CN112390838A - 一种改性核苷及其合成方法 - Google Patents

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Abstract

本申请披露了一种改性核苷及其合成方法，所述改性核苷含有由胺基修饰的嘧啶基团。

Description

一种改性核苷及其合成方法
技术领域
本申请涉及生物领域，特别涉及一种改性核苷及其合成方法。
背景技术
信使RNA(mRNA)在人类生物学中起着至关重要的作用。通过一个被称为转录的过程，mRNA控制人体内的蛋白质合成。mRNA药物可用于遗传疾病、癌症和传染病。
天然存在的RNA由四种基本核糖核苷酸ATP、CTP、UTP和GTP合成，但可能包括转录后的改性核苷酸。在RNA(Rozenski,J,Crain,P,and McCloskey,J.(1999).The RNAModification Database:1999update.Nucl Acids Res 27:196-197)中已经鉴定出近100种不同的改性核苷。然而，当掺入mRNA中时，许多RNA的改性在受体中引起抑制性免疫反应和/或限制蛋白质产生，因此限制了mRNA药物的治疗效果。因此，本领域需要新的改性的核苷、核苷酸和/或核酸(例如mRNA)来解决这些问题。
发明内容
本文披露了化合物，改性核苷、改性核苷酸、改性核酸及其合成方法。
在一个方面，披露了一种具有分子式(I)的化合物：
Figure BDA0002166306450000011
或其药学上可接受的盐，其中：
R1、R2、R4和R5各自独立选自以下集合所包括的基团，该集合由-H、-OH、-NH2、卤素基团、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的芳香基、取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的C1-C10芳烷基、取代或未取代的C1-C10环烷基、取代或未取代的C1-C10杂环、取代或未取代的酰基、–OR6、–C(O)R6、–C(O)-O-R6、–C(O)-NH-R6和–N(R6)2组成；
R3选自以下集合所包括的基团，该集合由-H、-OH、-NH2、卤素基团、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的芳香基、取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的C1-C10芳烷基、取代或未取代的C1-C10环烷基、取代或未取代的C1-C10杂环基、取代或未取代的酰基、–OR6、–C(O)R6、–C(O)-O-R6、–C(O)-NH-R6、和–N(R6)2、磷酸基、二磷酸基和三磷酸基组成；以及R6为–H、取代或未取代的C1-C10烷基和取代或未取代的酰基。
在一些实施例中，R1、R2、R4和R5各自独立为-H、-OH或取代或未取代的C1-C10烷基。在一些实施例中，R3为-H、-OH、取代或未取代的C1-C10烷基、磷酸基、二磷酸基或三磷酸基。在一些实施例中，R1为-OH。在一些实施例中，R2为-OH或-OCH3。在一些实施例中，R2为-OH。在一个例子中，R2为-OCH3。在一些实施例中，R3为-OH。在一些实施例中，R4为-H。在一些实施例中，R5为-H。
在一些实施例中，该化合物是一种改性核苷，其中R1为-OH，R2为-OH，且R3为-OH。例如，该化合物可以具有分子式(I-a)的结构：
Figure BDA0002166306450000021
在一些实施例中，该化合物是一种改性核苷，其中R1为-OH，R2为-H，且R3为-OH。例如，该化合物可以具有结构式(I-b)：
Figure BDA0002166306450000031
在一些实施例中，该化合物是一种改性核苷酸，其中R2为-OH且R3为磷酸基。例如，该化合物可以具有分子式(I-c)的结构：
Figure BDA0002166306450000032
在一些实施例中，该化合物是一种改性核苷酸，其中R2为-H且R3为磷酸基。例如，该化合物可以具有分子式(I-d)的结构：
Figure BDA0002166306450000033
在一些实施例中，该化合物是一种改性核苷酸，例如改性核苷三磷酸(NTP)，其中R2为-OH且R3为三磷酸基。例如，该化合物可以具有分子式(I-e)的结构：
Figure BDA0002166306450000041
在一些实施例中，该化合物是一种改性核苷酸，例如改性核苷三磷酸(NTP)，其中R2为-H且R3为三磷酸基。例如，该化合物可以具有分子式(I-f)的结构：
Figure BDA0002166306450000042
另一方面，披露了一种具有结构式(I-g)的改性核苷三磷酸(NTP)：
Figure BDA0002166306450000043
其中Y+是阳离子。
在一些实施例中，改性核苷三磷酸包括一种改性三磷酸胞苷。在一些实施例中，Y+选自以下集合所包括的基团，该集合由Li+、Na+、K+、H+、NH4 +和四烷基铵(NR4+，其中R是烷基)组成。在一些实施例中，四烷基铵选自以下集合所包括的基团，该集合由四乙基铵、四丙基铵和四丁基铵组成。在一些实施例中，四烷基铵为NR4 +，其中R为烷基。在一些实施例中，NR4 +选自以下集合所包括的基团，该集合由N(乙基)4 +、N(正丙基)4 +和N(正丁基)4 +组成。
另一方面，披露了一种具有结构式(I-h)的改性脱氧核苷三磷酸(dNTP)：
Figure BDA0002166306450000051
其中Y+是阳离子。
在一些实施例中，改性核苷三磷酸包括一种改性脱氧三磷酸胞苷。在一些实施例中，Y+选自以下集合所包括的基团，该集合由Li+、Na+、K+、H+、NH4 +和四烷基铵(NR4 +，其中R是烷基)组成。在一些实施例中，四烷基铵选自以下集合所包括的基团，该集合由四乙基铵、四丙基铵和四丁基铵组成。在一些实施例中，四烷基铵为NR4 +，其中R为烷基。在一些实施例中，NR4 +选自以下集合所包括的基团，该集合由N(乙基)4 +、N(正丙基)4 +和N(正丁基)4 +组成。
在另一个方面，披露了一种包括两个或以上共价键连接的核苷酸的核酸，其中所述两个或以上共价键连接的核苷酸中的至少一个包括本申请披露的任何化合物、改性核苷或改性核苷酸。在一些实施例中，核酸为一种核糖核酸(RNA)。在一些实施例中，该RNA包括本申请披露的任何化合物、改性核苷或改性核苷酸。在一些实施例中，该RNA为一种mRNA。在一些实施例中，核酸为一种脱氧核糖核酸(DNA)。在一些实施例中，该DNA包括本申请披露的任何化合物，改性核苷或改性核苷酸。
另一方面，披露了一种药物组合物，包括本申请披露的任何化合物、改性核苷或改性核苷酸，或其药学上可接受的盐；及其药学上可接受的赋形剂。在一些实施例中，药物组合物包括本申请披露的任何化合物或其药学上可接受的盐；及其药学上可接受的赋形剂。在一些实施例中，药物组合物包括本文披露的任何核酸或其药学上可接受的盐；及其药学上可接受的赋形剂。在一些实施例中，药物组合物包括本文披露的任何RNA或其药学上可接受的盐；及其药学上可接受的赋形剂。在一些实施例中，药物组合物包括本文披露的任何mRNA或其药学上可接受的盐；及其药学上可接受的赋形剂。
另一方面，披露了一种具有分子式(II)的化合物：
Figure BDA0002166306450000061
或其药学上可接受的盐，其中：
R11、R12和R13各自独立为-H、-OH、-OCH3或-O-保护基团；及其R14和R15各自独立选自以下集合所包括的基团，该集合由-H、取代或未取代的C1-C10烷基和取代或未取代的酰基组成。
在一些实施例中，R11、R12和R13为-O-保护基团。在一些实施例中，保护基团选自以下集合所包括的基团，该集合由乙酰基、苯甲酰基、苯甲基、β-甲氧基乙氧基甲基、二甲氧基三苯甲基[双-(4-甲氧基苯基)苯基甲基]、甲氧基、甲氧基三苯甲基[(4-甲氧基苯基)二苯基甲基]、对-甲氧基苄基、甲硫基甲基、新戊酰基、四氢吡喃基、四氢呋喃基、三苯甲基(三苯基甲基)、甲硅烷基、甲基和乙氧基乙基组成。在一些实施例中，保护基团是是一种选自以下集合所包括的基团中的甲硅烷基，该集合由三甲基硅烷基(TMS)、叔丁基二苯基甲硅烷基(TBDPS)、叔丁基二甲基氯硅烷(TBDMS)，和三异丙基甲硅烷基(TIPS)组成。在一些实施例中，保护基团为TBDMS。
在一些实施例中，R14和R15为-H。在一些实施例中，该化合物具有以下结构：
Figure BDA0002166306450000071
另一方面，披露了一种制备具有分子式(I-a)或分子式(I-b)的化合物的方法，包括：使具有分子式(III)的化合物与脱保护剂接触，
Figure BDA0002166306450000072
其中：R31和R33各自独立为-O-保护基团；以及R32为-H或-O-保护基团。在一些实施例中，脱保护剂选自一集合所包括的基团，该集合由四正丁基氟化铵(TBAF)、三(二甲基氨基)锍二氟三甲基硅酸盐(TASF)、盐酸(HCl)、樟脑磺酸、PyrTsOH、PyrHF、BF3OEt2、AcOH、LiBF4、Et3N·3HF、Et3NBn+ClKF·2H2O、及其任意组合组成。在一些实施例中，所述脱保护剂为TBAF或Et3N·3HF。在一些实施例中，所述接触是在有机溶剂存在下进行的。在一些实施例中，所述有机溶剂选自一集合所包括的有机溶剂组合，该集合由四氢呋喃(THF)、甲醇、乙醇、二氯甲烷、二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈及其任意组合组成。在一些实施例中，所述有机溶剂为THF。
在一些实施例中，该方法进一步包括使具有分子式(III-a)或(III-b)的化合物与叔丁醇钾、O-(均三甲苯磺酰基)羟胺(MSH)或其任意组合接触，形成分子式(III)的化合物，
Figure BDA0002166306450000081
其中：R31和R33各自独立为-O-保护基团；以及R32为-H或-O-保护基团。在一些实施例中，所述接触是在甲醇、二氯甲烷或其任意组合存在下进行的。
在一些实施例中，该方法进一步包括使尿苷或脱氧尿苷与叔丁基二甲基氯硅烷接触，形成分子式(III-a)或(III-b)的化合物。在一些实施例中，该接触是在咪唑、CH2Cl2、吡啶、DMF、三甲胺、DMSO、NaHCO3或其任意组合存在下进行的。例如，所述接触是在DMF存在下进行的。在一些实施例中，所述保护基团选自一集合所包括的基团，该集合由乙酰基、苯甲酰基、苯甲基、β-甲氧基乙氧基甲基、二甲氧基三苯甲基[双-(4-甲氧基苯基)苯基甲基]、甲氧基甲基、甲氧基三苯甲基[(4-甲氧基苯基)二苯基甲基]、对-甲氧基苄基、甲硫基甲基、新戊酰、四氢吡喃基、四氢呋喃基、三苯甲基(三苯基甲基)、甲硅烷基、甲基和乙氧基乙基组成。在一些实施例中，所述保护基团是选自一集合所包括的基团中的甲硅烷基，该集合由三甲基硅烷基(TMS)、叔丁基二苯基甲硅烷基(TBDPS)、叔丁基二甲基氯硅烷(TBDMS)、三异丙基甲硅烷基(TIPS)、及其任意组合组成。在一些实施例中，所述保护基团为TBDMS。
另一方面，披露了一种制备具有分子式(I-a)的化合物的方法，包括：(a)使尿苷与叔丁基二甲基氯硅烷接触，形成具有分子式(II-b)或(II-c)的化合物:
Figure BDA0002166306450000091
(b)使具有分子式(II-b)或(II-c)的化合物与叔丁醇钾和O-(均三甲苯磺酰基)羟胺(MSH)接触，形成具有分子式(II-a)的化合物:
Figure BDA0002166306450000092
Figure BDA0002166306450000093
(c)使具有分子式(II-a)的化合物与四正丁基氟化铵(TBAF)接触，形成一种具有分子式(I-a)的化合物:
Figure BDA0002166306450000094
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附图说明
本发明的新颖特征在权利要求中进行了具体阐述。通过参考以下具体实施方式及其附图，将更好地理解本发明的特征和优点，其中具体实施方式详尽介绍了利用本发明原理的说明性实施例，所述附图包括：
图1显示了用于合成改性核苷酸(例如4-氨氧基胞苷)的合成方案。
具体实施方式
综述
本文披露了化合物、改性核苷、改性核苷酸、改性核酸及其合成方法。
所披露的可以是一种具有分子式(I)的化合物：
Figure BDA0002166306450000101
或其药学上可接受的盐，其中：
R1、R2、R4和R5各自独立地选自以下集合所包括的基团，该集合由-H、-OH、-NH2、卤素基团、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的芳香基、取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的C1-C10芳烷基、取代或未取代的C1-C10环烷基、取代或未取代的C1-C10杂环基、取代或未取代的酰基、–OR6、–C(O)R6、–C(O)-O-R6、–C(O)-NH-R6和–N(R6)2组成；
R3选自以下集合所包括的基团，该集合由-H、-OH、-NH2、卤素基团、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的芳香基、取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的C1-C10芳烷基、取代或未取代的C1-C10环烷基、取代或未取代的C1-C10杂环基、取代或未取代的酰基、–OR6、–C(O)R6、–C(O)-O-R6、–C(O)-NH-R6和–N(R6)2、磷酸基、二磷酸基和三磷酸基组成；以及
R6为H、取代或未取代的C1-C10烷基和取代或未取代的酰基。所述具有分子式(I)的化合物可以以不同的互变异构形式存在，并且所有这些形式都包括在本申请的范围内。
在一些实施例中，R1、R2和R3为-OH；R4和R5为-H。所述化合物可以是改性核苷，例如改性尿苷或改性胞苷(例如，4-氨氧基胞苷)。如图1所示，4-氨氧基胞苷可以通过以下合成方案制备：
Figure BDA0002166306450000111
还披露了一种具有分子式(IV)的化合物：
Figure BDA0002166306450000112
或其药学上可接受的盐，其中：
R41、R42和R43各自独立为-H或-O-保护基团；及其R44和R45各自独立地选自-H、取代或未取代的C1-C10烷基和取代或未取代的酰基。
还披露了一种具有分子式(IV-a)的化合物：
Figure BDA0002166306450000121
或其药学上可接受的盐，其中：
R41、R42和R43各自独立为-H或-O-保护基团；和R44和R45各自独立选自-H、取代或未取代的C1-C10烷基和取代或未取代的酰基。
在一些实施例中，所述分子式(IV-a)和分子式(IV)的化合物是互变异构体：
Figure BDA0002166306450000122
在一些实施例中，具有分子式(IV)或(IV-a)的化合物可以通过以下使取代或未取代的尿苷或脱氧尿苷与保护剂接触的合成方案来制备，其中R41和R43各自独立为-O-保护基团，R42为-H或-O-保护基团：
Figure BDA0002166306450000131
