CN112672996A - 杂环叠氮化物单元及其在聚合物涂层中的用途 - Google Patents
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- C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
- C08F220/60—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide containing nitrogen in addition to the carbonamido nitrogen
- C08F220/603—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide containing nitrogen in addition to the carbonamido nitrogen and containing oxygen in addition to the carbonamido oxygen and nitrogen
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
- C08F8/48—Isomerisation; Cyclisation
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
- C08K5/32—Compounds containing nitrogen bound to oxygen
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2810/00—Chemical modification of a polymer
- C08F2810/50—Chemical modification of a polymer wherein the polymer is a copolymer and the modification is taking place only on one or more of the monomers present in minority
Abstract
本文描述了含杂环叠氮化物的单体单元，包含这样的含杂环叠氮化物的单体单元的共聚物，基底结合的共聚物和寡核苷酸结合的共聚物，用于制备这样的共聚物并使它们与基底和/或寡核苷酸反应的方法，以及使用这样的共聚物用于将寡核苷酸固定至基底的方法，例如用于DNA测序或其他诊断应用的用途。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求保护下列申请的权益，所有申请都通过引用以其整体并入：
2018年12月18日提交的并且标题为“Heterocyclic Azide Units in PolymerCoatings”的美国临时专利申请第62/781,428号；
2019年1月2日提交的并且标题为“Heterocyclic Azide Units in PolymerCoatings”的美国临时专利申请第62/787,600号；和
2019年3月11日提交的并且标题为“Heterocyclic Azide Units in PolymerCoatings”的美国临时专利申请第62/816,691号。
背景
聚合物涂覆的基底被用于许多技术应用。例如，可植入医疗装置(implantablemedical device)可以涂覆有生物学惰性聚合物(biologically inert polymer)。在另一个实例中，聚合物涂覆的基底被用于生物分子的制备和/或分析。分子分析诸如某些核酸测序方法依赖于将核酸链附接至基底的聚合物涂覆的表面。然后，附接的核酸链的序列可以通过本领域已知的许多不同的方法来确定。
在某些测序方法诸如合成测序(SBS)中，基底(诸如流动池)的表面涂覆有聚合物，然后将引物(单链DNA或ssDNA)接枝至该聚合物。在阵列方法中，珠涂覆有同样被官能化以捕获靶寡核苷酸的聚合物。
聚合物表面(及其制备)通常与宽范围的测序和检测方法，包括不同的化学条件、温度、光学检测方法、捕获部分密度和其他参数相容，并且通常在多种储存和运输条件下是稳定的。在这些分子生物学方法中使用的某些聚合物材料使用叠氮基侧基，该叠氮基侧基在铜介导的环加成反应中与待接枝的基底的表面上的和/或寡核苷酸的烯烃基团或炔烃基团反应。然而，残留的铜在生物相关的环境中可以具有细胞毒性作用。关于DNA测序应用，在一些情况下，铜可以损害DNA，从而降低测序产量(sequencing yield)和数据质量。此外，通常铜催化的反应是铜密集型的(copper-intensive)，且因此是昂贵的，并且可能不能足够有效地或快速地运行以确保足够的聚合物附接和在基底表面上的定位。因此，对于具有改进的性质，诸如提高的反应效率且导致减少的残留铜的表面聚合物涂层存在需求。
概述
本文提供的实例涉及任选地具有接枝至其的寡核苷酸的包含杂环叠氮化物单元的聚合物，具有附接至其的聚合物的基底，以及聚合物和基底在应用诸如分子生物学方法，诸如DNA测序和其他诊断应用中的用途。还公开了制备杂环叠氮化物聚合物和基底的方法以及使用组合物的方法。
在本文的一些实例中提供了使用杂环叠氮基基团的单体和共聚物，该杂环叠氮基基团在减少的铜负载量并且从而较少的残留铜的情况下在环加成反应中有效地反应。
在一个方面中，本文提供了一种式(I)的化合物
其中R1是H或C1-4烷基；R2是H或C1-4烷基；L是连接基，所述连接基包含含有2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；E是包含1个至4个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；A是具有式
的N取代的酰胺，其中R3是H或C1-4烷基；并且Z是含氮杂环。
在一些实例中，E可以是任选地被取代的C1-4亚烷基。
在一些实例中，式(I)的化合物可以是式(Ia)的化合物
在一些实例中，含氮杂环可以包括6元环。说明性地，A和E(例如亚烷基叠氮基基团)在6元环的2位和5位处结合。在其他实例中，含氮杂环包括5元环。
另外地或可选择地，含氮杂环任选地是芳香族的，或者任选地是饱和的。
另外地或可选择地，该化合物任选地具有式(Ib)
其中X是CH或N。
可选择地，该化合物任选地具有式(Ic)
可选择地，该化合物任选地具有式(Id)
可选择地，该化合物任选地具有式(Ie)
在另一个实例中，该化合物具有式(If)
在另一个实例中，该化合物具有式(Ig)
在另一个实例中，该化合物具有式(Ih)
在另一个实例中，该化合物具有式(Ij)
在另一个实例中，该化合物具有式(Ik)
其中X是CH或N。
说明性地，式(Ik)的化合物是式(Im)的化合物：
其中n是从2至20的整数。
在另一个方面中，本文提供了一种共聚物，该共聚物包含式(II)的重复单体单元
其中R1是H或C1-4烷基；R2是H或C1-4烷基；L是连接基，所述连接基包含含有2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；E是包含1个至4个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；A是具有式
的N取代的酰胺，其中R3是H或C1-4烷基；并且Z是含氮杂环；以及至少一种其他的重复单体单元。
在一些实例中，式(II)的重复单体单元是式(IIa)的重复单体单元：
在一些实例中，式(IIa)的重复单体单元是式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元：
其中式(IIc)中的n是从2至20的整数。在一些实例中，至少一种其他的重复单体单元是式(III)的化合物：
其中R4是H或C1-4烷基；R5是H或C1-4烷基；并且R6是H或C1-4烷基。
说明性地，该共聚物包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元、式(III)的重复单体单元和至少一种其他的重复单体单元。
在另一个方面中，本文提供了一种基底-共聚物产物，该基底-共聚物产物由如上文阐述的共聚物与基底的反应形成。在一些实例中，该基底共聚物产物通过共聚物的叠氮基基团与基底的表面上的含烯基或炔基的基团的反应来形成。
在另一个方面中，本文提供了一种结构，该结构包括共价地结合至基底的共聚物，其中基底结合的共聚物包含共价地结合至基底的重复单体单元，其中重复的、共价结合的单体单元是式(IV)的化合物：
其中R1是H或C1-4烷基；R2是H或C1-4烷基；L是连接基，所述连接基包含含有2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；E是包含1个至4个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；A是具有式
的N取代的酰胺，其中R3是H或C1-4烷基；Z是含氮杂环；
是单键或双键；并且三唑或三唑啉通过一个或两个三唑/三唑啉环碳原子直接地或间接地通过连接基被共价地结合至基底。
在一些实例中，重复的、共价结合的单体单元是式(IVa)的化合物：
在一些实例中，重复的、共价结合的单体单元是式(V)的化合物：
其中G是三唑/三唑啉环和基底之间的连接基。在一些实例中，重复的、共价结合的单体单元是式(Va)的化合物：
在一些实例中，重复的、共价结合的单体单元是式(IVb)、式(IVc)、式(IVd)或式(IVe)的化合物：
