CN110300804B - 通过胶束催化合成dna缀合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过胶束催化合成嵌合缀合物分子的方法，所述嵌合缀合物分子可以形成DNA编码的化合物文库的一部分，其中DNA偶联的有机起始分子通过胶束催化，利用位于胶束内的催化剂与另一种有机化合物反应，以形成与DNA识别码标签偶联的有机候选化合物的缀合物。

Description

通过胶束催化合成DNA缀合物的方法
发明领域
本发明涉及通过胶束催化，使用DNA偶联的有机起始分子合成DNA缀合物的方法，所述DNA缀合物形成DNA编码的化合物文库的一部分，所述有机起始分子通过胶束催化与另一种有机化合物反应形成偶联到DNA识别码标签的有机候选化合物的缀合物。本发明进一步涉及由此获得的缀合物分子和DNA编码的化合物文库，其包含所述缀合物以及用于本发明方法的胶束和水性分散体。
背景技术
DNA编码的化学文库(DECL)代表一种用于药物发现的工具。DECL技术允许以适中的成本合成和筛选前所未有规模的化学库。DECL的特征是在DNA片段上显示单个小的有机化学部分，所述DNA片段作为可扩增的识别条形码。DNA标签允许同时筛选大量化合物(高达数十亿分子)，因为可以通过PCR扩增和DNA条形码测序轻松鉴定和定量命中化合物。已经使用了几种方法来生成DECL。最常见的是组合混合和分离合成策略，其中制备性有机合成和编码步骤以交替方式进行。
文库合成的先决条件是用于合成有机化学部分的合成方法与DNA的相容性。目前，满足该要求的反应方法非常有限。因此，DECL偏向特定的化学空间，与设计筛选库以尽可能广泛地覆盖化学空间的努力相矛盾。DECL合成研究的当前挑战是开发新的合成方案，其以DNA兼容的方式提供小和几何学确定的(刚性)支架的DNA缀合物，其作为后续组合文库合成的起始点。
为了克服上述缺点，在本申请中，使用位于胶束内的催化剂的胶束催化以合成DNA偶联化合物。在化学转化过程中保护DNA免受催化剂影响的能力，反之亦然，即催化剂免受DNA中毒的能力上具有巨大的潜力。众所周知，DNA核碱基具有多个金属配位位点，因此在DNA标签存在下进行交叉偶联反应具有挑战性。
本发明人发现，可以通过胶束催化对附着于DNA的小有机分子进行化学反应而不影响所述DNA。为此目的，使用Suzuki(铃木)偶联反应作为实例来证明催化剂固定的胶束催化的可行性。详细地，在用于DNA编码化学方法的胶束催化的Suzuki反应中使用NHC-钯催化剂，以提供胶束催化的概念验证，其中固定化催化剂位于胶束的核心中。
发明内容
在第一方面，本发明涉及通过胶束催化合成嵌合缀合物分子的方法，所述嵌合缀合物分子包含
(A)小的有机候选化合物，其中所述小的有机候选化合物可通过使第一小有机分子与第二小有机分子反应得到，共价偶联至
(B)第一DNA识别码标签，
其中所述方法包括
(a)在含水溶剂中混合
(1)缀合起始分子，其包含与第一DNA识别码标签共价缀合的第一小有机分子；
(2)第二小有机分子，其与共价连接于第一DNA识别码标签的第一小有机分子反应，得到嵌合缀合物分子；和
(3)包含亲水嵌段和疏水嵌段的两亲性嵌段共聚物，其中疏水嵌段用催化第一和第二小有机分子之间反应的催化剂官能化，
得到以含水溶剂为连续相的反应混合物，
其中两亲性嵌段共聚物的加入量使反应混合物中两亲性嵌段共聚物的最终浓度高于所述两亲性嵌段共聚物的临界胶束浓度(CMC)；
(b)将步骤(a)中得到的反应混合物置于允许两亲性嵌段共聚物的胶束形成和胶束内部的第一和第二小有机分子之间反应的条件下；和
(c)从反应混合物中纯化嵌合缀合物分子。
在各种实施方案中，该方法还包括步骤(d)将步骤(c)中获得的嵌合缀合物分子的第一DNA识别码标签连接至第二DNA识别码标签。
在各种其他实施方案中，第一和/或第二DNA识别码标签的长度为至少4个核苷酸，优选至少5个核苷酸，至少6个核苷酸，至少10个核苷酸或至少14个核苷酸。
在更多其他实施方案中，第一DNA识别码标签通过连接基团，优选聚(乙二醇)连接基团与小有机候选化合物共价连接。
在各种实施方案中，第一DNA识别码标签或连接基团通过酰胺键与小有机候选化合物共价连接。
在进一步的实施方案中，本发明涉及第一小有机分子的log P(分配系数)值高于0的方法。
在各种实施方案中，第二小有机分子的log P(分配系数)值高于0。
在各种其他实施方案中，第一小有机分子是(杂)芳族有机部分，优选芳族部分，更优选苯基部分，其中(杂)芳族部分被至少一个卤素取代基，优选溴或碘取代。在更优选的实施方案中，第一有机部分是苯基碘化物部分。
在其他各种实施方案中，第二有机分子选自有机硼酸或硼酸酯，优选(杂)芳族硼酸或硼酸酯，烯烃或炔烃。
在该方法的各种实施方案中，两亲性嵌段共聚物包含聚(苯乙烯-共-N-乙烯基咪唑)作为疏水性嵌段。
在该方法的更多实施方案中，两亲性嵌段共聚物包含聚(丙烯酸酯)，聚(丙烯酸)或聚(丙烯酰胺)，优选聚(丙烯酰胺)。
在各种实施方案中，催化剂是过渡金属催化剂，优选钯，或酸性基团，例如磺酸。在更优选的实施方案中，催化剂是N-杂环卡宾钯络合物。
在各种实施方案中，第一和第二小有机分子之间的反应是Suzuki反应或Heck(赫克)反应。
在各种其它实施方案中，步骤(b)在升高的温度下进行，优选≥20℃，更优选≥40℃，甚至更优选≥50℃，甚至更优选≥60℃，但优选低于95℃。
在其他各种实施方案中，步骤(b)进行至少1小时，更优选至少2小时，甚至更优选至少4小时的时间。
在各种实施方案中，相对于第一小有机分子，第二小有机分子以至少50倍，优选至少100倍摩尔过量使用。
在进一步的实施方案中，步骤(c)包括通过色谱法或通过沉淀纯化嵌合缀合物分子。
在另一方面，本发明涉及具有外部亲水部分和内部疏水部分的胶束，其包含(a)多个两亲性嵌段共聚物分子，每个分子包含亲水性嵌段和疏水性嵌段，其中多个两亲性嵌段共聚物分子的亲水性嵌段形成胶束的外部亲水部分，多个两亲性嵌段共聚物分子的疏水性嵌段形成胶束的内部疏水部分；(b)至少一种嵌合缀合分子，其包含插入胶束中的小有机候选化合物，使得DNA主要位于胶束的外侧，并且小的有机候选化合物位于胶束的内侧。
另一方面，本发明涉及一种分散组合物，其包含(a)一种或多种本发明的胶束和(b)连续水相。
在另一方面，本发明涉及可通过本发明的方法获得的嵌合化合物(DNA编码的有机化合物)。
在另一方面，本发明还包括DNA编码的化合物文库，其包含至少一种可通过本发明的方法获得的嵌合化合物。
应理解，上述公开的实施方案的所有组合也旨在落入本发明的范围内。
附图的简要说明
当结合非限制性实施例和附图考虑时，参考详细描述将更好地理解本发明。
图1显示了使用胶束形成保护DNA的图示。
图2显示了通过酰胺偶联制备起始物质的合成方案。
图3显示了使用HATU作为偶联剂形成酰胺键的机理。
图4显示未反应的起始物质6的封端。
图5显示了DNA沉淀的图示。
图6显示了Glen-PakTM柱的图片。
图7显示六聚体DNA-苯基碘化物缀合物1a与苯基硼酸2的胶束催化Suzuki反应，得到使用胶束形成性Pd催化剂3催化的DNA-联苯缀合物4。
图8显示了关于反应条件优化的数据。
图9显示硼酸/酯的筛选。
图10显示筛选的硼酸酯2a-ag。
图11显示没有PEG-接头的Suzuki反应。
图12显示利用丙烯酸的Heck反应。
图13显示14聚体DNA-苯基碘化物缀合物与苯基硼酸2的胶束催化Suzuki反应的产物，从而使用胶束形成性Pd催化剂3催化得到DNA-联苯基缀合物，还显示了产物的MALDI-MS谱。
图14a)显示DNA-缀合物4；b)磺酸固定的两亲性嵌段共聚物的结构。
具体实施方式
本发明人出乎意料地发现，两个小的有机分子(其中这些分子之一与DNA标签偶联)可以彼此反应而不影响DNA，如果在胶束催化系统中进行所述反应的话。通常，DNA对催化剂诱导的化学改变高度敏感。胶束催化系统允许将DNA和催化剂空间隔离，从而保护DNA的化学稳定性。因此，本合成化合物的方法拓宽了可用于涉及与DNA偶联的起始物的反应的化学空间，并且可能有助于例如合成更多样化的DNA编码的化学文库(DECL)。
在第一方面，本发明涉及通过胶束催化合成嵌合缀合物分子的方法，所述嵌合缀合物分子包含
(A)小有机候选化合物，其中所述小有机候选化合物可通过使第一小有机分子与第二小有机分子反应得到，共价偶联至
(B)第一DNA识别码标签，
其中所述方法包括
(a)在含水溶剂中混合
(1)缀合起始分子，其包含与第一DNA识别码标签共价缀合的第一小有机分子；
(2)第二小有机分子，其与共价连接于第一DNA识别码标签的第一小有机分子反应，得到嵌合缀合物分子；和
(3)包含亲水嵌段和疏水嵌段的两亲嵌段共聚物，其中疏水嵌段用催化第一和第二小有机分子之间反应的催化剂官能化，
得到以含水溶剂为连续相的反应混合物，
其中两亲性嵌段共聚物的加入量使反应混合物中两亲性嵌段共聚物的最终浓度高于所述两亲性嵌段共聚物的临界胶束浓度(CMC)；
(b)将步骤(a)中得到的反应混合物置于允许两亲性嵌段共聚物的胶束形成和胶束内部的第一和第二小有机分子之间反应的条件下；和
(c)从反应混合物中纯化嵌合缀合物分子。
如本文所用，术语“胶束催化”涉及通过添加能够形成胶束的两亲物(此处为两亲性嵌段共聚物)在溶液中的化学反应，其浓度高于其临界胶束浓度从而形成胶束，并且反应可以在所述胶束的环境中发生。不希望受具体理论束缚，据信所述反应的发生可能是由于例如胶束中反应物的浓度更高，更有利于物质的取向和溶剂化，或者增强了表面活性剂聚集体的胶束伪相中的速率常数。
