CN112119056B - 固体支持物 - Google Patents

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Abstract

一种用于非水性DNA缀合分子反应的固体支持物，其中所述支持物包含由多个聚乙二醇单元形成的固体主体，其中所述固体主体包括至少一个阳离子部分。

Description

固体支持物
技术领域
本发明涉及固体支持物，其适合用于非水性化学反应，例如用于对DNA或在DNA存在下进行的化学反应中以合成DNA编码文库(DEL)，并且还涉及使用这些固体支持物的方法，所述方法包括将DNA吸附到本发明的固体支持物上并使经DNA标记的化合物与试剂在非水性溶剂系统中反应的步骤。
背景技术
DNA编码文库(DEL)是成千上万至数十亿个合成小分子的集合，每个小分子都与用作结构标识符的独特DNA序列缀合。合成小分子-DNA缀合物的这些巨大集合可通过亲和力选择过程在混合物中筛选出来，使其成为发现针对目的药物生物分子靶的配体的有吸引力的工具。用于合成DEL的反应典型地涉及在温和水性条件下形成共价化学键，所述条件与核酸标签或标记的溶解度和稳定性兼容。核酸的溶解典型地需要高比例的水，这不可避免地会引起诱导副反应，如用于DEL合成的反应中的试剂质子化或反应中间体或试剂水解。这严重限制了用于DEL合成的新颖化学转化的实施，并且这些典型地限于可能在水存在下工作的那些。这些反应中有许多是氮衍生化化学反应(例如酰胺化、还原胺化、磺酰化、氨酯化)或钯介导的交叉偶联(最著名的是铃木交叉偶联)，其可导致具有有限的类药物特性的分子，所述分子可能需要进行重大优化才能产生临床候选药物。
已知将缀合DNA的分子固定在固体支持物上以增加反应中使用的有机溶剂的比例。在这种情况下，典型的支持物是多糖支持物，例如DEAE琼脂糖凝胶。然而，这样的多糖固体支持物是亲水的，因此实际上不可能彻底干燥。另外，这类固体支持物与有机合成中典型地使用的所有有机溶剂不相容。
目前，在完全排除水的情况下，在有机溶剂中对与DNA缀合的小分子进行反应的方法仅限于将DNA分子共价附于固体支持物上(MacConnell A.B.,Price A.K.以及PaegelB.M.An integrated microfluidic processor for DNA-encoded combinatoriallibrary functional screening[用于DNA编码组合文库功能筛选的集成微流处理器].ACSCombinatorial Science[ACS组合科学],2017(3),181-192；Klika
Figure BDA0002779481250000021
M.,SalamonH.,Bugain O.,Jung K.,Gohla A.,Doetsch L.J.,Dos Santos D.,Bhat A.,Wagner B.,Brunschweiger A.Acid-and Au(I)-mediated synthesis of hexathymidine-DNA-heterocycle chimeras,an efficient entry to DNA-encoded libraries inspired bydrug structures[酸和金(I)介导的六胸苷-DNA-杂环嵌合体的合成,受药物结构启发而有效地进入DNA编码文库].Chemical Science[化学科学],2017(8),3356-3361)。在这些实施例中，DNA与固体支持物的共价附接阻止了在亲和力选择实验中针对固定的靶筛选文库，或者阻止了DNA标签的延长以编码文库化合物的结构。使这种转化适应水性环境中的大型多样文库合成仍然是一项重大且昂贵的挑战。重要的是，该策略不允许立即利用可能与DNA相容性反应介质中水的存在不相容的现代有机化学的进步。
因此，目前尚无通用、实用的方法可在无水有机溶剂中对DNA结合分子进行反应以达到DNA编码文库合成的目的。
通过在基于PEG的不溶性阳离子支持物上的可逆离子相互作用，通过DNA连接的支架的非共价吸附，克服了这一问题，这基本上使得在不存在水的情况下进行化学反应成为可能，并且从支持物中释放使得DEL技术小型化。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了用于非水性DNA缀合分子反应的固体支持物，其中所述支持物包含由多个聚乙二醇单元形成的固体主体，其中所述固体主体包括至少一个阳离子部分。
在本发明的第二方面，提供了一种使用一种或多种非水性溶剂使DNA缀合化合物反应的方法，其中所述方法包括如下步骤：将经DNA标记的化合物吸附到本发明的固体支持物上，并使被支持的经DNA标记的化合物与试剂在非水性溶剂系统中反应。
在本发明的第三方面，提供了根据本发明的固体支持物用于支持DNA缀合化合物的用途。
附图说明
图1.具有式(VI)的聚乙二醇化固体聚合物TentaGel(RTM)XV-NH2树脂。
图2.本发明的两亲性聚合物支持物的化学结构和示意图及其在DNA寡核苷酸(这里是与Cy5染料缀合的DNA寡核苷酸)的转移和固定中的用途。
具体实施方式
已经发现基于聚乙二醇的固体树脂(基于PEG的树脂)适合用于期望的反应，因为它们可以在水性和有机条件下使用。固体支持物包括基于PEG的树脂的两亲性质和由阳离子部分提供的核酸结合能力。阳离子部分提供与核酸的可逆静电相互作用。因此，可以将根据本发明的固体支持物悬浮在水中用于DNA吸附，并且然后用有机溶剂洗涤以在假有机条件下留下经固定的DNA编码分子。因此，根据本发明的固体支持物可以用于涉及DNA缀合分子的非水性化学转化中，所述固体支持物不溶于水性和有机溶剂系统，而且是惰性的。
有利地，可以通过使用已知的干燥方法，例如添加分子筛，从支持物系统中基本上消除水。
干燥的经固定的DNA编码分子可以进行以前不可能的非性水反应。
在本发明的一个实施例中，阳离子部分包括季铵基团或胍鎓基团。
例如，阳离子部分可以是根据如下定义的式I、式II或式III的化合物，
(I)根据式I的化合物：
Figure BDA0002779481250000041
其中：
主体是由多个聚乙二醇单元形成的固体支持物；
R是氢；C1-C8烷基，其任选地经羟基、苯基、C3-C8环烷基、5至10元杂环或-OC1-C8烷基取代；C3-C8环烷基；-C(O)C1-C8烷基；或5至10元杂环；
X是X1或X2，其中
X1是C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链并且任选地经一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、-OH、C1-C8烷氧基、硝基、氰基、-COOH、氨基甲酰基、-N(R4)R5、C3-C6环烷基、3至7元杂环、苯基、5或6元杂芳基、或C1-C4烷基-苯基；C2-C20亚烯基链，其中所述链是直链或支链，含有一个或多个碳-碳双键并且任选地经一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、-OH、C1-C8烷氧基、硝基、氰基、-COOH、氨基甲酰基、-N(R4)R5、C3-C6环烷基、3至7元杂环、苯基、5或6元杂芳基、或C1-C4烷基-苯基；或C2-C20亚炔基链，其中所述链是直链或支链，含有一个或多个碳-碳三键并且任选地经一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、-OH、C1-C8烷氧基、硝基、氰基、-COOH、氨基甲酰基、-N(R4)R5、C3-C6环烷基、3至7元杂环、苯基、5或6元杂芳基、或C1-C4烷基-苯基；
X2是-Z-X1-
其中Z选自-(CH2)a-Rx-(CH2)a-NH-C(＝O)-；-(CH2)a-CH((CH2)a-Rx1)NH-C(＝O)-；-(CH2)a-(O)0-1-Rx2-CH(Rx3)NH-C(＝O)-；和-(CH2)b-(O)0-1-(CH2)b-NH-C(＝O)-；
a是从0至6的整数；
b是从1至6的整数；
Rx选自苯基；C3-C8环亚烷基；-C(H)2-x((C1-C6烷基)x)-；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、C1-C6烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
Rx1选自苯基；C3-C8环烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX2选自苯基；C3-C8环亚烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX3选自氢；苯基；和C3-C6环烷基，
所述苯基或C3-C6环烷基任选地独立地经C1-C6烷基；C1-C6烷氧基；C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
x是从0至2的整数；
Y是C(O)或CH2；并且
R1、R2、R3、R4和R5各自独立地选自氢；羟基；C1-C8烷基，其任选地经羟基、苯基、C3-C8环烷基、5至10元杂环或-OC1-C8烷基取代；C3-C8环烷基；-C(O)C1-C8烷基；或5至10元杂环；或
(II)根据式II的化合物：
Figure BDA0002779481250000061
其中：
主体是如以上所定义的；
R是如以上所定义的；
R10是C1-C8烷基，其任选地经羟基、苯基、C3-C8环烷基、5至10元杂环或-OC1-C8烷基取代；C3-C8环烷基；5至10元杂环或R11；
n是从2至12的整数；
R12是氢；C1-C8烷基，其任选地经羟基、苯基、C3-C8环烷基、5至10元杂环或-OC1-C8烷基取代；C3-C8环烷基；-C(O)C1-C8烷基；或5至10元杂环；并且
R6和R11各自独立地选自：
(a)具有式IIa的基团：
Figure BDA0002779481250000062
其中m是从0至8的整数；并且
R1、R2和R3是如以上所定义的；
或者
(b)具有式IIb的基团：
Figure BDA0002779481250000063
其中m是如以上所定义的；
或者
(c)具有式-(CH2)q-NHR7的基团
其中q是从1至6的整数；并且
R7是具有式IIc的基团：
Figure BDA0002779481250000071
其中p是从1至12的整数；并且
R1、R2和R3是如以上所定义的；或
(III)根据式III的化合物：
Figure BDA0002779481250000072
其中
主体是如以上所定义的；
R是如以上所定义的；
Y是如以上所定义的；
r是从1至6的整数；并且
R8是具有式IIIa的基团
Figure BDA0002779481250000073
其中
Y’是C(O)或CH2；
s是从1至6的整数；
R7是如以上所定义的；并且
R9是H或C1-C6烷基；
或者
R8是具有式IIIb的基团
Figure BDA0002779481250000081
其中
Y’是如以上所定义的；
t是从1至6的整数；并且
R1、R2、R3和R9是如以上所定义的。
在本发明的一个实施例中，R和R12各自独立地是氢或C1-C6烷基，合适地R和R12各自独立地是氢。
在本发明的另一个实施例中，R1、R2和R3相同。合适地，R1、R2和R3各自独立地是C1-C6烷基。在本发明的又另一个实施例中，R1、R2和R3各自是甲基。
在本发明的另一个实施例中，R4和R5各自独立地选自氢和C1-C6烷基。
在本发明的另一个实施例中，R9是氢。
在另一个实施例中，R10是C1-C6烷基，任选地是C1-C3烷基、进一步任选地是甲基。
在另一个实施例中，X1是C1-C20亚烷基链，所述亚烷基链是直链并且未经取代。
在另一个实施例中，X1是C1-C10亚烷基链，所述亚烷基链是直链并且未经取代。
在本发明的另一个实施例中，阳离子部分是式(I)的化合物，其中