其中X是CH或N；并且式(IVc)中的n是从2至20的整数。
可选择地或另外地，重复的、共价结合的单体单元任选地是式(Vb)、式(Vc)、式(Vd)或式(Ve)的化合物：
其中G是三唑/三唑啉环和基底之间的连接基。
在另一个方面中，本文提供了一种共聚物-寡核苷酸产物，该共聚物-寡核苷酸产物由如上文阐述的共聚物和一种或更多种寡核苷酸之间的反应形成。
在一些实例中，该共聚物寡核苷酸产物由共聚物的叠氮基基团和烯烃或炔烃官能化的寡核苷酸的反应形成。
在另一个方面中，本文提供了一种寡核苷酸结合的共聚物，包含式(IV)的重复单体单元：
其中R1是H或C1-4烷基；R2是H或C1-4烷基；L是连接基，所述连接基包含含有2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；E是包含1个至4个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；A是具有式
的N取代的酰胺，其中R3是H或C1-4烷基；Z是含氮杂环；
是单键或双键；并且该共聚物通过一个或两个三唑/三唑啉环碳原子直接地或间接地通过连接基被共价地结合至寡核苷酸。
在一些实例中，寡核苷酸结合的重复单体单元具有式(IVa)：
在一些实例中，寡核苷酸结合的重复单体单元具有式(VI)：
在一些实例中，寡核苷酸结合的重复单体单元具有式(VIa)：
在一些实例中，寡核苷酸结合的重复单体单元具有式(IVb)、式(IVc)、式(IVd)或式(IVe)：
其中X是CH或N；并且式(IVc)中的n是从2至20的整数。
另外地或可选择地，寡核苷酸结合的重复单体单元任选地具有式(VIb)、式(VIc)、式(VId)或式(VIe)：
其中X是CH或N；并且式(IVc)中的n是从2至20的整数。
在另一个方面中，本文提供了一种共聚物-基底-寡核苷酸产物，该共聚物-基底-寡核苷酸产物通过根据上文的任何陈述的共聚物与基底和一种或更多种寡核苷酸的反应形成。
在另一个方面中，本文提供了一种将根据上文阐述的任何陈述的共聚物固定至基底的方法，该方法包括使共聚物的叠氮基基团与基底的表面上的多于一个含烯基或炔基的官能团反应，以在共聚物和基底的表面之间形成共价键。
在另一个方面中，本文提供了一种将多于一个寡核苷酸接枝至根据上文阐述的任何陈述的共聚物的方法，该方法包括使共聚物的叠氮基基团与多于一个寡核苷酸反应。在一些实例中，多于一个寡核苷酸包含烯基基团或炔基基团，并且反应在共聚物的叠氮基基团和寡核苷酸的烯基基团或炔基基团之间发生。
在另一个方面中，本文提供了一种制备式(I)的化合物的方法：
该方法包括使式(X)的化合物与式(XI)的丙烯酸酯反应：
其中R1是H或C1-4烷基；R2是H或C1-4烷基；L是连接基，所述连接基包含含有2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；E是包含1个至4个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；A是具有式
的N取代的酰胺，其中R3是H或C1-4烷基；Z是含氮杂环；并且Hal是Cl或F，以形成式(I)的化合物。
在另一个方面中，本文提供了一种制备式(Ik)的化合物的方法：
该方法包括使式(Xa)的化合物：
与式(XI)的丙烯酸酯反应：
其中R1是H或C1-4烷基；R2是H或C1-4烷基；L是连接基，所述连接基包含含有2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；p是1、2、3或4；X是CH或N；并且Hal是Cl或F，以形成式(Ik)的化合物。
在一些实例中，该方法还包括使式(XII)的化合物：
与式(XIII)的化合物反应：
其中Pg是H或氨基保护基团；并且Y是-OH或-Cl；以形成式(Xa)的化合物。
在另一个方面中，本文提供了一种制备式(Ik)的化合物的方法，该方法包括使式(XIV)的化合物：
其中Y是-OH或-Cl；与式(XV)的化合物反应：
以形成式(Ik)的化合物。
其中R1是H或C1-4烷基；R2是H或C1-4烷基；L是连接基，所述连接基包含含有6个至8个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；p是1、2、3或4；并且X是CH或N。
在一些实例中，该方法还包括使式(XII)的化合物与环状酸酐反应以形成式(XIV)的化合物。
本申请提供的一些实例涉及式(Ik)的化合物：
其中R1是H或C1-4烷基；R2是H或C1-4烷基；R3是H或C1-4烷基；X是CH或N；p是1、2、3或4；并且L是连接基，所述连接基具有由2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和氮原子上的任选的取代基组成的直链。
在一些方面中，式(Ik)的化合物是式(Im)的化合物：
其中R1是H或C1-4烷基；R2是H或C1-4烷基；R3是H或C1-4烷基；X是CH或N；p是1、2、3或4；并且n是从2至20的整数。
本申请提供的一些实例涉及一种共聚物，该共聚物包含式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元：
其中R1是H或C1-4烷基；R2是H或C1-4烷基；R3是H或C1-4烷基；X是CH或N；p是1、2、3或4；并且式(IIb)中的L是连接基，所述连接基具有由2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和氮原子上的任选的取代基组成的直链；并且式(IIc)中的n是从2至20的整数；以及至少一种其他的重复单体单元。
该共聚物可以是线性的、支化的或交联的。重复单元可以以任何布置存在于共聚物中，诸如嵌段、交替或无规。该共聚物还可以包含一种或更多种另外的重复单体单元。
在一些方面中，该共聚物包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元和式(III)的重复单体单元：
其中R4是H或C1-4烷基；R5是H或C1-4烷基；并且R6是H或C1-4烷基。
在一些方面中，该共聚物包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元、式(III)的重复单体单元和至少一种其他的重复单体单元。
本申请中提供的一些实例涉及一种基底，该基底具有共价地结合至基底的如本文描述的共聚物。在一些实例中，共价附接通过式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的单体单元的叠氮基基团与基底的表面上的含烯基或炔基的基团的反应进行。因为不是共聚物中的所有叠氮基基团都必须反应，所以这样的实例是包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元的基底结合的共聚物。在一些实例中，基底结合的共聚物还包含共价地结合至基底的重复单体单元。重复的、共价结合的单体单元由式(IVb)、式(IVc)、式(IVd)或式(IVe)表示：
其中R1、R2、R3、L、p和n是如本文定义的，
是单键或双键，并且三唑或三唑啉通过一个(例如，其中基底结合的烯基基团或炔基基团是无环的)或两个(例如，其中基底结合的烯基基团或炔基基团是环的一部分)三唑/三唑啉环碳原子(直接地或间接地通过连接基)被共价地结合至基底。
因此，一些示例性的基底结合的单体单元的由式(Vb)、式(Vc)、式(Vd)或式(Ve)表示：
其中G是三唑/三唑啉环和基底之间的连接基。
本文描述的共聚物还可以共价地结合至寡核苷酸。在一些实例中，寡核苷酸通过式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元的叠氮基基团与烯烃或炔烃官能化的寡核苷酸的反应被共价地结合至共聚物。因为不是共聚物中的所有叠氮基基团都必须反应，所以本申请提供的一些实例涉及包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元的寡核苷酸结合的共聚物。在一些实例中，寡核苷酸结合的共聚物还包含共价地结合至寡核苷酸的重复单体单元。在一些实例中，寡核苷酸结合的共聚物包含式(IV)、式(IVa)、式(IVb)、式(IVc)、式(IVd)或式(IVe)的重复单体单元，其中R1、R2、R3、L、p和n是如本文定义的，
是单键或双键，并且共聚物通过一个或两个三唑/三唑啉环碳原子(直接地或间接地通过连接基)被共价地结合至寡核苷酸。这样的结构的实例是式(VIb)、式(VIc)、式(VId)或式(VIe)的寡核苷酸结合的重复单体单元：
其中变量都是如本文定义的。
本申请中提供的一些实例还涉及共价地结合至基底和寡核苷酸两者的共聚物。因此，在一些实例中是包含式(V)、式(Va)、式(Vb)、式(VIc)、式(VId)和式(VIe)中的一种或更多种的重复单体单元的共聚物。
本申请提供的一些实例涉及制备式(Ik)的化合物的方法，制备包含式(IIb)的重复单体单元的共聚物的方法，以及制备包含式(IIb)的重复单体单元和式(III)的重复单体单元的共聚物的方法。
本申请中提供的一些实例涉及将如本文描述的共聚物固定至基底的方法，该方法包括使包含式(IIb)的重复单体单元的共聚物的叠氮基基团与基底的表面上的多于一个含烯基或炔基的官能团反应，以在共聚物和表面之间形成共价键。