如本文所用，术语“嵌合缀合物分子”是指包含两种或更多种彼此化学连接的分子的化合物，通常且优选通过共价键。嵌合缀合物化合物包含与核酸，优选DNA部分共价偶联的小有机候选化合物。核酸可以是单链或双链，优选地是单链或双链DNA，更优选是双链DNA。还包括经修饰以增加稳定性的DNA衍生物。共价键的类型可以根据所需的连接化学反应而变化。合适的化学键是本领域公知的，包括但不限于酰胺键、二硫键、硫酯键、三唑键和酯键。优选用氨基修饰DNA的方法，然后氨基与有机分子上的氨基反应基团，例如羧基反应。优选地，核酸部分和有机分子通过酰胺键连接。
术语“小有机候选化合物”是指基于碳的化合物，特别是小有机分子。有机候选化合物可显示生物活性，例如但不限于药学的、抗生素、杀虫、除草或杀真菌活性。优选地，有机候选化合物包含(杂)环结构，例如芳族脂环或环系或相应的杂芳基或杂环结构。
本文所用的术语“(杂)环”是指芳族或非芳族饱和的单-或多-，例如双-或三环，环系统，包括退火(annealed)和稠环系统，具有2至20个，优选2至14个环碳原子，并且任选地含有选自O、S或N的1-5个环原子。合适的杂环系统的非限制性实例包括呋喃基、咪唑基、异恶唑基、恶二唑基、恶唑基、吡唑基、吡咯基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、噻唑基、三唑基、四唑基、噻吩基、咔唑基、苯并咪唑基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、吲哚基、喹啉基、苯并三唑基、苯并噻唑基、苯并恶唑基、苯并咪唑基、异喹啉基、异吲哚基、吖啶基或苯并异恶唑基。合适的杂环的非限制性实例还包括氮丙啶基、哌啶基、吡咯烷基、哌嗪基、四氢吡喃基、四氢呋喃基、四氢噻吩基、吗啉基、硫代吗啉基等。小有机候选化合物通常可通过使第一小有机分子与第二小有机分子反应而在本发明的方法中获得。在一个实施方案中，小有机候选化合物可选自符合或不符合里宾斯基(Lipinski)五规则的小分子、(环状)肽，其混合物。
如本文所用，“有机分子”可以指不同类别的分子，例如符合或不符合里宾斯基五规则的小分子。
如本文所用，术语“第一和/或第二有机分子”的上下文中的“小”涉及由2个或更多个碳原子和至多50个碳原子组成的化合物，更优选最多30、最多29、最多28、最多27、最多26、最多25、最多24、最多23、最多22、最多21、最多20、最多19、最多18、最多17、最多16或最多15个碳原子。在其他各种实施方案中，“小”有机分子的分子量为至多1500道尔顿，优选至多700道尔顿，更优选至多500道尔顿。
在更进一步的实施方案中，第一和/或第二小有机分子的log P(分配系数)值高于0。优选第一小有机分子的log P值高于0，优选高于0.5、高于1.0、高于2.0或高于3.0。log P值如下定义。
选择第一和第二小有机分子，使得通过彼此反应形成所需的候选化合物。为了实现这一点，两种分子可以选自如上定义的有机部分，其包含允许发生所需反应的官能团。这些基团包括但不限于卤素、羟基、羧基、羰基、胺(基)、磺酸酯基、膦酸酯基等，以及前述的酰胺基团的组合，以及具有碳双键和三键的基团，如乙烯基、烯丙基和链烯基。化合物的骨架结构可以是烷烃、环烷烃、芳基或其各自的杂变体。
在各种实施方案中，小有机分子因此可以选自直链或支链、取代或未取代的烷基、直链或支链、取代或未取代的杂烷基、直链或支链、取代或未取代的链烯基、直链或支链、取代的或未取代的杂烯基、直链或支链、取代或未取代的炔基、直链或支链、取代或未取代的杂炔基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环烷基、取代或未取代的芳基、或取代或未取代的杂芳基、直链或支链、取代或未取代的烷基芳基、直链或支链、取代或未取代的杂烷基芳基，各自具有最多20个碳原子。
除非另有说明，术语“烷基”本身或作为另一取代基的一部分，是指具有设定碳原子数(即C1-C10表示1至10个碳)的直链(即无支链)或支链或其组合，其是完全饱和的并且可包括二价和多价基团。饱和烃基的实例包括但不限于诸如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、仲丁基、环己基、(环己基)甲基、环丙基甲基、及其同系物和异构体等，例如，正戊基、正己基、正庚基、正辛基等的异构体。
术语“亚烷基”本身或作为另一取代基的一部分，是指衍生自烷基的二价基团，例如但不限于-CH2CH2CH2CH2-。通常，烷基(或亚烷基)基团具有1-24个碳原子，本发明中优选具有10个或更少碳原子的基团。“低级烷基”或“低级亚烷基”是较短链的烷基或亚烷基，通常具有8个或更少的碳原子。
除非另有说明，术语“杂烷基”本身或与另一术语组合是指稳定的直链或支链，或环烃基，或其组合，由选自至少一个碳原子和至少一个选自O、N、P、Si和S组成的组的杂原子组成，其中氮和硫原子可任选被氧化，氮杂原子可任选被季铵化。杂原子O、N、P和S和Si可以位于杂烷基的任何内部位置或烷基与分子其余部分连接的位置。实例包括但不限于-CH2-CH2-O-CH3、-CH2-CH2-NH-CH3、-CH2-CH2-N(CH3)-CH3、-CH2-S-CH2-CH3、-CH2-CH2、-S(O)-CH3、-CH2-CH2-S(O)2-CH3、-CH＝CH-O-CH3、-Si(CH3)3、-CH2-CH＝N-OCH3、-CH＝CH-N(CH3)-CH3、O-CH3、-O-CH2-CH3和-CN。最多两个杂原子可以是连续的，例如-CH2-NH-OCH3和-CH2-O-Si(CH3)3。类似地，术语“杂亚烷基”本身或作为另一取代基的一部分是指衍生自杂烷基的二价基团，例如但不限于-CH2-CH2-S-CH2-CH2-和-CH2-S-CH2-CH2-NH-CH2-。对于杂亚烷基、杂原子也可占据链末端中的任一个或两个(例如亚烷氧基、亚烷二氧基、亚烷基氨基、亚烷基二氨基等)。此外，对于亚烷基和杂亚烷基连接基团，连接基团的化学式的书写方向不暗示连接基团的取向。例如，式-C(O)2R'-表示-C(O)2R'-和-R'C(O)2-。如上所述，本文所用的杂烷基包括通过杂原子与分子的其余部分连接的那些基团，例如-C(O)R'、-C(O)NR'、-NR'R“、-OR'、-SR'和/或-SO2R'。当列举“杂烷基”，然后叙及特定的杂烷基，例如-NR'R“等时，应理解术语杂烷基和-NR'R”不是冗余的或相互排斥的。而是，列举特定的杂烷基以增加清晰度。因此，术语“杂烷基”在本文中不应解释为排除特定的杂烷基，例如-NR'R“等。
除非另有说明，术语“环烷基”和“杂环烷基”本身或与其它术语组合分别表示“烷基”和“杂烷基”的环状形式。另外，对于杂环烷基，杂原子可以占据杂环与分子其余部分连接的位置。环烷基的实例包括但不限于环戊基、环己基、1-环己烯基、3-环己烯基、环庚基等。杂环烷基的实例包括但不限于1-(1,2,5,6-四氢吡啶基)、1-哌啶基、2-哌啶基、3-哌啶基、4-吗啉基、3-吗啉基、四氢呋喃-2-基、四氢呋喃-3-基、四氢噻吩-3-基、1-哌嗪基、2-哌嗪基等。“亚环烷基”和“亚杂环烷基”分别指衍生自环烷基和杂环烷基的二价基团。
除非另有说明，术语“卤代”或“卤素”本身或作为另一取代基的一部分是指氟，氯，溴或碘原子。另外，诸如“卤代烷基”的术语意在包括单卤代烷基和多卤代烷基。例如，术语“卤代(C1-C4)烷基”意指包括但不限于三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、4-氯丁基、3-溴丙基等。
除非另有说明，术语“芳基”是指多不饱和芳族烃取代基，其可以是单环或稠合在一起或共价连接的多环(优选1至3个环)。术语“杂芳基”是指含有1-4个选自N、O或S的杂原子的芳基(或环)，其中氮和硫原子任选被氧化，并且氮原子任选被季铵化。杂芳基可以通过碳或杂原子与分子的其余部分连接。芳基和杂芳基的非限制性实例包括苯基、1-萘基、2-萘基、4-联苯基、1-吡咯基、2-吡咯基、3-吡咯基、3-吡唑基、2-咪唑基、4-咪唑基、吡嗪基、2-恶唑基、4-恶唑基、2-苯基-4-恶唑基、5-恶唑基、3-异恶唑基、4-异恶唑基、5-异恶唑基、2-噻唑基、4-噻唑基、5-噻唑基、2-呋喃基、3-呋喃基、2-噻吩基、3-噻吩基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、2-嘧啶基、4-嘧啶基、5-苯并噻唑基、嘌呤基、2-苯并咪唑基、5-吲哚基、1-异喹啉基、5-异喹啉基、2-喹喔啉基、5-喹喔啉基、3-喹啉基和6-喹啉基。上述芳基和杂芳基环系统各自的取代基选自下述可接受的取代基。“亚芳基”和“亚杂芳基”分别指衍生自芳基和杂芳基的二价基团。
术语“芳基烷基”意指包括其中芳基与烷基连接的那些基团(例如苄基、苯乙基、吡啶基甲基等)。术语“杂芳基烷基”包括上述基团，其中烷基或芳基部分的一个或多个碳原子(例如亚甲基)被，例如氧原子取代(例如，苯氧基甲基、2-吡啶氧基甲基、3-(1-萘氧基)丙基等)。
当杂烷基、杂环烷基或杂芳基包括特定数目的成员(例如“3至7元”)时，术语“成员”是指碳或杂原子。
上述术语(例如，“烷基”、“杂烷基”、“芳基”和“杂芳基”)各自意在包括所示基团的取代和未取代形式。下面提供了各类基团的优选取代基。