X是X1或X2，其中
X1是C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链并且任选地经一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、-OH、C1-C8烷氧基、硝基、氰基、-COOH、氨基甲酰基、-N(R4)R5、C3-C6环烷基、3至7元杂环、苯基、5或6元杂芳基、或C1-C4烷基-苯基；
X2是-Z-X1-
其中Z选自-(CH2)a-Rx-(CH2)a-NH-C(＝O)-；-(CH2)a-CH((CH2)a-Rx1)NH-C(＝O)-；-(CH2)a-(O)0-1-Rx2-CH(Rx3)NH-C(＝O)-；和-(CH2)b-(O)0-1-(CH2)b-NH-C(＝O)-；
a是从0至6的整数；
b是从1至6的整数；
Rx选自苯基；C3-C8环亚烷基；-C(H)2-x((C1-C6烷基)x)-；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、C1-C6烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
Rx1选自苯基；C3-C8环烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX2选自苯基；C3-C8环亚烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX3选自氢；苯基；和C3-C6环烷基，
所述苯基或C3-C6环烷基任选地独立地经C1-C6烷基；C1-C6烷氧基；C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
x是从0至2的整数。
在另一个实施例中，阳离子部分是式(I)的化合物，其中
R是氢；
Y是C(O)；
X是X1或X2，其中
X1是C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链并且任选地经一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、-OH、C1-C8烷氧基、硝基、氰基、-COOH、氨基甲酰基、-N(R4)R5、C3-C6环烷基、3至7元杂环、苯基、5或6元杂芳基、或C1-C4烷基-苯基；
X2是-Z-X1-
其中Z选自-(CH2)a-Rx-(CH2)a-NH-C(＝O)-；-(CH2)a-CH((CH2)a-Rx1)NH-C(＝O)-；-(CH2)a-(O)0-1-Rx2-CH(Rx3)NH-C(＝O)-；和-(CH2)b-(O)0-1-(CH2)b-NH-C(＝O)-；
a是从0至6的整数；
b是从1至6的整数；
Rx选自苯基；C3-C8环亚烷基；-C(H)2-x((C1-C6烷基)x)-；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、C1-C6烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
Rx1选自苯基；C3-C8环烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX2选自苯基；C3-C8环亚烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX3选自氢；苯基；和C3-C6环烷基，
所述苯基或C3-C6环烷基任选地独立地经C1-C6烷基；C1-C6烷氧基；C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
x是从0至2的整数；
R1、R2和R3各自独立地选自氢；羟基；C1-C8烷基，其任选地经羟基、苯基、C3-C8环烷基、5至10元杂环或-OC1-C8烷基取代；C3-C8环烷基；-C(O)C1-C8烷基；或5至10元杂环。
在另一个实施例中，阳离子部分是式(I)的化合物，其中
R是氢；
Y是C(O)；
X是X1或X2，其中
X1是C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链；
X2是-Z-X1-
其中Z选自-(CH2)a-Rx-(CH2)a-NH-C(＝O)-；-(CH2)a-CH((CH2)a-Rx1)NH-C(＝O)-；-(CH2)a-(O)0-1-Rx2-CH(Rx3)NH-C(＝O)-；和-(CH2)b-(O)0-1-(CH2)b-NH-C(＝O)-；
a是从0至6的整数；
b是从1至6的整数；
Rx选自苯基；C3-C8环亚烷基；-C(H)2-x((C1-C6烷基)x)-；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、C1-C6烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
Rx1选自苯基；C3-C8环烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX2选自苯基；C3-C8环亚烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX3选自氢；苯基；和C3-C6环烷基，
所述苯基或C3-C6环烷基任选地独立地经C1-C6烷基；C1-C6烷氧基；C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
x是从0至2的整数；
R1、R2和R3各自独立地选自氢；C1-C8烷基，其任选地经羟基、苯基、C3-C8环烷基、5至10元杂环或-OC1-C8烷基取代；C3-C8环烷基；-C(O)C1-C8烷基；或5至10元杂环。
在另一个实施例中，阳离子部分是式(I)的化合物，其中
R是氢；
Y是C(O)；
X是X1或X2，其中
X1是C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链；
X2是-Z-X1-
其中Z选自-(CH2)a-Rx-(CH2)a-NH-C(＝O)-；-(CH2)a-CH((CH2)a-Rx1)NH-C(＝O)-；-(CH2)a-(O)0-1-Rx2-CH(Rx3)NH-C(＝O)-；和-(CH2)b-(O)0-1-(CH2)b-NH-C(＝O)-；
a是从0至6的整数；
b是从1至6的整数；
Rx选自苯基；C3-C8环亚烷基；-C(H)2-x((C1-C6烷基)x)-；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、C1-C6烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
Rx1选自苯基；C3-C8环烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX2选自苯基；C3-C8环亚烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX3选自氢；苯基；和C3-C6环烷基，
所述苯基或C3-C6环烷基任选地独立地经C1-C6烷基；C1-C6烷氧基；C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
x是从0至2的整数；
R1、R2和R3各自独立地选自氢；C1-C8烷基，其任选地经苯基、或C3-C8环烷基取代；C3-C8环烷基。
在另一个实施例中，阳离子部分是式(I)的化合物，其中
R是氢；
Y是C(O)；
X是X1或X2，其中
X1是C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链并且任选地经一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、-OH、C1-C8烷氧基、硝基、氰基、-COOH、氨基甲酰基、-N(R4)R5、C3-C6环烷基、3至7元杂环、苯基、5或6元杂芳基、或C1-C4烷基-苯基；
X2是-Z-X1-
其中Z选自-(CH2)a-Rx-(CH2)a-NH-C(＝O)-；-(CH2)a-CH((CH2)a-Rx1)NH-C(＝O)-；-(CH2)a-(O)0-1-Rx2-CH(Rx3)NH-C(＝O)-；和-(CH2)b-(O)0-1-(CH2)b-NH-C(＝O)-；
a是从0至6的整数；
b是从1至6的整数；
Rx选自苯基；C3-C8环亚烷基；-C(H)2-x((C1-C6烷基)x)-；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、C1-C6烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
Rx1选自苯基；C3-C8环烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX2选自苯基；C3-C8环亚烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX3选自氢；苯基；和C3-C6环烷基，
所述苯基或C3-C6环烷基任选地独立地经C1-C6烷基；C1-C6烷氧基；C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
x是从0至2的整数；
R1、R2和R3各自独立地是C1-C6烷基，优选地R1、R2和R3各自是甲基。
在另一个实施例中，阳离子部分是式(I)的化合物，其中
R是氢；
Y是C(O)；
X是X1或X2，其中
X1是C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链；
X2是-Z-X1-
其中Z选自-(CH2)a-Rx-(CH2)a-NH-C(＝O)-；-(CH2)a-CH((CH2)a-Rx1)NH-C(＝O)-；-(CH2)a-(O)0-1-Rx2-CH(Rx3)NH-C(＝O)-；和-(CH2)b-(O)0-1-(CH2)b-NH-C(＝O)-；
a是从0至6的整数；
b是从1至6的整数；
Rx选自苯基；C3-C8环亚烷基；-C(H)2-x((C1-C6烷基)x)-；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、C1-C6烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
Rx1选自苯基；C3-C8环烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX2选自苯基；C3-C8环亚烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX3选自氢；苯基；和C3-C6环烷基，
所述苯基或C3-C6环烷基任选地独立地经C1-C6烷基；C1-C6烷氧基；C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
x是从0至2的整数；
R1、R2和R3各自独立地是C1-C6烷基，优选地R1、R2和R3各自是甲基。
在另一个实施例中，阳离子部分是式(I)的化合物，其中
R是氢；
Y是C(O)；
X是X1或X2，其中
X1是C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链并且任选地经一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、-OH、C1-C8烷氧基、硝基、氰基、-COOH、氨基甲酰基、-N(R4)R5、C3-C6环烷基、3至7元杂环、苯基、5或6元杂芳基、或C1-C4烷基-苯基；
X2是-Z-X1-