本申请中提供的一些实例涉及将多于一个寡核苷酸接枝至如本文描述的共聚物的方法，该方法包括使共聚物的叠氮基基团与寡核苷酸反应。在一些实例中，寡核苷酸包含烯基基团或炔基基团。在一些实例中，寡核苷酸包含炔基基团。在一些实例中，在将共聚物固定在基底的表面上之前，使寡核苷酸与共聚物反应。在一些实例中，在将共聚物固定在基底的表面上之后，使寡核苷酸与共聚物反应。
应理解，如本文描述的本公开内容的每个方面的任何相应的特征/实例可以以任何适当的组合一起实施，并且来自这些方面中的任何一个或更多个方面的任何特征/实例可以与如本文描述的其他方面的任何特征以任何适当的组合一起实施。
详细描述
除非另有定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语具有与本领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。术语“包括(including)”以及其他形式诸如“包括(include)”、“包括(includes)”和“包括(included)”的使用不是限制性的。术语“具有(having)”以及其他形式诸如“具有(have)”、“具有(has)”和“具有(had)”的使用不是限制性的。如在本说明书中使用的，无论是在过渡短语中或在权利要求的主体中，术语“包括(comprise)”和“包括(comprising)”应被解释为具有开放式含义。即，以上术语应与短语“具有至少”或“包括至少”同义地解释。例如，当在工艺的上下文中使用时，术语“包括(comprising)”意指该工艺包括至少所叙述的步骤，但可以包括另外的步骤。当在化合物、组合物或装置的上下文中使用时，术语“包括(comprising)”意指该化合物、组合物或装置包括至少所叙述的特征或组分，但还可以包括另外的特征或组分。
在整个本说明书中使用的术语“大体上”、“约(approximately)”和“约(about)”用于描述并考虑到诸如由于处理中的变化而引起的小波动。例如，它们可以指小于或等于±5％、诸如小于或等于±2％、诸如小于或等于±1％、诸如小于或等于±0.5％、诸如小于或等于±0.2％、诸如小于或等于±0.1％、诸如小于或等于±0.05％。
如本文使用的，术语“阵列”指的是被附接至一个或更多个基底使得不同的探针分子可以根据相对位置彼此区分的不同探针分子的群体。阵列可以包括各自位于基底上的不同可寻址位置的不同探针分子。可选择地或另外地，阵列可以包括各自携带不同的探针分子的单独的基底，其中不同的探针分子可以根据基底在基底所附接至的表面上的位置或根据基底在液体中的位置来识别。
如本文使用的，术语“共价地附接”或“共价地结合”指的是形成特征为在原子之间共享电子对的化学键。例如，共价地附接的聚合物涂层指的是相比于经由其他手段例如粘附或静电相互作用附接至表面，与基底的官能化的表面形成化学键的聚合物涂层。将理解，共价地附接至表面的聚合物还可以经由除了共价附接之外的手段结合。
如本文使用的，其中“a”和“b”是整数的“Ca至Cb”或“Ca-b”指的是指定基团中的碳原子数。即，该基团可以包含从“a”个至“b”个(包括端点(inclusive))碳原子。因此，例如，“C1至C4烷基”或“C1-4烷基”或“C1-4烷基”基团指的是具有从1个至4个碳的所有烷基基团，即CH3-、CH3CH2-、CH3CH2CH2-、(CH3)2CH-、CH3CH2CH2CH2-、CH3CH2CH(CH3)-和(CH3)3C-。
如本文使用的，术语“卤素(halogen)”或“卤素(halo)”意指氟、氯、溴或碘，其中氟和氯是实例。
如本文使用的，“烷基”指的是完全饱和(即，不包含双键或三键)的直链或支链的烃链。烷基基团可以具有1个至20个碳原子(无论何时其在本文中出现，数值范围诸如“1至20”指的是在给定范围内的每个整数；例如，“1个至20个碳原子”意指该烷基基团可以由1个碳原子、2个碳原子、3个碳原子等、多达并且包括20个碳原子组成，尽管本定义还覆盖在没有指定数值范围的情况下出现的术语“烷基”)。烷基基团还可以是具有1个至9个碳原子的中等大小的烷基。烷基基团还可以是具有1个至4个碳原子的低级烷基。烷基基团可以被指定为“C1-4烷基”或类似的名称。仅通过实例的方式，“C1-4烷基”或“C1-4烷基”指示，在该烷基链中存在一个至四个碳原子，即该烷基链选自由以下组成的组：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基以及叔丁基。典型的烷基基团包括但绝不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基及类似基团。
如本文使用的，“烯基”指的是包含一个或更多个双键的直链或支链的烃链。烯基基团可以具有2个至20个碳原子，尽管本定义还覆盖在没有指定数值范围的情况下出现的术语“烯基”。烯基基团还可以是具有2个至9个碳原子的中等大小的烯基。烯基基团还可以是具有2个至4个碳原子的低级烯基。烯基基团可以被指定为“C2-4烯基”或类似的名称。仅通过实例的方式，“C2-4烯基”指示，在该烯基链中存在两个至四个碳原子，即该烯基链选自由以下组成的组：乙烯基、丙烯-1-基、丙烯-2-基、丙烯-3-基、丁烯-1-基、丁烯-2-基、丁烯-3-基、丁烯-4-基、1-甲基-丙烯-1-基、2-甲基-丙烯-1-基、1-乙基-乙烯-1-基、2-甲基-丙烯-3-基、丁-1,3-二烯基、丁-1,2-二烯基以及丁-1,2-二烯-4-基。典型的烯基基团包括但绝不限于乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基和己烯基及类似基团。
包括烯基基团的组包括任选地被取代的烯基、环烯基和杂环烯基基团。
如本文使用的，“炔基”指的是包含一个或更多个三键的直链或支链的烃链。炔基基团可以具有2个至20个碳原子，尽管本定义还覆盖在没有指定数值范围的情况下出现的术语“炔基”。炔基基团还可以是具有2个至9个碳原子的中等大小的炔基。炔基基团还可以是具有2个至4个碳原子的低级炔基。炔基基团可以被指定为“C2-4炔基”或类似的名称。仅通过实例的方式，“C2-4炔基”或“C2-4炔基”指示，在该炔基链中存在两个至四个碳原子，即该炔基链选自由以下组成的组：乙炔基、丙炔-1-基、丙炔-2-基、丁炔-1-基、丁炔-3-基、丁炔-4-基以及2-丁炔基。典型的炔基基团包括但绝不限于乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基和己炔基及类似基团。
包括炔基基团的组包括任选地被取代的炔基、环炔基和杂环炔基基团。
如本文使用的，“芳基”指的是在环骨架中仅包含碳的芳香族环或芳香族环体系(即，共享两个相邻的碳原子的两个或更多个稠环)。当芳基是环体系时，在该体系中的每一个环是芳香族的。芳基基团可以具有6个至18个碳原子，尽管本定义还覆盖在没有指定数值范围的情况下出现的术语“芳基”。在一些实例中，芳基基团具有6个至10个碳原子。芳基基团可以被指定为“C6-10芳基”、“C6或C10芳基”或类似的名称。芳基基团的实例包括但不限于苯基、萘基、薁基以及蒽基。
如本文使用的，“杂环”指的是包含碳原子以及另一个原子(杂原子)，例如氮、氧或硫的环状化合物。杂环可以是芳香族的(杂芳基)或脂肪族的。脂肪族杂环可以是完全饱和的，或者可以含有一个或更多个或两个或更多个双键，例如杂环可以是杂环烷基。杂环可以包括单个杂环或多个稠合的杂环。
如本文使用的，“杂芳基”指的是在环骨架中包含一个或更多个杂原子(即，不同于碳的元素，包括但不限于氮、氧以及硫)的芳香族环或芳香族环体系(即，共享两个相邻原子的两个或更多个稠环)。当杂芳基是环体系时，在该体系中的每一个环是芳香族的。杂芳基基团可以具有5个-18个环成员(即，组成环骨架的原子数，包括碳原子和杂原子)，尽管本定义还覆盖在没有指定数值范围的情况下出现的术语“杂芳基”。在一些实例中，杂芳基基团具有5个至10个环成员或5个至7个环成员。杂芳基基团可以被指定为“5-7元杂芳基”、“5-10元杂芳基”或类似的名称。杂芳基环的实例包括但不限于呋喃基、噻吩基、酞嗪基、吡咯基、噁唑基、噻唑基、咪唑基、吡唑基、异噁唑基、异噻唑基、三唑基、噻二唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、喹啉基、异喹啉基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、吲哚基、异吲哚基以及苯并噻吩基。
如本文使用的，“环烷基”意指完全饱和的碳环基环或碳环基环体系。实例包括环丙基、环丁基、环戊基以及环己基。
如本文使用的，“环烯基”或“环烯烃”意指具有至少一个双键的碳环基环或碳环基环体系，其中在环体系中没有环是芳香族的。实例是环己烯基或环己烯。另一个实例是降冰片烯或降冰片烯基。
如本文使用的，“杂环烯基”或“杂环烯烃”意指具有至少一个双键的、在环骨架中具有至少一个杂原子的碳环基环或碳环基环体系，其中在环体系中没有环是芳香族的。在一些实例中，杂环烯基或杂环烯烃环或环体系是3元的、4元的、5元的、6元的、7元的、8元的、9元的或10元的。
如本文使用的，“环炔基”或“环炔烃”意指具有至少一个三键的碳环基环或碳环基环体系，其中在环体系中没有环是芳香族的。实例是环辛炔。另一个实例是双环壬炔。
如本文使用的，“杂环炔基”或“杂环炔烃”意指具有至少一个三键的、在环骨架中具有至少一个杂原子的碳环基环或碳环基环体系，其中在环体系中没有环是芳香族的。在一些实例中，杂环炔基或杂环炔烃环或环体系是3元的、4元的、5元的、6元的、7元的、8元的、9元的或10元的。