烷基、杂烷基、亚烷基、烯基、亚杂烷基、杂烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、环烯基和杂环烯基的取代基可以是选自(但不限于)以下多种基团中的一种或多种：-OR'、＝O、＝NR'、＝N-OR'、-NR'R“、-SR'、-卤素、—SiR′R″R″′、—OC(O)R′、—C(O)R′、—CO2R′、—CONR′R″、—OC(O)NR′R″、—NR″C(O)R′、—NR′—C(O)NR″R″′、—NR″C(O)2R′、—NR—C(NR′R″R″′)═NR″″、—NR—C(NR′R″)═NR″′、—S(O)R′、—S(O)2R′、—S(O)2NR′R″、—NRSO2R′、—CN和-NO2，数量范围从0到(2m'+1)，其中m'是这种基团中的碳原子总数。R'、R“、R”'和R“”各自优选独立地指氢、取代或未取代的杂烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环烷基、取代或未取代的芳基(例如，被1-3个卤素取代的芳基)、取代或未取代的烷基、烷氧基或硫代烷氧基、或芳烷基。当本发明的化合物包括多于一个R基团时，每个R基团是独立选择的。当存在多于一个这些基团时，同样适用于R’、R“、R”’和R””基团。当R'和R”与相同的氮原子连接时，它们可与氮原子结合形成4-、5-、6-或7-元环。例如，-NR'R”意指包括但不限于1-吡咯烷基和4-吗啉基。从以上对取代基的讨论，本领域技术人员将理解，术语“烷基”意在包括这样的基团，其包括与氢基团以外的基团键合的碳原子，例如卤代烷基(例如-CF3和-CH2CF3)和酰基(例如，-C(O)CH3、-C(O)CF3、-C(O)CH2OCH3等)。
与描述的烷基取代基类似，芳基和杂芳基的取代基是变化的，并且选自，例如：卤素、—OR′、—NR′R″、—SR′、-卤素、—SiR′R″R″′、—OC(O)R′、—C(O)R′、—CO2R′、—CONR′R″、—OC(O)NR′R″、—NR″C(O)R′、—NR′—C(O)NR″R″′、—NR″C(O)2R′、—NR—C(NR′R″R′″)═NR″″、—NR—C(NR′R″)═NR′″、—S(O)R′、—S(O)2R′、—S(O)2NR′R″、—NRSO2R′、—CNand—NO2、—R′、—N3、—CH(Ph)2,氟(C1-C4)烷氧基和氟(C1-C4)烷基，其数量范围为0至芳环系统上的开放化合价的总数；其中R'、R“、R”'和R“”优选独立地选自氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的杂烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环烷基、取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂芳基。当本发明的化合物包括多于一个R基团时，R基团各自是独立选择的。当存在多于一个这些基团时，同样适用于R’、R“、R”’和R””基团。
本文所用的术语烯烃表示仅由碳和氢组成的分子，其含有一个碳-碳双键并且具有单不饱和烃的化学式CnH2n，其中n等于至少两个。优选地，n等于至少3、4、5或6。最优选n至多为6。
第一小有机分子的选择宜使其具有所需的疏水性，以确保其位于胶束内部。因此优选疏水结构元素，例如烷基和芳基和例如卤素的取代基。对于Suzuki和Heck反应，第一种小有机分子优选是卤素取代的芳基部分，例如苯基。
如本文所用，术语“DNA识别码标签”是指与如上定义的小有机候选化合物共价偶联以形成嵌合缀合物分子的DNA序列。本文所用，术语“核苷酸”、“核酸分子”或“核酸序列”可互换使用，涉及DNA(脱氧核糖核酸)分子、RNA(核糖核酸)分子或同时包含DNA和RNA的分子，优选DNA。在某些实施方案中，还可以使用DNA或RNA的衍生物或其修饰变体。此类衍生物可包括增加核酸稳定性的结构元件。所述分子可以独立于其天然遗传背景和/或背景而出现。术语“核酸分子/序列”还指单链形式或双链螺旋形式的核糖核苷(腺苷、鸟苷、尿苷或胞苷；“RNA分子”)或脱氧核糖核苷(脱氧腺苷、脱氧鸟苷、脱氧胸苷或脱氧胞苷；“DNA分子”)的磷酸酯聚合物形式，或任何磷酸酯类似物，例如硫代磷酸酯和硫酯。双链DNA-DNA、DNA-RNA和RNA-RNA螺旋都是可能的。术语“核酸分子”，特别是“DNA”或“RNA”分子，仅指分子的一级和二级结构，并不限于任何特定的三级形式。第一和/或第二DNA识别码标签可包括如下所述的天然和/或非天然碱基。DNA识别码标签可以是双链或单链的。在优选的实施方案中，DNA识别码标签是双链的。DNA识别码标签与小有机候选化合物或连接基团共价缀合以形成嵌合缀合物分子。小有机候选化合物或连接基团可以连接到DNA识别码标签的3'末端或5'末端。在优选的实施方案中，小有机候选化合物或连接基团连接到DNA识别码标签的5'-末端。
本文可互换使用的“DNA”或“脱氧核糖核酸”涉及核苷酸链，其中核苷酸含有糖2'-脱氧核糖和选自腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)或胸腺嘧啶(T)的碱基。
如本文所用，术语“碱基”或“核碱基”可互换使用，涉及与核苷内的糖连接的含氮生物化合物(含氮碱)-脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的基本构件。它们形成碱基对并彼此堆叠的能力直接导致DNA和RNA的螺旋结构。主要或标准的核碱基是胞嘧啶(DNA和RNA)、鸟嘌呤(DNA和RNA)、腺嘌呤(DNA和RNA)、胸腺嘧啶(DNA)和尿嘧啶(RNA)，缩写分别为C、G、A、T和U。因为A、G、C和T出现在DNA中，这些分子被称为DNA碱基；A、G、C和U称为RNA碱基。尿嘧啶和胸腺嘧啶是相同的，只是尿嘧啶缺乏5'甲基。腺嘌呤和鸟嘌呤属于称为嘌呤(缩写为R)的双环类分子。胞嘧啶，胸腺嘧啶和尿嘧啶都是嘧啶(缩写为Y)。其他不起遗传密码正常部分作用的碱基被称为非标准的。可包含在第一和/或第二DNA识别码标签中的核碱基是胸腺嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶、4-乙酰基胞苷、5-(羧基羟甲基)尿苷、2'-O-甲基胞苷、5-羧甲基氨基甲基-2-硫尿苷、5-羧甲基氨基甲基尿苷、二氢尿苷、2'-O-甲基假尿苷、1-甲基假尿苷、3-甲基胞苷、5-甲基氨基甲基胍、5-甲氧基氨基甲基尿苷、5-甲氧基氨基甲基-2-硫脲、5-甲氧基羰基甲基-2-硫脲、5-甲氧基羰基甲基尿苷、5-甲氧基尿苷、尿苷-5-羟基乙酸-甲酯、尿苷-5-羟基乙酸、假尿苷、2-硫代胞苷、5-甲基-2-硫尿苷、2-硫尿苷、4-硫尿苷、5-甲基尿苷、2'-O-烷基尿苷、2'-O-烷基胸苷、2'-O-烷基胞苷和3-(3-氨基-3-羧基-丙基)尿苷。
本文用于胶束催化的第一小有机分子与通过任何市售DNA修饰剂修饰的单链或双链DNA序列连接。这些修饰剂可商购获得，例如Glen Research或Iba-Lifesciences。DNA识别码标签可以在5'末端、3'末端或DNA识别码标签的任何内部核苷酸处与修饰物偶联，但优选5'末端。优选通过亚磷酰胺方法将修饰剂引入DNA序列中。它们含有反应性基团，例如胺、羧酸、硫醇、卤化物、马来酰亚胺、氨氧基、醛或末端炔烃。反应物，即第一小有机分子，通过酰胺键形成、(硫)脲合成、烷基化、Diels-Alder反应、肼形成和叠氮化物-炔烃环加成与这些修饰剂偶联，得到缀合物起始分子。
市售修饰剂的实例是末端修饰剂5'-氨基-C(6)-磷酸酯接头、3'-氨基-C(7)-磷酸酯接头和内部修饰剂氨基-C6dT。在优选的实施方案中，修饰剂是具有1-20个碳原子的直链或支链烷基，在其非共轭端含有胺基并且与核苷酸末端或内部的5'-磷酸、3'-磷酸或2'-磷酸偶联，优选末端核苷酸。
本文所用术语“水性的”是指组合物中使用的溶剂主要是水，即含有至少50％(体积)的水。因此，“水性的”和“水基的”可以被认为是同义词。如本文所用，术语“水性溶剂”是指水，例如蒸馏水、去离子水、无菌水、缓冲液或以水为主要溶剂的盐溶液。水性溶剂任选地包括一种或多种溶解的添加剂和/或赋形剂，特别是可与水混溶并且不会不利地影响胶束形成的有机共溶剂。在优选的实施方案中，水性溶剂包含至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少95％或至少99％的水(体积％)。
如本文所用，术语“缀合物起始分子”是指包含与第一DNA识别码标签共价缀合的第一小有机分子的分子，其中第一小有机分子和DNA识别码标签如上所述定义。缀合物起始分子的实例例如在整个申请的国际专利公开WO2010/108741A1中公开，其通过引用整体并入本文。更详细地，合适的缀合起始分子描述于所述申请的第7页，最后一段至第9页，第一段。
如本文所用，“反应”是指与第一DNA识别码标签共价连接的第一小有机分子与第二小有机分子之间的化学反应，以产生嵌合缀合物分子。所述反应由如下所述的催化剂催化并发生在胶束中。反应可以包括但不限于合成反应、分解反应、单一取代反应或双取代反应，例如氧化和还原反应、络合反应、酸碱反应、沉淀反应、固态反应或光化学反应。
如本文所用，术语“嵌段共聚物”是指包含两种或更多种不同类型的单体亚单元的共聚物，其中单体亚单元被分组为仅含有一种单体亚单元的嵌段。同一聚合物链中，这些嵌段共价连接到含有不同亚基的其他嵌段，并且嵌段共聚物的单体亚单元经历相分离排列(phase-segregated arrangement)，这是由于单体亚单元的亲和力与相似的单体亚单元进行组织，例如，通过形成胶束。本申请的两亲性嵌段共聚物包含亲水性嵌段和疏水性嵌段。在优选的实施方案中，两亲性嵌段共聚物是二嵌段共聚物。如本文所用，术语“二嵌段共聚物”是指嵌段共聚物，其中仅存在两种不同类型的嵌段(这里是疏水和亲水嵌段)，每种嵌段具有不同类型的单体亚单元。如本文所用，术语“两亲性”描述了具有离散的疏水和亲水区域的三维结构。两亲聚合物需要沿聚合物主链存在疏水和亲水元素。
