫戊环固体载体的合成和随后的寡核苷酸的合成
试剂和条件：a)琥珀酸酐，4-二甲基氨基吡啶，无水吡啶；b)HBTU，N,N’-二异丙基乙基胺，CPG-长链烷基胺间隔基团。
可以合成寡核苷酸如56和58，其在序列内具有不同的受关注的核苷。B可以是天然的或修饰的核苷、嘌呤或嘧啶修饰，例如但不限于5-氟-U、5-氟dU、5-氟-dC、5-氟-rC、假尿苷、5-甲基-dU、5-甲基-rU、5-甲基-dC、5-甲基-rC、5-溴-dU、5-溴-rU、5-溴-dC、5-溴-rC、5-碘-dU、5-碘-rU、5-乙烯基-dU、5-乙烯基-rU、5-乙烯基胸苷、N-3甲基脱氧尿苷、N-3甲基-核糖尿苷、N-3甲基胸苷、4-硫尿苷、4-硫-2’-脱氧尿苷、2,6-二氨基嘌呤脱氧核苷、N-3甲基核糖胸苷、2,6-二氨基嘌呤核苷、8-溴-2’-脱氧腺苷、8-溴-r-腺苷、8-氧代-脱氧腺苷、8-氧代-核糖腺苷、8-氧代-2’-脱氧-腺苷、8-氧代-核糖腺苷、8-氧代-脱氧肌苷、8-氧代-核糖肌苷、8-溴-脱氧肌苷、8-溴-核糖肌苷、N-1甲基-核糖腺苷、N-1甲基-2’-脱氧腺苷、N-1甲基2’-脱氧肌苷、N-1甲基核糖腺苷、N-1甲基脱氧鸟苷、N-1-甲基-核糖鸟苷、亚乙烯基腺苷、亚乙烯基2’-脱氧腺苷、嘌呤2’-脱氧核苷、嘌呤-核糖核苷、2-氨基嘌呤-2’-脱氧核苷、2-氨基嘌呤-核糖核苷。通过该方法合成的DNA的内部位置的标记可以使用发色团实现，所述发色团例如但不限于荧光素-C-5dT、Dabcyl-C-5胸苷、内部羧基5-dU-丙烯酸甲酯、生物素dT(通过间隔基团连接到dU的C-5的生物素)、氨基-dT(通过C-6间隔基团连接到C-5dU的末端氨基)。修饰的核苷的糖修饰可以由以下组成：2’-脱氧-2’-氟核糖核苷(2’-F-ANA)，如在由本发明的方法合成的RNA或DNA序列的一个或多个位置包含2’-氟的A、C、G、U、肌苷和修饰的核苷。
修饰的核苷的糖修饰可以由以下组成：2’-脱氧-2’-甲氧基核糖核苷(2’-OMe-)，如在由该方法合成的RNA或DNA序列的一个或多个位置包含2’-甲氧基的A、C、G、U、肌苷和修饰的核苷。修饰的核苷的糖修饰可以由以下组成：2’-脱氧-2’-氨基核糖核苷(2’-NH2)，如在由该方法合成的RNA或DNA序列的一个或多个位置包含2’-氨基的A、C、G、U、肌苷和修饰的核苷。修饰的核苷的糖修饰可以由以下组成：2’-脱氧-2’-末端氨基核糖核苷(2’-末端NH2)，其通过2-10个原子的间隔基团连接在核苷，如在由该方法合成的RNA或DNA序列的一个或多个位置包含2’-末端氨基的A、C、G、U、肌苷和修饰的核苷上。修饰的核苷的糖修饰可以由以下组成：2’-脱氧-2’-甲氧基乙氧基核糖核苷(2’-MOE)，如在由该方法合成的RNA或DNA序列的一个或多个位置包含2’-MOE的A、C、G、U、肌苷和修饰的核苷。修饰的核苷的糖修饰可以由以下组成：其他2’-O-烷基，如2’-脱氧-2’-乙氧基、炔丙基、丁炔核糖核苷(2’-OEt，O-炔丙基，2’-O-丁炔)，如在由该方法合成的RNA或DNA序列的一个或多个位置包含2’-2’-OEt、O-炔丙基、2’-O-丁炔的A、C、G、U、肌苷和修饰的核苷。
实施例1
2-(12-氨基十二烷基)-2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(54)