如本文使用的，“杂环烷基”意指在环骨架中包含至少一个杂原子的非芳香族环或非芳香族环体系。杂环烷基可以以稠合的、桥接的或螺连接的方式连接在一起。杂环烷基可以具有任何饱和度，条件是在环体系中的至少一个杂环不是芳香族的。杂环烷基基团可以具有3个至20个环成员(即，组成环骨架的原子数，包括碳原子和杂原子)，尽管本定义还覆盖在没有指定数值范围的情况下出现的术语“杂环烷基”。杂环烷基基团还可以是具有3个至10个环成员的中等大小的杂环烷基。杂环烷基基团还可以是具有3个至6个环成员的杂环烷基。杂环烷基基团可以被指定为“3-6元杂环烷基”或类似的名称。在一些六元单环杂环烷基中，杂原子选自O、N或S中的一个至多达三个，并且在一些五元单环杂环烷基中，杂原子选自一个或两个选自O、N或S的杂原子。杂环烷基环的实例包括但不限于吖庚因基、吖啶基、咔唑基、噌啉基、二氧戊环基、咪唑啉基、咪唑烷基、吗啉基、环氧乙烷基、氧杂环庚烷基(oxepanyl)、硫杂环庚烷基(thiepanyl)、哌啶基、哌嗪基、二氧代哌嗪基、吡咯烷基、吡咯烷酮基(pyrrolidonyl)、吡咯烷二酮基(pyrrolidionyl)、4-哌啶酮基、吡唑啉基、吡唑烷基、1,3-二噁英基、1,3-二噁烷基、1,4-二噁英基、1,4-二噁烷基、1,3-氧硫杂环己烷基(1,3-oxathianyl)、1,4-氧硫杂环己二烯基(1,4-oxathiinyl)、1,4-氧硫杂环己烷基、2H-1,2-噁嗪基、三噁烷基、六氢-1,3,5-三嗪基、1,3-间二氧杂环戊烯基(1,3-dioxolyl)、1,3-二氧戊环基(1,3-dioxolanyl)、1,3-二硫杂环戊二烯基(1,3-dithiolyl)、1,3-二硫戊环基(1,3-dithiolanyl)、异噁唑啉基、异噁唑烷基、噁唑啉基、噁唑烷基、噁唑烷酮基、噻唑啉基、噻唑烷基、1,3-氧硫杂环戊烷基(1,3-oxathiolanyl)、吲哚啉基、异吲哚啉基、四氢呋喃基、四氢吡喃基、四氢噻吩基、四氢噻喃基、四氢-1,4-噻嗪基、硫代吗啉基(thiamorpholinyl)、二氢苯并呋喃基、苯并咪唑烷基以及四氢喹啉。
如本文使用的，术语“叠氮基”指的是–N3基团。
如本文使用的，被取代的基团衍生自未被取代的母体基团(parent group)，其中已经存在将一个或更多个氢原子交换为另外的原子或基团。除非另有指示，否则当基团被认为是“被取代的”时，意指该基团被独立地选自以下的一个或更多个取代基取代：C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C1-C6杂烷基、C3-C7碳环基(任选地被卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基以及C1-C6卤代烷氧基取代)、C3-C7-碳环基-C1-C6烷基(任选地被卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基以及C1-C6卤代烷氧基取代)、5-10元杂环基(任选地被卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基以及C1-C6卤代烷氧基取代)、5-10元杂环基-C1-C6烷基(任选地被卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基以及C1-C6卤代烷氧基取代)、芳基(任选地被卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基以及C1-C6卤代烷氧基取代)、芳基(C1-C6)烷基(任选地被卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基以及C1-C6卤代烷氧基取代)、5-10元杂芳基(任选地被卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基以及C1-C6卤代烷氧基取代)、5-10元杂芳基(C1-C6)烷基(任选地被卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基以及C1-C6卤代烷氧基取代)、卤素、氰基、羟基、C1-C6烷氧基、C1-C6烷氧基(C1-C6)烷基(即，醚)、芳氧基、硫氢基(巯基)、卤代(C1-C6)烷基(例如，-CF3)、卤代(C1-C6)烷氧基(例如，–OCF3)、C1-C6烷基硫代(alkylthio)、芳基硫代(arylthio)、氨基、氨基(C1-C6)烷基、硝基、O-氨基甲酰基、N-氨基甲酰基、O-硫代氨基甲酰基、N-硫代氨基甲酰基、C-酰胺基、N-酰胺基、S-磺酰胺基、N-磺酰胺基、C-羧基、O-羧基、酰基、氰酰基、异氰酰基、硫代氰酰基、异硫代氰酰基、亚磺酰基、磺酰基以及氧代(＝O)。在基团被描述为“任选地被取代的”任何情况下，该基团可以被以上取代基取代。
应理解，取决于上下文，某些基团命名约定(naming conventions)可以包括单基团或双基团。例如，在取代基需要两个附接至分子的剩余部分的附接点时，应理解，该取代基是双基团。例如，需要两个附接点的被确定为烷基的取代基包括双基团，诸如–CH2–、–CH2CH2–、–CH2CH(CH3)CH2–及类似基团。其他基团命名约定清楚地指示，该基团是双基团，诸如“亚烷基”或“亚烯基”。
在取代基被描绘为双基团(即，具有两个附接至分子的剩余部分的附接点)的任何情况下，应理解，除非另有指示，否则该取代基可以以任何方向构型附接。因此，例如，被描绘为-AE-或
的取代基包括取代基被定向，使得A被附接在分子的最左附接点处，以及其中A被附接在分子的最右附接点处的情况。
在本文公开的化合物具有至少一个立构中心的情况下，所述化合物可以作为单独的对映异构体和非对映异构体或这样的异构体的混合物(包括外消旋体)存在。单独的异构体的分离或单独的异构体的选择性合成通过应用本领域实践者所熟知的多种方法来完成。在本文公开的化合物被理解为以互变异构形式存在的情况下，所有互变异构形式被包括在所描绘的结构的范围内。除非另有指示，否则所有这样的异构体及其混合物被包括在本文公开的化合物的范围内。此外，本文公开的化合物可以以一种或更多种结晶形式或无定形形式存在。除非另有指示，否则所有这样的形式被包括在本文公开的化合物的范围内，包括任何多晶形形式。此外，本文公开的化合物中的一些可以与水形成溶剂化物(即，水合物)或与常见有机溶剂形成溶剂化物。除非另有指示，否则这样的溶剂化物被包括在本文公开的化合物的范围内。
如本文使用的，“核苷酸”包括含氮杂环碱基、糖以及一个或更多个磷酸酯基团。它们可以是核酸序列的单体单元(无论是前体或是连接的单体)。在RNA中，糖是核糖，并且在DNA中糖是脱氧核糖，即缺少存在于核糖中的2’位处的羟基基团的糖。含氮杂环碱基可以是嘌呤碱基或嘧啶碱基。嘌呤碱基包括腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)及其修饰的衍生物或类似物。嘧啶碱基包括胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)和尿嘧啶(U)及其修饰的衍生物或类似物。脱氧核糖的C-1原子结合至嘧啶的N-1或嘌呤的N-9。
如本文使用的，术语“多核苷酸”或“寡核苷酸”指的是通常包括DNA(例如，基因组DNA或cDNA)、RNA(例如，mRNA)、合成寡核苷酸以及合成核酸类似物，诸如受保护的核酸、锁核酸或桥接核酸的核酸。多核苷酸可以包括天然的或非天然的碱基或其组合以及天然的或非天然的骨架键合，例如硫代磷酸酯(phosphorothioate)、PNA或2’-O-甲基-RNA、或其组合。
如本文使用的，术语“引物”被定义为具有单链的核酸，所述单链具有游离3’OH基团。引物还可以在5’末端处具有修饰以允许偶联反应或以使引物与另一部分偶联。引物长度可以是任何数目的碱基长的并且可以包括多种非天然的核苷酸。如本文使用的，“BCN引物”或“BCN修饰的引物”指的是在5’末端处包含共价地附接的双环[6.1.0]壬-4-炔的引物。在一些实例中，引物在5’末端处附加有末端炔基基团。
在一些实例中，在基底表面上使用的引物是如在由Illumina,Inc.出售的商业流动池中使用的用于测序的P5引物和P7引物。在美国专利公布第2011/0059865A1号中描述了引物序列，该专利公布的全部内容通过引用并入本文。P5和P7引物序列可以包括以下：
配对末端设定(paired end set)：
P5：配对末端5’→3’
P7：配对末端5’→3’
单读段设定(single red set)：
P5：单读段：5’→3’
P7：单读段5’→3’
其中G*是8-氧代鸟嘌呤。
在一些实例中，附接的寡核苷酸(诸如引物或P5引物或P7引物)在5’末端处包含连接基或间隔基。这样的连接基或间隔基可以被包括，以便允许化学或酶促裂解或赋予一些其他期望的性质，例如能够共价附接至聚合物或固体支撑物，或充当间隔基以将裂解位点定位在距固体支撑物最佳的距离处。在某些情况下，10个间隔基核苷酸可以被定位在P5引物或P7引物附接至聚合物或固体支撑物的附接点之间。在一些实例中，使用多聚T(polyT)间隔基，尽管还可以使用其他核苷酸及其组合。在一个实例中，间隔基是6T至10T间隔基。在一些实例中，连接基包括可裂解的核苷酸，其包含化学可裂解的官能团，诸如邻位二醇或烯丙基T。