在一些实施例中，保护基团选自以下集合所包括的基团，该集合由乙酰基、苯甲酰基、苯甲基、β-甲氧基乙氧基甲基、二甲氧基三苯甲基[双-(4-甲氧基苯基)苯基甲基]、甲氧基甲基、甲氧基三苯甲基[(4-甲氧基苯基)二苯基甲基]、对-甲氧基苄基、甲硫基甲基、新戊酰、四氢吡喃基、四氢呋喃基、三苯甲基(三苯基甲基)、甲硅烷基、甲基，和乙氧基乙基组成。在一些实施例中，所述保护基团是一种选自以下集合所包括的基团中的甲硅烷基，该集合由三甲基硅烷基(TMS)、叔丁基二苯基甲硅烷基(TBDPS)、叔丁基二甲基氯硅烷(TBDMS)和三异丙基甲硅烷基(TIPS)组成。在一些实施例中，所述保护基团为TBDMS。用于制备保护基团的保护剂可以在有机合成档案(https://www.synarchive.com/protecting-group)中找到。在一些实施例中，所述保护剂为叔丁基二甲基氯硅烷。
还披露了一种具有分子式(IV-b)的化合物：
Figure BDA0002166306450000132
或其药学上可接受的盐，其中：
R41和R43各自独立为-O-保护基团；
R42是-H或-O-保护基团；及其R44和R45各自独立选自-H、取代或未取代的C1-C10烷基和取代或未取代的酰基。
在一些实施例中，所述具有分子式(IV-b)的化合物可以通过以下使具有分子式(IV)或(IV-a)的化合物与叔丁醇钾和/或O-(均三甲苯磺酰基)羟胺(MSH)接触的合成方案来制备：
Figure BDA0002166306450000141
还披露了一种具有分子式(IV-c)或分子式(IV-d)的化合物：
Figure BDA0002166306450000142
或其药学上可接受的盐，其中：
R44和R45各自独立选自-H、取代或未取代的C1-C10烷基、和取代或未取代的酰基。
在一些实施例中，所述具有分子式(IV-c)或分子式(IV-d)的化合物可以通过以下使具有分子式(IV-b)的化合物与脱保护剂接触的合成方案来制备：
Figure BDA0002166306450000151
在一些实施例中，脱保护剂选自以下集合所包括的基团，该集合由四正丁基氟化铵(TBAF)、三(二甲基氨基)锍二氟三甲基硅酸盐(TASF)，盐酸(HCl)，樟脑磺酸，Pyr·TsOH、Pyr·HF、BF3·OEt2、AcOH、LiBF4、Et3N·3HF、Et3NBn+Cl-KF·2H2O、及其任意组合组成。在一些实施例中，脱保护剂包括TBAF。在一些实施例中，脱保护剂包括Et3N·3HF。
定义
除非另有定义，这里使用的所有技术和科学术语与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。尽管与本文描述的那些类似或等同的任何方法和材料可用于本文的制剂或单位剂量的实践或测试，但现在描述一些方法和材料。除非另有说明，否则本文采用或考虑的技术是标准方法，材料，方法和实施例仅是说明性的而非限制性的。
如本文和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确说明。因此，例如，提及“化合物”包括至少两个这样的试剂，对“盐”的提及包括提及本领域普通技术人员所知的一种或以上盐(或至少两种盐)及其等同物等。
除非另有说明，本文的一些实施方案考虑了数值范围。当提供数值范围时，除非另有说明，否则该范围包括范围端点。除非另有说明，否则数值范围包括其中的所有值和子范围，如同明确写出的那样。例如，术语“C1-C10烷基”(或可互换的称为C1-C10烷基)专门用于单独披露了甲基、乙基、C3烷基、C4烷基、C5烷基、C6烷基、C7烷基、C8烷基、C9烷基和C10烷基。
术语“任选的”或“任选地”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件或情况发生时的情况和不发生事件或情况的情况。例如，“任选取代的芳香基”是指芳香基基团可以被取代或不被取代，并且该描述包括取代的芳香基团和没有取代的芳香基团。
术语“取代的”可以指基团，其中一个或以上氢原子各自独立地被相同或不同的取代基取代。典型的取代基包括但不限于卤素基团、烷基、芳香基、芳烷基、环烷基或酰基。
与本文所用的参考数值及其语法等价物相关的术语“约”及其语法等同物可以包含一系列值，加上或减去该值的10％，例如，该值的范围加上或减去10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％。例如，“约10”的量包括9至11的量。
术语“包括”(和诸如“包括”或“包含”或“具有”或“包括”的相关术语)并不旨在排除在其他某些实施例中，例如，本文所述的任何组合物，方法或过程等的实施例可以“由......组成”或“基本上由......组成”所描述的特征。
本申请的术语“化合物”包括其溶剂化物、酯和前药。本文披露的化合物可以以不同的互变异构形式存在，并且所有这些形式都包括在本申请的范围内。本文披露的化合物可以含有一个或以上不对称中心，因此可以产生对映异构体、非对映异构体和其他立体异构形式，就绝对立体化学而言，可以定义为(R)或(S)。除非另有说明，否则本申请预期本文披露的化合物的所有立体异构形式。当本文所述的化合物含有烯烃双键时，除非另有说明，本申请意图包括E和Z几何异构体(例如顺式或反式)。同样地，所有可能的异构体，以及它们的外消旋和光学纯形式，以及所有互变异构形式也包括在内。术语“几何异构体”是指烯烃双键的E或Z几何异构体(例如，顺式或反式)。术语“位置异构体”是指中心环周围的结构异构体，例如苯环周围的邻-、间-和对-异构体。本申请的化合物任选地在构成这种化合物的一个或以上原子上含有非天然比例的原子同位素。例如，化合物可以用同位素标记，例如氘(2H)、氚(3H)、碘-125(125I)或碳-14(14C)。2H、11C、13C、14C、15C、12N、13N、15N、16N、16O、17O、14F、15F、16F、17F、18F、33S、34S、35S、36S、35Cl、37Cl、79Br、81Br、125I的同位素取代都是预期的。
本发明的化合物的所有同位素变体，无论是否具有放射性，都包括在本发明的范围内。在某些实施方案中，本文披露的化合物具有部分或全部1H原子被2H原子取代。含氘取代的杂环衍生物化合物的合成方法是本领域已知的，并且仅作为非限制性实例，包括以下合成方法。除非另有说明，否则本文描述的结构旨在包括化合物，其仅在存在一个或以上同位素富集的原子时不同。例如，具有该结构的化合物除了用氘或氚代替氢，或用富含13C-或14C-的碳代替碳以外，都属于本申请的范围。
术语“溶剂化物”可包括但不限于保留化合物的活性和/或性质的一种或以上的溶剂化物，这并非是不希望的。溶剂化物的实例包括但不限于与水、异丙醇、乙醇、甲醇、DMSO、乙酸乙酯、乙酸、乙醇胺或其组合的化合物。
术语“溶剂”可包括但不限于非极性，极性非质子，极性质子溶剂和离子液体。非极性溶剂的说明性实例包括但不限于戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、1,4-二恶烷、氯仿、乙醚和二氯甲烷(DCM)。极性非质子溶剂的说明性实例包括但不限于四氢呋喃(THF)、乙酸乙酯、丙酮、二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈(MeCN)、二甲基亚砜(DMSO)、硝基甲烷和碳酸亚丙酯。极性质子溶剂的说明性实例包括但不限于甲酸、正丁醇、异丙醇(IPA)、正丙醇、乙醇、甲醇、乙酸和水。离子液体的说明性实例包括但不限于1-烷基-3-甲基咪唑阳离子、1-烷基吡啶阳离子、N-甲基-N-烷基吡咯烷阳离子、1-丁基-3-甲基咪唑四氯化铁、1-丁基-3-甲基咪唑氯化物和四烷基碘化鏻。
术语“互变异构体”是指其中质子从分子的一个原子转移到同一分子的另一个原子的分子是可能的。在某些实施方案中，本文提供的化合物可以互变异构体形式存在。在可能发生互变异构化的情况下，将存在互变异构体的化学平衡。互变异构体的确切比例取决于几个因素，包括物理状态、温度、溶剂和pH。互变异构平衡的一些例子包括：
Figure BDA0002166306450000181
术语“酯”是指酸的衍生物，其中至少一个-OH(羟基)基团被-O-烷基(烷氧基)基团代替。
术语“前药”意指可以在生理条件下或通过溶剂分解转化为本文所述的生物活性化合物的化合物。因此，术语“前药”是指药学上可接受的生物活性化合物的前体。当施用于受试者时，前药可以是无活性的，但是在体内转化为活性化合物，例如通过水解。前药化合物通常在哺乳动物生物体中提供溶解性，组织相容性或延迟释放的优点(参见，例如，Bundgard，H.，Design of Prodrugs(1985)，pp.7-9,21-24(Elsevier，Amsterdam)。
术语“保护基团”是指当连接到分子中的反应性官能基团时，掩蔽，降低或防止功能基团的反应性的基团。通常，可以在合成过程中根据需要选择性地除去保护基团。保护基团的实例可以在Wuts和Greene中找到，“Greene's Protective Groups in OrganicSynthesis,”4th Ed.,Wiley Interscience(2006),and Harrison et al.,Compendium ofSynthetic Organic Methods,Vols.1-8,1971-1996,John Wiley&Sons,NY.。可具有保护基团的功能基团包括但不限于羟基、氨基和羧基。代表性胺保护基团包括但不限于甲酰基、乙酰基(Ac)、三氟乙酰基、苯甲基(Bn)、苯甲酰基(Bz)、氨基甲酸酯、苄氧基羰基(“CBZ”)、对甲氧基苄基羰基(Moz或MeOZ)、叔丁氧基羰基(“Boc”)、三甲基硅烷基(TMS)(“TMS”)、2-三甲基硅烷基(TMS)-乙磺酰基(“SES”)、三苯甲基和取代的三苯甲基基团、烯丙氧基羰基、9-芴基甲氧基羰基(“FMOC”)、硝基-藜芦基(“NVOC”)、对-甲氧基苄基(PMB)、甲苯磺酰基(Ts)等。
术语“盐”旨在包括但不限于药学上可接受的盐。并且术语“药学上可接受的盐”旨在表示保留游离酸和碱的一种或以上生物活性和性质并且在生物学上或其它方面不是不合需要的那些盐。药学上可接受的盐的说明性实例包括但不限于硫酸盐、焦硫酸盐、硫酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐、氯化物、溴化物、碘化物、乙酸盐、丙酸盐、癸酸盐、辛酸盐、丙烯酸盐、甲盐酸、异丁盐酸、己酸盐、庚酮、丙炔酸酯、草酸盐、丙二酸盐、琥珀酸盐、辛二酸盐、癸二酸酯、富马酸酯、马来酸酯、丁炔-1,4-二酸盐、己炔L、6-二酸盐、苯甲酸酯、氯苯甲酸盐、甲基苯甲酸盐、二硝基苯甲酸盐、羟基苯甲酸酯、甲氧基苯甲酸盐、邻苯二甲酸盐、磺酸盐、二甲苯、苯乙酸、丁酸苯酯类、柠檬酸盐、乳酸盐、γ-羟基丁酸酯、乙醇酸酯、酒石酸盐、甲磺酸盐、丙磺酸盐、萘-1-磺酸盐、萘-2-磺酸盐和扁桃酸盐。
术语“酸”是指能够提供氢离子(质子或氢离子H+)的分子或离子，或者，能够与电子对(例如路易斯酸)形成共价键。酸可包括但不限于无机酸、磺酸、羧酸、卤代羧酸、乙烯基羧酸和核酸。无机酸的说明性实例包括但不限于卤化氢及其溶液：氢氟酸(HF)、盐酸(HCl)、氢溴酸(HBr)、氢碘酸(HI)；卤代含氧酸：次氯酸(HClO)、亚氯酸(HClO2)、氯酸(HClO3)、高氯酸(HClO4)、以及相应的溴和碘类似物、以及次氟酸(HFO)、硫酸(H2SO4)、氟代硫酸(HSO3F)、硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)、氟锑酸(HSbF6)、氟硼酸(HBF4)、六氟磷酸(HPF6)、铬酸(H2CrO4)、和硼酸(H3BO3)。磺酸的说明性实例包括但不限于甲基磺酸(或甲磺酸，CH3SO3H)、乙基磺酸(或乙磺酸，CH3CH2SO3H)、苯基磺酸(或苯磺酸，C6H5SO3H)、对甲苯基磺酸(或甲苯磺酸，CH3C6H4SO3H)、三氟甲基磺酸(或三氟甲磺酸，CF3SO3H)和聚苯乙烯基磺酸(磺化聚苯乙烯，[CH2CH(C6H4)SO3H]n)。羧酸的说明性实例包括但不限于乙酸(CH3COOH)、柠檬酸(C6H8O7)、甲酸(HCOOH)、葡萄糖酸(HOCH2-(CHOH)4-COOH)、乳酸(CH3-CHOH-COOH)、草酸(HOOC-COOH)和酒石酸(HOOC-CHOH-CHOH-COOH)。卤代羧酸的说明性实例包括但不限于氟乙酸、三氟乙酸、氯乙酸、二氯乙酸和三氯乙酸。乙烯基羧酸的说明性实例包括但不限于抗坏血酸。核酸的说明性实例包括但不限于脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。
术语“碱”是指能够从质子供体接受质子和/或产生氢氧根离子(OH-)的分子或离子。碱基的说明性实例包括但不限于氢氧化铝(Al(OH)3)、氢氧化铵(NH4OH)、氢氧化砷(As(OH)3)、氢氧化钡(Ba(OH)2)、氢氧化铍(Be(OH)2)、氢氧化铋(III)(Bi(OH)3)、氢氧化硼(B(OH)3)、氢氧化镉(Cd(OH)2)、氢氧化钙(Ca(OH)2)、氢氧化铈(III)(Ce(OH)3)、氢氧化铯(CsOH)、的氢氧化铬(II)(Cr(OH)2)、氢氧化铬(III)(Cr(OH)3)、氢氧化铬(V)(Cr(OH)5)、氢氧化铬(VI)(Cr(OH)6)、氢氧化钴(II)(Co(OH)2)、氢氧化钴(III)(Co(OH)3)、氢氧化铜(I)(CuOH)、氢氧化铜(II)(Cu(OH)2)、氢氧化镓(II)(Ga(OH)2)、氢氧化镓(III)(Ga(OH)3)、氢氧化金(I)(AuOH)、氢氧化(III)金(AU(OH)3)、氢氧化铟(I)(InOH)、氢氧化铟(II)(In(OH)2)、氢氧化铟(III)(In(OH)3)、氢氧化铱(III)(Ir(OH)3)、氢氧化铁(II)(Fe(OH)2)、氢氧化铁(III)(Fe(OH)3)、氢氧化镧(La(OH)、氢氧化铅(II)(Pb(OH)2)、氢氧化铅(IV)(Pb(OH)4)、氢氧化锂(LiOH)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、氢氧化锰(II)(Mn(OH)2)、氢氧化锰(III)(Mn(OH)3)、氢氧化锰(IV)(Mn(OH)4)、氢氧化锰(VII)(Mn(OH)7)、氢氧化汞(I)(Hg2(OH)2)、氢氧化汞(II)(Hg(OH)2)、氢氧化钼(Mo(OH)3)、氢氧化钕(Nd(OH)3)、氧代氢氧化镍(NiOOH)、氢氧化镍(II)(Ni(OH)2)、氢氧化镍(III)(Ni(OH)3)、氢氧化铌(Nb(OH)3)、氢氧化锇(IV)(OS(OH)4)、氢氧化钯(II)(Pd(OH)2)、氢氧化钯(IV)(Pd(OH)4)、氢氧化铂(II)(Pt(OH)2)、氢氧化铂(IV)(Pt(OH)4)、氢氧化钚(IV)(Pu(OH)4)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化镭(Ra(OH)2)、氢氧化铷(RbOH)、氢氧化钌(III)(Ru(OH)3)、氢氧化钪(Sc(OH)3)、氢氧化硅(Si(OH)4)、氢氧化银(AgOH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化锶(Sr(OH)2)、氢氧化钽(V)(Ta(OH)5)、氢氧化锝(II)(Tc(OH)2)、四甲基氢氧化铵(C4H12NOH)、氢氧化铊(I)、氢氧化铊(III)(Tl(OH)3)、氢氧化钍(Th(OH)4)、氢氧化锡(II)(Sn(OH)2)、氢氧化锡(IV)(Sn(OH)4)、氢氧化钛(II)(Ti(OH)2)、氢氧化钛(III)(Ti(OH)3)、氢氧化钛(IV)(Ti(OH)4)、氢氧化钨(II)(W(OH)2)、氢氧化铀((UO2)2(OH)4)、氢氧化钒(II)(V(OH))2)、氢氧化钒(III)(V(OH)3)、氢氧化钒(V)(V(OH)5)、氢氧化镱(Yb(OH)3)、氢氧化钇(Y(OH)3)、氢氧化锌(Zn(OH)2)和氢氧化锆(Zr(OH)4)。