两亲性嵌段共聚物的疏水性和亲水性嵌段包含单体亚单元，其中亲水性嵌段包含至少70％、至少80％、至少90％或至少95％亲水性单体亚单元或由亲水性单体亚单元组成，并且疏水性嵌段包含至少70％、至少80％、至少90％或至少95％的疏水性单体亚单元或由疏水性单体亚单元组成。在优选的实施方案中，疏水和/或亲水嵌段各自包含至少10个单体亚单元，优选至少20个、至少30个、至少40个或至少50个单体亚单元。
为了形成各自的聚合物嵌段，聚合各种类型的单体亚单元。
如本文所用，术语“亲水性”或“亲水性嵌段”描述或表示对水具有亲和性的共聚物的一部分。在优选的实施方案中，如本文所用，与单体单元有关的“亲水性”是指分子的logP小于1.0，优选小于0.75、小于0.5、小于0.25或小于0.1。
在优选的实施方案中，亲水性嵌段的单体亚单元选自下组：亲水性环氧烷烃，例如环氧乙烷，(甲基)丙烯酰胺及其亲水性衍生物，例如N-(短链)烷基/杂芳基和其N，N-(短链)二烷基/杂芳基衍生物，其中相应的烷基/杂芳基任选被取代，例如具有官能团，例如羟基(具体例子包括但不限于“N-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-丙烯酰基吗啉、N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺、N-丙烯酰基吡咯烷、N-乙烯基吡咯烷酮)；季铵基聚合物，基于烯键式不饱和铵单体，如二烯丙基二甲基氯化铵；(甲基)丙烯酸及其亲水酯，如具有环氧乙烷单元或磺化或羧化的烷基，如丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、丙烯酸甲酯甲氧基乙烯、甲基丙烯酸聚乙氧基(10)乙酯、甲基丙烯酸2-磺乙酯、丙烯酸3-磺丙酯、甲基丙烯酸3-磺丙酯；氨基酸，如天冬氨酸、谷氨酸、L-赖氨酸；乙烯醇，乙酸乙烯酯和亲水乙烯基和烯丙基醚，如2-乙氧基乙基乙烯基醚、2-甲氧基乙基乙烯基醚、甲基三(乙二醇)乙烯基醚、甲基乙烯基醚、1-烯丙氧基-2-羟丙基磺酸钠；恶唑啉及其衍生物，如2-烷基取代的2-恶唑啉，如2-甲基-2-恶唑啉、2-乙基-2-恶唑啉；乙烯亚胺；和亲水性苯乙烯，例如基于苯乙烯羧酸盐/磺酸盐的那些。
因此，亲水嵌段可包括聚氧化烯、(聚)丙烯酸或其亲水酯或酰胺、乙烯醇等。也可以是，例如，(聚)乳酸、(聚)乙醇酸或其共聚物。
在优选的实施方案中，聚合下面描述的单体亚单元以形成两亲性嵌段共聚物的疏水嵌段。
如本文所用，术语“疏水性”或“疏水性嵌段”描述或表示共聚物中对水缺乏亲和力的一部分。
在优选的实施方案中，如本文所用，与单体单元有关的“疏水性”是指分子或分子一部分的log P为至少1.0，优选至少1.5、至少2.0、至少2.5或至少3.0。
在优选的实施方案中，疏水性嵌段的疏水性单体亚单元或相应的聚合物选自(聚)苯乙烯及其疏水衍生物，例如烷基-苯乙烯，例如叔丁基苯乙烯、苯乙烯-共-[p-(2,2,2-三氟-1-羟基-1-三氟甲基)乙基甲基苯乙烯；聚烯烃，如聚丙烯、乙烯-共-丁烯，异丁烯；聚氧化烯与具有3个或更多个C原子的单体，如环氧丙烷、环氧丁烷；2-R 2-恶唑啉(R＝具有多于2个C原子的烷基)；具有烷基部分和芳基部分的(甲基)丙烯酸酯和C6+杂烷基部分(烷基链中包含1个或更多个杂原子的6个或更多个碳原子的烷基部分)，例如(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)正丁基酯丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸正十二烷基酯、N(正十二烷基)甲基丙烯酰胺、2-(甲基)丙烯酸乙基己酯、(甲基)丙烯酸1-十六烷基酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸2-萘酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)十八烷基酯丙烯酸酯(C16/C18的混合物)、(甲基)丙烯酸叔丁基氨基乙酯、N，N-二异丙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N，N-二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N，N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、肉桂酸乙基(甲基)丙烯酸酯、叔戊基(甲基)丙烯酸酯、苄基(甲基)丙烯酸酯、三甘醇单甲醚单(甲基)丙烯酸酯、十一烷基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸甲酯、2-(N-吗啉代乙基)(甲基)丙烯酸酯、1,1,2,2-四氢全氟辛基丙烯酸酯；基于二烯的聚合物，例如基于丁二烯、异戊二烯、N，N-二甲基氨基异戊二烯的聚合物；γ-苄基-L-谷氨酸；ε-己内酯；硅氧烷，如二甲基硅氧烷甲基苯基硅烷；疏水性丙烯酰胺，如长链(C6+)烷基丙烯酰胺，如N-(正十八烷基)丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶、3-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、丙烯腈；基于异氰酸酯的单体，例如己基异氰酸酯和异氰酸二肽。
优选的疏水嵌段包括聚苯乙烯、疏水聚丙烯酸酯和聚丙烯酰胺。
在各种实施方案中，两亲性嵌段共聚物是由至少一种上述疏水性嵌段和至少一种上述亲水性嵌段组成的组合。
如本文所用，“催化剂”是指促进化学方法或过程的化学试剂。在一个实施方案中，该术语是指在其自身不受影响的情况下引发或加速化学反应的物质。催化剂促进化学转化的烃、氧化剂、溶剂和其他组分之间的化学反应。
在优选的实施方案中，催化剂可选自有机催化剂，(过渡)金属催化剂或金属-纳米颗粒。如本文所用，术语“有机催化剂”包括能够催化反应的有机分子。在优选的实施方案中，有机催化剂包括有机酸或有机碱。
在优选的实施方案中，有机催化剂选自烷烃磺酸、苯磺酸、羧酸、叔胺、仲胺，例如脯氨酸衍生物、硫脲和咪唑啉酮。有机催化剂可通过本领域熟知的合适化学键与疏水嵌段偶联，例如酰胺键、二硫键、硫酯键和酯键。在优选的实施方案中，有机催化剂是指由2个或更多个碳原子碳原子组成的化合物，优选最多50个碳原子，更优选最多30个、最多29个、最多28个、最多27个、最多26个、最多25个、最多24个、最多23个、最多22个、最多21个、最多20个、最多19个、最多18个、最多17个、最多16个或最多15个碳原子。在其他各种实施方案中，有机分子的分子量为至多1500道尔顿，优选至多700道尔顿，更优选至多500道尔顿。
本文所用的术语“过渡金属催化剂”是指可用于使第一和第二小有机分子反应的任何过渡金属，包括VIII族金属或铜的盐，羰基化合物，螯合物或具有三价供体基团的配体的络合物。VIII族金属包括Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir或Pt。络合物催化剂是具有三价供体原子的配体的催化剂，并且包含与一种或多种配体络合的VIII族金属。这些络合物通过VIII族金属化合物和具有三价供体原子的配体反应形成。这种三价供体原子包括磷，氮，砷，锑和铋。这些类型的络合物是本领域普通技术人员所熟知的，并且最常见地涉及磷型配体。(参见RF Heck，有机合成中的钯试剂，学术出版社，NY，NY，1985，第1-7页；SG Davies，有机过渡金属化学在有机合成中的应用，佩加蒙出版社，NY，NY，1985，第13-17页)。最常见的磷型配体的实例包括膦类化合物，其中优选的是三苯基膦、三甲基膦、甲基二苯基膦、二甲基苯基膦、二环己基苯基膦、二亚苯基苯基膦、三对甲苯基膦、三-(对氯苯基)膦、三(对甲氧基苯基)膦、双-(二苯基膦基)甲烷、1,2-双-(二苯基膦基)乙烷、双-(二环己基膦基)乙烷、双-(2-二苯基膦基乙基)苯基膦、1,1,1-三-(二苯基膦基甲基)乙烷、三-(2-二苯基膦基乙基)膦、1,1,4,7,10,10-六苯基-1,4,7,10-四磷杂环庚烷和1,1-双-(二苯基膦基)二茂铁。络合催化剂与具有三价供体原子的配体结合使用。优选的配体是膦或膦衍生物，例如上面列出的那些。可用于本发明方法的膦和VIII族金属的相对量最好表示为膦化合物中磷的摩尔数与Ⅷ族金属的摩尔数之比。优选的催化剂是Rh、Pd、Ir和Ru的盐、羰基化合物、螯合物或络合物。特别优选的催化剂是RhCl3、PdCl2、PdBr2、IrCl3、Pd(OOCCH3)2、(RhCl(CO)2)2、钯双三苯基膦、钯三三苯基膦和Pd(OAc)2。
在其他优选的实施方案中，金属(离子)催化剂和用于将金属(离子)催化剂连接到两亲性嵌段共聚物的亲脂性嵌段的配体是如下所述的催化剂和配体的任何组合。金属(离子)催化剂可选自：Pd(O)、Pd(II)、Co(II)、Au(I)、Ag(I)、Cu(I)、Cu(II)、Ru(II)、Rh(III)、Co(III)和Yb(III)。配体可选自：N-杂环卡宾、膦衍生物、膦/氮衍生物、塞伦(salene)衍生物、吡啶和联吡啶衍生物、1,3-恶唑烷衍生物、吡嗪衍生物、樟脑衍生物和恶唑啉衍生物。