其中Z选自-(CH2)a-Rx-(CH2)a-NH-C(＝O)-；-(CH2)a-CH((CH2)a-Rx1)NH-C(＝O)-；-(CH2)a-(O)0-1-Rx2-CH(Rx3)NH-C(＝O)-；和-(CH2)b-(O)0-1-(CH2)b-NH-C(＝O)-；
a是从0至6的整数；
b是从1至6的整数；
Rx选自苯基；C3-C8环亚烷基；和-C(H)2-x((C1-C6烷基)x)-；
所述苯基、C3-C8环亚烷基、或C1-C6烷基任选地独立地C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
Rx1选自苯基；C3-C8环烷基；和萘基；
所述苯基、C3-C8环烷基、或萘基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX2选自苯基；和C3-C8环亚烷基；
所述苯基、或C3-C8环亚烷基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX3选自氢；苯基；和C3-C6环烷基，
所述苯基或C3-C6环烷基任选地独立地经C1-C6烷基；C1-C6烷氧基；C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
x是从0至2的整数；
R1、R2和R3各自独立地是C1-C6烷基，优选地R1、R2和R3各自是甲基。
在另一个实施例中，阳离子部分是式(I)的化合物，其中
R是氢；
Y是C(O)；
X是X1或X2，其中
X1是C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链并且任选地经一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、-OH、C1-C8烷氧基、硝基、氰基、-COOH、氨基甲酰基、-N(R4)R5、C3-C6环烷基、3至7元杂环、苯基、5或6元杂芳基、或C1-C4烷基-苯基；
X2是-Z-X1-
其中Z选自-(CH2)a-Rx-(CH2)a-NH-C(＝O)-；-(CH2)a-CH((CH2)a-Rx1)NH-C(＝O)-；-(CH2)a-(O)0-1-Rx2-CH(Rx3)NH-C(＝O)-；和-(CH2)b-(O)0-1-(CH2)b-NH-C(＝O)-；
a是从0至6的整数；
b是从1至6的整数；
Rx选自苯基；C3-C8环亚烷基；和-C(H)2-x((C1-C6烷基)x)-；
所述苯基、C3-C8环亚烷基、或C1-C6烷基任选地独立地经C1-C6烷基或C1-C6烷氧基取代1、2、3或4次；
Rx1选自苯基；C3-C8环烷基；和萘基；
所述苯基、C3-C8环烷基、或萘基任选地独立地经C1-C6烷基或C1-C6烷氧基取代1、2、3或4次；
RX2选自苯基；和C3-C8环亚烷基；
所述苯基、或C3-C8环亚烷基任选地独立地经C1-C6烷基或C1-C6烷氧基取代1、2、3或4次；
RX3选自氢；苯基；和C3-C6环烷基，
所述苯基或C3-C6环烷基任选地独立地经C1-C6烷基或C1-C6烷氧基取代1、2、3或4次；
x是从0至2的整数；
R1、R2和R3各自独立地是C1-C6烷基，优选地R1、R2和R3各自是甲基。
在另一个实施例中，阳离子部分是式(I)的化合物，其中
R是氢；
Y是C(O)；
X是X1或X2，其中
X1是C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链并且任选地经一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、-OH、C1-C8烷氧基、硝基、氰基、-COOH、氨基甲酰基、-N(R4)R5、C3-C6环烷基、3至7元杂环、苯基、5或6元杂芳基、或C1-C4烷基-苯基；
X2是-Z-X1-
其中Z选自-苯基-CH2-NH-C(O)-；-CH2-C(CH2)2-5-CH2-NH-C(O)-；-CH(CH2-萘基)-NH-C(O)-；-CH2-O-苯基-CH(Rz)-NH-C(O)-；
其中Rz是苯基，其任选地经1或2个独立地选自C1-C6烷基、和C1-C6烷氧基的取代基取代；
R1、R2和R3各自独立地是C1-C6烷基，优选地R1、R2和R3各自是甲基。
在另一个实施例中，阳离子部分是式(I)的化合物，其中
R是氢；
Y是C(O)；
X是X1或X2，其中
X1是未经取代的C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链；
X2是-Z-X1-
其中Z选自-苯基-CH2-NH-C(O)-；-CH2-C(CH2)2-5-CH2-NH-C(O)-；-CH(CH2-萘基)-NH-C(O)-；-CH2-O-苯基-CH(Rz)-NH-C(O)-；
其中Rz是苯基，其任选地经1或2个独立地选自C1-C6烷基、和C1-C6烷氧基的取代基取代；
R1、R2和R3各自独立地是C1-C6烷基，优选地R1、R2和R3各自是甲基。
在本发明的另外实施例中，提供了一种使用一种或多种非水性溶剂使DNA缀合化合物反应的方法，其中所述方法包括如下步骤：将经DNA标记的化合物吸附到如前述实施例中任一个所定义的固体支持物上，并使被支持的经DNA标记的化合物与试剂在非水性溶剂系统中反应。在所述方法的另一个实施例中，所述方法进一步包括从固体支持物上释放产物的步骤。
在本发明的另一个实施例中，提供了如前述实施例中任一个所定义的固体支持物用于支持DNA缀合化合物的用途。在另一个实施例中，提供了如前述实施例中任一个所定义的固体支持物用于吸附DNA缀合化合物的用途。
定义
如本文所用，术语“C1-C20亚烷基”是指仅由碳和氢原子组成的直链或支链烃链二价基团，所述基团中不存在不饱和，具有从一个至二十个碳原子。
如本文所用，术语“C1-C8烷基”是指仅由碳和氢原子组成的直链或支链烃链基团，所述基团不含有不饱和度、具有从一至八个碳原子、并且通过单键连接到分子的其余部分。术语“C1-C6烷基”应相应地进行解释。
如本文所用，术语“C2-C20亚烯基”是指仅由碳和氢原子组成的直链或支链烃链二价基团，所述基团包含至少一个双键，具有从两个至二十个碳原子。
如本文所用，术语“C2-C20亚炔基”是指仅由碳和氢原子组成的直链或支链烃链二价基团，所述基团包含至少一个三键，具有从两个至二十个碳原子。
如本文所用，术语“C3-C8环亚烷基”是指3-8个碳原子的饱和的、单环的、二价基团烃基。在某些实施例中，C3-C8环亚烷基可通过C3-C8环亚烷基的相同碳原子或不同碳原子键合。C3-C8环亚烷基的实例包括环亚丙基、环亚丁基、环亚戊基、环亚己基、环亚庚基和环亚辛基。
如本文所用，术语“C1-C8烷氧基”是指具有式-ORa的基团，其中Ra是通常如以上所定义的C1-C8烷基。术语C1-C6烷氧基应相应地进行解释。
如本文所用，术语“卤代”是指氟、氯、溴或碘。优选地，卤代是氟或氯。更优选地，卤代是氟。
如本文所用，术语“C1-C6卤代烷基”是指被如以上所定义的一个或多个卤代基团取代的以上所定义的C1-C6烷基。C1-C6卤代烷基的实例包括但不限于三氟甲基、二氟甲基、氟甲基、三氯甲基、1,1-二氟乙基、2,2-二氟乙基、2,2,2-三氟乙基、2-氟丙基、3,3-二氟丙基和1-氟甲基-2-氟乙基。优选地，卤代基团是氟。
如本文所使用的，术语“C3-C8环烷基”是指3-8个碳原子的饱和单环烃基团。在一个实施例中，C3-C8环烷基选自环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。因此可以解释术语“C3-C6环烷基”。
如本文所用，术语“-C(O)C1-C8烷基”是指具有式-Ra1-C1-C8烷基的基团，其中Ra1是羰基基团并且C1-C8烷基如上定义。
“卤素”或“卤代”是指氟、氯、溴或碘。优选地，卤代是氟、氯或溴。更优选地，卤代是氟或氯。
如本文所用，术语“5至10元杂环”是指稳定的非芳族单环或双环基团。在一个实施例中，5至10元杂环包含1、2或3个分别选自氮、氧和硫的杂原子。杂环基基团可以经由碳原子或杂原子键合。杂环基的实例包括但不限于吡咯啉基、吡咯烷基、四氢呋喃基、四氢噻吩基、哌啶基、哌嗪基、四氢吡喃基、吗啉基或过氢氮杂
Figure BDA0002779481250000202
基(perhydroazepinyl)。术语“3至7元杂环”应相应地进行解释。
如本文所用，术语“5或6元杂芳基”是指5或6元芳族单环环基团。在一个实施例中，5或6元杂芳基包含分别选自氮、氧和硫的1、2、3或4个杂原子。杂芳基基团可以经由碳原子或杂原子键合。杂芳基的实例包括但不限于呋喃基、吡咯基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、噻唑基、异噻唑基、噁唑基、异噁唑基、三唑基、四唑基、吡嗪基、哒嗪基、嘧啶基或吡啶基。
在一个实施例中，“氨基甲酰基”是具有式-C(＝O)-NH2的基团。
如本文所用，术语“任选地经取代”包括未经取代或经取代。
在Rx或Rx2是苯基、萘基或蒽基的实施例中，应理解的是，此类苯基、萘基或蒽基是二价基团。
基于聚乙二醇的固体树脂可以是交联的聚乙二醇聚合物或聚乙二醇化的聚合物基质。
交联的基于PEG的固体树脂的实例包括可商购的具有式(IV)的NovaPEG/Chemmatrix树脂：
Figure BDA0002779481250000201
其中所述固体树脂可用，具有游离胺基或具有官能化的胺，其可反应以并入上述阳离子部分；
以及具有式(V)的可商购PEGA树脂(CAS 372109-59-6)：
Figure BDA0002779481250000211
聚乙二醇化的固体聚合物树脂的实例是具有式(VI)的TentaGel(RTM)XV-NH2树脂(图1)。
固体树脂体是两亲性的，并且因此是良好溶剂化的，并且与极性溶剂(例如水、DMSO、醇等)和非极性有机溶剂(例如DCM、THF、乙腈等)的使用兼容。
因此，本文所定义的固体支持物是固体材料，其包含由多个聚乙二醇(PEG)单元形成的主体，并且该主体还包含至少一个阳离子部分。本发明的固体支持物既不溶于水性介质也不溶于有机介质，并且对于使用所述支持物的反应化学是惰性的。
阳离子部分是带有能够吸附DNA的正电荷离子的任何基团。阳离子的典型实例包括鎓阳离子，例如季铵、超强碱缀合物阳离子，例如胍鎓、脒鎓。本领域技术人员将理解，阳离子部分还涵盖潜伏阳离子，例如某些超强碱-缀合物阳离子，例如胍鎓(来自胍部分)。可以在存在水的情况下在DNA吸附复合物形成的初始步骤期间形成胍鎓阳离子，从而提供至少一个能够吸附DNA的阳离子部分。
DNA缀合分子的吸附和释放
如上所述，本发明的基于PEG的固体树脂在水中被有效地溶剂化。这使得允许DNA缀合分子与悬浮在水中的固体支持物一起孵育。将DNA缀合分子和基于PEG的固体树脂支持物的混合物在水中一起搅拌约15min，并如下确定DNA缀合分子在基于PEG的固体树脂支持物上的吸附：通过UPLC-TOF分析悬浮液来或倾析悬浮液后测量上清液的吸光度。
将DNA缀合分子固定在基于PEG的固体树脂支持物上后，可以通过以下将其干燥并悬浮在非水性有机溶剂中：先用与水混溶的溶剂(例如THF、DMSO、乙腈、DMF、醇等)洗涤树脂，然后用有待在后续反应中使用的有机溶剂(例如DCM、二氯乙烷、甲苯等)洗涤树脂。典型地，用与水混溶的溶剂进行至少三个单独的洗涤步骤，然后用有机溶剂进行至少三个单独的洗涤步骤。
然后可以使用固定的DNA缀合分子在所期望的有机溶剂中进行所期望的化学反应，以转化所述DNA缀合分子。
最后，通过已知方法，例如用盐的浓溶液(在水中的1.5-3M NaCl/0.005％Triton-X100)对树脂进行两次或更多次处理，将DNA缀合分子从树脂中释放出来，从而固体支持物可以例如通过过滤与新转化的DNA缀合物分离。
因此，本领域技术人员将理解，为了使本发明的固体支持物适合用于非水性DNA缀合分子反应，所述固体支持物应不溶于水性介质和有机介质。
实例的制备