如本文使用的，术语“硅烷”指的是包含一个或更多个硅原子的有机化合物或无机化合物。无机硅烷化合物的非限制性实例是SiH4或卤化的SiH4，其中氢被一个或更多个卤素原子替代。有机硅烷化合物的非限制性实例是X-RC-Si(ORD)3，其中X是不可水解的有机基团，诸如氨基、乙烯基、环氧基、甲基丙烯酸酯/盐、硫、烷基、烯基或炔基；RC是间隔基，例如-(CH2)n-，其中n是0至1000；每个RD独立地选自氢、任选地被取代的烷基、任选地被取代的烯基、任选地被取代的炔基、任选地被取代的碳环基、任选地被取代的芳基、任选地被取代的5-10元杂芳基以及任选地被取代的5-10元杂环基，如本文定义的。在一些实例中，硅烷可以被交联，使得X-RC-Si(ORD)3的-ORD基团的氧原子被附接至相邻的有机硅烷化合物X-RC-Si(ORD)3的硅原子。此外，硅烷化合物可以通过X-RC-Si(ORD)3部分共价结合至表面上的氧原子来附接至基底表面。因此，在一些实例中，所描述的硅烷包括以下结构：
如本文使用的，术语“硅烷”可以包括不同硅烷化合物的混合物。在一些实例中，X是降冰片烯基基团。在一些实例中，X是双环壬炔基基团。在一些实例中，X是含烯烃或炔烃的基团。在一些实例中，X是烯烃或炔烃。在一些实例中，RC连接基是C2-6亚烷基基团。
如本文使用的，术语“基底”指的是用作本文描述的共聚物的支撑物的材料。在阵列方法中，珠涂覆有同样被官能化以捕获靶寡核苷酸的聚合物。在美国专利公布第2014/0079923号和第2016/0122816号中已经描述了用于测序的聚合物材料，这两个专利公布均通过引用以其整体并入。在本文描述的实例中，基底材料可以包括玻璃、二氧化硅、塑料、石英、金属、金属氧化物、有机硅酸盐(例如，多面体有机倍半硅氧烷(POSS))、聚丙烯酸酯、氧化钽、互补金属氧化物半导体(CMOS)或其组合。POSS的实例可以是在Kehagias等人,Microelectronic Engineering 86(2009),第776-778页中描述的POSS，该文献通过引用以其整体并入。在一些实例中，在本申请中使用的基底包括基于二氧化硅的基底，诸如玻璃、熔融二氧化硅以及其他含二氧化硅的材料。在一些实例中，基于二氧化硅的基底可以是硅、二氧化硅、氮化硅、硅氢化物(silicon hydride)。在一些实例中，在本申请中使用的基底包括塑料材料或组分，诸如聚乙烯、聚苯乙烯、聚(氯乙烯)、聚丙烯、尼龙、聚酯、聚碳酸酯以及聚(甲基丙烯酸甲酯)。示例性的塑料材料包括聚(甲基丙烯酸甲酯)基底、聚苯乙烯基底以及环状烯烃聚合物基底。在一些实例中，基底是或包括基于二氧化硅的材料或塑料材料或其组合。在特定的实例中，基底具有至少一个包含玻璃或基于二氧化硅的聚合物的表面。在一些实例中，基底包括玻璃。在一些实例中，基底可以是金属，或者可以包含或包括金属。在一些这样的实例中，金属是金。在一些实例中，基底具有至少一个包含金属氧化物的表面。在一个实例中，表面包含氧化钽或氧化锡。丙烯酰胺、烯酮或丙烯酸酯也可以被用作基底材料或组分。其他基底材料可以包括但不限于砷化镓、磷化铟、铝、陶瓷、聚酰亚胺、石英、树脂、聚合物以及共聚物。在一些实例中，基底和/或基底表面可以是石英或包括石英。在一些其他实例中，基底和/或基底表面可以是半导体，诸如GaAs或ITO，或者包括半导体，诸如GaAs或ITO。前述清单意图说明本申请但不限于本申请。基底可以包括单一材料或多于一种不同的材料。基底可以是复合材料或层压材料。在一些实例中，基底包括有机硅酸盐材料。
基底可以是平的、圆的、球形的、杆状的或任何其他合适的形状。基底可以是刚性的或柔性的。在一些实例中，基底是珠或流动池。
基底可以是非图案化的、有纹理的或在基底的一个或更多个表面上是图案化的。在一些实例中，基底是图案化的。这样的图案可以包括柱、垫、井、脊、通道或其他三维的凹形或凸形结构。跨过基底的表面的图案可以是规则的或不规则的。图案可以例如通过纳米压印光刻术或通过使用例如在非金属表面上形成特征的金属垫来形成。
在一些实例中，基底的表面包括共聚物涂覆的区域和惰性区域两者。在一些实例中，基底的表面可以包括官能化的硅烷涂覆的区域和惰性区域两者。对于使用图案化基底的实例，共聚物或硅烷可以选择性地附接至图案特征(例如，可以附接至金属垫或者凝胶可以被附接至井的内部)，或者可选择地共聚物或硅烷可以被均匀地附接跨过图案特征和间隙区域两者，并且然后任选地从间隙区域去除。
在一些实例中，本文描述的基底形成流动池的至少一部分或位于流动池中。在一些这样的实例中，流动池还包括经由共聚物涂层附接至基底的表面的寡核苷酸。在这样的实例中，寡核苷酸所附接至的流动池主体的表面被认为是基底。在其他实例中，具有共聚物涂覆的表面的单独的基底(例如，珠)被插入到流动池的主体中。在优选的实例中，流动池是被分成多于一个泳道(lane)或多于一个区段的流动腔室，其中多于一个泳道或多于一个区段中的一个或更多个包括表面，所述表面涂覆有本文描述的共聚物涂层。可以用于本文阐述的方法或组合物的示例性流动池和用于制造流动池的基底，包括但不限于从Illumina,Inc.(San Diego,CA)可商购的那些。
如本文使用的，术语“结构”指的是结合至基底的化合物，例如共聚物。共聚物可以例如诸如经由叠氮基基团被共价地结合至基底。
如本文使用的，术语“聚合物”指的是包括许多重复的亚单元(repeated subunit)或重复单元(recurring unit)的分子。聚合物结构的非限制性实例包括线性聚合物、支化聚合物或超支化聚合物(hyper-branched polymer)。线性聚合物的非限制性实例包括嵌段共聚物或无规共聚物。支化聚合物的非限制性实例包括星形聚合物、包含疏水节段和亲水节段两者的星形聚合物或星形嵌段聚合物、包含疏水节段和亲水节段两者的H形聚合物、哑铃形聚合物(dumbbell shaped polymer)、梳形聚合物、刷形聚合物(brush polymer)、树枝状聚合物(dendronized polymer)、梯形物(ladder)以及树状聚合物。聚合物可以是交联的或轻度交联的。如本文描述的聚合物可以是线性的、支化的、超支化的或树状的。本文描述的聚合物还可以呈聚合物纳米颗粒的形式。聚合物构造的其他实例包括但不限于环形嵌段聚合物(ring block polymer)和卷绕型聚合物(coil-cycle-coil polymer)。具有多于一种类型的重复单元的聚合物可以布置成嵌段共聚物、无规共聚物或交替共聚物、或其混合物。最终的共聚物结构可以呈不同的构造，包括例如无规共聚物构造、嵌段共聚物构造、梳形聚合物构造或星形聚合物构造。不同类别的聚合物骨架包括但不限于聚丙烯酰胺类、聚丙烯酸酯类、聚氨酯类、聚硅氧烷类、有机硅类、聚丙烯醛类、聚磷腈类、聚异氰酸酯类、多元醇类、多糖类及其组合。在一些实例中，聚合物包括聚丙烯酰胺骨架。在一些其他实例中，聚合物包括聚丙烯酸酯骨架。在还一些其他实例中，聚合物包括聚氨酯骨架。在还一些其他实例中，聚合物包括聚磷腈骨架。在还一些其他实例中，聚合物包括树状聚合物骨架。
如本文使用的，前缀“光”或“光-”意指涉及光或电磁辐射。该术语可以涵盖电磁波谱的全部或部分，包括但不限于以下范围的一种或更多种：波谱的通常被称为无线电的部分(radio part)、微波部分、红外部分、可见部分、紫外部分、X射线部分或γ射线部分。波谱的该部分可以是被表面的金属区域(诸如本文阐述的那些金属)阻挡的部分。可选择地或另外地，波谱的该部分可以是穿过表面的间隙区域(诸如，由玻璃、塑料、二氧化硅或本文阐述的其他材料制成的区域)的部分。在特定的实例中，可以使用能够穿过金属的辐射。可选择地或另外地，可以使用被玻璃、塑料、二氧化硅或本文阐述的其他材料掩蔽的辐射。
如本文使用的，术语“YES法”指的是由Illumina,Inc.开发的采用化学气相沉积工艺的收率工程系统(“YES”)提供的化学气相沉积工具。它包括三种不同的气相沉积系统。自动化YES-VertaCoat硅烷气相系统被设计用于批量生产(volume production)可以容纳200mm或300mm晶圆的柔性晶圆操作模块(flexible wafer handling module)。手动加载YES-1224P硅烷气相系统被设计用于多样化批量生产，具有其可配置的大容量腔室。Yes-LabKote是对于可行性研究和R&D理想的低成本的桌面版本(tabletop version)。
在方面中，提供了根据式(I)的化合物：
其中
R1是H或C1-4烷基；
R2是H或C1-4烷基；
L是连接基，所述连接基包含含有2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；
E是包含1个至4个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；
A是具有式
的N取代的酰胺，其中R3是H或C1-4烷基；并且
Z是含氮杂环。
根据式(I)的化合物可以用作可聚合的单体。例如，丙烯酰基基团的存在可以提供可聚合的部分，任选地允许多于一种这样的化合物(单体)彼此聚合，并且任选地与一种或更多种其他类型的化合物(单体)聚合。另外地或可选择地，式(I)的化合物中存在的叠氮基基团任选地可以经历与一种或更多种合适的化合物(诸如一种或更多种合适的含烯烃或炔烃的化合物)的环加成反应。说明性地，已经发现靠近叠氮基基团的含氮杂环基团的存在可以导致铜介导的环加成反应的速率增加，例如与不包含靠近叠氮基基团的含氮杂环基团的化合物相比增加20倍-38倍。这意味着较少的铜催化剂参与催化环加成反应。不希望受任何理论束缚，据信含氮杂环内的氮可以与铜催化剂配位(例如螯合)，使得铜催化剂的铜中心可以结合在足够靠近叠氮基基团的位置处，从而更容易地催化叠氮基基团和含烯烃或炔烃的化合物之间的环加成反应，从而提高反应速率并减少铜催化剂的消耗。在一些实例中，含氮杂环内的氮位于距叠氮基基团约5nm或更小的距离处，例如，约1埃至5nm的距离、或约2埃至2nm的距离或约5埃至1nm的距离，以便促进与铜催化剂的铜中心配位。本文公开的单体化合物可以任选地形成聚合物或共聚物，其可以任选地用于涂覆基底，从而使基底官能化。例如，聚合物或共聚物涂覆的基底可以与烯烃或炔烃官能化的生物分子反应。