将2-氟-2’-脱氧鸟苷核苷(5g，7.9mmol)溶于新鲜制备的于MeOH中的1,12-二氨基十二烷(79mmol，10：90，v/v)。在40℃下搅拌反应混合物18hr后，将其蒸发至干并使用CHCl3：三乙胺：MeOH(95：5：0到91：5：4，v/v/v)通过硅胶柱色谱纯化，以得到化合物54(5克，79％)，为白色固体物质，Rf＝0.5(氯仿：甲醇：TEA；90：05：05)，MS m/z([M+H]+854.2，计算值853.18)，MS m/z(C48H68N6O6Si)[M-H]-852.4，计算值853.18)；1HNMR(DMSO,d6)7.91(s,1H),7.32-7031(d,2H),7.22-7.15(m,7H),6.80-6.74(m,5H),6.25-6.22(t,1H),4.51(s,2H),4.42(s,1H),3.94-3.91(q,1H),3.71-3.70(d,6H),3.28-2.83(m,13H),2.42-2.39(q,1H),2.29-2.26(q,1H),1.46(s,2H),1.31-0.91(m,23H)，HPLC分析单峰在11.257min处(于0.1M TEAA缓冲液中的65至98％乙腈)，以及纯度为98.54％。
实施例2
2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-2-(12-(5-(1,2-二硫戊环-3-基)戊酰胺)-十二烷基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(55)
将化合物54(2.5g，2.93mmol)溶于无水N,N’-二甲基甲酰胺(25mL)中并向其中添加EDC.HCL(3.1g，16.11mmol))。搅拌反应30min后，在室温下添加硫辛酸(3.02g，14.65mmol)。在室温下搅拌反应16h后，将其蒸发至干并通过硅胶柱色谱纯化(CHCl3：己烷：丙酮：三乙胺：MeOH,47：30：20：1：2，v/v/v/v/v)以提供化合物55(2.4g，67％)，为白色固体物质。Rf＝0.6(CHCl3：己烷：丙酮：三乙胺：MeOH，47：30：20：1：2，v/v/v/v/v)；MS m/z C56H80N6O7S2Si([M+H]+1042.2，计算值1041.18)[M-H]-1040.3，计算值1041.18)；1H NMR(DMSO-d6/D2O)8.23(s,1H),7.92(s,1H),7.92(s,1H),7.73-7.75(t,1H),7.28-7.29(t,2H),7.13-7.19(m,7H),6.71-6.77(dd,4H),6.21-6.23(t,1H),4.43-4.49(q,3H),3.92-3.93(d,1H),3.68-3.69(d,6H),3.52-3.56(q,8H),2.96-3.16(m,8H),2.87(s,12H),2.71(s,11H),2.26-2.36(m,1H),2.01-2.06(m 1H),2.01-2.04(t,2H),1.80-1.82(m 1H),1.46-1.48(m,5H),1.10-1.48(m 23H)。HPLC分析单峰在6.527min处(于0.1M TEAA缓冲液中的0至50％乙腈)，以及纯度为97.21％。
实施例3
3’-(2-氰基乙基二异丙基亚磷酰胺)-2'-脱氧-5'-O-(4,4'-二甲氧基三苯甲基)-2-(12-(5-(1,2-二硫戊环-3-基)戊酰胺)-十二烷基)-O6-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-鸟苷(1)