已经使用本文披露的方法制备、分离和表征了以下实例。
缩写
如本文所用的缩写定义如下：“1x”表示一次，“2x”表示两次，“3x”表示三次，“℃”表示摄氏度，“aq”表示水性，“Col”表示柱，“eq”表示当量(equivalent或equivalents)，“g”表示克(gram或grams)，“mg”表示毫克(milligram或milligrams)，“nm”表示纳米(nanometer或nanometers)，“L”表示升(liter或liters)，“mL”或“ml”表示毫升(milliliter或milliliters)，“ul”、“uL”、“μl”、或“μL”表示微升(microliter或microliters)，“nL”或“nl”表示纳升(nanoliter或nanoliters)，“N”表示正常，“uM”或“μM”表示微摩尔，“nM”表示纳摩尔，“mol”表示摩尔(mole或moles)，“mmol”表示毫摩尔(millimole或millimoles)，“min”表示分钟(minute或minutes)，“h”或“hrs”表示小时(hour或hours)，“RT”表示室温，“ON”表示过夜，“atm”表示大气压，“psi”表示每平方英寸磅数，“conc.”表示浓度，“aq”表示水性，“sat”或“sat'd”表示饱和的，“MW”表示分子量，“mw”或“μwave”表示微波，“mp”表示熔点，“Wt”表示重量，“MS”或“Mass Spec”表示质谱分析法，“ESI”表示电喷雾质谱，“HR”表示高分辨率，“HRMS”表示高分辨质谱法，“LCMS”表示液相色谱质谱，“HPLC”表示高效液相色谱，“RP HPLC”表示反相HPLC，“TLC”或“tlc”表示薄层色谱，“NMR”表示核磁共振光谱，“nOe”表示核欧沃豪斯效应谱，“1H”表示质子，“δ”表示δ(delta)，“s”表示单峰，“d”表示双重峰，“t”表示三重峰，“q”表示四重峰，“m”表示多重峰，“br”表示宽峰，“Hz”表示赫兹，“ee”表示“对映异构体过量”以及“α”、“β”、“R”、“r”、“S”、“s”、“E”、和“Z”是本领域技术人员熟悉的立体化学指定。
本文使用的以下缩写具有对应的含义：
ACN 乙腈
AcOH 乙酸
Ac2O 乙酸酐
Bn 苄基
Boc 叔丁氧羰基
Boc2O 二碳酸二叔丁基酯
Bu 丁基
Cs2CO3 无水碳酸铯
DCE 1,2-二氯乙烷
DCM 二氯甲烷
DIC N,N′-二异丙基碳二亚胺
DIPEA 二异丙基乙胺
DMF 二甲基甲酰胺
DMSO 二甲亚砜
EDTA 乙二胺四乙酸
Equiv. 等量
Et 乙基
EtOH 乙醇
HATU 2-(7-氮杂-1H-苯并三唑-1-基)-1,1,3,3-四甲基脲鎓六氟磷酸盐
HCl 盐酸
HCOOH 甲酸
HFIP 1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇
HOAt 1-羟基-7-氮杂苯并三唑
i-Pr 异丙基
iPrOH 异丙醇
Ir[dF(CF3)ppy]2(dtbbpy)PF6[4,4′-双(1,1-二甲基乙基)-2,2′-联吡啶-N1,N1′]双[3,5-二氟-2-[5-(三氟甲基)-2-吡啶基-N]苯基-C]铱(III)六氟磷酸盐
KCN 氰化钾
K2CO3 碳酸钾
Me 甲基
MeCN 乙腈
MeOH 甲醇
MS 分子筛或质谱
NEt3 三乙胺
NH3 氨
NiCl2(dme) 氯化镍(II)乙二醇二甲醚复合物
NMP N-甲基-2-吡咯烷酮
Ph 苯基
RT 室温(℃)
Rt 保留时间
t-Bu或But 叔丁基
TEA 三乙胺
TIS 三异丙基硅烷
TFA 三氟乙酸
THF 四氢呋喃
根据本发明的基于PEG的固体支持物的合成
所述基础树脂典型地是包含可官能化胺基的可商购的基于PEG的固体树脂。然后通过标准酰胺偶联方法(例如HATU/DIPEA)将可官能化胺基衍生化以引入一个或多个如上文所定义的阳离子基团。
用于检测酰胺偶联后残留的未反应胺的Kaiser测试的通用方案：
溶液1：在100mL乙醇中的5g茚三酮
溶液2：在20mL乙醇中的80g苯酚
溶液3：在98mL吡啶中的2mL 0.001M水性KCN
将一些珠子放在eppendorf管中，并且添加25(50)μL的每种溶液。将所述管置于热混合器中，并使反应在100℃下进行5min。树脂和溶液呈蓝色(强度可变-从浅蓝色到深蓝色)表示反应未完成(阳性)。树脂和溶液无色至浅黄色表示反应完成(阴性)。
实例1
阳离子酸10-羧基-N,N,N-三甲基癸烷1-溴化铵的合成
Figure BDA0002779481250000261
将11-溴十一烷酸(Fluka CAS 2834-05-1)(8g，30.2mmol)溶于三甲胺(在EtOH中35％)(60ml，224mmol)中，并用隔膜密封反应容器，在室温下将溶液搅拌48小时。在此阶段形成白色沉淀物。过滤白色沉淀物，并用冷EtOH洗涤。收集的白色固体用EtOH重结晶、过滤并减压干燥，得到呈白色粉末的纯10-羧基-N,N,N-三甲基癸烷-1-溴化铵。
1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ3.30-3.24(m,2H),3.04(s,9H),2.19(t,J＝7.3Hz,2H),1.71-1.60(m,2H),1.48(t,J＝7.1Hz,2H),1.27(d,J＝11.5Hz,12H)。
UPLC-MS：0.51min；244.3(M)+。(2_MIN_REACTION_MONITORING_IPA)：Waters UPLCAcquity；柱：Acquity UPLC BEH C18，1.7μm，2.1x50mm，在80℃，洗脱液A：H2O+0.05％HCOOH+3.75mM乙酸铵,B：iPrOH+0.05％HCOOH，梯度：在1.7min内5％-98％B，流速：0.6mL/min。Rt0.51min，观察到Mw 244.3(M)+。
实例2
获得可商购的NovaPEG树脂Rink酰胺。将树脂NovaPEG树脂Rink酰胺(250mg)(0.250g，0.115mmol)在DMF中溶胀3小时。
通过以下来转化树脂：将阳离子酸：
Figure BDA0002779481250000262
(0.460mmol)，HOAt(0.063g，0.460mmol)，和DIC(0.072mL，0.460mmol)在DMF(体积：5mL)/DMSO(体积：3mL)中混合。将所得溶液加入树脂中，并使其反应2小时。仅使用DMSO作为溶剂，重复该过程一次。用于检测游离胺的Kaiser测试为阴性。
生成的衍生树脂：
Figure BDA0002779481250000271
用DMSO洗涤四次，并用水洗涤四次。
实例3
在胺与所期望的阳离子酸的衍生化更加困难的实施例中，可以使用以下步骤：
在50mL筒中，将可商购的树脂用DMSO(体积：6ml)洗涤。
向在DMSO(体积：6ml)中的阳离子酸(0.800mmol)的溶液中添加HATU(0.304g，0.800mmol)和DIPEA(0.140ml，0.800mmol)。将所得溶液加入树脂中，并在40℃下振荡过夜。
然后将树脂过滤并用DMSO洗涤，并在40℃下再次用新鲜的试剂溶液处理20h。然后将树脂过滤并用DMSO漂洗。然后将其在60℃下用DMF(体积：8ml)中的阳离子酸(0.800mmol)、Oxyma(0.114g，0.800mmol)、DIC(0.125ml，0.800mmol)和DIPEA(0.140ml，0.800mmol)的另外溶液处理2.5h。
然后将所得的衍生树脂用DMF洗涤四次，然后用水洗涤四次。
再次，进行Kaiser测试以确定树脂上的偶联。
实例4
技术人员将理解，以上定义的阳离子部分中的一些可以由寡肽形成，例如寡赖氨酸或寡精氨酸。在这种情况下，可以使用自动肽合成仪将寡肽接枝到固体聚合物基质上。
具有下式的衍生树脂：
Resin-NH-Arg-Arg-Arg-Arg-NHAc是使用以下程序针对NovaPEG氨基树脂、氨基PEGA树脂和Tentagel XV NH2树脂中的每一个制备：
DMF用作针对氨基酸(AA)、活化剂(Act)和碱的主要溶剂。
偶联：
以树脂/AA/Act/碱比例1/5/5/5将氨基酸(0.2M)、活化剂(DIC-0.5M)、碱(Oxym(1M)+DIPEA(0.1M))(总体积4ml)加载到LibertyBlue合成仪上。合成仪根据制造商的说明在90℃的温度下运行。
脱保护：
使用在NMP/EtOH(9/1)中的10％哌啶将化合物脱保护。
封端：
使用Ac2O(5mmol)和DIPEA(5mmol)在DMF(5ml)中的封端溶液。将树脂用封端溶液处理，并在25℃下振荡1h。然后将树脂过滤并用DCM洗涤。
Arg(Pbf)的脱保护：
将树脂用TFA/TIS/水(90:5:5)的5ml溶液处理，并在25℃振荡1h。然后将树脂过滤并用DCM、THF和水洗涤。
实例5
具有不同接头的不同阳离子树脂的合成
可以从可商购NovaPEG氨基树脂(默克公司(Merck)产品号8.55126)(加载0.57mmol/g)进行合成(F.Garcia-Martin等人.(2006)J.Comb.Chem.[组合化学杂志],8,213.)。
实例5.1
氨基-PEG-N+(Me)3
Figure BDA0002779481250000291
使用DCM(体积：10.00mL)将NovaPEG氨基树脂(250mg，0.143mmol)悬浮在25mL注射器(配有过滤器)中。将注射器在室温下振荡3h，过滤并用DMSO洗涤3次。将10-羧基-N,N,N-三甲基癸烷-1-溴化铵(185mg，0.570mmol)、DIPEA(N,N-二异丙基乙胺)(0.099mL，0.570mmol)和HATU(223mg，0.570mmol)在DMSO中(体积：5mL)中预混合，在室温下振荡2min，并添加到树脂中。将所得悬浮液在室温下振荡16h。后处理：将树脂用DMSO洗涤4x。
进行的Kaiser测试为阴性。然后将树脂用H2O/甘油(1/1)洗涤2x，并在10mL该溶液中溶胀过夜。然后将悬浮液过滤，用相同溶液洗涤2次并过滤至干。将树脂从注射器转移到装有2x2.5mL H2O/甘油(1/1)的15mL离心管中。
具有不同接头-Z-X1-的不同阳离子树脂的合成
实例5.2
PEG-Bn-N+(Me)3
Figure BDA0002779481250000292
将NovaPEG氨基树脂(250mg，0.115mmol)在10mL DCM中溶胀1h，然后用5mL DMSO洗涤2次。在分开的烧瓶中，通过在DMSO(体积：5mL)中混合Fmoc-(4-氨基甲基)-苯甲酸(175mg，0.460mmol)、DIPEA(N,N-二异丙基乙胺)(59.5mg，0.460mmol)和HATU(180mg，0.460mmol)，活化所述酸。将得到的溶液加入树脂中，并在室温下伴随振荡反应12小时。重复偶联反应。用于检测未反应的胺的Kaiser测试为阴性。为了消除任何残留的伯胺，通过用乙酸酐/N,N-二异丙基乙胺/DMF 1/2/7vol/vol/vol的溶液处理15min将树脂封端。将树脂用DMSO洗涤4x。
Fmoc-基团的脱保护：将10mL在DMF中的20％(v/v)哌啶加入树脂中。将混合物在室温下振荡5min。然后将树脂过滤。添加第二部分的在DMF中的20％哌啶，并将混合物在室温下振荡5min。将树脂过滤，并用几份DMSO洗涤。将化合物10-羧基-N,N,N-三甲基癸烷-1-溴化铵(146mg，0.450mmol)、DIPEA(N,N-二异丙基乙胺)(0.078mL，0.450mmol)和HATU(176mg，0.450mmol)在DMSO(体积：5mL)中预混合，在室温下振荡2min，并添加到脱保护的树脂中。将所得悬浮液在室温下振荡16h。将树脂用DMSO洗涤4次。Kaiser测试为阴性。然后将树脂用H2O/甘油(1/1)洗涤2次，并在10mL该溶液中溶胀过夜。然后将悬浮液在60℃下振荡1h并过滤至干。将树脂从注射器转移到装有2x 2.5mL H2O/甘油(1/1)的15mL离心管中。