E可以是例如任选地被取代的C1-4亚烷基，每个碳任选地被一个或更多个选自例如-C1-4烷基、-OH、-OC1-4烷基或＝O的取代基取代。E可以是例如未被取代的C1-4亚烷基，例如CH2、(CH2)2、(CH2)3或(CH2)4。
任选地，E可以包括醚、酯或酰胺。例如，E可以包括-CH2CH2OCH2-、-COCNHCH2-或-CH2COOCH2-。
R1可以是例如H或具有1个和4个之间的碳原子的直链或支链的烷基基团。例如，R1可以是H或甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。说明性地，R1可以是H或甲基。
R2可以是例如H或具有1个和4个之间的碳原子的直链或支链的烷基基团，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。例如，R2可以是H或甲基。
R3可以是例如H或具有1个和4个之间的碳原子的直链或支链的烷基基团，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。例如，R3可以是H或甲基。
在一些实例中，L可以是连接基，所述连接基包含为-C2-20亚烷基-或3个至20个原子的直链亚杂烷基的直链，每个任选地被一个或更多个选自由-C1-4烷基、-OH、-OC1-4烷基或＝O组成的组的取代基取代。L可以是连接基，所述连接基具有为-C2-20亚烷基-的直链，任选地被一个或更多个-C1-4烷基、-OH、-OC1-4烷基或＝O取代基取代。L可以是未被取代的-C2-6亚烷基-(也被绘制为-(CH2)2-6-)，例如L可以是未被取代的-C3-4亚烷基-，例如-(CH2)3-或-(CH2)4-。L可以是连接基，所述连接基包含为3个至20个原子的直链亚杂烷基的直链，任选地被一个或更多个选自由-C1-4烷基、-OH、-OC1-4烷基或＝O组成的组的取代基取代。说明性地，L可以包含一个或更多个乙二醇单元。L可以是-CH2CH2(OCH2CH2)x-OCH2CH2-，其中x是0至10。在一个非限制性实例中，x是1、2、3、4、5或6。L可以包含一个或更多个酰胺基团。例如，L可以是-C2-6烷基-NHC(O)-C2-6烷基-，或者L可以是-(CH2)2-NHC(O)-(CH2)2-或-(CH2)3-NHC(O)-(CH2)2-。L可以包含一个或更多个天然或非天然氨基酸，例如L可以包含一个或更多个天然氨基酸，例如L可以包含一个或更多个选自由以下组成的组的氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺或谷氨酰胺。在一些实例中，L可以包含1个、2个或3个氨基酸单元。
N取代的酰胺A可以以两种可能的构型结合至L和Z，例如A的羰基碳可以结合至L，并且A的酰胺氮可以结合至Z。可选择地，A的羰基碳可以结合至Z，并且A的酰胺氮可以结合至L。这两种构型的实例如下文的式(Ic)和式(Id)所阐述的。
Z可以包括具有从5个至10个环成员的含氮杂环，例如5至10元杂环，其中环成员是形成杂环的骨架的原子。Z可以包括单环结构或包含两个或更多个环体系的稠合结构。在单环结构的情况下，Z可以包含5个或6个环成员，例如Z可以是5或6元杂环。在稠合结构的情况下，Z可以包含9个或10个环成员。含氮杂环可以包含多于一个杂原子，例如一个或更多个另外的氮杂原子、或者一个或更多个氧杂原子、或者一个或更多个硫杂原子、或者这样的杂原子的任何合适的组合。含氮杂环可以是芳香族的，例如吡啶基、嘧啶基、吡咯基、吡唑基、咪唑基、吲哚基、喹啉基、喹唑啉基。含氮杂环可以是脂肪族的，例如环烷基。脂肪族含氮杂环可以是饱和的，或者可以包含一个或更多个双键，但不是芳香族的。在一个实例中，脂肪族含氮杂环可以是吡咯烷基。
在Z是6元杂环的情况下，式(I)的化合物可以任选地被配置成使得A结合在6元环的2位(N构成1位)处并且烷基叠氮基基团结合在6元环的5位处。这样的构型可以被认为提供了相对于6元杂环的1,4取代模式。
在一些选项中，式(I)的化合物可以具有(Ia)：
其中R1、R2、L、A和Z是如上文关于式(I)定义的，并且p是1、2、3或4。
在一些选项中，式(Ia)的化合物可以具有(Ib)
其中R1、R2、L、A和p是如上文关于式(I)和式(Ia)定义的，并且X是CH或N。
式(Ia)的化合物任选地可以是式(Ic)的化合物
其中R1、R2、L、A和p是如上文关于式(I)和式(Ia)定义的。
如上文提及的，式(Ia)的化合物任选地可以是式(Id)或式(Ie)的化合物
其中R1、R2、L、A和p是如上文关于式(I)和式(Ia)定义的。即，A可以具有任何合适的配置。
在一些实例中，式(Ib)和式(Id)的化合物可以是式(Ik)的化合物
其中R1、R2、R3、X和p是如上文关于式(I)、式(Ia)和式(Ib)定义的。
式(Ik)的化合物任选地可以是式(Im)的化合物
其中R1、R2、R3、X和p是如上文关于式(I)、式(Ia)和式(Ib)定义的，并且n是从2至20的整数。例如，n可以是1和10之间，例如1和6之间，例如2、3、4、5或6的整数。例如，n可以是3或4。
在一个具体且非限制性的实例中，式(I)、式(Ia)、式(Ib)和式(Ie)的化合物可以是具有式(If)的化合物
在另一个具体且非限制性的实例中，式(I)、式(Ia)、式(Ic)和式(Ie)的化合物可以是具有式(Ig)的化合物
在还其他非限制性实例中，式(I)、式(Ia)、式(Ib)和式(Id)的化合物可以是具有式(Ih)或式(Ij)的化合物：
在一些方面中，提供了一种共聚物，该共聚物通过使如由式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ij)、式(Ik)或式(Im)定义的化合物与至少一种其他的重复单体单元反应来形成。
在一些方面中，提供了一种共聚物，该共聚物包含式(II)的重复单体单元
其中R1是H或C1-4烷基；
R2是H或C1-4烷基；
L是连接基，所述连接基包含含有2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；
E是包含1个至4个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；
A是具有式
的N取代的酰胺，其中R3是H或C1-4烷基；并且
Z是含氮杂环；以及
至少一种其他的重复单体单元。
将理解，R1、R2、L、A、Z和E可以如上文关于式(I)阐述的来定义。
将理解，式(II)的重复单体单元可以衍生自式(I)的化合物。式(I)的化合物的丙烯酰基基团中的碳碳双键可以聚合，从而产生包含式(I)的重复单体单元的共聚物。将理解，式(II)的重复单体单元可以衍生自式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ij)、式(Ik)或式(Im)的化合物中的任一种。
任选地，至少一种其他的重复单体单元可以选自由以下组成的组：聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚硅氧烷、有机硅、聚丙烯醛、聚磷腈、聚异氰酸酯、多元醇和多糖及其任何组合。
该共聚物可以例如包含式(IIa)的重复单体单元：
该共聚物可以例如包含式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元：
其中R1、R2和X是如上文关于式(I)、式(Ia)和式(Ib)定义的，并且式(IIc)中的n是从2至20的整数。
至少一种其他的重复单体单元任选地可以是式(III)的化合物
其中
R4是H或C1-4烷基；
R5是H或C1-4烷基；并且
R6是H或C1-4烷基。
R4可以是例如H或具有1个和4个之间的碳原子的直链或支链的烷基基团。例如，R4可以是H或甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。说明性地，R4可以是H或甲基。
R5可以是例如H或具有1个和4个之间的碳原子的直链或支链的烷基基团，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。例如，R5可以是H或甲基。
R6可以是例如H或具有1个和4个之间的碳原子的直链或支链的烷基基团，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。例如，R6可以是H或甲基。
该共聚物可以包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元、式(III)的重复单体单元和至少一种其他的重复单体单元。
在另一个方面中，提供了一种基底-共聚物产物，该基底-共聚物产物由如上文参照式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)阐述的共聚物与基底例如如本文描述的基底的反应形成。该基底共聚物产物可以通过共聚物的叠氮基基团与基底的表面上的含烯基或炔基的基团的反应来形成。
如上文阐述的使基底与共聚物反应可以导致官能化的基底，其中叠氮基侧基被配置成与靶分子(例如生物分子或官能化的生物分子)中发现的烯基基团或炔基基团反应。官能化的基底可以用于诸如测序或分子分析的应用。