术语“烷基”是指仅由碳和氢原子组成的直链或支链烃链基团，不含不饱和度，具有1至15个碳原子(例如，C1-15烷基)。在某些实施例中，烷基包括一至十三个碳原子(例如，C1-13烷基)。在某些实施例中，烷基包括一至十个碳原子(例如，C1-10烷基)。在某些实施例中，烷基包括一至八个碳原子(例如，C1-8烷基)。在其他实施例中，烷基包括一至五个碳原子(例如，C1-5烷基)。在其他实施例中，烷基包括一至四个碳原子(例如，C1-4烷基)。在其他实施例中，烷基包括一至三个碳原子(例如，C1-3烷基)。在其他实施例中，烷基包括一至两个碳原子(例如，C1-2烷基)。在其他实施例中，烷基包括一个碳原子(例如，C1烷基)。在其他实施例中，烷基包括五至十五个碳原子(例如，C5-15烷基)。在其他实施例中，烷基包括五至十个碳原子(例如，C5-10烷基)。在其他实施例中，烷基包括五至八个碳原子(例如，C5-8烷基)。在其他实施例中，烷基包括二至五个碳原子(例如，C2-5烷基)。在其他实施例中，烷基包括三至五个碳原子(例如，C3-5烷基)。在其他实施例中，该烷基选自甲基、乙基、1-丙基(正丙基)、1-甲基乙基(异丙基)、1-丁基(正丁基)、1-甲基丙基(仲丁基)、2-甲基丙基(异丁基)、1,1-二甲基乙基(叔丁基)、1-戊基(正戊基)。烷基通过单键与分子的其余部分连接。除非在本说明书中另有说明，否则烷基基团任选被一个或以上取代基取代：卤素、氰基、硝基、氧代、硫代、亚氨基、肟基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-OC(O)-N(Ra)2、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)和-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)，其中每个Ra独立地为氢、烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、氟代烷基、碳环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、碳环基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、芳香基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、芳烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂芳基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)，或杂芳基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)。
术语“芳香基”是指通过从环碳原子上除去氢原子而衍生自芳族单环或多环烃环系的基团。芳香族单环或多环烃环系统仅含有氢原子和5至18个原子数的碳原子，其中环系统中的至少一个环是完全不饱和的，即，根据休克尔理论，它包含一个环状离域(4n+2)π–电子系统。芳香基基团衍生的环系包括但不限于基团，如苯、芴、二氢化茚、茚、四氢化萘和萘。除非在说明书中另有说明，术语“芳香基”或前缀“ar”(例如“芳烷基”)意指包括任选被一个或以上取代基取代的芳香基自由基，所述取代基独立地选自烷基、烯基、炔基、卤素、氟代烷基、氰基、硝基、任选取代的芳香基、任选取代的芳烷基、任选取代的芳烯基、任选取代的芳炔基、任选取代的碳环基、任选取代的碳环基烷基、任选取代的杂环基、任选取代的杂环基烷基、任选取代的杂芳基、任选取代的杂芳基烷基、-Rb-ORa、-Rb-OC(O)-Ra、-Rb-OC(O)-ORa、-Rb-OC(O)-N(Ra)2、-Rb-N(Ra)2、-Rb-C(O)Ra、-Rb-C(O)ORa、-Rb-C(O)N(Ra)2、-Rb-O-Rc-C(O)N(Ra)2、-Rb-N(Ra)C(O)ORa、-Rb-N(Ra)C(O)Ra、-Rb-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-Rb-S(O)tRa(其中t为1或2)、-Rb-S(O)tORa(其中t为1或2)和-Rb-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、其中每个Ra独立地为氢、烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、氟烷基、环烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、环烷基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、芳香基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、芳烷基(任选被卤素、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂芳基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)，或杂芳基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)，每个Rb独立地为直接键或直链或支链亚烷基或亚烯基链，以及Rc是直链或支链亚烷基或亚烯基链，并且除非另有说明，否则上述取代基中的每一个是未取代的。
术语“链烯基”是指直链或支链烃链基团，其仅由碳和氢原子组成，含有至少一个碳-碳双键，并具有二至十二个碳原子。在某些实施方案中，烯基包括二至八个碳原子。在其他实施方案中，烯基包括二至四个碳原子。链烯基通过单键与分子的其余部分连接，例如，乙烯基(即乙烯基)、丙基-1-烯基(即烯丙基)、丁基-1-烯基、戊基-1-烯基、戊基-1,4-二烯基等。除非在本说明书中另有说明，否则链烯基基团任选被一个或以上取代基取代：卤素基团、氰基、硝基、氧代、硫代、亚氨基、肟基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-OC(O)-N(Ra)2、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)和-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)其中每个Ra独立地为氢、烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、氟烷基、碳环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、碳环基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、芳香基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、芳烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂芳基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)，或杂芳基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)。
术语“炔基”是指直链或支链烃基基团，其仅由碳和氢原子组成，含有至少一个碳-碳三键，具有二至十二个碳原子。在某些实施方案中，炔基包括二至八个碳原子。在其他实施方案中，炔基具有二至四个碳原子。炔基通过单键与分子的其余部分连接，例如，乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基等。除非在本说明书中另有说明，否则炔基基团任选被一个或以上取代基取代：卤素基团、氰基、硝基、氧代、硫代、亚氨基、肟基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-OC(O)-N(Ra)2、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)和-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)其中每个Ra独立地为氢、烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、氟代烷基、碳环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、碳环基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、芳香基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、芳烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂芳基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)，或杂芳基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)。
术语“亚烷基”或“亚烷基链”是指直链或支链二价烃链将分子的其余部分连接至自由基团的，其仅由碳和氢组成，不含不饱和度且具有一至十二个碳原子，例如亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基等。亚烷基链通过单键与分子的其余部分连接，并通过单键与基团连接。亚烷基链与分子的其余部分和自由基团的连接点可以通过亚烷基链中的一个碳或链内的任意两个碳。在某些实施例中，亚烷基包括一至八个碳原子(例如，C1-8亚烷基)。在其他实施例中，亚烷基包括一至五个碳原子(例如，C1-5亚烷基)。在其他实施例中，亚烷基包括一至四个碳原子(例如，C1-4亚烷基)。在其他实施例中，亚烷基包括一至三个碳原子(例如，C1-3亚烷基)。在其他实施例中，亚烷基包括一至两个碳原子(例如，C1-2亚烷基)。在其他实施例中，亚烷基包括一个碳原子(例如，C1亚烷基)。在其他实施例中，亚烷基包括五至八个碳原子(例如，C5-8亚烷基)。在其他实施例中，亚烷基包括二至五个碳原子(例如，C2-5亚烷基)。在其他实施例中，亚烷基包括三至五个碳原子(例如，C3-5亚烷基)。除非在本说明书中另有说明，否则亚烷基链任选被一个或以上取代基取代：卤素基团、氰基、硝基、氧代、硫代、亚氨基、肟基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-OC(O)-N(Ra)2、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)和-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)其中每个Ra独立地为氢、烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、氟代烷基、碳环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、碳环基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、芳香基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、芳烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂芳基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)，或杂芳基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)。
术语“芳烷基”是指式-Rc-芳香基的基团，其中Rc是如上定义的亚烷基链，例如亚甲基、亚乙基等。芳烷基的亚烷基链部分如上文对亚烷基链所述任选被取代。芳烷基的芳香基部分任选如上述芳香基基团所述被取代。
术语“芳烯基”是指式–Rd芳香基的基团，其中Rd是如上定义的亚烯基链。芳香烯基的芳香基部分任选如上述芳香基基团所述被取代。芳烯基的亚链基部分任选如上文对亚烯基基团所定义的那样被取代。
术语“芳炔基”是指式-Re芳香基的基团，其中Re是如上定义的亚炔基链。芳炔基的芳香基部分如上文对芳香基基团所述任选被取代。芳炔基的亚炔基链部分如上文对亚炔基链的定义任选被取代。
术语“碳环基”是指仅由碳和氢原子组成的稳定的非芳族单环或多环烃基，其包括具有三至十五个碳原子的稠合或桥环系统。在某些实施方案中，碳环基包括三至十个碳原子。在其他实施方案中，碳环基包括五至七个碳原子。碳环基通过单键与分子的其余部分连接。碳环基可以是饱和的(即仅含有单个C-C键)或不饱和的(即含有一个或以上双键或三键)。完全饱和的碳环基也称为“环烷基”。单环环烷基的实例包括例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。不饱和碳环基也称为“环烯基”。单环环烯基的实例包括例如环戊烯基、环己烯基、环庚烯基和环辛烯基。多环碳环基包括，例如，金刚烷基、降冰片基(即双环[2.2.1]庚基)、降冰片烯基、十氢萘基、7,7-二甲基双环[2.2.1]庚基等。除非在本说明书中另有说明，否则术语“碳环基”意指包括任选被一个或以上取代基取代的碳环基，所述取代基独立地选自烷基、链烯基、炔基、卤素基团、氟代烷基、氧代、硫代、氰基、硝基、任选取代的芳香基、任选取代的芳烷基、任选取代的芳烯基、任选取代的芳炔基、任选取代的碳环基、任选取代的碳环基烷基、任选取代的杂环基、任选取代的杂环基烷基、任选取代的杂芳基、任选取代的杂芳基烷基、-Rb-ORa、-Rb-OC(O)-Ra、-Rb-OC(O)-ORa、-Rb-OC(O)-N(Ra)2、-Rb-N(Ra)2、-Rb-C(O)Ra、-Rb-C(O)ORa、-Rb-C(O)N(Ra)2、-Rb-O-Rc-C(O)N(Ra)2、-Rb-N(Ra)C(O)ORa、-Rb-N(Ra)C(O)Ra、-Rb-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-Rb-S(O)tRa(其中t为1或2)、-Rb-S(O)tORa(其中t为1或2)和-Rb-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、其中每个Ra独立地为氢、烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、氟烷基、环烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、环烷基烷基(任选被卤素基团取代、羟基、甲氧基或三氟甲基)、芳香基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、芳烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂芳基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)，或杂芳基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)，每个Rb独立为直接键或直链或支链亚烷基或亚烯基链，Rc是直链或支链亚烷基或亚烯基链，并且除非另有说明，否则上述取代基中的每一个是未取代的。