实例5.3
PEG-环己烷-N+(Me)3
Figure BDA0002779481250000301
将NovaPEG氨基树脂(250mg，0.115mmol)在10mL DCM中溶胀1h，然后用5mL DMSO洗涤2次。将酸Boc-1-氨基甲基-环己烷乙酸(125mg，0.460mmol)通过用在DMSO(体积：5mL)中的DIPEA(N,N-二异丙基乙胺)(0.082mL，0.460mmol)和HATU(180mg，0.460mmol)处理而活化。将所得溶液加入树脂中，并允许在室温下伴随振荡反应12h。重复偶联反应。为了去除任何残留的伯胺，通过用乙酸酐/N,N-二异丙基乙胺/DMF 1/2/7 vol/vol/vol的溶液处理15min将树脂封端。将树脂用DMSO洗涤4x。Kaiser测试为阴性(树脂浅黄色和溶液浅黄色)。
Boc-基团的脱保护：将树脂悬浮在10mL 50％(v/v)TFA/二氯甲烷(DCM)中，并在室温下振荡3min并过滤。添加第二部分50％TFA/DCM，并在室温下振荡5min。用10mL DCM(1mL/gm树脂)将树脂洗涤三次。用10mL 5％(v/v)二异丙基乙胺(DIPEA N,N-二异丙基乙胺)/DCM)洗涤树脂三次，以去除TFA。将树脂用DMSO洗涤四次。将化合物10-羧基-N,N,N-三甲基癸烷-1-溴化铵(146mg，0.450mmol)、DIPEA(N,N-二异丙基乙胺)(0.078mL，0.450mmol)和HATU(176mg，0.450mmol)在DMSO(体积：5mL)中预混合，在室温下振荡2min，并添加到脱保护的树脂中。将得到的悬浮液在室温下振荡16h。将树脂用DMSO洗涤4次。Kaiser测试为阴性。然后将树脂用H2O/甘油(1/1)洗涤2次，并在10mL该溶液中溶胀过夜。然后将悬浮液在60℃下振荡1h并过滤至干。将树脂从注射器转移到装有2x 2.5mL H2O/甘油(1/1)的15mL离心管中。
实例5.4
PEG-萘-N+(Me)3
Figure BDA0002779481250000311
将NovaPEG氨基树脂(250mg，0.115mmol)在10mL DCM中溶胀1h，然后用5mL DMSO洗涤2次。通过在DMSO(体积：5mL)中混合N-Fmoc-3-(2-萘基)-L-丙氨酸(212mg，0.460mmol)、DIPEA(N,N-二异丙基乙胺)(0.082mL，0.460mmol)和HATU(180mg，0.460mmol)，活化所述酸。将得到的溶液加入树脂中，并在室温下伴随振荡反应12小时。将树脂用DMSO洗涤4次。重复偶联反应。为了去除任何残留的伯胺，通过用乙酸酐/N,N-二异丙基乙胺/DMF 1/2/7 vol/vol/vol的溶液处理15min将树脂封端。将树脂用DMSO洗涤4次。Kaiser测试为阴性(树脂浅黄色和溶液浅黄色)。Fmoc-基团的脱保护：将10mL在DMF中的20％(v/v)哌啶加入树脂中。将混合物在室温下振荡5min。将树脂过滤。添加第二部分的在DMF中的20％哌啶，并将混合物在室温下振荡5min。将化合物10-羧基-N,N,N-三甲基癸烷-1-溴化铵(146mg，0.450mmol)、DIPEA(N,N-二异丙基乙胺)(0.078mL，0.450mmol)和HATU(176mg，0.450mmol)在DMSO(体积：5mL)中预混合，在室温下振荡2min，并添加到脱保护的树脂中。将所得悬浮液在室温下振荡16h。将树脂用DMSO洗涤4x。Kaiser测试为阴性。然后将树脂用H2O/甘油(1/1)洗涤2次，并在10mL该溶液中溶胀过夜。然后将悬浮液在60℃下振荡1h并过滤至干。然后将树脂从注射器转移到装有2x2.5mL H2O/甘油(1/1)的15mL离心管中。
实例6
由可商购NovaPEG树脂Rink酰胺(默克公司产品编号8.55047)(加载0.46mmol/g)合成具有不同阳离子基团的不同阳离子树脂。
实例6.1
PEG-N+(Me)3
Figure BDA0002779481250000321
将树脂NovaPEG树脂Rink酰胺(250mg)(4g，1.840mmol)在DCM中溶胀3小时。通过在DMSO(体积：40mL)混合10-羧基-N,N,N-三甲基癸烷-1-溴化铵(2.387g,7.36mmol)、HATU(2.80g,7.36mmol)和DIPEA(N,N-二异丙基乙胺)(1.285mL,7.36mmol)来活化所述酸。将所得溶液加入树脂中，并使其反应12小时。用于检测未反应的胺的Kaiser测试为阴性。将树脂用DMSO洗涤4次，并且用水洗涤4次，然后悬浮于水/甘油1/1中。
实例6.2
PEG-N+(Et)3
Figure BDA0002779481250000331
将树脂NovaPEG Rink树脂(500mg)(0.5g，0.230mmol)在DCM中溶胀30min。通过用三乙胺(0.513mL，3.68mmol)和二异丙基碳二亚胺(0.287mL，1.840mmol)处理，活化酸11-溴代癸酸(Aldrich CAS 2834-05-1)(0.976g，3.68mmol)。将得到的溶液加入树脂中，并允许在室温下反应12小时。用于检测未反应的胺的Kaiser测试为阴性。将树脂用乙醇洗涤3次，并悬浮在25ml的1/1 vol/vol NEt3/EtOH中。将该悬浮液回流12小时。洗涤树脂并进行封端以去除任何残留的伯胺(10min DMF/DIPEA(N,N-二异丙基乙胺)/Ac2O 7/2/1)。通过以下来确定季铵化的成功：在TFA/水95/5中的几个树脂珠上切割并通过预期的甲酰季铵11-氨基-N,N,N-三乙基-11-氧代十一烷-1-溴化铵的UPLC-MS观察以及相应的溴甲酰胺11-溴十一酰胺的不存在。
UPLC-MS：0.61min(ELSD检测，分子上无生色团)；285.4(M+)。(2_MIN_反应_监测_IPA):Waters UPLC Acquity；柱：Acquity UPLC BEH C18，1.7μm，2.1x 50mm，在80℃，洗脱液A：H2O+0.05％HCOOH+3.75mM乙酸铵，B：iPrOH+0.05％HCOOH，梯度：在1.7min内5％-98％B，流速：0.6mL/min。解释为与11-氨基-N,N,N-三乙基-11-氧代十一烷-1-溴化铵的结构兼容。将树脂用DMSO洗涤4次，用MeOH、DMF和水洗涤4次。不需要进一步纯化，并且调节在水/甘油1/1中的悬浮液的体积至10ml后，按照原样使用该树脂。
实例6.3
PEG-N+(Bu)3
Figure BDA0002779481250000341
将树脂NovaPEG Rink树脂(500mg)(0.5g，0.230mmol)在DCM中溶胀30min。通过用三丁胺(0.043g，0.230mmol)和DIC(0.287mL，1.840mmol)处理来活化酸11-溴代癸酸(Aldrich CAS 2834-05-1)(0.976g，3.68mmol)。将得到的溶液加入树脂中，并允许在室温下反应12h。用于检测未反应的胺的Kaiser测试为阴性。将该树脂用乙醇洗涤3次，并悬浮在25ml的纯三丁胺中。将该悬浮液在150℃下搅拌12h。洗涤树脂并进行封端(10min DMF/DIPEA(N,N-二异丙基乙胺)/Ac2O 7/2/1)。通过以下来确定季铵化的成功：在几个树脂珠上切割并通过预期的甲酰季铵11-氨基-N,N,N-三丁基-11-氧代十一烷-1-溴化铵的UPLC-MS观察以及相应的溴甲酰胺11-溴十一酰胺的不存在。
UPLC-MS：0.81min(ELSD检测，分子上无生色团)；369.4(M+)。(2_MIN_反应_监测_IPA):Waters UPLC Acquity；柱：Acquity UPLC BEH C18，1.7μm，2.1x50mm，在80℃，洗脱液A：H2O+0.05％HCOOH+3.75mM乙酸铵，B：iPrOH+0.05％HCOOH，梯度：在1.7min内5％-98％B，流速：0.6mL/min。解释为与11-氨基-N,N,N-三丁基-11-氧代十一烷-1-溴化铵的结构兼容。将树脂用DMSO洗涤4次，用MeOH、DMF和水洗涤4次。不需要进一步纯化，并且然后调节在水/甘油1/1(vol/vol)中的悬浮液的体积至10ml后，按照原样使用该树脂。
实例6.4
PEG-N+(Me)2Bn
Figure BDA0002779481250000351
将树脂NovaPEG Rink树脂(500mg)(0.5g，0.230mmol)在DCM中溶胀30min。通过在DCM中(体积：8mL)中混合11-溴代癸酸Aldrich CAS 2834-05-1(0.976g，3.68mmol)，N,N-二甲基-1-苯基甲胺(0.554mL，3.68mmol)和DIC(0.287mL，1.840mmol)来活化所述酸。将得到的溶液加入树脂中，并允许在室温下反应12小时。重复该过程一次。用于检测未反应的胺的Kaiser测试为阴性。将树脂用乙醇洗涤3次，并悬浮在25ml的1/1乙醇/N,N-二甲基-1-苯基甲胺(vol/vol)中。将该悬浮液回流12小时。将树脂用乙醇洗涤3次并进行封端(10min DMF/DIPEA(N,N-二异丙基乙胺)/Ac2O 7/2/1)。通过以下来确定季铵化的成功：在几个树脂珠上切割并通过预期的甲酰季铵11-氨基-N-苄基-N,N-二甲基-11-氧代十一烷-1-溴化铵的UPLC-MS观察以及相应的溴甲酰胺11-溴十一酰胺的不存在。
UPLC-MS：0.67min(ELSD检测)；319.4(M+)(2_MIN_反应_监测_IPA):Waters UPLCAcquity；柱：Acquity UPLC BEH C18，1.7μm，2.1x 50mm，在80℃，洗脱液A：H2O+0.05％HCOOH+3.75mM乙酸铵，B：iPrOH+0.05％HCOOH，梯度：在1.7min内5％-98％B，流速：0.6mL/min。解释为与11-氨基-N-苄基-N,N-二甲基-11-氧代十一烷-1-溴化铵的结构兼容。将树脂用DMSO洗涤4次，用MeOH、DMF和水洗涤4次。
然后将这些不同的树脂用于证明与文献中描述的现有固体支持物相比时，使用本发明的新颖固体支持物在不存在水的情况下对寡核苷酸进行缀合反应的优势(参见下文)。
使用本发明的树脂作为固体支持物的反应
本发明的树脂用于在非水性条件下对DNA缀合化合物进行反应，如下所示：
实例7
SNAP反应：
Figure BDA0002779481250000361
首先将实例1中制备的阳离子支持物树脂在水中溶胀。然后将树脂(250μL)与苯甲醛-DNA缀合物(87μL)溶液在装有过滤器的2ml注射器中孵育15min。用水、THF和DCM洗涤树脂(4次)。将0.2mL DCM添加到树脂中，然后添加一些MS 4A和叔丁基(2-氨基乙基)((三丁基锡烷基)甲基)氨基甲酸酯(8.42μL)。将悬浮液在40℃下振荡30min，然后漂洗并重复该处理。将树脂用DCM漂洗，添加DCM(0.16mL)，并将其用三氟甲磺酸铜(II)(0.181mg)和2,6-二甲基吡啶(0.058μL)在HFIP(体积：0.04mL)中的悬浮液(在室温下预混合1h)处理。将悬浮液在40℃下振荡2h。
后处理
将树脂用THF洗涤3次。然后通过用500μl DNA洗脱溶液(1.5M NaCl，50mM磷酸盐缓冲液pH 8、0.005％triton-X)处理从树脂中释放DNA。将溶液回收并用500μl EDTA稀释。按以下通过P6纯化将70ul稀释溶液脱盐：
1.将预先装好的P-6柱(Micro Bio-SpinTM P-6凝胶柱，SSC缓冲液#732-6205，伯乐公司(BioRad))快速倒置几次，以重悬浮沉淀的凝胶并去除任何气泡
2.扣掉吸头，并且将柱放入2.0ml试管中，并且去除盖。
3.通过重力排干填充的缓冲液并丢弃缓冲液