在另一个方面中，提供了一种结构，该结构包括共价地结合至基底的共聚物，其中基底结合的共聚物包含共价地结合至基底的重复单体单元，其中重复的、共价结合的单体单元是式(IV)的化合物：
其中R1、R2、L、A、Z、E如上文关于式(I)阐述的来定义，
是单键或双键，并且三唑或三唑啉通过一个或两个三唑/三唑啉环碳原子直接地或间接地通过连接基被共价地结合至基底。将理解，式(IV)的重复的共价结合的单体单元可以衍生自式(I)的化合物。将理解，式(IV)的重复单体单元可以衍生自式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ij)、式(Ik)或式(Im)的化合物中的任一种。
重复的、共价结合的单体单元可以是式(IVa)的化合物，
其中R1、R2、L、A、Z和p是如上文关于式(I)和式(Ia)阐述的所定义，
是单键或双键，并且三唑或三唑啉通过一个或两个三唑/三唑啉环碳原子直接地或间接地通过连接基被共价地结合至基底。
重复的、共价结合的单体单元可以是式(IVb)、式(IVc)、式(IVd)或式(IVe)的化合物：
其中R1、R2、R3、X和p是如上文关于式(I)、式(Ia)和式(Ib)阐述的所定义，
是单键或双键，并且三唑或三唑啉通过一个或两个三唑/三唑啉环碳原子直接地或间接地通过连接基被共价地结合至基底；并且式(IVc)中的n是从2至20的整数。例如，n可以是1和10之间，例如1和6之间，例如2、3、4、5或6的整数，例如n可以是3或4。
重复的、共价结合的单体单元可以是式(V)的化合物
其中R1、R2、L、A、Z和E是如上文关于式(I)定义的，并且其中G是三唑/三唑啉环和基底之间的连接基。
G可以是例如硅烷连接基。例如，G可以是-X’-RC-Si(O-)3，其中X’是硅烷连接基前体的基团X与共聚物的叠氮基基团反应的产物。X可以是烯基、炔基、降冰片烯基或双环壬炔基。X’可以是单键，双键，
其中虚线5元环是三唑啉单元，或者
其中虚线5元环是三唑啉单元。在一些实例中，G是-环烷基-CH2CH2-Si(O-)3，其中环烷基稠合至三唑啉单元。在一些实例中，G是-环烯基-CH2CH2-Si(O-)3，其中环烯基稠合至三唑单元并且与三唑单元共享双键。
重复的、共价结合的单体单元可以是式(Va)的化合物
其中R1、R2、L、A、Z和p是如上文关于式(I)和式(Ia)阐述的所定义，并且G是如上文关于式(V)定义的。
重复的、共价结合的单体单元可以是式(Vb)、式(Vc)、式(Vd)或式(Ve)的化合物：
其中R1、R2、R3、X和p是如上文关于式(I)、式(Ia)和式(Ib)定义的；G是如上文关于式(V)定义的；并且式(Vc)中的n是从2至20的整数。例如，n可以是1和10之间，例如1和6之间，例如2、3、4、5或6的整数，例如n可以是3或4。
在方面中，提供了一种共聚物-寡核苷酸产物，该共聚物-寡核苷酸产物由如式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)定义的共聚物和一种或更多种寡核苷酸之间的反应形成。该共聚物寡核苷酸产物可以由共聚物的叠氮基基团和烯烃或炔烃官能化的寡核苷酸的反应形成。
说明性地，寡核苷酸可以是或包括DNA、RNA、基因组DNA、模板DNA片段或引物诸如扩增引物。扩增引物可以是用于合成测序系统的P5或P7序列。
在另一个方面中，提供了一种寡核苷酸结合的共聚物，该寡核苷酸结合的共聚物包含式(IV)的重复单体单元：
其中R1、R2、R3、L、A、Z和E是如上文关于式(I)定义的；
该共聚物通过一个或两个三唑/三唑啉环碳原子直接地或间接地通过连接基被共价地结合至寡核苷酸。
将理解，式(IV)的重复单体单元可以衍生自式(I)的化合物。将理解，式(IV)的重复单体单元可以衍生自式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ij)、式(Ik)或式(Im)的化合物中的任一种。
例如，寡核苷酸结合的重复单体单元可以具有式(IVa)：
其中R1、R2、R3、L、A、Z和p是如上文关于式(I)和式(Ia)定义的；
该共聚物通过一个或两个三唑/三唑啉环碳原子直接地或间接地通过连接基被共价地结合至寡核苷酸。
例如，寡核苷酸结合的重复单体单元可以具有式(IVb)、式(IVc)、式(IVd)或式(IVe)：
其中R1、R2、p和X是如上文关于式(I)、式(Ia)和式(Ib)定义的，并且式(IVc)中的n是从2至20的整数。例如，n可以是1和10之间，例如1和6之间，例如2、3、4、5或6的整数，例如n可以是3或4。
在一些实例中，寡核苷酸结合的重复单体单元可以具有式(VI)：
寡核苷酸结合的重复单体单元可以具有式(VIa)：
其中R1、R2、L、A、Z和p是如上文关于式(I)和式(Ia)阐述的所定义，并且G是如上文关于式(V)定义的。
在一些实例中，寡核苷酸结合的重复单体单元可以任选地具有式(VIb)或式(VIc)、式(VId)或式(VIe)：
其中R1、R2、R3、X和p是如上文关于式(I)、式(Ia)和式(Ib)定义的；G是如上文关于式(V)定义的；并且式(VIc)中的n是从2至20的整数。例如，n可以是1和10之间，例如1和6之间，例如2、3、4、5或6的整数，例如n可以是3或4。
在另一个方面中，提供了一种共聚物-基底-寡核苷酸产物，该共聚物-基底-寡核苷酸产物由如上文参照式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)阐述的共聚物与基底和一种或更多种寡核苷酸的反应形成。一种或更多种寡核苷酸可以包括DNA、RNA、基因组DNA、模板DNA片段或引物诸如扩增引物。扩增引物可以是用于合成测序系统的P5或P7序列。
在另一个方面中，提供了一种将如上文参照式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)阐述的共聚物固定至基底的方法，该方法包括使共聚物的叠氮基基团与基底的表面上的多于一个含烯基或炔基的官能团反应，以在共聚物和基底的表面之间形成共价键。含烯烃或炔烃的官能团可以是例如烯基、炔基、环炔基或环烯基。在一些具体的非限制性实例中，含烯烃或炔烃的基团是降冰片烯基。在一些具体的非限制性实例中，含烯烃或炔烃的基团是硅烷。在一些具体的非限制性实例中，含烯烃或炔烃的基团是包含降冰片烯基团的硅烷。在固定之前，该方法还可以包括将共聚物施加至基底的表面。例如，可以通过将共聚物前体溶液施加至基底的表面并将前体溶液固化以形成共聚物来将共聚物施加至表面。共聚物前体溶液或共聚物可以使用本领域技术人员已知的任何已知的表面施加技术来施加至基底，所述表面施加技术例如流过、旋涂、喷涂、浸涂或喷墨涂覆。在将共聚物施加至基底之后，过量的共聚物可以通过抛光步骤去除(例如，从图案化基底的间隙区域，在图案化区域诸如井处留下共聚物)。
在一些实例中，固定共聚物的方法还包括在将共聚物固定在基底上之前，用含烯基或炔基的基团将基底官能化。在一些实例中，基底的表面用含烯烃或炔烃的硅烷预处理。例如，官能化的硅烷可以通过化学气相沉积(CVD)法沉积到表面上。在一些实例中，官能化的硅烷可以通过CVD法使用收率工程系统(YES)烘箱施加至第一表面上。
在方面中，提供了一种将多于一个寡核苷酸接枝至如上文由式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)定义的共聚物的方法，该方法包括使共聚物的叠氮基基团与多于一个寡核苷酸反应。多于一个寡核苷酸包含烯基基团或炔基基团，并且反应在共聚物的叠氮基基团和寡核苷酸的烯基基团或炔基基团之间发生。含烯烃或炔烃的基团可以是烯基、炔基、环烯基或环炔基、或其被取代的变体。例如，含烯烃或炔烃的基团包括环炔基，例如双环[6.1.0]壬-4-炔(BCN)。含烯烃或炔烃的基团可以包括炔基。
在将共聚物固定至基底之前，寡核苷酸可以被接枝至共聚物。例如，在将共聚物固定至基底之后，寡核苷酸可以被接枝至共聚物。基底和寡核苷酸上的含烯烃或炔烃的基团可以相同或不同。该方法还可以包括洗涤步骤以去除未反应的(未接枝的)寡核苷酸。该方法还可以包括干燥步骤。
在另一个方面中，提供了一种制备式(I)的化合物的方法：
该方法包括使式(X)的化合物与式(XI)的丙烯酸酯反应：
以形成式(I)的化合物；其中R1、R2、L、A、Z和E是如上文关于式(I)阐述的；并且Hal是Cl或F。
还提供了一种制备式(Ik)的化合物的方法：
该方法包括使式(Xa)的化合物：
与式(XI)的丙烯酸酯反应：
其中R1、R2、R3、L、X和p是如上文关于式(I)、式(Ia)和式(Ib)阐述的；并且Hal是Cl或F，以形成式(Ij)的化合物。
该方法还可以包括使式(XII)的化合物：
与式(XIII)的化合物反应：
从而形成式(Xa)的化合物；其中R3、X和p是如上文关于式(I)和式(Ia)阐述的；Pg是H或氨基保护基团；并且Y是-OH或-Cl。
还提供了一种制备式(Ik)的化合物的方法，该方法包括使式(XIV)的化合物：
与式(XV)的化合物反应：
以形成式(Ik)的化合物
其中R1、R2、R3、L、X和p是如上文关于式(I)、式(Ia)和式(Ik)阐述的；Y是-OH或-Cl。
制备式(XIV)的化合物的方法还可以包括使式(XII)的化合物与环状酸酐(诸如琥珀酸酐或戊二酸酐)反应，以形成式(XIV)的化合物。
还提供了一种形成根据式(Ie)的化合物的方法
其中该方法包括使式(Xb)的化合物：
与式(XI)的丙烯酸酯反应：