催化第一和第二小有机分子之间反应的优选金属纳米颗粒是基于钯、铂、金、铜、钌、铑、铁、钴作为金属组分和N杂环卡宾配体衍生物或膦配体衍生物的金属纳米颗粒。如本文所用，术语“纳米颗粒”表示纳米级尺寸的复合结构。特别地，纳米颗粒通常是尺寸在约1至约1000nm范围内的颗粒，并且通常是球形的，尽管取决于纳米颗粒组合物不同的形态是可能的。纳米颗粒中与纳米颗粒的外部环境接触的部分通常被认为是纳米颗粒的表面。在本文所述的纳米颗粒中，尺寸限制可以限于二维，因此本文所述的纳米颗粒包括直径为约1至约1000nm的复合结构，其中特定直径取决于纳米颗粒组合物和根据实验设计的纳米粒子的预期用途。例如，在应用中使用的纳米颗粒通常具有约200nm或更低的尺寸，特别是约1至约100nm范围的尺寸。
如本文在催化剂和疏水嵌段的上下文中所使用的“官能化的”是指疏水嵌段包含催化剂，因为催化剂与聚合物的疏水嵌段结合。这确保了催化剂位于胶束内部。以上提供疏水嵌段和催化剂的实例。在优选的实施方案中，疏水聚合物嵌段共价键合到(a)有机催化剂，(b)与过渡金属催化剂络合的配体或(c)与起催化剂作用的金属-纳米颗粒配位的官能团。
如本文所用，“连续相”是指乳液或分散体中分散的不连续相外部的相。连续相由水性溶剂形成，而分散相包含胶束。
如本文所用，“临界胶束浓度”或“CMC”是指两亲性嵌段共聚物的浓度，在该浓度下额外的共聚物基本上形成胶束。通常存在较小的浓度范围，从而分成在其下基本检测不到胶束的界限，和在其上基本所有额外的共聚物分子形成胶束的界限。如果相对于浓度作图，高于和低于该范围时，表面活性剂溶液的许多性质(这里假定共聚物可以代表表面活性剂)似乎以的不同速率变化。通过外推该范围之上和之下的这种性质的轨迹(loci)直到它们相交，可以获得称为临界胶束化浓度或临界胶束浓度(CMC)的值。CMC值也可以视为表面张力稳定的浓度。此外，表面活性剂的CMC值可取决于液体溶剂。因此，表面活性剂的CMC值可以与通常在纯水中发现的值不同。确定CMC的方法在本领域中是众所周知的。除了可能影响胶束形成的表面活性剂浓度之外的其他参数为(但不限于)溶剂，温度，大气压等。所有这些参数形成“允许胶束形成的条件”，而表面活性剂的浓度(即CMC)可能是最关键和最有影响力的。在一些实施方案中，在将缀合起始分子和/或第二小有机分子与其他组分组合以形成胶束之前，将其溶解在有机溶剂(例如甲苯)中。
如本文所用，术语“纯化”是指通过从反应混合物中除去一种或多种污染物，例如未反应的起始物或中间化合物，以提高反应混合物中嵌合缀合物分子的纯度。“去除”污染物可以不是完全去除。根据本申请，“纯化的”嵌合缀合物分子通常为纯化后的剩余反应混合物重量的至少70％，优选至少80％，至少85％，至少90％，至少95％或至少99％。
在优选的实施方案中，催化剂(和第一和第二小有机分子)选自表1中所示的催化剂(和第一和第二小有机分子)以催化所示反应：
表1：通过胶束催化反应催化的示例性反应
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其中是选自下组的连接基团：直链或支链，取代或未取代的烷基、直链或支链，取代或未取代的杂烷基、直链或支链，取代或未取代的链烯基、直链或支链，取代或未取代的杂烯基、直链或支链，取代或未取代的炔基、直链或支链，取代或未取代的杂炔基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环烷基、取代或未取代的芳基，或取代或未取代的杂芳基、直链或支链，取代或未取代的烷基芳基、直链或支链，取代或未取代的杂烷基芳基，各自具有最多24个，优选最多20个，更优选最多18个碳原子；
其中R，Rx，R1，R2，R3，R4，R5和R6独立地选自：直链或支链，取代或未取代的烷基、直链或支链，取代或未取代的杂烷基、直链或支链的取代基取代或未取代的链烯基、直链或支链，取代或未取代的杂烯基、直链或支链，取代或未取代的炔基、直链或支链，取代或未取代的杂炔基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的杂环烷基、取代或未取代的芳基，或取代的或未取代的杂芳基、直链或支链，取代或未取代的烷芳基、直链或支链，取代或未取代的杂烷基芳基，各自具有最多24个，优选最多20个，更优选最多18个碳原子；
其中是本文定义的DNA识别码标签；和
其中“芳基”如本文所定义。
在优选的实施方案中，是具有最多20个碳原子的直链或支链，取代或未取代的烷基或键。
如本文所用，术语“炔-醛-胺三组分反应”是指这样的化学反应，其中起始物(1)(2)/>和(3)/>被转化为/>其中R1、R2和R3如上文所定义的R1、R2和R3，并且其中R1、R2或R3中的至少一个包含如本文所述的DNA识别码标签。在优选的实施方案中，炔-醛-胺三组分反应中使用的催化剂是Au(I)。
如本文所用，术语“甲亚胺叶立德与亲偶极物的3+2环加成”是指这样的化学反应，其中起始物(1)和(2)/>被转化为/>其中R1，R2，R3，R4和R5如上文所定义的R1，R2，R3，R4和R5，并且其中R1，R2，R3R4或R5中的至少一个包含如本文所述的DNA识别码标签。在优选的实施方案中，用于甲亚胺叶立德与亲偶极物的3+2环加成的催化剂是Ag(I)或Cu(I)。
如本文所用，术语“醇氧化成醛”是指这样的化学反应，其中具有(末端)醇基且包含如上定义的连接基团和DNA识别码标签的分子被氧化成具有(末端)醛基，并且包含如上定义的连接基团和DNA识别码标签。所述反应，特别是其起始物和产物，在H.Sand,R.Weberskirch,RSC Adv.2015,5,38235-38242中定义，其通过引用并入本文。在优选的实施方案中，醇氧化成醛由Cu(II)催化。
如本文所用，术语“闭环复分解”是指化学反应，其中两个末端烯烃反应形成环烷烃。如上所述，两种烯烃和环烷烃中的至少一种包含连接基团和DNA识别码标签。在优选的实施方案中，闭环复分解反应由Cu(II)催化。
如本文所用，术语“通过C-H键官能化/加成/环化级联合成吲唑”是指这样的化学反应，其中包含连接基团和DNA识别码标签的末端醛与苯胺衍生物(如所述在表1中)反应，形成包含如表1中所述的连接基团和DNA识别码标签的吲唑衍生物。在优选的实施方案中，通过C-H键官能化/加成/环化级联合成吲唑由Co(III)催化。
如本文所用，术语“醛醇缩合反应”是指两种选自醛和含羰基化合物的起始物的化学反应，其中至少一个起始物包含如本文所述的DNA识别码标签和连接基团，形成包含DNA识别码标签和连接基团的β-羟基羰基化合物(醛醇)。在优选的实施方案中，醛醇缩合反应由仲胺或叔胺催化。
如本文所用，术语“Boc-去保护”是指这样的化学反应，其中包含N-叔丁氧基羰基的化合物还包含DNA识别码标签和连接基团以形成包含DNA识别码标签和连接基团的胺。在优选的实施方案中，Boc-脱保护由烷烃磺酸或苯磺酸催化。
“皮克太特-斯彭格勒反应”是这样的化学反应，其中β-芳基乙胺如色胺在与醛或酮缩合后经历闭环。因此，起始物是β-芳基乙胺和醛或酮，其中至少一个起始物包含DNA识别码标签和连接基团。产生的杂环还包含DNA识别码标签和连接基团。在优选的实施方案中，皮克太特-斯彭格勒反应由烷烃磺酸或苯磺酸催化。
如本文所用，术语“狄尔斯-阿尔德反应”是指其中共轭二烯和取代的烯烃反应形成取代的环己烯的化学反应。起始物和取代的环己烯产物中的至少一种包含DNA识别码标签和连接基团。在优选的实施方案中，取代基是氮。在更优选的实施方案中，取代的烯烃是如表1中所述的化合物。此外，在其他优选的实施方案中，狄尔斯-阿尔德反应由Yb(III)或硫脲催化。
在各种实施方案中，该方法还包括步骤(d)将步骤(c)中获得的嵌合缀合物分子的第一DNA识别码标签连接至第二DNA识别码标签。
如本文所用，“连接(Ligating)”是指将单独的单链多核苷酸彼此连接以形成单个分子。这通常(但不是唯一)通过连接酶实现。本文所用的术语“DNA连接酶”是指其催化在两条不同DNA链之间形成共价磷酸二酯键(即连接反应)的酶家族。两个原核DNA连接酶，即ATP依赖性T4DNA连接酶(从T4噬菌体中分离)，和来自大肠杆菌(E.coli)的NAD+依赖性DNA连接酶，已成为分子生物学应用中不可或缺的工具。两种酶催化一个多核酸的3'-羟基和第二个多核酸的5'-磷酰基之间的磷酸二酯键的合成，例如在两个链之间的切口处，其均与第三条DNA链杂交。由该酶家族催化的连接反应的机制通常需要三个酶促步骤。最初的步骤涉及攻击ATP或NAD的α-磷酰基，导致形成连接酶-腺苷酸中间体(AMP与酶的赖氨酸残基共价连接)，并同时释放焦磷酸盐(PPi)或烟酰胺单核苷酸(NAD+)。在酶促反应的第二步中，将AMP转移到一条DNA链的游离5'磷酸末端的5'末端，以形成DNA-腺苷酸的中间物质。在最后一步中，连接酶催化第二条DNA链的3'羟基进攻DNA-腺苷酸中间物质，导致形成磷酸二酯键并密封两条DNA链之间的切口，并同时释放AMP。RNA连接酶是以类似的方式催化带切口的RNA末端与RNA或DNA杂交的连接相关的酶家族。T4DNA连接酶至少可从USB和新英格兰生物实验室商购获得。RNA连接酶可以容易地将单链DNA连接到单链RNA的RNA 3'末端。RNA连接酶也可以容易地将RNA的5'末端连接到RNA的3'末端。本文所述的连接反应通常通过连接酶实现，例如连接酶可商购获得并在新英格兰生物实验室产品目录中描述。连接酶包括需要ATP的RNA连接酶，如T4RNA连接酶1和截短的T4RNA连接酶2和T4RNA连接酶2的突变体，如实施例中所述。
在各种其他实施方案中，第一和/或第二DNA识别码标签的长度为至少4个核苷酸，优选至少5个核苷酸、至少6个核苷酸、至少10个核苷酸或至少14个核苷酸。