4.通过旋转2min(1000G≈3.9rpm)排干
5.添加500μL Milli-Q水，并通过旋转1min(1000G≈3.9rpm)排干
6.重复步骤5(3次)
7.上样(50-75μL)
8.通过以1000G≈3.9rpm旋转4min将纯化的样品收集在新鲜的eppendorf管中。
产物的产率为70％。
比较例8
使用DEAE琼脂糖凝胶支持物进行与实例7中所述的相同反应。反应条件与实例7中所述的相同，除了在添加叔丁基(2-氨基乙基)((三丁基锡烷基)甲基)氨基甲酸酯之前，将苯甲醛-DNA缀合物支持在DEAE琼脂糖凝胶支持物上。
使用DEAE琼脂糖凝胶支持物的产物导致产物产率小于10％。
实例9
钌催化的碳负离子的加成
由于其潜在的范围和结构单元可利用性，该反应特别受关注，并被选作进一步的实例，以测试在非水性条件下使用阳离子树脂的概念。这种新颖的方法在纯有机溶剂中在温和条件下运行，但甚至没有被描述为与空气或水的存在相容。使用固定在基于PEG的阳离子树脂上的酮-DNA缀合物，我们能够测试此方法，并在仅几轮如下所示的优化后迅速获得几乎定量的转变：
Figure BDA0002779481250000381
其中：
1是水合肼
2是二氯(对伞花烃)钌(II)二聚体
3是1,3-双(二苯基膦基)丙烷(DPPP)
4是磷酸钾或碳酸钙
5是实例7中使用的树脂
溶液A的制备：
将苯甲醛(Aldrich CAS 100-52-7)(488μL)溶解在THF(体积：2mL)中，然后添加肼(233μL)。将该溶液在室温搅拌30min。在将溶液用于溶解二氯(对伞花烃)钌(II)二聚体(Aldrich CAS 52462-29-0)(18mg)和1,3-双(二苯基膦基)丙烷(Aldrich CAS 6737-42-4)(25mg)之前，向该溶液中添加少量的Na2SO4(580mg)。
支持的酮-DNA缀合物的制备：
在注射器中，将实例2中制备的阳离子树脂(在水中溶胀的树脂)(200μL)的200μl悬浮液与酮-DNA缀合物(作为水溶液)(0.064mg)的97μl溶液孵育15min。用水和THF洗涤树脂(4次)。
钌催化的碳负离子加成：
然后将500μl溶液A添加至该支持的酮-DNA缀合物，随后添加固体K3PO4(79mg)，并在45℃下搅拌1小时。
然后排干溶剂，并用THF将树脂洗涤三次，然后使用上述实例7中所述的后处理程序释放DNA底物。
回收DNA底物，产率为75％。
比较例10
使用DEAE琼脂糖凝胶支持物进行与实例9中所述的相同反应。反应条件与实例9中所述的相同，除了在添加溶液A之前将酮-DNA缀合物支持在DEAE琼脂糖凝胶支持物上。
比较例10的反应未产生碳负离子加成产物。
实例11
还原胺化
如下所述，使用二氯甲烷作为溶剂进行酮的还原胺化：
Figure BDA0002779481250000391
溶液A的制备：
将乙酸溶解在二氯乙烷(285mM)中，并向其中添加胺在二氯乙烷中的溶液(285mM)。
支持的酮-DNA缀合物的制备：
在注射器中，将实例2中制备的阳离子树脂(在水中溶胀的树脂)(200μL)的200μl悬浮液与酮-DNA缀合物(作为水溶液)(0.064mg)的97μl溶液孵育15min。用THF(4次)和二氯乙烷(2次)洗涤树脂。
还原胺化反应：
然后将500μl溶液A添加至支持的酮-DNA缀合物，并将悬浮液在室温下孵育一小时。孵育后，添加作为固体的三乙酰氧基硼氢化钠(42.4mg)，并将反应混合物在室温下搅拌2小时。
然后将溶剂排干，并将树脂用DCE洗涤三次，并用THF洗涤三次。通过用含5％4-甲基哌啶的500μl DNA洗脱溶液处理将产物从支持物中释放出来，然后通过实例7中所述的P6纯化方法脱盐。
在实例11.1中，胺是苯胺(即R’＝C6H5-CH2-)，并且产物以87％的产率回收。
在实例11.2中，胺是苄胺(即R’＝C6H5-)，并且产物以44％的产率回收。
实例12
酰化
常规的酰化反应在阳离子支持物上进行如下：
Figure BDA0002779481250000401
通过将250μl树脂(在水中溶胀)置于装有过滤器的1ml筒中并将树脂与DNA部分的溶液(0.01μmol)在室温下孵育15min，将DNA部分支持在实例2中制备的阳离子支持物上。用水洗涤树脂，并且然后用DMF洗涤(4次)。
然后在室温下用4-甲酰基苯甲酸(0.450mg，3.00μmol)、DIPEA(0.524μl，3.00μmol)、DIC(0.467μl，3.00μmol)和HOAt(0.408mg，3.00μmol)在DMF(体积：0.2mL)中的溶液处理树脂15min，重复该处理一次。
然后将产物从支持物释放出来，并使用实例7中所述的方法纯化。
实例13
寡核苷酸缀合物DNA-4-IODO的合成
寡胺起始材料的分子结构
Figure BDA0002779481250000411
该模型寡核苷酸的序列(5’-TACAGCTATGACTTGCTTAG-3’)是随机的。
对经固定的DNA的酰化方案改编自Harbury等人(Halpin,D.R.；Lee,J.A.；Wrenn,S.J.；Harbury,P.B.,DNA Display III.Solid-Phase Organic Synthesis onUnprotected DNA[DNA展示III.未受保护的DNA的固相有机合成].PLoS Biology[公共科学图书馆·生物学]2004,2(7),e175.)。
用于合成DNA-4-IODO的酰化方案
Figure BDA0002779481250000421
起始材料DNA-4-IODO的分子结构
将5000μl的DEAE琼脂糖悬浮液(DEAE SephadexTM A-25，通用医疗健康集团(GEHealthcare)17-0170-02)用10ml DNA结合溶液(10mM乙酸水溶液+0.005％triton-X100)洗涤。
然后将5000ul寡胺溶液作为溶液(0.5纳摩尔/μl)(3.14mg，0.5μmol)与5ml DNA结合溶液一起添加到树脂中。将该悬浮液搅拌2min，然后过滤并用水(10ml)和MeOH(10ml)洗涤。然后将树脂用10ml的5％4-甲基哌啶(在MeOH中)洗涤2min，以中和并去除任何残留的乙酸。
通过将HOAt(CAS 39968-33-7)(在MeOH中100mM)(3000μl,300μmol)、4-碘苯甲酸(在DMSO中100mM)(3000μl,300μmol)和DIC(46.7μl,300μmol)混合来制备活化的酸的溶液。将该溶液搅拌30秒，然后添加到DEAE琼脂糖凝胶树脂中。将树脂与活化的酸搅拌15min，并重复该过程一次。然后将一些珠在65μl DNA洗脱溶液(1.5M NaCl，50mM pH 8磷酸盐水溶液+0.005％triton-X100)中孵育，并通过P6色谱(Micro Bio-SpinTM P-6凝胶柱)在HPLC-TOF分析之前纯化释放的DNA。后处理和纯化：在此阶段反应完成，并通过用2ml DNA洗脱溶液(1.5M NaCl，50mM磷酸盐缓冲液pH 8、0.005％triton-X)处理30min来释放DNA，然后3次用2000μl相同溶液处理15min。使用3K MWCO超滤装置(颇尔公司(PALL)，Nanosep 3K-30KOmega离心装置，5mL，5000G，40℃，30min)浓缩混合物。将浓缩的样品用水稀释至4ml，并且再次浓缩(5000G，40℃，30min)(两次)。最终溶液通过反相HPLC(柱
Figure BDA0002779481250000422
Prep C18 5μm OBDTM 19x50mm，溶剂A：100mM HFIP 86mM TEA，溶剂B：MeOH/ACN 1/1)纯化。将级分合并，并使用3K MWCO离心装置(5000G，40C，30min)浓缩，并且调节至4ml，得到含445纳摩尔纯产物DNA-4-IODO的溶液(89％)，如通过260nm处的UV吸光度确定。
UPLC/MS：安捷伦6200系列TOF/6500系列Q-TOF，柱ACQUITY BEH OST C18，2.1x50mm 1.7um，在60℃：，流速0.6mL/min，梯度：2.7min内15％-30％B；0.95min内30％-85％B；0.05min内85％-100％B；100％持续0.8min，其中A＝水+10mM TEA+200mM HFIP并且B＝MeOH，Rt＝1.90min，m/z＝6515.97amu(用安捷伦MassHunter定性分析6.00解卷积后的M)(计算值6516.05)，解释为与最终化合物DNA-4-IODO的结构兼容。
使用安捷伦MassHunter 6.00软件套件中的同位素分布计算器插件，产物的预测同位素分布(ChemBioDraw Ultra 14.00)(红色)与实验同位素分布(蓝色)重叠。
实例14
添加的水和DEAE琼脂糖凝胶替代PEG-N+(Me)3的影响
该实验旨在将PEG-N+(Me)3与可商购离子交换树脂DEAE琼脂糖凝胶(CAS编号57407-08-6)进行比较，并证明添加的水有害于对水的存在敏感的有机转化。
固体支持物PEG-N+(Me)3支持的DNA缀合物的光化学脱羧交叉偶联的标准条件
用甘油:水1:1调节至20mL的阳离子固体支持物PEG-N+(Me)3(或DEAE琼脂糖凝胶)(200μL，0.00100μmol)在装有过滤器的1ml注射器中用3x 1mL H2O洗涤，然后与DNA-4-IODO(22.80μL水溶液，0.001μmol)和200μL H2O孵育15min。树脂用DMSO洗涤4次，并使用DMSO(体积：500μL)转移到含有磁力搅拌器的2ml玻璃小瓶中。在氩气的正压下，将500μl的以下溶液A添加到该悬浮液中。将小瓶置于蓝光光反应器(470nm)中并在室温下照射60min。(溶液A：将1-BOC-哌啶-4-甲酸(22.93mg，0.100mmol)溶于Cs2CO3(16.29mg，0.05mmol)的水(250μl)溶液中。将溶液振荡30秒，并在旋转蒸发仪上蒸发至干。蒸发后，将1-BOC-哌啶-4-甲酸的固体铯盐(22.93mg，0.100mmol)溶于DMSO(体积：2000μL)中，并添加至NiCl2(dme)(2.197mg，10μmol)、4,4'-二叔丁基-2,2'-联吡啶(2.68mg，10μmol)和Ir[dF(CF3)ppy]2(dtbbpy)PF6(2.244mg，2μmol)在DMSO(体积：3000μL)中的在20mL微波小瓶中的溶液中。通过氩气鼓泡对溶液A脱气。)后处理：将树脂转移到装有过滤器的1mL注射器中，过滤溶剂，并用DMSO洗涤树脂5次。将树脂与400μL H2O孵育过夜，并且然后过滤进入5mL 3K超滤装置中。然后将200μLDNA洗脱溶液(1.5M NaCl，50mM磷酸盐缓冲液pH 8、0.005％triton-X，5％4-Me-哌啶)添加到树脂中，在50℃下孵育30min，并过滤进入相同的超滤装置。然后将样品用水稀释至5mL，通过超滤纯化，回收并蒸发至干。将残留物溶解在150μL H2O中，并通过TOF LC-MS分析。
柱：ACQUITY BEH OST C18 2.1x 50mm 1.7um，在60℃：洗脱液A：水+10mM TEA+200mM HFIP小瓶：2:35梯度：2.7min内8％-40％B；0.95min内40％-85％B；0.05min内85％-100％B；100％持续0.8min，洗脱液B：100％甲醇，流速：0.6mL/min。Rt＝2.158，6588.26amu(使用安捷伦MassHunter定性分析6.00解卷积后的M)(计算值6588.548)，解释为与最终化合物DNA-Boc-Pip的结构兼容。
实例15
Figure BDA0002779481250000441
根据用于DNA-4-IODO的方法制备寡核苷酸缀合物DNA-Br。
针对DNA-Br向DNA-Boc-Pip的转变，在上述反应条件下测试了不同的固体支持物，并得出下表1中概述的转变：
表1.