术语“氟代烷基”是指如上定义的烷基，其被如上定义的一个或以上氟基取代，例如，三氟甲基、二氟甲基、氟甲基、2,2,2-三氟乙基、氟甲基-2-氟乙基等。氟烷基的烷基部分可以如上文对于烷基基团所定义的那样任选被取代。
术语“卤代”或“卤素”是指溴、氯、氟或碘取代基。
术语“杂环基”是指稳定的三至十八元非芳族环基，其包括二至十二个碳原子和一至六个选自氮、氧和硫的杂原子。除非在本说明书中另有说明，否则杂环基团是单环、双环、三环或四环环系，其可包括稠合或桥环系统。杂环基团中的杂原子可任选被氧化。如果存在，一个或以上氮原子任选被季铵化。杂环基团部分或完全饱和。杂环基可以通过环的任何原子与分子的其余部分连接。这种杂环基团的实例包括但不限于：二氧戊环基、噻吩基[1,3]二噻烷基、十氢异喹啉基、咪唑啉基、咪唑烷基、异噻唑烷基、异恶唑烷基、吗啉基、八氢吲哚基、八氢异吲哚基、2-氧代哌嗪基、2-氧代哌啶基、2-氧代吡咯烷基、恶唑烷基、哌啶基、哌嗪基、4-哌啶基、吡咯烷基、吡唑烷基、奎宁环基、噻唑烷基、四氢呋喃基、三噻烷基、四氢吡喃基、硫代吗啉基、硫代吗啉基、1-氧代硫代吗啉基和1,1-二氧代硫代吗啉基。除非在说明书中另有说明，术语“杂环基”意指包括如上定义的杂环基基团，其任选地被选自烷基、链烯基、炔基、卤素基团、氟代烷基、氧代、硫代、氰基、硝基、任选取代的芳香基、任选取代的芳烷基、任选取代的芳烯基、任选取代的芳炔基、任选取代的碳环基、任选取代的碳环基烷基、任选取代的杂环基、任选取代的杂环基烷基、任选取代的杂芳基、任选取代的杂芳基烷基、-Rb-ORa、-Rb-OC(O)-Ra、-Rb-OC(O)-ORa、-Rb-OC(O)-N(Ra)2、-Rb-N(Ra)2、-Rb-C(O)Ra、-Rb-C(O)ORa、-Rb-C(O)N(Ra)2、-Rb-O-Rc-C(O)N(Ra)2、-Rb-N(Ra)C(O)ORa、-Rb-N(Ra)C(O)Ra、-Rb-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-Rb-S(O)tRa(其中t为1或2)、-Rb-S(O)tORa(其中t为1或2)和-Rb-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、其中每个Ra独立地为氢、烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、氟烷基、环烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、环烷基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、芳香基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、芳烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂芳基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)，或杂芳基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)的一个或以上取代基取代每个Rb独立地是直接键或直链或支链亚烷基或亚烯基链，Rc是直链或支链亚烷基或亚烯基链，并且除非另有说明，否则上述取代基中的每一个是未取代的。
术语“杂环基烷基”是指式-Rc杂环基的基团，其中Rc是如上定义的亚烷基链。如果杂环基是含氮杂环基，则杂环基任选地与氮原子上的烷基基团连接。杂环基烷基的亚烷基链如上文对亚烷基链的定义任选被取代。杂环基烷基的杂环基部分如上文对杂环基基团所定义的那样任选被取代。
术语“杂芳基”是指衍生自三至十八元芳环基团的基团，其包含二至十七个碳原子和一至六个选自氮，氧和硫的杂原子。如本文所用，杂芳基基团可以是单环、双环、三环或四环环系，其中环系统中的至少一个环是完全不饱和的，即根据休克尔理论，它包括一个环状离域(4n+2)π-电子系统。杂芳基包括稠合或桥环系统。杂芳基中的杂原子任选被氧化。如果存在，一个或以上氮原子任选被季铵化。杂芳基通过环的任何原子与分子的其余部分连接。杂芳基的实例包括但不限于氮杂环庚烯基、吖啶基、苯并咪唑基、苯并吲哚基、1,3苯并二氧杂环戊烯基、苯并呋喃基、苯并恶唑基、苯并[d]噻唑基、苯并噻二唑基、苯并[b][1,4]二氧杂环戊烯基、苯并[b][1,4]恶嗪基、1,4-苯并二恶烷基、苯并萘呋喃基、苯并恶唑基、苯并二氧杂环戊、苯并二恶英基、苯并吡喃基、苯并吡喃酮基、苯并呋喃基、苯并呋喃酮基、苯并噻吩基(苯并苯硫基)、苯并噻吩并[3,2-d]嘧啶基、苯并三唑基、苯并[4,6]咪唑并[1,2-a]吡啶基、咔唑基、喹啉基、环戊二烯并[d]嘧啶基、6,7-二氢5H环戊二烯并[4,5]噻吩并[2,3-d]嘧啶基、5,6-二氢苯并[h]喹唑啉基、5,6-二氢苯并[h]喹啉基、6,7-二氢-5H-苯并[6,7]环庚[1,2-c]哒嗪基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、呋喃基、呋喃甲酰基、呋喃并[3,2-c]吡啶基、5,6,7,8,9,10-六氢环[d]嘧啶基、5,6,7,8,9,10-六氢环[d]哒嗪基、5,6,7,8,9,10-六氢环[d]吡啶基、异噻唑基、咪唑基、吲唑、吲哚、异吲哚、吲哚啉、异吲哚啉、异喹啉、吲哚基、异恶唑、5,8-甲醇-5,6,7,8-四氢喹唑啉基、萘啶基、1,6-萘啶酮基、恶二唑基、氧代氮杂环庚烯基、氧杂氮杂环庚烷基、氧杂氮杂环庚烷基、氧杂酰基、环氧壬基、5,6,6a,7,8,9,10,10a-八氢苯并[h]喹唑啉基、1苯基1H吡咯基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩恶嗪基、酞嗪基、哌啶基、嘌呤基、吡咯基、吡唑基、吡唑并[3,4-d]嘧啶基、吡啶基、吡啶并[3,2-d]嘧啶基、吡啶并[3,4-d]嘧啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、吡咯基、喹唑啉基、喹喔啉基、喹啉基、异喹啉基、四氢喹啉基、5,6,7,8-四氢喹唑啉基、5,6,7,8-四氢苯并[4,5]噻吩并[2,3-d]嘧啶基、6,7,8,9-四氢-5H-环庚[4,5]噻吩并[2,3-d]嘧啶基、5,6,7,8-四氢吡啶并[4,5-c]哒嗪基、噻唑基、噻二唑基、三唑基、四唑基、三嗪基、噻吩并[2,3-d]嘧啶基、噻吩并[3,2-d]嘧啶基、噻吩并[2,3-c]脯氨酰基和噻吩基(即噻吩基)。除非在说明书中另有说明，否则术语“杂芳基”意指包括如上定义的杂芳基，其任选地被选自烷基、烯基、炔基、卤素基团、氟代烷基、卤代烯基、卤代炔基、氧代、硫代、氰基、硝基、任选取代的芳香基、任选取代的芳烷基、任选取代的芳烯基、任选取代的芳炔基、任选取代的碳环基、任选取代的碳环基烷基、任选取代的杂环基、任选取代的杂环基烷基、任选取代的杂芳基、任选取代的杂芳基烷基、-Rb-ORa、-Rb-OC(O)-Ra、-Rb-OC(O)-ORa、-Rb-OC(O)-N(Ra)2、-Rb-N(Ra)2、-Rb-C(O)Ra、-Rb-C(O)ORa、-Rb-C(O)N(Ra)2、-Rb-O-Rc-C(O)N(Ra)2、-Rb-N(Ra)C(O)ORa、-Rb-N(Ra)C(O)Ra、-Rb-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-Rb-S(O)tRa(其中t为1或2)、-Rb-S(O)tORa(其中t为1或2)和-Rb-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、其中每个Ra独立地为氢、烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、氟烷基、环烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、环烷基烷基(任选被卤素基团、羟基取代、甲氧基、或三氟甲基取代)、芳香基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、芳烷基(任选被卤素基团取代、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂环基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)、杂芳基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)，或杂芳基烷基(任选被卤素基团、羟基、甲氧基或三氟甲基取代)的一个或以上取代基取代，每个Rb独立地是直接键或直链或支链亚烷基或亚烯基链，Rc是直链或支链亚烷基或亚烯基链，并且除非另有说明，否则上述取代基中的每一个是未取代的。
术语“核苷”定义为包括五碳糖(核糖或脱氧核糖)或其衍生物，和有机碱、嘌呤或嘧啶或其衍生物的化合物。本文描述的核苷可以是改性核苷。例如，核苷可以是胞苷、脱氧胞苷、尿苷、脱氧尿苷、腺苷、脱氧腺苷、鸟苷、脱氧鸟苷、胸苷、5-甲基尿苷或肌苷。
术语“核苷酸”定义为核苷加至少一个磷酸基基团。核苷酸可包括磷酸基基团、二磷酸基基团或三磷酸基基团。在另一实施例中，“核苷酸”是指核酸聚合物的单体单元。本文所述的核苷酸可以为改性核苷酸。例如，核苷酸可以是核苷三磷酸(如
Figure BDA0002166306450000321
腺苷三磷酸(ATP)、鸟苷三磷酸(GTP)、三磷酸胞苷(CTP)、或尿苷三磷酸(UTP)。
术语“核酸”包括任何可以或可以掺入寡核苷酸链中的化合物和/或物质。根据本申请使用的示例性核酸包括但不限于DNA，RNA包括信使mRNA(mRNA)、其杂交体、RNAi诱导剂、RNAi剂、siRNA、shRNA、miRNA、反义RNA、核酶、催化DNA、诱导三螺旋形成的RNA、适体、载体等，在本申请中详细描述。
术语“脱氧核糖核酸”、“DNA”或“DNA分子”是指由两条链(多核苷酸)组成的分子，每条链包含单体单元核苷酸。核苷酸通过一个核苷酸的糖与下一个核苷酸的磷酸基之间的共价键在链中彼此连接，产生交替的糖-磷酸基骨架。两条分开的多核苷酸链的含氮碱基与氢键结合在一起以制备双链DNA。
术语“核糖核酸”、“RNA”或“RNA分子”是指至少2个碱基-糖基-磷酸基组合串成的链。在一个实施例中，术语包括由核苷酸组成的化合物，其中糖部分是核糖。在另一个实施例中，末端包括其中主链被改性的RNA和RNA衍生物。在一个实施例中，RNA可能是以tRNA(转移RNA)、snRNA(小核RNA)、rRNA(核糖体RNA)、mRNA(信使RNA)、反义RNA、小抑制RNA(siRNA)、微小RNA(miRNA)和核酶的形式存在。siRNA和miRNA的用途已有描述(Caudy A A et al,Genes&Devel 16:2491-96and references cited therein)。另外，这些形式的RNA可以是单链、双链、三链或四链的绞合。在另一实施例中，术语也包括其他类型的主链但具有相同碱基的人造核酸。在另一实施例中，人造核酸为PNA(肽核酸)。PNA含有肽主链和核苷酸碱基，并且能够在另一实施例中与DNA和RNA分子结合。在另一实施例中，核苷酸为改性氧杂环丁烷。在另一实施例中，通过用硫代磷酸基键取代一个或以上磷酸二酯键来改性核苷酸。在另一实施例中，改性核酸包括本领域已知的天然核酸的磷酸基主链的任何其他变体。本领域普通技术人员熟悉硫代磷酸基核酸和PNA的用途，其描述，例如，Neilsen P E，Curr OpinStruct Biol 9：353-57；[0280]and Raz N K et al Biochem Biophys Res Commun.297:1075-84。核酸的生产和使用是本领域技术人员熟知的，其描述，in Molecular Cloning,(2001),Sambrook and Russell,eds.and Methods in Enzymology:Methods formolecular cloning in eukaryotic cells(2003)Purchio and G.C.Fareed每个核酸衍生物代表本发明的单独实施例。
术语“衍生物”可与术语“类似物”互换使用。化合物A可以是化合物B的衍生物或类似物，如果化合物A的1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个原子被另一个原子或官能基团(例如，氨基、卤素基团、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳香基、取代或未取代的芳烷基，或取代或未取代的环烷基)取代，形成化合物B。术语“衍生物”和“类似物”也可与术语“经修饰的”互换使用，例如，如果化合物A是化合物B的衍生物，则化合物A也是经修饰的化合物B。
术语“受试者”是指已经或将要成为治疗，观察或实验对象的哺乳动物。术语“哺乳动物”旨在具有其标准含义，并且包括例如人、狗、猫、绵羊和奶牛。本文描述的方法可用于人类治疗和兽医应用。在一些实施例中，受试者为人。
本文所述的化学实体的术语“治疗有效量”是指当施用于人或非人受试者时有效提供治疗益处，例如改善症状、减缓疾病进展或预防疾病的量。
术语“治疗”或“治疗”包括对需要的哺乳动物受试者，特别是人类受试者，施用本申请披露的至少一种化合物或其药学上可接受的盐，并包括(i)阻止疾病临床症状的发展，例如癌症，(ii)使该疾病的临床症状(例如癌症)退化和/或(iii)预防疾病发作的预防性治疗，例如癌症。
改性核苷
改性核苷可以包括一种具有以下结构的化合物：
Figure BDA0002166306450000341
或其药学上可接受的盐，其中：R4和R5各自独立选自H、-OH、-NH2、卤素基团、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的芳香基、取代或未取代的C1-C10芳烷基、取代或未取代的C1-C10环烷基、取代或未取代的酰基、–OR6、–C(O)R6、和–NR6；和R6各自独立为H、取代或未取代的C1-C10烷基，和取代或未取代的酰基。在一些实施例中，R4为H。在一些实施例中，R5为H。改性核苷可以是改性尿苷或胞苷，例如4-氨氧基胞苷。改性核苷可以是所述具有分子式(I-a)的化合物。