在更多其他实施方案中，第一DNA识别码标签通过连接基团，优选聚(乙二醇)连接基团，与小有机候选化合物共价连接。
如本文可互换使用的术语“接头”或“接头基团”是指将第一DNA识别码标签桥接至小有机候选化合物的任何试剂或分子。可以通过化学方法、通过酶促方法或自发地从所述分子中除去该接头。在一些实施方案中，接头可以是药理学上惰性的或可以本身提供额外的有益药理学活性。术语“间隔基”也可以互换地用作接头的同义词。本公开中使用的接头可包括例如脂质、多肽、寡核苷酸、聚合物等。在本发明的范围内，可以使用多于一个的接头。例如，第一接头可以连接到第一DNA识别码标签，然后是连接到第一接头的第二接头。第三接头可以连接到第二接头，依此类推。
在各种实施方案中，第一DNA识别码标签或连接基团通过酰胺键与小有机候选化合物共价连接。
在进一步的实施方案中，本发明涉及第一小有机分子的log P(分配系数)值高于0的方法。
在各种实施方案中，第二小有机分子具有高于0的log P(分配系数)值。
如本文所用，“分配系数”或“P”可互换使用，是指由在平衡时多相系统的两个或更多个相中的化合物的化学活性或浓度的比率来定义的系数。例如，两相系统中分析物的分配系数(P)可以定义为第一相中分析物浓度与第二相中分析物浓度之比。对于多相系统，可以存在多个分配系数，其中每个分配系数定义第一选择相和第二选择相中的物质的比率。将认识到，任何多相系统中的分配系数的总数将等于相的总数减1。如果没有明确指出系统的相，则分配系数意味着辛醇/水分配系数。因此，比率的对数是“log P”。当一种溶剂是水而另一种是非极性溶剂如辛醇时，则log P值是亲脂性或疏水性的量度。对于亲脂相和亲水相的类型，确定的先例总是分别在分子和分母中；例如，在正辛醇(以下简称“辛醇”)和水的双相系统中：
在优选的实施方案中，第一小有机分子的log P值高于0、高于0.5、高于1、高于1.5、高于2、高于2.5、高于3、高于3.5、高于4、高于4.5、高于5、高于5.5或高于6。
虽然第二有机分子可以与第一小分子类似地疏水，但它不是必需的，因为其高浓度可以确保第二小分子也进入胶束。在优选的实施方案中，第二有机分子具有足够的疏水性，使得其至少实质性部分，例如分子总数的至少10％位于胶束内。优选地，位于胶束中的部分更高。在优选的实施方案中，第二小有机分子的log P值也高于0、高于0.5、高于1、高于1.5、高于2、高于2.5、高于3、高于3.5、高于4、高于4.5、高于5、高于5.5或高于6。
在各种实施方案中，第一小有机分子是(杂)芳族有机部分，优选芳族部分，更优选苯基部分，其中(杂)芳族部分被至少一个卤素取代基，优选溴或碘取代。在更优选的实施方案中，第一有机部分是苯基碘化物部分。
除非另有说明，否则本文单独使用或作为另一基团的一部分使用的术语“杂芳族”是指包含1、2、3或4个杂原子如氮、氧的5-或6-元芳环，这些环与芳基、环烷基、杂芳基或环杂烷基环(例如苯并噻吩基，吲哚)稠合，并且包括可能的N-氧化物。杂芳族化合物可任选地被一至四个取代基取代，例如上述任何烷基或芳基取代基。杂芳基的实例包括以下：
等。
如本文所用，术语“芳族部分”应根据其本领域公认的范围理解，其包括取代和未取代的单核和多核部分。具有杂原子的芳香族部分也是有用的。
可用于本发明的取代的芳族化合物应具有至少一个直接键合到芳核上的氢原子。芳环可以被一个或多个烷基、芳基、烷芳基、烷氧基、芳氧基、环烷基和卤素取代。
可用于本发明的合适芳族部分包括苄基、萘基、蒽基、萘基、二萘嵌苯基，蒄基(coronenyl)和菲基。
可用于本发明的合适的烷基取代的芳族部分包括甲苯基、二甲苯基、异丙基苄基、丙基苄基、α-甲基萘基、乙基苄基、均三甲苯基、丁烯基、丁基苄基、假巯基、邻二乙基苄基、间二乙基苄基、对二乙基苄基、异戊基苄基、异己基苄基、五乙基苄基、五甲基苄基、1,2,3,4-四乙基苄基、1,2,3,5-四甲基苄基、1,2,4-三乙基苄基、1,2,3-三甲基苄基、间丁基甲苯基、对叔丁基、3，5-二乙基甲苯基、邻乙基甲苯基、对乙基甲苯基、间丙基甲苯基、4-乙基-间二甲苯基、二甲基萘基、乙基萘基、2,3-二甲基蒽基、9-乙基蒽基、2-甲基蒽基、邻甲基蒽基、9，10-二甲基菲基和3-甲基-菲基。也可使用较高分子量的烷基芳烃，包括例如通过芳烃与烯烃低聚物烷基化产生的芳烃。这些产物在本领域中经常被称为烷基化物，包括己基苄基、壬基苄基、十二烷基苄基、十五烷基苄基、己基甲苯基、壬基甲苯基、十二烷基甲苯基、十五烷基苯基等。
如本文所用，术语“苯基”包括未取代的苯基或被在条件或反应中不反应或没有其他干扰的任何一个或多个基团取代的苯基，如低级烷基、低级烷氧基、三氟甲基、溴、氯、氟、硝基等。取代的苯基优选具有不超过一至三个取代基，例如上面给出的那些取代基，此外，这些取代基可以在苯基核的各种可用位置，并且当存在多于一个取代基时，可以相同或不同，并且可以相对于彼此处于各种位置组合。低级烷基和低级烷氧基取代基各自优选具有1-24个碳原子，其可以排列成直链或支链。优选的取代基的实例是甲基、乙基、丙基、丁基、氟、溴、碘、氯、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基和三氟甲基。
在其他各种实施方案中，第二有机分子选自有机硼酸或硼酸酯，优选(杂)芳族硼酸或硼酸酯、烯烃或炔烃。在更优选的实施方案中，第二有机分子选自含有硼酸的嘧啶环、含有硼酸的噻吩和芳基硼酸。
本文所用的术语“有机溴酸”是指有机酸，如乳酸(2-羟基丙酸)、琥珀酸、呋喃二甲酸、富马酸、马来酸、柠檬酸、谷氨酸、天冬氨酸、丙烯酸、草酸和葡聚糖酸，其包含至少一个溴取代基。如本文所用，术语“有机溴代酯”是指有机酯，例如通过羧酸与醇反应形成的有机基团，其包含至少一个溴取代基。在优选的实施方案中，有机溴酸和/或有机溴酸酯含有一个溴取代基。
在该方法的各种实施方案中，两亲性嵌段共聚物包含聚(苯乙烯-共-N-乙烯基咪唑)作为疏水性嵌段。
在该方法的更多实施方案中，两亲性嵌段共聚物包含聚(丙烯酸酯)、聚(丙烯酸)或聚(丙烯酰胺)，优选聚(丙烯酰胺)。
在各种实施方案中，催化剂是过渡金属催化剂，优选钯，或酸性基团，例如磺酸。在更优选的实施方案中，催化剂是N-杂环卡宾钯络合物。
如本文所用，术语“过渡金属”是现代IUPAC编号的第3至12组的元素的同义词。过渡金属的实例是铜(Cu)、银(Ag)和金(Au)。
如本文所用，“酸性基团”是指可以接受一对电子以形成配位键的基团，并且如本文所用的碱性基团是指可以提供一对电子以形成配位键的基团。
在各种实施方案中，第一和第二小有机分子之间的反应是铃木反应或赫克反应。
如本文所用，术语“铃木反应”是指由钯(0)或钯(II)络合物催化的偶联反应，其中偶联配偶体是硼酸和有机卤化物。
如本文所用，术语“赫克反应”是在碱和钯催化剂(或钯纳米材料基催化剂)，如钯(0)或钯(II)络合物存在下，不饱和卤化物(或三氟甲磺酸酯)与烯烃形成取代的烯烃的化学反应。
在各种其它实施方案中，步骤(b)在升高的温度下进行，优选≥20℃，更优选≥40℃，甚至更优选≥50℃，甚至更优选≥60℃，但优选低于95℃。
在其他各种实施方案中，步骤(b)进行至少1小时，更优选至少2小时，甚至更优选至少4小时的时间。
在各种实施方案中，相对于第一小有机分子，第二小有机分子以至少50倍，优选至少80倍、至少100倍、至少120倍、至少150倍、至少180倍或至少200倍摩尔过量使用。
在进一步的实施方案中，步骤(c)包括通过色谱法或通过沉淀纯化嵌合缀合物分子。
如本文所用，术语“色谱法”包括涉及一个或多个分子与基质相互作用的任何分子分离技术。基质可以采用固体或多孔珠、树脂、颗粒、膜或任何其他合适材料的形式。除非另有说明，否则色谱包括流动和分批技术。如本文所用，术语“色谱柱”是指含有色谱基质的组分，并且配置成使得流动相(例如流体样品或缓冲液)可以通过柱，从而穿过保留在柱中的基质。色谱还包括多维色谱，参考多种分离机制的使用(例如，参见“J.C.Giddings(1990)，“在分析分离中使用多维度”，刊于Hernan Cortes编，《多维色谱法：技术与应用》(第1版，第1页)，纽约，NY：Marcel Dekker,Inc.)。液相色谱方法的实例包括但不限于HPLC或GPC。
如本文所用，术语“沉淀”是指来自容器中所含溶液的不溶性化合物，其中在溶液相中成核的不溶性化合物“落下”在容器的表面上。
在另一方面，本发明涉及具有外部亲水部分和内部疏水部分的胶束，其包含(a)多个两亲性嵌段共聚物分子，每个分子包含亲水性嵌段和疏水性嵌段，其中多个两亲性嵌段共聚物分子的亲水性嵌段形成胶束的外部亲水部分，多个两亲性嵌段共聚物分子的疏水性嵌段形成胶束的内部疏水部分；(b)包含小有机候选化合物的，与第一DNA识别码标签共价缀合的嵌合缀合物分子，其中所述小有机候选化合物可通过使第一小有机分子与第二小有机分子反应而获得，其中所述小有机物候选化合物与内部疏水部分接触，第一DNA识别码标签与外部亲水部分接触。
如本文所用，“胶束”是指包含疏水内部的表面活性剂分子的聚集体。正常的胶束是其中具有亲水外壳和疏水内核的胶束。由于两种力，胶束形成发生。一种是引起分子缔合的吸引力，而另一种是阻止胶束无限制地生长到明显宏观相的排斥力。胶束具有外部亲水壳和内部疏水核。聚合物胶束具有小粒径(<200nm)。聚合物胶束通过核-壳结构表征。聚合物胶束可具有X-Y二嵌段结构，X为亲水壳部分和Y为疏水核聚合物。多嵌段共聚物如聚(环氧乙烷)-聚(环氧丙烷)-聚(环氧乙烷)(PEO-PPO-PEO)(X-Y-X)也可以自组织成胶束，并且已在本领域中描述(FEBS Lett.258(1989)343-345).