固体支持物 添加的水百分比(％) 转变为DNA-Boc-Pip(％)
PEG-N+(Me)3 0 30
DEAE琼脂糖凝胶 0 0
PEG-N+(Me)3 10 0
PEG-N+(Me)3 25 0
PEG-N+(Me)3 50 0
实例16
不同阳离子PEG树脂的比较
该实验旨在证明具有不同接头和阳离子基团的树脂可用于实现寡核苷酸的化学转化。
Figure BDA0002779481250000451
设备：装有滤芯的1mL注射器，5mL玻璃小瓶，磁力搅拌器，光反应器(2W，470nm)。
固体支持物PEG-N+(Me)3支持的DNA缀合物的光化学脱羧交叉偶联的标准条件
PEG-N+(Me)3(用甘油:水1:1调节至20mL的PEG-N+(Me)3)(200μL，0.00100μmol)在装有过滤器的1ml注射器中用3x1mL H2O洗涤，然后与作为水溶液的DNA-4-IODO(6.52μg，0.001μmol)和200uL H2O孵育15min。树脂用DMSO洗涤4次，并使用DMSO(体积：500μL)转移到含有磁力搅拌器的2ml玻璃小瓶中。在空气下将500μl的以下溶液A添加到该悬浮液中。将小瓶放置在光反应器(470nm)中并照射60min。
溶液A：将四氢呋喃-2-甲酸(9.57μL，0.100mmol)溶解在MeOH(150μL)中，然后添加到Cs2CO3(16.29mg，0.05mmol)的水(150μl)溶液中。将溶液振荡30秒，并在旋转蒸发仪上蒸发至干。将四氢呋喃-2-甲酸的Cs盐(9.57μL，0.100mmol)溶于DMSO(体积：2000μL)中，并添加至NiCl2(dme)(2.197mg，10μmol)、4,4'-二叔丁基-2,2'-联吡啶(2.68mg，10μmol)和Ir[dF(CF3)ppy]2(dtbbpy)PF6(2.244mg，2μmol)在DMSO(体积：3000μL)中的在20mL微波小瓶中的溶液中。通过氩气鼓泡对溶液脱气。后处理：将该树脂重新转移至1mL过滤器注射器中，过滤溶剂，并用DMSO洗涤树脂5次。将树脂与100μL H2O在50℃下孵育15min，然后过滤。然后将100μL DNA洗脱溶液(1.5M NaCl，50mM磷酸盐缓冲液pH 8、0.005％triton-X，5％4-Me-哌啶)添加到树脂中，在50℃下孵育30min，并过滤进入相同的管。通过尺寸排阻色谱法纯化样品并通过TOF LC-MS分析。
TOF LC-MS：柱：ACQUITY BEH OST C18 2.1x 50mm 1.7um，在60℃：洗脱液A：水+10mM TEA+200mM HFIP梯度：2.7min内8％-40％B；0.95min内40％-85％B；0.05min内85％-100％B；100％持续0.8min，洗脱液B：100％甲醇，流速：0.6mL/min。Rt:1.938，6460.14amu(使用安捷伦MassHunter定性分析6.00解卷积后的M)(计算值6460.373)，解释为与最终化合物DNA-4-THF的结构兼容。
测试的不同固体支持物在上述标准条件下导致转变并且总结在下表2中：
表2
Figure BDA0002779481250000461
Figure BDA0002779481250000471
实例17
不同基质上不同阳离子PEG树脂的比较
该实验旨在证明具有不同接头和阳离子基团的树脂可用于实现寡核苷酸的化学转化。
Figure BDA0002779481250000472
设备：装有滤芯的1mL注射器，5mL玻璃小瓶，磁力搅拌器，光反应器(2W，470nm)。
固体支持物PEG-N+(Me)3支持的DNA缀合物的光化学脱羧交叉偶联的标准条件
PEG-N+(Me)3(用甘油:水1:1调节至20mL的PEG-N+(Me)3)(200μL，0.00100μmol)在装有过滤器的1ml注射器中用3x 1mL H2O洗涤，然后与作为水溶液的DNA-4-IODO(6.52μg，0.001μmol)和200uL H2O孵育15min。树脂用DMSO洗涤4次，并使用DMSO(体积：500μL)转移到含有磁力搅拌器的2ml玻璃小瓶中。在空气下将500μl的以下溶液A添加到该悬浮液中。将小瓶放置在光反应器(470nm)中并照射60min。
溶液A：将BOC-哌啶-4-甲酸(22.93mg，0.100mmol)溶解在MeOH(150μL)中，然后添加到Cs2CO3(16.29mg，0.05mmol)的水(150μl)溶液中。将溶液振荡30秒，并在旋转蒸发仪上蒸发至干。将此BOC-哌啶-4-甲酸的Cs盐(22.93mg，0.100mmol)溶于DMSO(体积：2000μL)中，并添加至NiCl2(dme)(2.197mg，10μmol)、4,4'-二叔丁基-2,2'-联吡啶(2.68mg，10μmol)和Ir[dF(CF3)ppy]2(dtbbpy)PF6(2.244mg，2μmol)在DMSO(体积：3000μL)中的在20mL微波小瓶中的溶液中。通过氩气鼓泡对溶液脱气。后处理：将该树脂重新转移至1mL过滤器注射器中，过滤溶剂，并用DMSO洗涤树脂5次。将树脂与100μL H2O在50℃下孵育15min，然后过滤。然后将100μL DNA洗脱溶液(1.5M NaCl，50mM磷酸盐缓冲液pH 8、0.005％triton-X，5％4-Me-哌啶)添加到树脂中，在50℃下孵育30min，并过滤进入相同的管。通过尺寸排阻色谱法纯化样品并通过TOF LC-MS分析。
TOF LC-MS：柱：ACQUITY BEH OST C18 2.1x 50mm 1.7um，在60℃：洗脱液A：水+10mM TEA+200mM HFIP梯度：2.7min内8％-40％B；0.95min内40％-85％B；0.05min内85％-100％B；100％持续0.8min，洗脱液B：100％甲醇，流速：0.6mL/min。Rt:1.938，6573.21amu(使用安捷伦MassHunter定性分析6.00解卷积后的M)(计算值6573.533)，解释为与最终化合物DNA-Boc-Pip的结构兼容。
不同的固体支持物被测试并且导致DNA-4-IODO转变为DNA-Boc-Pip，总结于下表3中：
表3
Figure BDA0002779481250000481
实例18
研究树脂抗衡离子对化学转化的转变率的影响的实验
设备：1mL颇尔滤板(PALL Filter plate)(AcroPrepTM Advance 96孔滤板，用于水性过滤产品(Aqueous Filtration PRODUCT)ID 8019)，磁力搅拌器，装有透镜的光反应器(Abon，96x833mW，470nm)。
树脂洗涤程序
为了置换树脂上的抗衡离子，用有待引入的抗衡离子的钠盐的水溶液平衡阳离子树脂PEG-N+(Me)3。例如，将PEG-N+(Me)3在水中的100μL悬浮液在1mL颇尔滤板中过滤，并用2x800μL水洗涤。然后将树脂与800uL的碘化钠(NaI)(在水中1.5M)于60℃孵育30min。将悬浮液过滤并用800μL相同溶液洗涤，然后用2x 800μL H2O洗涤。然后将树脂与800μL水孵育，并用3x 800μL水洗涤。
重复此程序，以使用六氟磷酸钠(NaPF6)在水中的0.3M溶液用PF6-代替溴化物抗衡离子。
固体支持物PEG-N+(Me)3支持的DNA缀合物的光化学脱羧交叉偶联的标准条件
PEG-N+(Me)3(用甘油:水1:1调节至20mL的PEG-N+(Me)3)(200μL，0.00100μmol)在装有过滤器的1ml注射器中用3x 1mL H2O洗涤，然后与作为水溶液的DNA-4-IODO(6.52μg，0.001μmol)和200uL H2O孵育15min。树脂用DMSO洗涤4次，并使用DMSO(体积：500μL)转移到含有磁力搅拌器的2ml玻璃小瓶中。在空气下将500μl的以下溶液A添加到该悬浮液中。将小瓶放置在光反应器(470nm)中并照射60min。溶液A：将BOC-哌啶-4-甲酸(22.93mg，0.100mmol)溶解在MeOH(150μL)中，然后添加到Cs2CO3(16.29mg，0.05mmol)的水(150μl)溶液中。将溶液振荡30秒，并在旋转蒸发仪上蒸发至干。将此BOC-哌啶-4-甲酸的Cs盐(22.93mg，0.100mmol)溶于DMSO(体积：2000μL)中，并添加至NiCl2(dme)(2.197mg，10μmol)、4,4'-二叔丁基-2,2’-联吡啶(2.68mg，10μmol)和Ir[dF(CF3)ppy]2(dtbbpy)PF6(2.244mg，2μmol)在DMSO(体积：3000μL)中的在20mL微波小瓶中的溶液中。通过氩气鼓泡对溶液脱气。后处理：将该树脂重新转移至1mL过滤器注射器中，过滤溶剂，并用DMSO洗涤树脂5次。将树脂与100μL H2O在50℃下孵育15min，然后过滤。然后将100μL DNA洗脱溶液(1.5MNaCl，50mM磷酸盐缓冲液pH 8、0.005％triton-X，5％4-Me-哌啶)添加到树脂中，在50℃下孵育30min，并过滤进入相同的管。通过尺寸排阻色谱法纯化样品并通过TOF LC-MS分析。
TOF LC-MS：柱：ACQUITY BEH OST C18 2.1x 50mm 1.7um，在60℃：洗脱液A：水+10mM TEA+200mM HFIP梯度：2.7min内8％-40％B；0.95min内40％-85％B；0.05min内85％-100％B；100％持续0.8min，洗脱液B：100％甲醇，流速：0.6mL/min。Rt:1.938，6573.22amu(使用安捷伦MassHunter定性分析6.00解卷积后的M)(计算值6573.533)，解释为与最终化合物DNA-Boc-Pip的结构兼容。
不同的固体支持物在上述标准条件下进行了测试，并导致汇总在下表4中的转变。
表4
固体支持物 抗衡离子 观察到的向DNA-Boc-Pip的转变(％)
PEG-N+(Me)3 Br- 30
PEG-N+(Me)2Bn I- 6
PEG-N+(Et)3 PF6 - 35
这些结果表明，本发明的两亲性PEG固体支持物可用于促进重要的有机化学反应向DNA编码文库的精制转移，从而增加了该文库生成技术可以探索的化学空间的边界。本文所述的结果证明，可能实现在寡核苷酸的存在下具有挑战性的转化，例如需要形式碳负离子或需要产生反应性自由基的那些。这是通过在相对亲脂性环境中通过阳离子部分将DNA吸附到聚合物基质上而实现的，所述阳离子部分保护寡核苷酸链，使新生的小分子在珠的周围自由反应。本质上，这种固体支持的DNA化学方法论能够实现合成下一代DNA编码文库。
Figure IDA0002779481310000011

Claims (23)

1.一种使用一种或多种非水性溶剂使DNA缀合化合物反应的方法，其中所述方法包括以下步骤：
i)将经DNA标记的化合物吸附到固体支持物上；并且
ii)使被支持的经DNA标记的化合物与试剂在非水性溶液溶剂系统中反应，
其中所述支持物包含由多个聚乙二醇单元形成的固体主体，其中所述固体主体包括至少一个阳离子部分，其中所述阳离子部分包括季铵基团或胍鎓基团。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括从所述固体支持物上释放产物的步骤。
3.一种用于非水性DNA缀合分子反应的固体支持物，其中所述支持物包含由多个聚乙二醇单元形成的固体主体，其中所述固体主体包括至少一个阳离子部分，其中所述阳离子部分包括季铵基团或胍鎓基团，并且其中
所述阳离子部分是根据如下定义的式I、式II或式III的化合物，(I)根据式I的化合物：