改性核苷还可以包括m1A(1-甲基腺苷)、m2A(2-甲基腺苷)、Am(2'-O-甲基腺苷)、ms2m6A(2-甲硫基-N6-甲基腺苷)、I6A(N6-异戊烯基)、ms2i6A(2-甲硫基-N6-异戊烯基)、io6A(N6-(顺式羟基异烯基)腺苷)、ms2io6A(2-甲硫基-N6-(顺式羟基异烯基)腺苷)、G6A(N6-缩水甘油基氨基甲酰基腺苷)、t6A(N6-苏氨酰氨基甲酰基腺苷)、ms2t6A(2-甲硫基-N6-苏氨酰氨基甲酰腺苷)、m6t6A(N6-甲基-N6-苏氨酰氨基甲酰基腺苷)、hn6A(N6-羟基去甲基氨基甲酰基腺苷)、ms2hn6A(2-甲硫基-N6-羟基缬氨酰基氨基甲酰腺苷)、Ar(p)(2'-O-核糖基腺苷(磷酸基))、I(肌苷)、m1I(1-甲肌苷)、m1Im(1,2'-O-二甲肌苷)、m3C(3-甲基胞苷)、厘米(2'-O-甲基胞苷)、s2C(2-硫代胞苷)、ac4C(N4乙酰基胞苷)、f5C(5-甲酰基胞苷)、m5Cm(-5,2'--O-二甲基胞苷)、ac4Cm(N4-乙酰基-2'-O-甲基胞苷)、k2C(赖西丁)、m1G(1-甲基鸟苷)、m2G(N2甲基鸟)、m7G(7-甲基)、Gm(2'-O-甲基鸟苷)、m2 2G(N2、N2-二甲基鸟苷)、m2Gm(N2,2'-O-二甲基鸟苷)、m2 2Gm(N2,N2,2'-O-三甲基鸟苷)、Gr(p)(2'-O-核糖基鸟苷(磷酸基))、yW(怀丁苷)、o2yW(过氧基怀丁苷)、OHyW(羟基怀丁苷)、OHyW*(未改性羟基怀丁苷)、imG(怀俄苷)、mimG(甲基怀俄苷)、Q(辫苷)、oQ(环氧基辫苷)、galQ(半乳糖基辫苷)、manQ(甘露糖基-辫苷)、preQ0(7-氰基-7-脱氮)、preQ1(7-氨基甲基-7-脱氮)、G+(古嘌苷)、D(二氢)、m5Um(5,2'-O-二甲基尿苷)、s4U(4-硫代尿苷)、m5s2U(5-甲基-2-硫代尿苷)、s2Um(2-硫代-2'-O-甲基尿苷)、acp3U(3-(3-氨基-3-羧丙基)尿苷)、ho5U(5-羟基尿苷)、mo5U(5-甲基尿苷)、cmo5U(尿苷5-羟基乙酸)、mcmo5U(尿苷5-羟基乙酸甲酯)、chm5U(5-(羧基羟基甲基)尿苷))、mchm5U(5-(羧基羟甲基)尿苷甲酯)、mcm5U(5-甲氧基羰基甲基尿苷)、mcm5Um(5-甲氧羰基甲基2'-O-甲基尿苷)、mcm5s2U(5-甲氧羰基甲基-2-硫代尿苷)、nm5S2U(5-氨基甲基-2-硫代尿苷)、mnm5U(5-甲基氨基甲基尿苷)、mnm5s2U(5-甲基氨基甲基-2-硫代尿苷)、mnm5se2U(5-甲基氨基甲基-2-硒基尿苷)、ncm5U(5-氨基甲酰基甲基尿苷)、ncm5Um(5-氨基甲酰基甲基2'-O-甲基尿苷)、cmnm5U(5-羧甲基氨基甲基尿苷)、cmnm5Um(5-羧基甲基氨基甲基2'-O-甲基尿苷)、cmnm5s2U(5-羧甲基氨基甲基-2-硫尿苷)、m62A(N6、N6-二甲基腺苷)、Im(2'-O-甲基肌苷)、m4C(N4-甲基胞苷)、m4Cm(N4,2'-O-二甲基胞苷)、hm5C(5-羟甲基胞苷)、m3U(3-甲基尿苷)、cm5U(5-羧基甲基尿苷)、m6Am(N6,2'-O-二甲基腺苷)、m6 2Am(N6、N6、O-2'-三甲基腺苷)、m2,7G(N2,7-二甲基鸟苷)、m2'2'7G(N2,N2,O-2'-三甲基鸟苷)、m3Um(-3,2'-O-二甲基尿苷)、M5D(5-甲基二氢尿苷)、f5Cm(5-甲酰基2'-O-甲基胞苷)、m1Gm(1,2'-O-二甲基鸟苷)、m1Am(1,2'-O二甲基腺苷)、τm5U(5-牛磺酰甲基尿苷)、τm5s2U(5-牛磺酰甲基-2-硫脲))、imG-14(4-去甲基胞嘧啶)、imG2(异丝氨酸)、ac6A(N6-乙酰基腺苷)、或其任意组合。其他改性核苷可以从Modomics中找到(http://modomics.genesilico.pl/)。关于改性核苷及其掺入mRNA的讨论另见美国专利号8,278,036或WO2011012316。
改性核苷酸
本文披露的改性核苷(例如，具有分子式(I-a)的化合物)和核苷酸(例如，具有分子式(I-e)或(I-g)的化合物)可以通过以下一般方法和程序从易获得的原材料制备。应理解，给出了典型或优选的工艺条件(即反应温度、时间、反应物的摩尔比、溶剂、压力等)；除非另有说明，否则也可以使用其他工艺条件。最佳反应条件可随所用的特定反应物或溶剂而变化，但这些条件可由本领域技术人员通过常规优化程序确定。
改性核苷和核苷酸的制备可涉及各种化学基团的保护和去保护。本领域技术人员可以容易地确定保护和去保护的需要以及适当的保护基团的选择。例如，保护基团的化学性质可以在Greene,et al.,Protective Groups in Organic Synthesis,2d.Ed.,Wiley&Sons,1991中找到，其全部内容通过引用并入本申请。
本文所述方法的反应可在合适的溶剂中进行，所述溶剂可由有机合成技术领域的人员容易地选择。合适的溶剂可以与原料(反应物)，中间体或产物在反应进行的温度下基本上不反应，即，温度范围从溶剂的冷冻结固温度到溶剂的沸腾温度。给定的反应可以在一种溶剂或一种以上溶剂的混合物中进行。取决于具体的反应方案，可以选择用于特定反应方案的合适溶剂。改性核苷和核苷酸的外消旋混合物的拆分可以通过本领域已知的许多方法中的任何一种进行。一种示例性方法包括使用“手性拆分酸”的分级重结晶，所述“手性拆分酸”是光学活性的成盐有机酸。用于分级重结晶方法的合适的拆分剂是，例如，光学活性酸，如D和L形式的酒石酸、二乙酰酒石酸、二苯甲酰基酒石酸、扁桃酸、苹果酸、乳酸或各种光学活性樟脑磺酸。外消旋混合物的拆分也可以通过在填充有光学活性拆分剂(例如二硝基苯甲酰基苯基甘氨酸)的柱上洗脱来进行。合适的洗脱溶剂组合物可由本领域技术人员确定。
可根据下面提供的方案制备改性核苷和核苷酸：
Figure BDA0002166306450000381
可根据下面提供的合成方案制备改性核苷和核苷酸：
Figure BDA0002166306450000382
改性核苷和核苷酸也可以根据Ogata等人描述的合成方法制备。
Journal of Organic Chemistry 74：2585-2588,2009；Purmal et al.Nucleic AcidsResearch 22(1):72-78,1994；Fukuhara et al.Biochemistry 1(4):563-568,1962；andXu et al.Tetrahedron 48(9):1729-1740,1992,每一篇都是通过引用完整地并入本申请。
改性核酸
本文披露了一种改性核酸，例如mRNA，及其合成方法。
根据本申请使用的核酸可根据任何现有技术，包括但不限于化学合成、酶促合成，通常是较长前体的末端体外转录、酶促或化学切割等。合成RNA的方法是本领域熟知的(see,e.g.,Gait,M.J.(ed.)Oligonucleotide synthesis:a practical approach,Oxford[Oxfordshire],Washington,D.C.:IRL Press,1984；and Herdewijn,P.(ed.)Oligonucleotide synthesis:methods and applications,Methods in MolecularBiology,v.288(Clifton,N.J.)Totowa,N.J.:Humana Press,2005；两篇都是通过引用完整的并入本申请)。mRNA可以用包括RNA聚合酶、线性DNA模板和RNA聚合酶反应缓冲液(例如，核苷酸如核糖核苷酸)的反应混合物产生。美国专利公布US20120195936和国际公布WO2011012316披露了RNA的用途，这两篇文献的全部内容通过引用并入本申请。
RNA聚合酶反应缓冲液通常包括盐/缓冲剂，例如Tris、HEPES、硫酸铵、碳酸氢钠、柠檬酸钠、乙酸钠、磷酸钾钠、磷酸钠、氯化钠和氯化镁。反应混合物的pH可以为约6至8.5、6.5至8.0、7.0至7.5，并且在一些实施例中，pH为7.5。
在一个实例中，反应混合物包括浓度范围为1-10mM的NTP、浓度范围为0.01-0.5mg/ml的DNA模板和浓度范围为0.01-0.1mg/ml的RNA聚合酶、例如，反应混合物包括浓度为5mM的NTP、浓度为0.1mg/ml的DNA模板和浓度为0.05mg/ml的RNA聚合酶。
根据本发明，天然存在的或改性核苷和/或核苷酸可以用于制备改性核酸，例如改性mRNA。例如，改性mRNA可包括一种或以上天然核苷(例如，腺苷、鸟苷、胞苷、尿苷)；改性核苷(例如，2-氨基腺苷、2-硫代胸苷、肌苷、吡咯并嘧啶、3-甲基腺苷、5-甲基胞苷、C-5丙炔基-胞苷、C-5丙炔基-吡啶、2-氨基腺苷、C5-溴尿苷、C5-氟尿苷、C5-碘尿苷、C5-丙炔基-吡啶、C5-丙炔基-胞苷、C5-甲基胞苷、2-氨基腺苷、7-脱氮腺苷、7-脱氮鸟苷、8-氧代腺苷、8-氧鸟嘌呤、O(6)-甲基鸟嘌呤、假尿苷、(例如，N-1-甲基-假尿苷)、2-硫尿苷和2-硫代胞苷)；化学改性碱基；生物改性碱基(例如，甲基化碱基)；插入碱基；改性糖(例如，2'-氟代核糖、核糖、2'-脱氧核糖、阿拉伯糖和己糖)；改性磷酸基基团(例如硫代磷酸基和5'-N-亚磷酰胺键)，或其任何组合。
RNA分子(例如，mRNA)可以包括至少两种核苷酸。核苷酸可以是天然存在的核苷酸或改性核苷酸。在一些实施例中，RNA分子包括约5种核苷酸至约5,000种核苷酸。在一些实施例中，RNA分子包括至少约5种核苷酸。在一些实施例中，RNA分子包括至多约5,000种核苷酸。在一些实施例中，RNA分子包括约5种核苷酸至约20种核苷酸、约5种核苷酸至约40种核苷酸、约5种核苷酸至约60种核苷酸、约5种核苷酸至约约80种核苷酸、约5种核苷酸至约100种核苷酸、约5种核苷酸至约200种核苷酸、约5种核苷酸至约500种核苷酸、约5种核苷酸至约1,000种核苷酸核苷酸、约5种核苷酸至约2,000种核苷酸、约5种核苷酸至约5,000种核苷酸、约20种核苷酸至约40种核苷酸、约20种核苷酸至约60种核苷酸、约20种核苷酸至约80种核苷酸、约20种核苷酸至约100种核苷酸、约20种核苷酸至约200种核苷酸、约20种核苷酸至约500种核苷酸、约20种核苷酸至约1,000种核苷酸、约20种核苷酸至约2,000种核苷酸、约20种核苷酸至约5,000种核苷酸、约40种核苷酸至约60种核苷酸、约40种核苷酸至约80种核苷酸、约40种核苷酸至约100种核苷酸、约40种核苷酸至约200种核苷酸、约40种核苷酸约500种核苷酸、约40种核苷酸至约1,000种核苷酸、约40种核苷酸至约2000种核苷酸、约40种核苷酸至约5,000种核苷酸、约60种核苷酸至约80种核苷酸、约60种核苷酸至约100种核苷酸、约60种核苷酸至约200种核苷酸、约60种核苷酸至约500种核苷酸、约60种核苷酸至约1,000种核苷酸、约60种核苷酸至约2,000种核苷酸、约60种核苷酸至约5,000种核苷酸、约80种核苷酸至约100种核苷酸、约80种核苷酸至约200种核苷酸、约80种核苷酸至约500种核苷酸、约80种核苷酸至约1,000种核苷酸、约80种核苷酸至约2,000种核苷酸、约80种核苷酸至约5,000种核苷酸、约100种核苷酸至约200种核苷酸、约100种核苷酸至约500种核苷酸、约100种核苷酸至约1,000种核苷酸、约100种核苷酸至约2000种核苷酸、约100种核苷酸至约5,000种核苷酸、约200种核苷酸至约500种核苷酸、约200种核苷酸至约1,000种核苷酸、约200种核苷酸至约2000种核苷酸、约200种核苷酸约5000种核苷酸、约500种核苷酸至约1,000种核苷酸、约500种核苷酸至约2000种核苷酸、约500种核苷酸至约5,000种核苷酸、约1,000种核苷酸以约2000种核苷酸、约1,000种核苷酸至约5,000种核苷酸，或约2000种核苷酸至约5,000种核苷酸。在一些实施例中，RNA分子包括约5种核苷酸、约20种核苷酸、约40种核苷酸、约60种核苷酸、约80种核苷酸、约100种核苷酸、约200种核苷酸、约500种核苷酸、约1,000种核苷酸、约2000种核苷酸，或约5000种核苷酸。
RNA分子(例如，mRNA)可以包括至少一种本申请所述的改性核苷酸。在一些实施例中，RNA分子包括约1种改性核苷酸至约100种改性核苷酸。在一些实施例中，RNA分子包括至少约1种改性核苷酸。在一些实施例中，RNA分子包括至多约100种改性核苷酸。在一些实施例中，RNA分子包括约1种改性核苷酸至约2种改性核苷酸、约1种改性核苷酸至约3种改性核苷酸、约1种改性核苷酸至约4种改性核苷酸、约1种改性核苷酸至约5种改性核苷酸、约1种改性核苷酸至约10种改性核苷酸、约1种改性核苷酸至约20种改性核苷酸、约1种改性核苷酸至约100种改性核苷酸、约2种改性核苷酸至约3种改性核苷酸、约2种改性核苷酸至约4种改性核苷酸、约2种改性核苷酸至约5种改性核苷酸、约2种改性核苷酸至约10种改性核苷酸、约2种改性核苷酸至约20种改性核苷酸、约2种改性核苷酸至约100种改性核苷酸、约3种改性核苷酸至约4种改性核苷酸、约3种改性核苷酸至约5种改性核苷酸、约3种改性核苷酸至约10种改性核苷酸、约3种改性核苷酸至约20种改性核苷酸、约3种改性核苷酸至约100种改性核苷酸、约4种改性核苷酸至约5种改性核苷酸、约4种改性核苷酸至约10种改性核苷酸、约4种改性核苷酸至约20种改性核苷酸、约4种改性核苷酸至约100种改性核苷酸、约5种改性核苷酸至约10种改性核苷酸、约5种改性核苷酸至约20种改性核苷酸、约5种改性核苷酸至约100种改性核苷酸、约10种改性核苷酸至约20种改性核苷酸、约10种改性核苷酸至约100种改性核苷酸、或约20种改性核苷酸至约100种改性核苷酸。在一些实施例中，RNA分子包括约1种改性核苷酸、约2种改性核苷酸、约3种改性核苷酸、约4种改性核苷酸、约5种改性核苷酸、约10种改性核苷酸、约20种改性核苷酸、或约100种改性核苷酸。
RNA分子(例如，mRNA)可以包括至少0.1％的改性核苷酸。改性核苷酸的分数可以计算为：改性核苷酸的数量/核苷酸的总数*100％。在一些实施例中，RNA分子包括约0.1％改性核苷酸至约100％改性核苷酸。在一些实施例中，RNA分子包括至少约0.1％的改性核苷酸。在一些实施例中，RNA分子包括至多约100％改性核苷酸。在一些实施例中，RNA分子包括约0.1％改性核苷酸至约0.2％改性核苷酸、约0.1％改性核苷酸至约0.5％改性核苷酸、约0.1％改性核苷酸至约1％改性核苷酸、约0.1％改性核苷酸至约2％改性核苷酸、约0.1％改性核苷酸至约5％改性核苷酸、约0.1％改性核苷酸至约10％改性核苷酸、约0.1％改性核苷酸至约20％改性核苷酸、约0.1％改性核苷酸至约50％改性核苷酸、约0.1％改性核苷酸至约100％改性核苷酸、约0.2％改性核苷酸至约0.5％改性核苷酸、约0.2％改性核苷酸至约1％改性核苷酸、约0.2％改性核苷酸至约2％改性核苷酸、约0.2％改性核苷酸至约5％改性核苷酸、约0.2％改性核苷酸至约10％改性核苷酸、约0.2％改性核苷酸至约20％改性核苷酸、约0.2％改性核苷酸至约50％改性核苷酸、约0.2％改性核苷酸至约100％改性核苷酸、约0.5％改性核苷酸至约1％改性核苷酸、约0.5％改性核苷酸至约2％改性核苷酸、约0.5％改性核苷酸至约5％改性核苷酸、约0.5％改性核苷酸至约10％改性核苷酸、约0.5％改性核苷酸至约20％改性核苷酸、约0.5％改性核苷酸至约50％改性核苷酸、约0.5％改性核苷酸至约100％改性核苷酸、约1％改性核苷酸至约2％改性核苷酸、约1％改性核苷酸至约5％改性核苷酸、约1％改性核苷酸至约10％改性核苷酸、约1％改性核苷酸至约20％改性核苷酸、约1％改性核苷酸至约50％改性核苷酸、约1％改性核苷酸至约100％改性核苷酸、约2％改性核苷酸至约5％改性核苷酸、约2％改性核苷酸至约10％改性核苷酸、约2％改性核苷酸至约20％改性核苷酸、约2％改性核苷酸至约50％改性核苷酸、约2％改性核苷酸至约100％改性核苷酸、约5％改性核苷酸至约10％改性核苷酸、约5％改性核苷酸至约20％改性核苷酸、约5％改性核苷酸至约50％改性核苷酸、约5％改性核苷酸至约100％改性核苷酸、约10％改性核苷酸至约20％改性核苷酸、约10％改性核苷酸至约50％改性核苷酸、约10％改性核苷酸至约100％改性核苷酸、约20％改性核苷酸至约50％改性核苷酸、约20％改性核苷酸至约100％改性核苷酸、或约50％改性核苷酸至约100％改性核苷酸。在一些实施例中，RNA分子包括约0.1％改性核苷酸、约0.2％改性核苷酸、约0.5％改性核苷酸、约1％改性核苷酸、约2％改性核苷酸、约5％改性核苷酸、约10％改性核苷酸、约20％改性核苷酸、约50％改性核苷酸、或约100％修饰核苷酸。