通过与无水CH3CN(1×25mL)共蒸发干燥DMT-二硫戊环偶联的核苷55(2.4g，2.3mmol)，并在高真空泵上干燥过夜，然后溶于无水THF(25mL)中。向其中添加N,N’-二异丙基乙基胺(1.2mL，6.9mmol)并在冰冷的水浴中冷却。氩气鼓泡25min后，在完全氩气气氛下添加2-氰基乙基-N,N′-(二异丙基)氯代亚磷酰胺(0.565mL，2.53mmol)并在冰冷的水浴中搅拌反应混合物1h，然后使用EtOAc(100mL)稀释。使用饱和NaHCO3水溶液(100mL)和饱和NaCl水溶液(100mL)洗涤有机相。使用EtOAc(250mL)反萃合并的水相。将合并的有机相蒸发至干，并通过硅胶柱色谱(29：70：01己烷：EtOAc：三乙胺，v/v/v)纯化产生的残留物，得到目标亚酰胺1(1.5g，66％)，为无色油状物。Rf＝0.5(EtOAc：己烷：三乙胺，70：29：01，v/v/v)。MS m/z C65H97N8O8PS2Si([M+H]+1242.3，计算值1241.58)。31P NMR(CDCl3)149.527和149.196ppm。HPLC分析双峰在14.924和16.271min处(于0.1M TEAA缓冲液中的0-30％乙腈)，以及纯度为99.33％。

Claims (14)

1.一种核苷，其包括：
鸟嘌呤，
2’-脱氧核糖，
在所述鸟嘌呤的N2处的二硫戊环衍生物；和
在3’处的亚磷酰胺衍生物或在3’处的固体载体，
其中所述核苷由结构1或结构2表示：
2.一种核苷，其包括：
嘧啶；
核糖；和
在所述嘧啶的C5处的二硫戊环衍生物，
其中所述核苷由结构3或结构4表示：
3.一种核苷，其包括：
嘌呤；
核糖；和
在所述嘌呤的C8处的二硫戊环衍生物，
其中所述核苷由结构5或结构6表示：
4.一种核苷，其包括：
嘧啶；
核糖；和
在所述核糖的2’-O处的二硫戊环衍生物，
其中所述核苷由结构7或结构8表示：
5.一种核苷，其包括：
嘌呤；
核糖；和
在所述核糖的2’O处的二硫戊环衍生物，
其中所述核苷由结构9或结构10表示：
6.一种核苷，其包括：
嘧啶；
核糖；
在嘧啶的C5处的二硫戊环衍生物；和
在所述核糖的3’-O处的亚磷酰胺基团，
其中所述核苷由结构11或结构12表示：
7.一种核苷，其包括：
嘌呤；
核糖；
在所述嘌呤的C8处的二硫戊环衍生物；和
在所述核糖的3’-O处的亚磷酰胺基团，
其中所述核苷由结构13或结构14表示：
8.一种核苷，其包括：
嘧啶；
核糖；
在所述核糖的2’-O处的二硫戊环衍生物；和
在所述核糖的3’-O处的亚磷酰胺基团，
其中所述核苷由结构15或结构16表示：
9.一种核苷，其包括：
嘌呤；
核糖；
在所述核糖的2’-O处的二硫戊环衍生物；和
在所述核糖的3’-O处的亚磷酰胺基团，
其中所述核苷由结构17或结构18表示：
10.一种核苷，其包括：
核糖；
在所述核糖的3’-O处的琥珀酸盐基团；和
嘧啶或嘌呤，
其中所述嘧啶具有在C5处的二硫戊环衍生物，并且所述嘧啶由结构19或结构20表示，和
所述嘌呤具有在C8处的二硫戊环衍生物，并且由结构21或结构22表示：
11.一种核苷，其包括：
核碱基；
核糖；
在所述核糖的2’-O处的二硫戊环衍生物；和
在所述核糖的3’-O处的琥珀酸盐基团，
其中所述核碱基为嘧啶或嘌呤，
其中所述嘧啶由结构23或结构24表示，和
所述嘌呤由结构25或结构26表示：
12.一种核苷，其包括：
核碱基；
核糖；
在所述核糖的2’-O处的二硫戊环衍生物；和
在所述核糖的3’O-处的固体载体，
其中所述核碱基为嘧啶或嘌呤，
其中所述嘧啶由结构27或结构28表示，和
所述嘌呤由结构29或结构30表示：
13.一种核苷，其包括根据权利要求1至12的二硫戊环衍生物，其中所述核苷由结构1至结构30之一表示。
14.一种缀合物，其包括权利要求13的核苷和固体载体，
其中所述固体载体是金或量子点，和
所述缀合物由下图表示：
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