本文在胶束的上下文中使用的术语“外部”是指胶束的表面层，其与连续相直接接触。如本文在胶束的上下文中所使用的术语“部分”是指胶束层不与连续相直接接触并且被外部部分包围。
如本文所用，“多个”定义为两个或多于两个，特别是2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多，更优选100或更多、500或更多、1000或者更多、1500或更多、3000或更多、5000或更多、10000或更多或50000或更多。如本文所用，“一个或多个”定义为一个、两个或多于两个，特别是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多，更优选100或更多500或更多、1000或更多、1500或更多、3000或更多、5000或更多、10000或更多或50000或更多。
在第三方面，本发明涉及一种分散体组合物，其包含(a)一种或多种本发明的胶束和(b)水相，其中水相是连续相。
如本文所用，“分散体”涉及具有在液体连续相中乳化或悬浮的第一相，分散相的两相体系。分散相可以是不溶于连续相的固体或与连续相不混溶的液体。在本发明中，分散相是胶束。因此可以认为该分散体代表水包油(o/w)乳液。优选地，分散体是稳定的，即在有用的时间段内(例如，分钟、小时、天等)不分成2个单独的相。
如本文所用，术语“序列”涉及核酸分子的主要核苷酸序列或蛋白质的一级氨基酸序列。
应理解，上述公开的实施方案的所有组合也旨在落入本发明的范围内。进一步意图的是，本文公开的与方法有关的所有实施方案类似地适用于化合物、文库、胶束和分散体，反之亦然。
实施例
实施例1：制备起始物质和阳性对照
为了保护DNA免受催化剂的影响，假设DNA标签和小分子之间的亲水间隔基部分(PEG-接头)将确保DNA与固定在胶束疏水核心中的催化剂不发生任何相互作用(图1)。还合成了没有PEG-接头的铃木反应的起始物质，以研究间隔基对反应的重要性。此外，合成阳性参考分子以比较表征过程中的反应产物(图2)。
因此，合成的第一组起始物质(6和7)具有在寡核苷酸序列的5'末端与C-6氨基接头偶联的聚乙二醇(图2)。寡核苷酸衔接子5的去保护可以通过形成单甲氧基三苯甲基阳离子来观察，其显示出浓烈的橙色。当不再观察到颜色时，脱保护完成，并且可以进行与6-氨基-己基-5'-(3'-(dCdAdGdTdCdG)-5')磷酸氢盐6和羧酸的酰胺偶联。由HATU 12介导酰胺偶联，其与去质子化的羧酸11形成活性酯13(图3)。在5'-氨基-C6-接头6的伯胺发生亲核取代后，形成酰胺键。使用PEG-接头7作为羧酸，制备PEG化的DNA-缀合物8。
或者，脱保护的6-氨基-己基-5'-(3'-(dCdAdGdTdCdG)-5')磷酸氢盐6也与p-碘苯甲酸(图2)偶联到没有PEG-接头8的起始物质。随后用缀合物8进行进一步的酰胺偶联，以与前述相同的方式连接对-碘/对-溴-苯甲酸。但是对于随后进行的酰胺偶联，在第二酰胺偶联之前，必须封闭6中未反应的伯胺。这是通过在无水THF中用乙酸酐、吡啶和甲基咪唑进行加帽步骤完成的(图4)。
在加帽步骤之后，PEG化的缀合物8的胺基被芴基甲氧基羰基(Fmoc)基团保护，因为PEG(4)-羧酸7是商业来源的，具有Fmoc保护的胺基，以避免聚合。该Fmoc基团被20％哌啶的DMF溶液去保护。将Fmoc基团脱保护，然后进行第二酰胺偶联步骤，产生起始原料1a和1b以及阳性参考分子4。在从固体支持物上切割寡核苷酸后，使用HPLC和MALDI-TOF质谱法对它们进行表征。
起始物质和阳性对照的MALDI MS谱在对应于DNA-缀合物的实际质量的峰之后显示出一系列强度降低的峰。所有这些峰在它们之间具有约23个单位的差异，并且它们对应于钠离子与寡核苷酸的磷酸酯部分结合的峰(数据未显示)。
实施例2：确定适当的分析方法
在优化胶束催化的铃木反应的反应条件之前，有必要确定分析反应的合适方法。目前的问题是硼酸和碳酸铯分别存在至少百倍过量，以及聚合物的存在。
HPLC
在第一次尝试期间，将反应混合物用水稀释并直接注入HPLC柱中，并观察到以下问题：
1.苯硼酸非常接近原料1a洗脱；和
2.胶束形成性聚合物粘在色谱柱上并污染色谱柱，因此必须在每次分析后彻底清洗色谱柱。
MALDI-TOF质谱
在HPLC方法作为进一步研究该反应的分析方法后效率低下，下一个选择是质谱法。与先前的实验类似，将反应混合物直接点在MALDI-MS靶板上，其中2'，4'，6'-三羟基苯乙酮(THAP)和柠檬酸铵作为基质混合物。结果是质谱极度干扰，当存在过量杂质时，质谱观察为典型的谱图。由于无法从这样的MALDI-MS谱中得出结论，因此DNA样品的纯化对于稳健分析可能是至关重要的。
实施例3：DNA样品纯化
DNA沉淀
DNA是极性的，因为它的磷酸盐骨架使其具有水溶性。但乙醇的极性远低于水，它可以促进DNA的磷酸基团和带正电荷的离子之间形成离子键(图5)，导致DNA沉淀。
通过沉淀DNA，假设(相对)极性较小的苯基硼酸和胶束聚合物将保持溶解在乙醇中，同时DNA从乙醇溶液中沉淀出来。但不幸的是，发现仍有相当数量的污染物和DNA一起沉淀，这扰乱了MALDI-MS谱。因此，可能需要在将DNA样品置于MALDI-MS靶板上之前进一步纯化DNA样品。
微量层析柱(ZipTip)
微量层析柱是一个10μL移液器吸头，其末端固定有色谱介质床。它旨在用于在分析之前纯化非常少量的寡核苷酸样品，从而提供更好的数据质量。使用微量层析柱可以获得清晰的质谱，其可以用于进一步分析(数据未显示)。此外，在沉淀步骤之前，用乙酸乙酯洗涤反应混合物以尽可能多地除去苯基硼酸。
这种方法很费力，因为沉淀步骤通常需要超过6-8小时，如果分析了大量样品，微量层析柱程序是一个具有挑战性的过程。因此，它可以代表在合成文库时纯化DNA样品的有效方法。因为，一个目的是开发使用胶束催化的铃木反应合成DNA编码文库的稳健工作程序，可能需要找到另一种DNA纯化方法，其可以快速且容易地制备。
Glen-PakTM
Glen-PakTM基本上是3-5微米尺寸的聚二乙烯基苯填料(图6)，它对稀释的氢氧化铵或氢氧化铵/甲胺(AMA)稳定。它的工作原理与微量层析柱相同，即首先将DNA与聚合物树脂结合，洗去污染物，然后将纯化的DNA样品从树脂中洗脱出来。
使用Glen-PakTM，可以跳过沉淀步骤，因此，用乙酸乙酯洗涤后的反应混合物可以直接注入Glen-PakTM柱中。通过洗脱DNA，可以通过MALDI-MS直接分析样品而无需使用微量层析柱。因此，利用这种纯化方法，可以建立稳健的分析方法。此外，该纯化方法可以促进HPLC用于分析反应。
实施例4：优化反应条件
使用优化的微量层析柱程序进行分析，下一步是优化胶束催化的铃木反应(图7)。为了优化反应条件，分析了原料转化为产物对四个因素的依赖性，即1)硼酸的量；2)碱的量；3)温度；和4)时间。
在没有DNA标签的系统中，发现碳酸铯是用于铃木反应的最温和且最好的碱。
下面在图8中给出了反应条件和粗略估计的转化百分比的表格(数字1、2和4涉及图7)。
对温度的依赖性
该反应显示出对温度的明显依赖性(图8)。可以在50当量过量的硼酸下观察到这种温度依赖性。虽然在室温下起始物质向产物的转化率非常低，但随着温度的升高，观察到转化率的线性增加。作为铃木偶联的速率决定步骤的氧化加成步骤有时可能需要升高的温度。这是因为钯从0氧化态变为+2氧化态。
对时间的依赖性
该反应显示出明显的时间依赖性(图8)。可以在50当量过量的硼酸下观察到所述依赖性。
对硼酸的量的依赖性
该反应表明明显依赖于硼酸的量(图8)。硼酸的量也影响其他参数，例如时间和温度。这可以从图8中看出，硼酸过量500倍，其中几乎所有反应条件都显示出几乎完全的转化。这种现象可以通过进入胶束核心并参与催化循环的苯基硼酸分子数量的统计增加来解释。
对碱的依赖性不显著，可以看出，当碱的量从100当量过量至200当量过量变化时，起始物质向产物的转化几乎不变。
阴性对照实验
作为阴性对照条件，在没有各反应组分即碱、硼酸和形成胶束的聚合物的情况下进行反应。另外，还用浓度低于CMC的胶束聚合物进行反应，以检查胶束形成的重要性(未显示数据)。
如所预期的，在没有任何一种组分的情况下不发生反应，并且原料1a保持未反应。值得注意的是，没有形成胶束就不会发生反应(未显示数据)。
实施例5：反应范围和催化体系