在一些实施例中，一种具有分子式(I)或(I-a)的化合物将改性RNA中的约1种核苷(例如，尿苷或胞苷)替换为改性RNA中的约10,000种核苷(例如，尿苷或胞苷)。在一些实施例中，一种具有分子式(I)或(I-a)的化合物替换改性RNA中的至少约1种核苷。在一些实施例中，一种具有分子式(I)或(I-a)的化合物替换改性RNA中的至多约10,000种核苷。在一些实施例中，一种具有分子式(I)或(I-a)的化合物将改性RNA中的约1种核苷替换为改性RNA中的约2种核苷、将改性RNA中约1种核苷替换为改性RNA中的约10种核苷、将改性RNA中约1种核苷替换为改性RNA中约50种核苷、将改性RNA中约1种核苷替换为改性RNA中约100种核苷、将改性RNA中约1种核苷替换为改性RNA中约500种核苷、将改性RNA中约1种核苷替换为改性RNA中约1,000种核苷、将改性RNA中约1种核苷替换为改性RNA中约5,000种核苷、将改性RNA中约1种核苷替换为改性RNA中的约10,000种核苷、将改性RNA中约2种核苷替换为改性RNA中的约10种核苷、将改性RNA中约2种核苷替换为改性RNA中的约50种核苷、将改性RNA中约2种核苷替换为改性RNA中约100种核苷、将改性RNA中约2种核苷替换为改性RNA中约500种核苷、将改性RNA中约2种核苷替换为改性RNA中的约1,000种核苷、将改性RNA中的约2种核苷替换为改性RNA中的约5,000种核苷、将改性RNA中的约2种核苷替换为改性RNA中的约10,000种核苷、将改性RNA中约10种核苷替换为改性RNA中的约50种核苷、将改性RNA中约10种核苷替换为改性RNA中的约100种核苷、将改性RNA中约10种核苷替换为改性RNA中约500种核苷、将改性RNA中约10种核苷替换为改性RNA中约1,000种核苷、将改性RNA中约10种核苷替换为改性RNA中约5,000种核苷、将改性RNA中约10种核苷替换为改性RNA中约10,000种核苷、将改性RNA中约50种核苷替换为改性RNA中的约100种核苷、将改性RNA中约50种核苷替换为改性RNA中的约500种核苷、将改性RNA中约50种核苷替换为改性RNA中的约1,000种核苷、将改性RNA中约50种核苷替换为改性RNA中的约5,000种核苷、将改性RNA中约50种核苷替换为改性RNA中的约10,000种核苷、将改性RNA中约100种核苷替换为改性RNA中的约500种核苷、将改性RNA中的约100种核苷替换为改性RNA中的约1,000种核苷、将改性RNA中约100种核苷替换为改性RNA中的约5,000种核苷、将改性RNA中约100种核苷替换为改性RNA中的约10,000种核苷、将改性RNA中约500种核苷替换为改性RNA中的约1,000种核苷、将改性RNA中约500种核苷替换为改性RNA中的约5,000种核苷、将改性RNA中约500种核苷替换为改性RNA中的约10,000种核苷、将改性RNA中约1,000种核苷替换为改性RNA中的约5,000种核苷、将改性RNA中的约1,000种核苷替换为改性RNA中的约10,000种核苷、或将改性RNA中的约5,000种核苷替换为改性RNA中的约10,000种核苷。在一些实施例中，分子式(I)或(I-a)的化合物取代改性RNA中的约1种核苷、修饰RNA中约2种核苷、修饰RNA中约10种核苷、改性RNA中约50种核苷、改性RNA中约100种核苷、改性RNA中约500种核苷、改性RNA中约1,000种核苷、改性RNA中约5,000种核苷，或改性RNA中约10,000种核苷。
在一些实施例中，一种具有分子式(I)或(I-a)的化合物将改性RNA中约0.01％的核苷(例如，尿苷或胞苷)替换为改性RNA中约100％的核苷(例如，尿苷或胞苷)。在一些实施例中，一种具有分子式(I)或(I-a)的化合物替换改性RNA中至少约0.01％的核苷。在一些实施例中，一种具有分子式(I)或(I-a)的化合物替换改性RNA中至多约100％的核苷。在一些实施例中、一种具有分子式(I)或(I-a)的化合物将改性RNA中约0.01％的核苷替换为改性RNA中约0.1％的核苷、将改性RNA中约0.01％的核苷替换为改性RNA中约0.5％的核苷、将改性RNA中约0.01％的核苷替换为改性RNA中约1％的核苷、将改性RNA中约0.01％的核苷替换为改性RNA中约5％的核苷、将改性RNA中约0.01％的核苷替换为改性RNA中约10％的核苷、将改性RNA中约0.01％的核苷替换为改性RNA中约50％的核苷、将改性RNA中约0.01％的核苷替换为改性RNA中约100％的核苷、将改性RNA中约0.1％的核苷替换为改性RNA中约0.5％的核苷、将改性RNA中约0.1％的核苷替换为改性RNA中约1％的核苷、将改性RNA中约0.1％的核苷替换为改性RNA中约5％的核苷、将改性RNA中约0.1％的核苷替换为改性RNA中约10％的核苷、将改性RNA中约0.1％的核苷替换为改性RNA中约50％的核苷、将改性RNA中约0.1％的核苷替换为改性RNA中约100％的核苷、将改性RNA中约0.5％的核苷替换为改性RNA中约1％的核苷、将改性RNA中约0.5％的核苷替换为改性RNA中约5％的核苷、将改性RNA中约0.5％的核苷替换为改性RNA中约10％的核苷、将改性RNA中约0.5％的核苷替换为改性RNA中约50％的核苷、将改性RNA中约0.5％的核苷替换为改性RNA中约100％的核苷、将改性RNA中约1％的核苷替换为改性RNA中约5％的核苷、将改性RNA中约1％的核苷替换为改性RNA中约10％的核苷、将改性RNA中约1％的核苷替换为改性RNA中约50％的核苷、将改性RNA中约1％的核苷替换为改性RNA中约100％的核苷、将改性RNA中约5％的核苷替换为改性RNA中约10％的核苷、将改性RNA中约5％的核苷替换为改性RNA中约50％的核苷、将改性RNA中约5％的核苷替换为改性RNA中约100％的核苷、将改性RNA中约10％的核苷替换为改性RNA中约50％的核苷、将改性RNA中约10％的核苷替换为改性RNA中约100％的核苷、或改性RNA中约50％的核苷替换为改性RNA中约100％的核苷。在一些实施例中，一种具有分子式(I)或(I-a)的化合物替换改性RNA中约0.01％的核苷、改性RNA中约0.1％的核苷、改性RNA中约0.5％的核苷、改性RNA中约1％的核苷、改性RNA中约5％的核苷、改性RNA中约10％的核苷、改性RNA中约50％的核苷、或改性RNA中约100％的核苷。
反应混合物中每种核苷酸(例如核糖核苷酸(例如，ATP、UTP、GTP和CTP))的浓度可以为约0.1mM至约100mM。在一些实施例中，每种核苷酸的浓度至少约为0.1mM。在一些实施例中，每种核苷酸的浓度至多约为100mM。在一些实施例中，每种核苷酸的浓度为约0.1mM至约0.5mM、约0.1mM至约1mM、约0.1mM至约5mM、约0.1mM至约10mM、约0.1mM至约20mM、约0.1mM至约50mM、约0.1mM至约75mM、约0.1mM至约100mM、约0.5mM至约1mM、约0.5mM至约5mM、约0.5mM至约10mM、约0.5mM至约20mM、约0.5mM至约50mM、约0.5mM至约75mM、约0.5mM至约100mM、约1mM至约5mM、约1mM至约10mM、约1mM至约20mM、约1mM至约50mM、约1mM至约75mM、约1mM至约100mM、约5mM至约10mM、约5mM至约20mM、约5mM至约50mM、约5mM至约75mM、约5mM至约100mM、约10mM至约20mM、约10mM至约50mM、约10mM至约75mM、约10mM至约100mM、约20mM至约50mM、约20mM至约75mM、约20mM至约100mM、约50mM至约75mM、约50mM至约100mM、或约75mM至约100mM。在一些实施例中，每种核苷酸的浓度为约0.1mM、约0.5mM、约1mM、约5mM、约10mM、约20mM、约50mM、约75mM或约100mM。
在反应中使用的核苷酸(例如组合的ATP、GTP、CTP和UTP)的总浓度在0.5mM至约500mM之间。在一些实施例中，核苷酸的总浓度为约0.5mM至约500mM。在一些实施例中，核苷酸的总浓度为至少约0.5mM。在一些实施例中，核苷酸的总浓度为至多约500mM。在一些实施例中，核苷酸的总浓度为约0.5mM至约1mM、约0.5mM至约5mM、约0.5mM至约10mM、约0.5mM至约50mM、约0.5mM至约100mM、约0.5mM至约200mM、约0.5mM至约300mM、约0.5mM至约500mM、约1mM至约5mM、约1mM至约10mM、约1mM至约50mM、约1mM至约100mM、约1mM至约200mM、约1mM至约300mM、约1mM至约500mM、约5mM至约10mM、约5mM至约50mM、约5mM至约100mM、约5mM至约200mM、约5mM至约300mM、约5mM至约500mM、约10mM至约50mM、约10mM至约100mM、约10mM至约200mM、约10mM至约300mM、约10mM至约500mM、约50mM至约100mM、约50mM至约200mM、约50mM至约300mM、约50mM至约500mM、约100mM至约200mM、约100mM至约300mM、约100mM至约500mM、约200mM至约300mM、约200mM至约500mM、或约300mM至约500mM。在一些实施例中，核苷酸的总浓度为约0.5mM、约1mM、约5mM、约10mM、约50mM、约100mM、约200mM、约300mM或约500mM。
合成后处理
合成后可加入5'帽和/或3'尾。帽的存在可以提供对大多数真核细胞中发现的核酸酶的抗性。“尾”的存在可以用于保护mRNA免于核酸外切酶降解和/或调节蛋白质表达水平。
可以如下添加5'帽：第一，RNA末端磷酸酶从5'核苷酸中去除一个末端磷酸基，留下两个末端磷酸基；然后通过鸟苷酰转移酶将鸟苷三磷酸(GTP)加入到末端磷酸基中，产生5'5'5三磷酸键；然后用甲基转移酶将鸟嘌呤的7-氮甲基化。帽结构的实例包括但不限于m7G(5')ppp(5'(A，G(5')ppp(5')A和G(5')ppp(5')G。更多帽结构在已公布的美国申请No.US 2016/0032356中进行了描述，Ashiqul Haque et al.,“Chemically modifiedhCFTR mRNAs recuperate lung function in a mouse model of cystic fibrosis,”Scientific Reports(2018)8:16776,and Kore et al.,“Recent Developments in 5’-Terminal Cap Analogs:Synthesis and Biological Ramifications,”Mini-Reviews inOrganic Chemistry,2008,5,179-192,其通过引用并入本申请。
尾部结构可以包括聚(A)和/或聚(C)尾部。mRNA的3'末端(例如，3'末端的10、20、30、40、50、60、70、80、90或100种核苷酸)上的聚-A尾可以包括至少50％、55％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、或99％腺苷核苷酸。mRNA的3'末端(例如，3'末端的10、20、30、40、50、60、70、80、90或100种核苷酸)上的聚-A尾可以包括至少50％、55％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、或99％胞嘧啶或尿嘧啶核苷酸。
如本申请所述，添加5'帽和/或3'尾可以有助于检测体外合成期间产生的无效转录物，因为没有加帽和/或加尾，那些过早中止的mRNA转录物的大小可能太小而无法被检测到。因此，在一些实施例中，在测试mRNA纯度(例如，mRNA中存在的无效转录物的水平)之前，将5'帽和/或3'尾加入合成的mRNA中。在一些实施例中，在如本申请所述纯化mRNA之前，将5'帽和/或3'尾加入到合成的mRNA中。在其他实施例中，在如本申请所述纯化mRNA后，将5'帽和/或3'尾加入到合成的mRNA中。
根据本发明合成的mRNA可以不需进一步纯化而使用。特别地，可以使用根据本发明合成的mRNA而无需去除短聚物。在一些实施例中，根据本发明合成的mRNA可以进一步纯化。根据本发明可以使用各种方法纯化合成的mRNA。例如，可以使用离心、过滤和/或色谱方法进行mRNA的纯化。在一些实施例中，合成的mRNA通过乙醇沉淀或过滤或色谱法、或凝胶纯化或任何其它合适的方法纯化。在一些实施例中，通过HPLC纯化mRNA。在一些实施例中，mRNA在标准酚：氯仿：异戊醇溶液中提取，这是本领域技术人员所熟知的。在一些实施例中，使用切向流过滤纯化mRNA。合适的纯化方法包括在US2016/0040154，US 2015/0376220，于2018年2月27日提交的PCT申请PCT/US18/19954，名称为“用于净化消化剂RNA的方法”以及于2018年2月27日提交的题为“净化信使RNA的方法”的PCT申请PCT/US18/19978中所描述的方法，所有这些都通过引用并入本申请并且可以用于实施本发明。
在一些实施例中，mRNA在加帽和封尾之前被纯化。在一些实施例中，在加帽和封尾之后纯化mRNA。在一些实施例中，在加帽和封尾之前和之后纯化mRNA。在一些实施例中，通过离心在加帽和封尾之前或之后或之前和之后纯化mRNA。在一些实施例中，通过过滤在加帽和封尾之前或之后或之前和之后纯化mRNA。在一些实施例中，通过切向流过滤(TFF)在加帽和封尾之前或之后或之前和之后纯化mRNA。在一些实施例中，通过色谱法在加帽和封尾之前或之后或之前和之后纯化mRNA。
可以使用本领域可用的任何方法检测和定量全长mRNA或中止转录片段物。在一些实施例中，使用印迹、毛细管电泳、色谱、荧光、凝胶电泳、HPLC、银染色、光谱、紫外(UV)或UPLC或其组合检测合成的mRNA分子。本领域已知的其他检测方法包括在本发明中。在一些实施例中，使用UV吸收光谱法通过毛细管电泳分离来检测合成的mRNA分子。在一些实施例中，在凝胶电泳(“乙二醛凝胶电泳”)之前，mRNA被乙二醛染料变性。在一些实施例中，合成的mRNA在加帽或封尾前表征。在一些实施例中，合成的mRNA在加帽和封尾后表征。
在一些实施例中，通过本文披露的方法产生的mRNA包括小于10％、小于9％、小于8％、小于7％、小于6％、小于5％、小于4％、小于3％、小于2％、小于1％、小于0.5％、小于0.1％的除全长mRNA之外的杂质。杂质包括IVT污染物，例如蛋白质、酶、游离核苷酸和/或短聚物。
在一些实施例中，根据本发明制备的mRNA基本上没有短聚物或无效转录物。特别地，根据本发明制备的mRNA通过毛细管电泳或乙二醛凝胶电泳包括不可检测水平的短聚物或无效转录物。如本文所用，术语“短聚物”或“流产转录物”是指任何小于全长的转录物。在一些实施例中，“短聚物”或“流产转录本”的长度小于100核苷酸、小于90、小于80、小于70、小于60、小于50、小于40、小于30、小于20，或长度小于10核苷酸。在一些实施例中，在添加5'-帽和/或3'-聚A尾检测或量化短聚物。
药物组合物
还披露了包括化合物、改性核苷、改性核苷酸或本申请提供的改性核酸的药物组合物。
在一些实施例中，本发明的药物组合物可以通过本领域技术人员已知的任何方法给予受试者，例如肠胃外、经口、经粘膜、经皮、肌肉内、静脉内、皮内、皮下、腹膜内、心室内、颅内、阴道内或肿瘤内。
药物组合物可以通过静脉内、动脉内或肌内注射液体制剂来施用。合适的液体制剂包括溶液、悬浮液、分散液、乳液、油等。在一些实施例中，药物组合物是静脉内给药的，因此配制成适于静脉内给药的形式。在一些实施例中，药物组合物是动脉内给药的，因此配制成适于动脉内给药的形式。在一些实施例中，药物组合物是肌肉内给药的，因此配制成适于肌内给药的形式。