Figure FDA0004181215660000011
其中：
主体是由多个聚乙二醇单元形成的固体支持物；
R是氢；C1-C8烷基，其任选地经羟基、苯基、C3-C8环烷基、5至10元杂环或-OC1-C8烷基取代；C3-C8环烷基；-C(O)C1-C8烷基；或5至10元杂环；
X是X1或X2，其中
X1是C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链并且任选地经一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、-OH、C1-C8烷氧基、硝基、氰基、-COOH、氨基甲酰基、-N(R4)R5、C3-C6环烷基、3至7元杂环、苯基、5或6元杂芳基、或C1-C4烷基-苯基；
X2是-Z-X1-
其中Z选自-(CH2)a-Rx-(CH2)a-NH-C(＝O)-；-(CH2)a-CH((CH2)a-Rx1)NH-C(＝O)-；-(CH2)a-(O)0-1-Rx2-CH(Rx3)NH-C(＝O)-；和-(CH2)b-(O)0-1-(CH2)b-NH-C(＝O)-；
a是从0至6的整数；
b是从1至6的整数；
Rx选自苯基；C3-C8环亚烷基；-C(H)2-x((C1-C6烷基)x)-；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、C1-C6烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
Rx1选自苯基；C3-C8环烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX2选自苯基；C3-C8环亚烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX3选自氢；苯基；和C3-C6环烷基，
所述苯基或C3-C6环烷基任选地独立地经C1-C6烷基；C1-C6烷氧基；C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
x是从0至2的整数；
Y是C(O)；并且
R1、R2、R3各自独立地选自羟基；C1-C8烷基，其任选地经羟基、苯基、C3-C8环烷基、5至10元杂环或-OC1-C8烷基取代；C3-C8环烷基；-C(O)C1-C8烷基；或5至10元杂环；
R4和R5各自独立地选自氢；羟基；C1-C8烷基，其任选地经羟基、苯基、C3-C8环烷基、5至10元杂环或-OC1-C8烷基取代；C3-C8环烷基；-C(O)C1-C8烷基；或5至10元杂环；或
(II)根据式II的化合物：
Figure FDA0004181215660000031
其中：
主体和R各自是如以上所定义的；
R10是C1-C8烷基，其任选地经羟基、苯基、C3-C8环烷基、5至10元杂环或-OC1-C8烷基取代；C3-C8环烷基；5至10元杂环或R11；
n是从2至12的整数；
R12是氢；C1-C8烷基，其任选地经羟基、苯基、C3-C8环烷基、5至10元杂环或-OC1-C8烷基取代；C3-C8环烷基；-C(O)C1-C8烷基；或5至10元杂环；并且
R6和R11各自独立地是具有式IIa的基团：
Figure FDA0004181215660000032
其中m是从0至8的整数；并且
R1、R2和R3是如以上所定义的；
或者
具有式IIb的基团：
Figure FDA0004181215660000041
其中m是如以上所定义的；
或者
具有式-(CH2)q-NHR7的基团其中q是从1至6的整数；并且R7是具有式IIc的基团：
Figure FDA0004181215660000042
其中p是从1至12的整数；并且R1、R2和R3是如以上所定义的；或(III)根据式III的化合物：
Figure FDA0004181215660000043
其中
主体、R和Y各自是如以上所定义的；r是从1至6的整数；并且R8是具有式IIIa的基团
Figure FDA0004181215660000051
其中
Y’是C(O)或CH2；
s是从1至6的整数；
R7是如以上所定义的；并且
R9是H或C1-C6烷基；
或者
R8是具有式IIIb的基团
Figure FDA0004181215660000052
其中
Y’是C(O)或CH2；
t是从1至6的整数；并且
R1、R2、R3和R9是如以上所定义的。
4.根据权利要求3所述的固体支持物，其中所述阳离子部分是根据如下定义的式I的化合物，
(I)根据式I的化合物：
Figure FDA0004181215660000053
其中：
主体是由多个聚乙二醇单元形成的固体支持物；
R是氢；C1-C8烷基，其任选地经羟基、苯基、C3-C8环烷基、5至10元杂环或-OC1-C8烷基取代；C3-C8环烷基；-C(O)C1-C8烷基；或5至10元杂环；
X是X1或X2，其中
X1是C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链并且任选地经一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、-OH、C1-C8烷氧基、硝基、氰基、-COOH、氨基甲酰基、-N(R4)R5、C3-C6环烷基、3至7元杂环、苯基、5或6元杂芳基、或C1-C4烷基-苯基；
X2是-Z-X1-
其中Z选自-(CH2)a-Rx-(CH2)a-NH-C(＝O)-；-(CH2)a-CH((CH2)a-Rx1)NH-C(＝O)-；-(CH2)a-(O)0-1-Rx2-CH(Rx3)NH-C(＝O)-；和-(CH2)b-(O)0-1-(CH2)b-NH-C(＝O)-；
a是从0至6的整数；
b是从1至6的整数；
Rx选自苯基；C3-C8环亚烷基；-C(H)2-x((C1-C6烷基)x)-；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、C1-C6烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
Rx1选自苯基；C3-C8环烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX2选自苯基；C3-C8环亚烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX3选自氢；苯基；和C3-C6环烷基，
所述苯基或C3-C6环烷基任选地独立地经C1-C6烷基；C1-C6烷氧基；C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
x是从0至2的整数；
Y是C(O)；并且
R1、R2、R3各自独立地选自羟基；C1-C8烷基，其任选地经羟基、苯基、C3-C8环烷基、5至10元杂环或-OC1-C8烷基取代；C3-C8环烷基；-C(O)C1-C8烷基；或5至10元杂环；
R4和R5各自独立地选自氢；羟基；C1-C8烷基，其任选地经羟基、苯基、C3-C8环烷基、5至10元杂环或-OC1-C8烷基取代；C3-C8环烷基；-C(O)C1-C8烷基；或5至10元杂环。
5.根据权利要求4所述的固体支持物，其中
X是X1或X2，其中
X1是C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链并且任选地经一个或多个选自以下的取代基取代：卤素、-OH、C1-C8烷氧基、硝基、氰基、-COOH、氨基甲酰基、-N(R4)R5、C3-C6环烷基、3至7元杂环、苯基、5或6元杂芳基、或C1-C4烷基-苯基；
X2是-Z-X1-
其中Z选自-(CH2)a-Rx-(CH2)a-NH-C(＝O)-；-(CH2)a-CH((CH2)a-Rx1)NH-C(＝O)-；-(CH2)a-(O)0-1-Rx2-CH(Rx3)NH-C(＝O)-；和-(CH2)b-(O)0-1-(CH2)b-NH-C(＝O)-；
a是从0至6的整数；
b是从1至6的整数；
Rx选自苯基；C3-C8环亚烷基；-C(H)2-x((C1-C6烷基)x)-；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、C1-C6烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
Rx1选自苯基；C3-C8环烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX2选自苯基；C3-C8环亚烷基；萘基；和蒽基，
所述苯基、C3-C8环亚烷基、萘基或蒽基任选地独立地经C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
RX3选自氢；苯基；和C3-C6环烷基，
所述苯基或C3-C6环烷基任选地独立地经C1-C6烷基；C1-C6烷氧基；C1-C6卤代烷基或卤代取代1、2、3或4次；
x是从0至2的整数；
Y是C(O)；并且
R1、R2、R3、R4和R5各自独立地选自任选地经苯基或C3-C8环烷基取代的C1-C8烷基；或C3-C8环烷基。
6.根据权利要求3所述的固体支持物，其中X1是C1-C20亚烷基链，其中所述链是直链或支链并且未经取代。
7.根据权利要求6所述的固体支持物，其中X1是C1-C10亚烷基链，其中所述链是直链并且未经取代。
8.根据权利要求3所述的固体支持物，其中所述阳离子部分是根据式II的化合物。
9.根据权利要求3所述的固体支持物，其中所述阳离子部分是根据式III的化合物。
10.根据权利要求3所述的固体支持物，其中R是H。
11.根据权利要求3所述的固体支持物，其中R1、R2和R3各自独立地是C1-C6烷基。
12.根据权利要求11所述的固体支持物，其中R1、R2和R3相同。
13.根据权利要求12所述的固体支持物，其中R1、R2和R3各自是甲基。
14.根据权利要求3所述的固体支持物，其中R4和R5各自独立地选自氢和C1-C6烷基。
15.根据权利要求3所述的固体支持物，其中R9是氢。
16.根据权利要求3所述的固体支持物，其中R10是C1-C6烷基。
17.根据权利要求16所述的固体支持物，其中R10是甲基。
18.根据权利要求3至17中任一项所述的固体支持物，其中所述固体主体由交联的聚乙二醇聚合物形成。
19.根据权利要求3至17中任一项所述的固体支持物，其中所述固体主体由式(IV)的NovaPEG树脂
Figure FDA0004181215660000091
式(V)的PEGA树脂
Figure FDA0004181215660000092
或式(VI)的TentaGel树脂
Figure FDA0004181215660000101
形成。
20.根据权利要求3至17中任一项所述的固体支持物，其中所述固体主体由式(IV)的NovaPEG树脂形成。
21.一种使用一种或多种非水性溶剂使DNA缀合化合物反应的方法，其中所述方法包括如下步骤：将经DNA标记的化合物吸附到如权利要求3至20中任一项定义的固体支持物上，并使被支持的经DNA标记的化合物与试剂在非水性溶剂系统中反应。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述方法进一步包括从所述固体支持物上释放产物的步骤。
23.根据权利要求3至20中任一项所述的固体支持物用于支持DNA缀合化合物的用途。
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