筛选硼酸/酯(底物范围)
在建立可靠的分析方法并使用催化剂固定的胶束催化优化铃木偶联反应的反应条件后，有必要检查该反应的底物范围。为此目的，用DNA缀合物(1a和1b)筛选33种硼酸和硼酸酯(2a-ag)，得到预期产物4a-ag(图9和10)。
可以观察到催化体系在底物范围方面是通用的(图10)。由于反应在水中进行，几种硼酸不能溶于水是出现的直接问题。为了克服这个问题，将高疏水性硼酸和硼酸酯(硼酸酯)溶解在甲苯中。观察到疏水性硼酸/硼酸盐迁移到水相并进入胶束的核心以进行反应。因此，使用甲苯作为共溶剂的可能性扩大了反应的底物范围。
具有水溶性基团，如嘧啶环的底物已显示完全转化为产物(条目2o)，这表明孵育较长时间可导致分子的轻微疏水特性以进入胶束的疏水核心。含噻吩的硼酸已经显示出完全转化为产物，这对于简单的钯催化剂通常是不可能的，显示出该特定催化体系的多功能性。其他值得注意的观察结果是，在优化的反应条件下，具有强吸电子基团的芳基硼酸也经历完全转化为产物(图10的条目2c、2d、2ae、2ag)；具有氯基的芳基硼酸/酯不显示副产物，其中铃木反应与氯基发生，在NHC-钯催化剂已经观察到。
底物2l和2ab显示起始物质部分转化为产物。由于底物不能完全溶解在水或甲苯中，2l不能完全转化，2ab可能因为平衡时它仅部分进入胶束而发生部分转化。
没有PEG-接头的反应
最初计划在DNA和疏水性小分子之间用亲水性PEG(4)间隔基进行反应，以确保催化剂不与DNA接触。但是通过合成没有PEG-接头的DNA-小分子缀合物(图11的分子9)来检查该间隔区的重要性。如图11所示，使用不含PEG-接头9的DNA缀合物进行反应以获得产物17。
该反应是可行的，并且DNA标签没有损坏。PEG-接头的想法在进一步的实验中保留，但是即使没有PEG-接头也可以使用相同的系统的结果提供了对反应的多功能性的了解。
其他钯催化反应
NHC-钯催化剂是对空气、水分等稳定的催化剂体系，并且也是用于各种钯催化反应的非常通用的催化剂体系。因此，使用该催化体系建立另一个钯催化反应，即赫克反应(图12)。观察到赫克反应部分发生(数据未显示)。
实施例6：磺酸固定化胶束
检查具有固定在疏水核心中的磺酸的两亲性嵌段共聚物(ABC)(图14b)与DNA-小分子缀合物的相互作用。酸性环境导致DNA脱嘌呤。因此，研究了ABC上的磺酸与DNA之间可能的相互作用。
为此目的，在一个Eppendorf管中将DNA缀合物4(图14a)与40μL的2％TFA溶液(溶液中约10nmol的TFA)孵育，在另一个Eppendorf管中与10μL的1mM ABC溶液(10nmol的胶束)孵育。必须注意的是，ABC的CMC是1μM，因此使用1mM的溶液。在将DNA缀合物与两种溶液一起温育18小时后，通过微量层析柱纯化DNA样品并置于MALDI-MS靶板上进行分析。
通过分析两个样品的质谱，观察到用2％TFA溶液温育的DNA缀合物4经历了脱嘌呤，并且没有对应于2399的原始质量的质量信号的痕迹。相反，观察到对应于脱嘌呤的峰。另一方面，与胶束溶液共孵育的DNA缀合物4未显示对应于脱嘌呤的峰，并且整个分子是完整的(数据未显示)。
在DNA缀合物4中，有三种嘌呤，2种鸟嘌呤和1种腺嘌呤。可以观察到，对应于去除鸟嘌呤的质量2267(计算质量＝2263)是最小峰，对应于去除第二鸟嘌呤的质量2149(计算质量＝2136)是最大峰。这反映了鸟嘌呤基团经历脱嘌呤更加切实可行的预期趋势。此外，观察到对应于去除腺嘌呤的另一个峰质量为2016(计算质量＝2011)。与胶束溶液一起温育的DNA缀合物没有变化，因此可以得出磺酸不与DNA相互作用的结论。此外，这也可以作为从固定在胶束中的催化剂保护DNA的概念的证据(数据未显示)。
本文引用的所有文献均通过引用整体并入本文。
本文说明性地描述的发明可以在缺少本文未具体公开的任何要素，限制的情况下适当地实施。因此，例如，术语“包括”，“包括”，“含有”等应当被广泛地阅读而不受限制。另外，这里使用的术语和表达已被用作描述的术语而非限制，并且无意使用这些术语和表达来排除所示和所描述的特征的任何等同物或其部分，但应认识到在所要求保护的本发明的范围内可以进行各种修改。因此，应该理解，尽管已经通过优选实施例和可选特征具体公开了本发明，但是本领域技术人员可以采用本文公开的本发明的修改和变化，并且这些修改和变化是被认为是在本发明的范围内。在此广泛和一般地描述了本发明。落入通用公开内容中的每个较窄物种和亚属群组也构成本发明的一部分。这包括本发明的一般描述，附带条件或否定限制从该属中去除任何主题，无论是否在本文中具体叙述了切除的材料。另外，在根据马库什群组描述本发明的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到，本发明也因此以马库什群组的任何单个成员或成员子群的形式描述。根据以下权利要求，本发明的其他实施例将变得显而易见。

Claims (10)

1.通过胶束催化合成DNA编码的化合物文库的嵌合缀合物分子的方法，所述嵌合缀合物分子包括
(A)小有机候选化合物，其中所述小有机候选化合物可通过使第一小有机分子与第二小有机分子反应得到，和与其共价偶联的(B)第一DNA识别码标签，
其中所述方法包括
(a)在水性溶剂中混合
(1)缀合起始分子，其包含与所述第一DNA识别码标签共价缀合的所述第一小有机分子；
(2)所述第二小有机分子，其与共价连接于所述第一DNA识别码标签的所述第一小有机分子反应，得到嵌合缀合物分子；和
(3)包含亲水嵌段和疏水嵌段的两亲嵌段共聚物，其中所述疏水嵌段被催化第一和第二小有机分子之间反应的催化剂官能化，
得到以水性溶剂为连续相的反应混合物，
其中所述两亲性嵌段共聚物的加入量使所述反应混合物中两亲性嵌段共聚物的最终浓度高于所述两亲性嵌段共聚物的临界胶束浓度(CMC)；
(b)将步骤(a)中得到的反应混合物置于允许所述两亲性嵌段共聚物的胶束形成和胶束内部的所述第一和第二小有机分子之间反应的条件下；和
(c)从所述反应混合物中纯化所述嵌合缀合物分子；
其中，所述第一小有机分子是芳族或杂芳族有机部分，其中所述芳族或杂芳族有机部分被至少一个卤素取代基取代，
所述第二小有机分子选自有机硼酸或硼酸酯；
所述两亲性嵌段共聚物包含聚丙烯酸酯，聚丙烯酸或聚丙烯酰胺作为亲水嵌段；并包含聚苯乙烯-共-N-乙烯基咪唑作为疏水嵌段；
其中所述催化剂是钯催化剂或磺酸，且
所述第一和第二小有机分子之间的反应是Suzuki反应或Heck反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤(d)将步骤(c)中获得的嵌合缀合物分子的第一DNA识别码标签与第二DNA识别码标签连接。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一和/或第二DNA识别码标签的长度为至少4个核苷酸。
4.根据前述权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一DNA识别码标签通过连接基团与小有机共价化合物共价连接。
5.根据前述权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一DNA识别码标签或连接基团通过酰胺键与所述小有机候选化合物共价连接。
6.根据前述权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二小有机分子的分配系数logP值高于0。
7.根据前述权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一小有机分子的分配系数logP值高于0。
8.根据前述权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)在≥20℃的温度下进行。
9.根据前述权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)进行至少1小时的时间。
10.根据前述权利要求1所述方法，其特征在于，相对于所述第一小有机分子，所述第二小有机分子以至少50倍摩尔过量使用。
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