药物组合物可以使用囊泡给药，例如，脂质体(see Langer,Science 249:1527-1533(1990)；Treat et al.,in Liposomes in the Therapy of Infectious Disease andCancer,Lopez-Berestein and Fidler(eds.),Liss,New York,pp.353-365(1989)；Lopez-Berestein,ibid.,pp.317-327；see generally ibid)。
药物组合物可以口服给药，因此可以配制成适于口服给药的形式，即固体或液体制剂。合适的固体口服制剂可以包括片剂、胶囊、颗粒剂、丸剂等。合适的液体口服制剂可以包括溶液、悬浮液、分散液、乳液、油等。
药物组合物可以局部给予体表，因此可以配制成适于局部给药的形式。合适的局部制剂可包括凝胶、软膏、乳膏、洗剂、滴剂等。对于局部给药，可以制备组合物或其生理学上可耐受的衍生物，并在有或没有药物载体的情况下作为溶液，悬浮液或乳液施用于生理学上可接受的稀释剂中。
药物组合物可以作为栓剂给药，例如直肠栓剂或尿道栓剂。在一些实施例中，药物组合物通过皮下植入颗粒给药。在一些实施例中，颗粒在一段时间内提供药剂的受控释放。
药物组合物可另外包括药学上可接受的赋形剂，如本申请所用，包括任何和所有溶剂、分散介质、稀释剂或其他液体载体、分散或悬浮助剂、表面活性剂、等渗剂、增稠剂或乳化剂、防腐剂、固体粘合剂、润滑剂等，适合于所需的特定剂型。雷明顿的《药学的科学与实践》，第21版，A.R.Gennaro(Lippincott,Williams&Wilkins,Baltimore,Md.,2006；incorporated herein by reference)披露了用于配制药物组合物的各种赋形剂和用于其制备的已知技术。
在一些实施例中，药学上可接受的赋形剂的纯度为至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％或100％。在一些实施例中，赋形剂被批准用于人类和兽医用途。在一些实施例中，赋形剂经美国食品和药物管理局批准。在一些实施例中，赋形剂是药用级的。在一些实施例中，赋形剂符合美国药典(USP)、欧洲药典(EP)、英国药典和/或国际药典的标准。
用于液体制剂的药学上可接受的载体可以是水性或非水性溶液、悬浮液、乳液或油。非水溶剂的实例可以是丙二醇、聚乙二醇和可注射的有机酯，例如油酸乙酯。含水载体可包括水、醇/水溶液、乳液或悬浮液、包括盐水和缓冲介质。油的实例可以是石油、动物、植物或合成来源的油，例如花生油、大豆油、矿物油、橄榄油、向日葵油和鱼肝油。
非消化道给药的载体(用于皮下、静脉内、动脉内或肌内注射)可包括氯化钠溶液、林格氏葡萄糖、右旋糖和氯化钠、乳酸林格氏液和固定油。静脉内载体包括液体和营养补充剂、电解质补充剂，例如基于林格氏葡萄糖的电解质补充剂等。实例可以是无菌液体，例如水和油，添加或不添加表面活性剂和其他药学上可接受的佐剂。通常，水、盐水、葡萄糖水溶液和相关糖溶液、以及二醇如丙二醇或聚乙二醇是优选的液体载体，特别是对于可注射溶液。油的实例可以是石油、动物、植物或合成来源的油，例如花生油、大豆油、矿物油、橄榄油、向日葵油和鱼肝油。
药物组合物可进一步包括粘合剂(例如阿拉伯胶、玉米淀粉、明胶、卡波姆、乙基纤维素、瓜尔胶、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚维酮)、崩解剂(例如玉米淀粉、马铃薯淀粉、海藻酸、二氧化硅、交联羧甲基纤维素钠、交聚维酮、瓜尔胶、羟基乙酸淀粉钠)、各种pH和离子强度的缓冲剂(例如Tris-HCl、乙酸盐、磷酸基)、白蛋白或明胶等添加剂、以防止吸收到表面、洗涤剂(例如吐温20、吐温80、普朗尼克F68、胆汁酸盐)、蛋白酶抑制剂、表面活性剂(例如十二烷基硫酸钠)、渗透增强剂、增溶剂(例如甘油、聚乙二醇甘油)、抗氧化剂(例如抗坏血酸、偏亚硫酸氢钠、丁基化羟基苯甲醚)、稳定剂(例如羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素)、增粘剂(例如卡波姆、胶体二氧化硅、乙基纤维素、瓜尔胶)、甜味剂(例如阿斯巴甜、柠檬酸)、防腐剂(如硫柳汞、苯甲醇、对羟基苯甲酸酯)、润滑剂(如硬脂酸、硬脂酸镁、聚乙二醇、十二烷基硫酸钠)、流动助剂(如胶体二氧化硅)、增塑剂(如邻苯二甲酸二乙酯、柠檬酸三乙酯)、乳化剂(例如卡波姆、羟丙基纤维素、十二烷基硫酸钠)、聚合物涂层(例如泊洛沙姆或泊洛沙胺)、涂料和成膜剂(例如乙基纤维素、丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯)和/或佐剂。
本申请提供的药物组合物可以是控释组合物，即组合物，其中化合物在给药后的一段时间内释放。控释或持续释放组合物可包括在亲脂性贮库(例如脂肪酸、蜡、油)中的制剂。在一些实施例中，药物组合物可以是立即释放组合物，即组合物，其中整个化合物在给药后立即释放。
用于递送本申请所述的皮内药物组合物的合适设备可包括短针设备，例如在美国专利4,886,499、5,190,521、5,328,483、5,527,288、4,270,537、5,015,235、5,141,496、和5,417,662中描述的那些。皮内组合物可以通过限制针进入皮肤的有效穿透长度的设备施用，例如PCT公布WO 99/34850中描述的那些及其功能等同物。通过液体喷射注射器和/或通过刺穿角质层并产生到达真皮的射流的针将液体组合物输送到真皮的喷射注射设备可能是合适的。喷射注射设备描述于例如美国专利5,480,381、5,599,302、5,334,144、5,993,412、5,649,912、5,569,189、5,704,911、5,383,851、5,893,397、5,466,220、5,339,163、5,312,335、5,503,627、5,064,413、5,520,639、4,596,556、4,790,824、4,941,880、4,940,460、和PCT公布WO 97/37705和WO 97/13537。使用压缩气体将粉末形式的疫苗加速通过皮肤外层到达真皮的弹道粉末/颗粒递送设备可能是合适的。作为另外一种选择或除此之外，常规注射器可用于皮内施用的经典结核菌素皮内方法中。
可以使用任何方法配制和递送根据本发明合成的mRNA用于体内蛋白质生产。在一些实施例中，将mRNA封装到转移载体中，例如纳米颗粒。除此之外，这种包封的一个目的通常是保护核酸免受可能含有降解核酸和/或引起核酸快速排泄的系统或受体的酶或化学物质的环境的影响。因此，在一些实施例中，合适的递送载体能够增强其中包括mRNA的稳定性和/或促进mRNA递送至靶细胞或组织。在一些实施例中，纳米颗粒可以是基于脂质的纳米颗粒，例如包括脂质体或基于聚合物的纳米颗粒。在一些实施例中，纳米颗粒可以具有小于约40-100nm的直径。纳米颗粒可包括至少1μg、10μg、100μg、1mg、10mg、100mg、1g或更多mRNA。
在一些实施例中，转运载体是脂质体囊泡、或促进核酸转移至靶细胞和组织的其他手段。合适的转运载体可以包括但不限于脂质体、纳米脂质体、含神经酰胺的纳米脂质体、蛋白脂质体、纳米颗粒、磷酸钙-硅酸盐纳米颗粒、磷酸钙纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒、纳米晶颗粒、半导体纳米颗粒、聚(D-精氨酸)、纳米树枝状聚合物、淀粉基递送系统、胶束、乳剂、囊泡、质粒、病毒、钙磷酸基核苷酸、适体、肽和其他载体标签。还考虑使用生物离子胶囊和其他病毒衣壳蛋白组装体作为合适的转移载体。(Hum.Gene Ther.2008September；19(9):887-95)。
脂质体可以包括一种或以上阳离子脂质、一种或以上非阳离子脂质、一种或以上基于甾醇的脂质、和/或一种或以上PEG-改性脂质。脂质体可包括三种或更多种不同的脂质组分，脂质的一种不同组分是基于甾醇的阳离子脂质。在一些实施例中，基于甾醇的阳离子脂质是咪唑胆固醇酯或“ICE”脂质(参见WO2011/068810，其通过引用并入本申请)。在一些实施例中，基于甾醇的阳离子脂质可构成脂质纳米颗粒(例如，脂质体)中总脂质的不超过70％(例如，不超过65％和60％)。
合适的脂质的实例可包括，例如，磷脂酰化合物(例如，磷脂酰甘油、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺、鞘脂、脑苷脂和神经节苷脂)。
阳离子脂质的非限制性实例可包括C12-200、MC3、DLinDMA、DLinkC2DMA、cKK-E12、ICE(咪唑基)、HGT5000、HGT5001、OF-02、DODAC、DDAB、DMRIE、DOSPA、DOGS、DODAP、DODMA和DMDMA、DODAC、DLenDMA、DMRIE、CLinDMA、CpLinDMA、DMOBA、DOcarbDAP、DLinDAP、DLincarbDAP、DLinCDAP、KLin-K-DMA、DLin-K-XTC2-DMA和HGT4003、或其组合。
非阳离子脂质的非限制性实例可以包括神经酰胺、脑磷脂、脑苷脂、二酰基甘油、1,2-二棕榈酰基-sn-甘油基-3-磷酰基甘油钠盐(DPPG)、1,2-二硬脂酰-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺(DSPE)、1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱(DSPC)、1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱(DPPC)、1,2-二油基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(DOPE)、1,2-二油基-sn-甘油-3-磷脂酰胆碱(DOPC)、1,2-二棕榈酰-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺(DPPE)、1,2-二肉豆蔻酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(DMPE)、和1,2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸-(1'-rac-甘油)(DOPG)，1-棕榈酰-2-油酰基-磷脂酰乙醇胺(POPE)、1-棕榈酰-2-油酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱(POPC)、1-硬脂酰基-2-油酰基-磷脂酰乙醇胺(SOPE)、鞘磷脂、或其组合。
在一些实施例中，PEG改性脂质可以是长度高达5kDa的聚(乙烯)二醇链，其共价连接到具有C6-C20长度的烷基链的脂质上。PEG改性脂质的非限制性实例可包括DMG-PEG、DMG-PEG2K、C8-PEG、DOG PEG、神经酰胺PEG和DSPE-PEG、或其组合。
还考虑使用聚合物作为转移载体，无论是单独使用还是与其他转移载体组合使用。合适的聚合物可包括，例如，聚丙烯酸酯、聚烷基氰基丙烯酸酯、聚丙交酯、聚丙交酯-聚乙交酯共聚物、聚己内酯、葡聚糖、白蛋白、明胶、藻酸盐、胶原、壳聚糖、环糊精和聚乙烯亚胺。基于聚合物的纳米颗粒可包括聚乙烯亚胺(PEI)，例如支化的PEI。
尽管与本文描述的那些类似或等同的方法和材料可用于本发明的实践或测试，但下文描述了合适的方法和材料。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献都通过引用整体并入。本文引用的参考文献不被认为是要求保护的发明的现有技术。另外，材料、方法和实施例仅是说明性的，而不是限制性的。
实例
实施例1：1-((2R，3R，4R，5R)-3，4-双((叔丁基二甲基氯硅烷(基)氧基)-5-(((叔丁基二甲基氯硅烷基)氧基)甲基)四氢呋喃吡啶-2-基)嘧啶-2，4(1H，3H)-二酮的合成
通过以下反应合成题述化合物：
Figure BDA0002166306450000571
将尿苷核苷(1.22g、5mmol)、咪唑(1.36g、20mmol)、4-二甲基氨基吡啶(DMAP)(0.31g、2.5mmol)、叔丁基二甲基氯硅烷(3.02g、20mmol)和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)(20mL)在反应烧瓶中混合，并在60℃下搅拌过夜。然后将反应混合物倒入冰水(150mL)中并用乙酸乙酯(100mL)洗涤。分离出有机相并用水洗涤两次，浓缩并用Na2SO4干燥，得到粗产物，将其通过硅胶柱色谱法(二氯甲烷：甲醇＝30：1)纯化，得到纯化合物1(1.7g，收率58％)，为白色粉末。
1H NMR(DMSO-d6):δ＝11.41(s,1H,NH)、7.83-7.71(d,1H,CH)、5.84-5.78(d,1H,CH)、5.65-5.61(d,1H,CH)、4.26-4.18(m,1H,CH)、4.10-4.03(m,1H,CH)、3.97-3.91(m,1H,CH2)、3.90-3.82(m,1H,CH)、3.75-3.67(m,1H,CH2)、0.95-0.87(m,18H,CH3)、0.86-0.78(m,9H,CH3)、0.14-0.07(m,18H,CH3).ESIm/z计算值C27H54N2O6Si3，精确质量：586.33，实测值[M+H+]：587.34。
实施例2：4-(氨氧基)-1-((2R，3R，4R，5R)-3,4-双((叔丁基二甲基氯硅烷基)氧基)-5-(((叔丁基二甲基氯硅烷基)氧基)甲基)四氢呋喃吡啶-2-基)嘧啶-2(1H)-酮的合成。
通过以下反应合成题述化合物：
Figure BDA0002166306450000581
将化合物1(880mg，1.5mmol)溶于4mL甲醇中，然后加入叔丁醇钾(168mg，1.5mmol)并将反应混合物在氮气保护下搅拌0.5小时。在低温下蒸发甲醇，将残余物溶于4mL二氯甲烷中。将反应器放入冰水混合物中，并加入O-(均三甲苯磺酰基)羟胺(MSH)(427mg，1.5mmol)的二氯甲烷(4ml)溶液。搅拌过夜后，使用离心分离液体。浓缩液体并通过硅胶柱色谱法(二氯甲烷：甲醇＝30：1)纯化，得到白色结晶化合物3(600mg，收率68％)。
1H NMR(DMSO-d6):δ＝7.85-7.81(d,1H,CH)、5.82-5.80(m,1H,CH)、5.80-5.78(d,1H,CH)、5.53-5.46(br,2H,NH2)、4.28-4.24(m,1H,CH)、4.10-4.07(m,1H,CH)、3.99-3.95(m,1H,CH2)、3.94-3.89(m,1H,CH)、3.75-3.71(m,1H,CH2)、0.91-0.84(m,27H,CH3)、0.10--0.04(m,18H,CH3).ESIm/z计算值C27H55N3O6Si3，精确质量：601.34，实测值[M+H+]：602.35。
实施例3：4-(氨氧基)-1-((2R，3R，4S，5R)-3,4-二羟基-5-(羟甲基)四氢呋喃-2-基)嘧啶-2(1H)-酮(4-氨氧基胞苷)的合成
通过以下反应合成题述化合物：
Figure BDA0002166306450000582
将在四氢呋喃溶液(0.7mL，0.7mmol)中的1M四丁基氟化铵加入到化合物3(120mg，0.2mmol)的无水四氢呋喃溶液中。将反应混合物在室温下搅拌4小时。去除溶剂。向反应混合物中加入1mL甲醇，加入1滴氨水使反应碱化。将反应混合物用硅胶柱色谱法(乙酸乙酯：乙醇＝4：2)精制，得到白色固体化合物4(20mg，收率39％)。
1H NMR(DMSO-d6):δ＝7.99-7.91(d,1H,CH)、5.86-5.81(m,2H,CH)、5.51-5.48(br,2H,NH2)、5.45-5.42(d,1H,OH)、5.15-5.10(m,2H,OH)、4.08-4.03(m,1H,CH)、4.00-3.96(m,1H,CH)、3.90-3.86(m,1H,CH2)、3.68-3.62(m,1H,CH)、3.60-3.54(m,1H,CH2).ESIm/z计算值C9H13N3O6，精确质量：259.08，实测值[M+Na+]：282.02。
实施例4：材料与方法
使用Bruker 400MHz NMR光谱仪测量NMR光谱。使用Thermo q-exactive质谱仪测量质谱(ESI)。使用Merck TLC Silica Gel 60F2541荧光分析板产生薄层色谱。使用规格为200至300目的硅胶层析提纯反应物。反应在N2的保护下进行。所有试剂均购自Sigma-Aldrich和SCRC，无需进一步纯化即可使用。反应溶剂是无水试剂。
实施例5：4-氨氧基胞苷-5'-三磷酸或4-氨氧基脱氧胞苷-5'-三磷酸的合成
本文披露的4-氨氧基胞苷-5'-三磷酸或4-氨氧基脱氧胞苷-5'-三磷酸可通过以下反应合成：
Figure BDA0002166306450000591
在0℃下，向搅拌的4-氨氧基胞苷(R41＝-OH)或4-氨氧基脱氧胞苷(R41＝H)(3.89mmol)的磷酸三甲酯(20mL)溶液中加入三氯氧磷(0.36mL，3.87mmol)，搅拌10分钟。将另一部分三氯氧磷(0.36mL，3.87mmol)加入到反应混合物中，并搅拌40分钟。将含有焦磷酸三丁基胺(5.29g，9.67mmol)、三丁胺(5.60mL，23.49mmol)和乙腈(15mL)的预冷混合物加入到反应物料中并在搅拌下保持10分钟。通过缓慢加入500mL水淬灭反应混合物，然后用二氯甲烷(3×100mL)萃取。将收集的水溶液调节至pH 6.5并装载在DEAE琼脂柱上。使用0-1M TEAB的线性梯度洗脱所需产物，并将含有该产物的级分馏份合并、蒸发，并与水(3×100mL)共蒸发。将获得的TEA盐与高氯酸钠(5.0g)在丙酮(100.0mL)中进行离子交换两次，得到4-氨氧基胞苷-5'-三磷酸或44-氨氧基脱氧胞苷-5'-三磷酸的钠盐。
实施例6：O-(甲酰基磺酰)羟胺(MSH)的合成
实施例2中披露的MSH通过以下反应合成：
Figure BDA0002166306450000601
将O-(均三甲苯磺酰基)乙酰氧肟酸乙酯(7.5g)溶解在二恶烷(5ml)中并在搅拌下冷却至0℃。向其中逐滴加入70％高氯酸(3ml)，以保持温度低于10℃。将所得混合物加入冰水(300ml)中，滤出粗MSH，用水充分洗涤，并溶于乙醚(30ml)中。用水(25ml)洗涤醚溶液，用无水碳酸钾(5g)处理30秒并过滤。将醚溶液倒入冷戊烷(300ml)中，使MSH沉淀为小晶体，收集并在室温下真空干燥5分钟。
虽然本申请已经示出和描述了本发明的优选实施例，但是对本领域普通技术人员显而易见的是，这些实施例仅作为示例提供。在不脱离本发明的情况下，本领域普通技术人员会根据本发明发生许多变化，改变和替换。应该理解的是，本文所述的本发明实施方案的各种替代方案可用于实施本发明。以下权利要求旨在限定本发明的范围，并且由此覆盖这些权利要求及其等同物范围内的方法和结构。

Claims (55)

1.一种具有分子式(I)的化合物：
Figure FDA0002166306440000011
或其药学上可接受的盐，其中：
R1、R2、R4和R5分别独立选自以下集合所包括的基团，该集合由–H、–OH、–NH2、卤素基团、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的芳香基、取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的C1-C10芳烷基、取代或未取代的C1-C10环烷基、取代或未取代的C1-C10杂环基、取代或未取代的酰基、–OR6、–C(O)R6、–C(O)-O-R6、–C(O)-NH-R6和–N(R6)2组成；
R3选自以下集合所包括的基团，该集合由–H、–OH、–NH2、卤素基团、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的芳香基、取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的C1-C10芳烷基、取代或未取代的C1-C10环烷基、取代或未取代的C1-C10杂环基、取代或未取代的酰基、–OR6、–C(O)R6、–C(O)-O-R6、–C(O)-NH-R6、–N(R6)2、磷酸基、二磷酸基和三磷酸基组成；以及
R6为–H、取代或未取代的C1-C10烷基、或取代或未取代的酰基。
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，R1、R4和R5各自独立为-H、-OH、或取代或未取代的C1-C10烷基。
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其特征在于，R3为-H、-OH、取代或未取代的C1-C10烷基、磷酸基、二磷酸基、或三磷酸基。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的化合物，其特征在于，R1为-OH。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的化合物，其特征在于，R2为-OH或–OCH3。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的化合物，其特征在于，R3为-OH。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的化合物，其特征在于，R4为-H。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的化合物，其特征在于，R5为-H。
9.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，具有结构式(I-a)：
Figure FDA0002166306440000021
10.根据权利要求1-4中任一项所述的化合物，其特征在于，R2为-H。
11.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，具有结构式(I-b)：
Figure FDA0002166306440000022
12.根据权利要求5所述的化合物，其特征在于，R2为-OH且R3为磷酸基。
13.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，具有结构式(I-c)：
Figure FDA0002166306440000031
14.根据权利要求10所述的化合物，其特征在于，R3为磷酸基。
15.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，具有结构式(I-d)：
Figure FDA0002166306440000032
16.根据权利要求5所述的化合物，其特征在于，R2是-OH且R3是三磷酸基。
17.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，具有结构式(I-e)：
Figure FDA0002166306440000033
18.根据权利要求10所述的化合物，其特征在于，R3为三磷酸基。
19.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，具有结构式(I-f)：
Figure FDA0002166306440000041
20.一种具有结构式(I-g)的改性核苷三磷酸(NTP)，其特征在于，
Figure FDA0002166306440000042
其中，Y+是阳离子。
21.根据权利要求20所述的改性NTP，其特征在于，是一种改性三磷酸胞苷。
22.根据权利要求20或21所述的改性NTP，其特征在于，Y+选自以下集合所包括的基团，该集合由Li+、Na+、K+、H+、NH4 +、以及NR4 +组成，其中R是烷基。
23.根据权利要求22所述的改性NTP，其特征在于，所述NR4 +选自以下集合所包括的基团，该集合由N(乙基)4 +、N(n-丙基)4 +、以及N(n-丁基)4 +组成。
24.一种具有结构式(I-h)的改性脱氧核苷三磷酸(dNTP)，
Figure FDA0002166306440000051
其中，Y+为阳离子。
25.根据权利要求24所述的改性dNTP，其特征在于，包括改性脱氧三磷酸胞苷。
26.根据权利要求24或25所述的改性dNTP，其特征在于，所述Y+选自以下集合所包括的基团，该集合由Li+、Na+、K+、H+、NH4 +、以及NR4 +组成，其中R是烷基。
27.根据权利要求26所述的改性dNTP，其特征在于，所述NR4 +选自以下集合所包括的基团，该集合由N(乙基)4 +、N(n-丙基)4 +、以及N(n-丁基)4 +组成。
28.一种包括两个或以上共价键连接的核苷酸的核酸，其特征在于，所述两个或以上共价键连接的核苷酸中的至少一个包括权利要求1-19中任一项所述的化合物。
29.根据权利要求28所述的核酸，其特征在于，所述核酸为核糖核酸(RNA)。
30.根据权利要求29所述的核酸，其特征在于，所述RNA包括权利要求9或13所述的化合物。
31.根据权利要求29或30所述的核酸，其特征在于，所述RNA为一种信使RNA(mRNA)。
32.根据权利要求28所述的核酸，其特征在于，所述核酸是脱氧核糖核酸(DNA)。
33.根据权利要求32所述的核酸，其特征在于，所述DNA包括权利要求11或15所述的化合物。
34.一种药物组合物，包括权利要求1-19中任一项所述的化合物或其药学上可接受的盐；以及一种药学上可接受的赋形剂。
35.一种药物组合物，包括权利要求20-33中任一项所述的核酸；以及一种药学上可接受的赋形剂。
36.一种具有分子式(II)的化合物：
Figure FDA0002166306440000061
或其药学上可接受的盐，其中：
R11、R12和R13各自独立为-H、-OH、-OCH3或-O-保护基团；以及
R14和R15各自独立选自-H、取代或未取代的C1-C10烷基、以及取代或未取代的酰基。
37.根据权利要求36所述的化合物，其特征在于，R11、R12和R13分别为-O-保护基团。
38.根据权利要求37所述的化合物，其特征在于，所述保护基团选自一集合所包括的基团，该集合由乙酰基、苯甲酰基、苯甲基、β-甲氧基乙氧基甲基、二甲氧基三苯甲基[双-(4-甲氧基苯基)苯基甲基]、甲氧基甲基甲氧基三苯基[(4-甲氧基苯基)二苯基甲基]、对甲氧基苄基、甲硫基甲基、新戊酰基、四氢吡喃基、四氢呋喃基、三苯甲基(三苯基甲基)、甲硅烷基、甲基、以及乙氧基乙基组成。
39.根据权利要求37或38所述的化合物，其特征在于，所述保护基团是一种选自一集合所包括的基团中的甲硅烷基，该集合由三甲基硅烷基(TMS)、叔丁基二苯基甲硅烷基(TBDPS)、叔丁基二甲基氯硅烷基(TBDMS)、以及三异丙基甲硅烷基(TIPS)组成。
40.根据权利要求37-39中任一项所述的化合物，其特征在于，所述保护基团为TBDMS。
41.根据权利要求40所述的化合物，具有结构式(II-a)：
Figure FDA0002166306440000071
42.一种制备具有分子式(I-a)或分子式(I-b)的化合物的方法，其特征在于，包括：
Figure FDA0002166306440000072
使分子式(III)的化合物与脱保护剂接触，
Figure FDA0002166306440000081
其中：
R31和R33各自独立为-O-保护基团；以及
R32为-H或-O-保护基团。
43.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，所述脱保护剂选自一集合所包括的基团，该集合由四正丁基氟化铵(TBAF)、三(二甲基氨基)锍二氟三甲基硅酸盐(TASF)、盐酸(HCl)、樟脑磺酸、Pyr·TsOH、Pyr·HF、BF3·OEt2、AcOH、LiBF4、Et3N·3HF、Et3NBn+Cl-KF·2H2O、及其任意组合组成。
44.根据权利要求43所述的方法，其特征在于，所述脱保护剂为TBAF或Et3N·3HF。
45.根据权利要求42-44任一项所述的方法，其特征在于，所述接触是在有机溶剂存在下进行的。
46.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自一集合所包括的有机溶剂组合，该集合由四氢呋喃(THF)、甲醇、乙醇、二氯甲烷、二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈及其任意组合组成。
47.根据权利要求46所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂为THF。
48.根据权利要求42-47任一项所述的方法，进一步包括使具有分子式(III-a)或(III-b)的化合物与叔丁醇钾、O-(均三甲苯磺酰基)羟胺(MSH)或其任意组合接触，形成所述分子式的化合物(III)，
Figure FDA0002166306440000091
其中：
R31和R33各自独立为为-O-保护基团；以及
R32为-H或-O-保护基团。
49.根据权利要求48所述的方法，其特征在于，所述接触所述分子式(III-a)或(III-b)的化合物是在甲醇、二氯甲烷、或其任意组合存在下进行的。
50.根据权利要求48-49任一项所述的方法，进一步包括使尿苷或脱氧尿苷与叔丁基二甲基氯硅烷接触，形成所述分子式(III-a)或(III-b)的化合物。
51.根据权利要求50所述的方法，其特征在于，所述接触尿苷或脱氧尿苷是在咪唑、CH2Cl2、吡啶、DMF、三甲胺、DMSO、NaHCO3、或其任意组合存在下进行的。
52.根据权利要求42-51任一项所述的方法，其特征在于，所述保护基团选自一集合所包括的基团，该集合由乙酰基、苯甲酰基、苯甲基、β-甲氧基乙氧基、二甲氧基三苯甲基[双-(4-甲氧基苯基)苯基甲基]、甲氧基、甲氧基三苯甲基[(4-甲氧基苯基)二苯基甲基]、双-甲氧基苄基、甲硫基甲基、新戊酰基、四氢吡喃基、四氢呋喃基、三苯甲基(三苯基甲基)、甲硅烷基、甲基、以及乙氧基乙基组成。
53.根据权利要求52所述的方法，其特征在于，所述保护基团是一种甲硅烷基，选自一集合所包括的基团，该集合由三甲基硅烷基(TMS)、叔丁基二苯基甲硅烷基(TBDPS)、叔丁基二甲基氯硅烷基(TBDMS)、以及三异丙基甲硅烷基(TIPS)组成。
54.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，所述保护基团为TBDMS。
55.一种制备分子式(I-a)的化合物的方法，其特征在于，包括：
(a)使尿苷与叔丁基二甲基氯硅烷(TBDMS)接触，形成一种分子式(II-b)或(II-c)的化合物：
Figure FDA0002166306440000101
(b)使所述具有分子式(II-b)或(II-c)的化合物与叔丁醇钾和O-(均三甲苯磺酰基)羟胺(MSH)接触，形成一种具有分子式(II-a)的化合物：
Figure FDA0002166306440000102
以及
(c)使所述具有分子式(II-a)的化合物与四正丁基氟化铵(TBAF)接触，形成所述具有分子式(I-a)的化合物：
Figure FDA0002166306440000111
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