其中R1、R2、R3、L、Z和p是如上文关于式(I)和式(Ia)定义的；并且Hal是Cl或F；
以形成式(Ie)的化合物。
根据式(Xb)的化合物可以通过以下方法来形成，该方法包括使式(XVI)的化合物
与式(XVII)的化合物反应
以形成(Xb)的化合物的步骤
其中R1、R2、R3、L、Z和p是如上文关于式(I)和式(Ia)定义的；Pg是H或氨基保护基团。
如本文描述的寡核苷酸结合的共聚物可以用于多种扩增技术。可以使用的示例性技术包括但不限于聚合酶链式反应(PCR)、滚环扩增(RCA)、多重置换扩增(MDA)、或随机引物扩增(RPA)或其组合。在一些实例中，用于扩增的一种或更多种引物被附接至基底上的共聚物涂层。利用两种附接的引物的格式能够进行桥扩增，因为双链扩增子形成已经被拷贝的模板序列侧翼的两种附接的引物之间的桥样结构。还可以进行其中一种扩增引物被附接至共聚物涂层，且第二引物在溶液中的扩增(例如，乳液PCR)，或两种引物在溶液中的扩增。
本文描述的共聚物涂覆的基底可以在用于确定靶核酸的核苷酸序列的方法中使用。例如，该方法包括：
将靶核酸与经由如本文描述的共聚物共价地结合至基底的多于一种引物中的一种杂交(或与式(VI)、式(VIa)、式(VIb)、式(VIc)、式(VId)或式(VIe)的重复单体单元的寡核苷酸杂交)；
使用多于一种引物扩增杂交的靶核酸，以形成基底结合的扩增子的簇；
用标记的核苷酸和聚合酶处理基底结合的扩增子的簇，使得当核苷酸被聚合酶并入时产生可检测的信号；以及检测信号，从而确定靶核酸的核苷酸序列。
对于被附接至存在于流动池中的基底的表面上的聚合物涂层的多核苷酸的一个或更多个，在每个流动步骤期间并入的一个或更多个核苷酸的确定通过检测在模板处或模板附近产生的信号来实现。在一些实例中，可检测的信号包括光学信号。在其他实例中，可检测的信号包括非光学信号。在这样的实例中，非光学信号包括在被测序的一个或更多个核酸处或一个或更多个核酸附近的pH或电流的变化。
合适的测序方法包括但不限于合成测序、焦磷酸测序、连接测序和本领域已知的其他方法。
在合成测序方法中，一个或更多个核苷酸被提供给与多核苷酸聚合酶缔合的模板多核苷酸。多核苷酸聚合酶将一个或更多个核苷酸并入到与多核苷酸模板互补的新合成的核酸链中。合成从与模板多核苷酸的一部分互补或与在模板多核苷酸的一个末端处共价地结合的通用核酸或非可变核酸的一部分互补的寡核苷酸引物开始。由于核苷酸针对模板多核苷酸并入，所以产生允许确定在测序方法的每个步骤期间哪个核苷酸已经被并入的可检测的信号。以此方式，可以产生与模板多核苷酸的至少一部分互补的核酸序列，从而允许确定模板多核苷酸的至少一部分的核苷酸序列。
可以使用本发明的共聚物和基底的其他有用的技术包括DNA聚合酶活性的实时监测、检测核苷酸并入时质子释放的SBS技术(例如，Ion Torrent,Thermo Fisher)和基因表达分析。例如，核苷酸并入可以通过携带荧光团的聚合酶和γ-磷酸标记的核苷酸之间的荧光共振能量转移(FRET)相互作用，或用零模波导(ZMW)来检测。基因表达可以使用RNA测序技术(诸如，被称为数字RNA测序的那些)来检测或定量。RNA测序技术可以使用本领域已知的测序方法(诸如，上文阐述的那些)进行。基因表达还可以使用通过阵列的直接杂交进行的杂交技术或使用测定的产物在阵列上被检测的多重测定来检测或定量。
在式(I)-式(Ik)的化合物、式(II)-式(IIe)的重复单体单元、式(IV)-式(IVd)的重复单体单元、式(V)-式(Vd)的重复单体单元和式(VI)-式(VId)的重复单体单元的一些实例中，R1是H。在一些实例中，R1是H或甲基。在一些实例中，R1是C1-4烷基。在一些实例中，R1是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。
在一些实例中，R2是H。在一些实例中，R2是H或甲基。在一些实例中，R2是C1-4烷基。在一些实例中，R2是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。
在一些实例中，R3是H。在一些实例中，R3是H或甲基。在一些实例中，R3是C1-4烷基。在一些实例中，R3是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。
在一些实例中，X是CH。在一些实例中，X是N。
在一些实例中，p是1。在一些实例中，p是1或2。
在一些实例中，L是连接基，所述连接基具有为-C2-20亚烷基-或3个至20个原子的直链亚杂烷基的直链，每个任选地被一个或更多个选自由-C1-4烷基、-OH、-OC1-4烷基或＝O组成的组的取代基取代。在一些实例中，L是连接基，所述连接基具有为-C2-20亚烷基-的直链，任选地被一个或更多个-C1-4烷基、-OH、-OC1-4烷基或＝O取代基取代。在一些实例中，L是未被取代的-C2-6亚烷基-(也被绘制为-(CH2)2-6-)。在一些实例中，L是未被取代的-C3-4亚烷基-。在一些实例中，L是-(CH2)3-。在一些实例中，L是-(CH2)4-。
在一些实例中，L是连接基，所述连接基具有为3个至20个原子的直链亚杂烷基的直链，任选地被一个或更多个选自由-C1-4烷基、-OH、-OC1-4烷基或＝O组成的组的取代基取代。在一些实例中，L包含一个或更多个乙二醇单元。在一些实例中，L是-CH2CH2(OCH2CH2)x-OCH2CH2-，其中x是0至10。在一些实例中，x是1、2、3、4、5或6。在一些实例中，L包含一个或更多个酰胺基团。在一些实例中，L是-C2-6烷基-NHC(O)-C2-6烷基-。在一些实例中，L是-(CH2)2-NHC(O)-(CH2)2-或-(CH2)3-NHC(O)-(CH2)2-。在一些实例中，L包含一个或更多个天然或非天然氨基酸。在一些实例中，L包含一个或更多个天然氨基酸。在一些实例中，L包含一个或更多个选自由以下组成的组的氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺或谷氨酰胺。在一些实例中，L包含1个、2个或3个氨基酸单元。
在一些实例中，式(Ik)的化合物是式(Im)的化合物。在一些实例中，式(IIb)的重复单体单元是式(IIc)的重复单体单元。在一些实例中，式(IVb)的重复单体单元是式(IVc)的重复单体单元。在一些实例中，式(Vb)的重复单体单元是式(Vc)的重复单体单元。在一些实例中，式(VIb)的重复单体单元是式(VIc)的重复单体单元。在每个独立的式的一些实例中，R1是H。在一些实例中，R1是H或甲基。在一些实例中，R1是C1-4烷基。在一些实例中，R1是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。
在一些实例中，R2是H。在一些实例中，R2是H或甲基。在一些实例中，R2是C1-4烷基。在一些实例中，R2是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。
在一些实例中，R3是H。在一些实例中，R3是H或甲基。在一些实例中，R3是C1-4烷基。在一些实例中，R3是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。
在一些实例中，X是CH。在一些实例中，X是N。
在一些实例中，n是1-10、1-6、或2、3、4、5或6。在一些实例中，n是3或4。
在一些实例中，p是1。在一些实例中，p是1或2。
在一些实例中，式(IV)、式(IVa)、式(IVb)、式(IVc)、式(IVd)或式(IVe)的
是单键。在一些实例中，它是双键。在一些实例中，式(IV)、式(IVa)、式(IVb)、式(IVc)、式(IVd)或式(IVe)的三唑通过一个或两个三唑/三唑啉环碳原子(直接地或间接地通过连接基)被共价地结合至表面。
在式(V)、式(Va)、式(Vb)、式(Vc)、式(Vd)或式(Ve)或式(VI)、式(VIa)、式(VIb)、式(VIc)、式(VId)或式(VIe)的一些实例中，G是三唑/三唑啉环和基底之间的连接基。在一些实例中，G是硅烷连接基。在一些实例中，G是-X’-RC-Si(O-)3，其中X’是硅烷连接基前体的基团X与共聚物的叠氮基基团反应的产物。在一些实例中，X是烯基、炔基、降冰片烯基或双环壬炔基。因此，在一些实例中，X’是单键，双键，
其中虚线5元环是三唑啉单元，或者
其中虚线5元环是三唑啉单元。在一些实例中，G是-环烷基-CH2CH2-Si(O-)3，其中环烷基稠合至三唑啉单元。在一些实例中，G是-环烯基-CH2CH2-Si(O-)3，其中环烯基稠合至三唑单元并且与三唑单元共享双键。
在一些实例中是包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元和至少一种其他的重复单体单元的共聚物。至少一种其他的重复单体单元选自由以下组成的组：聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚硅氧烷、有机硅、聚丙烯醛、聚磷腈、聚异氰酸酯、多元醇和多糖及其组合。在一些实例中，该共聚物包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元和式(III)的重复单体单元。在一些方面中，该共聚物包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元、式(III)的重复单体单元和至少一种其他的重复单体单元，如上文描述的。
在式(III)的重复单体单元的一些实例中，R4是H。在一些实例中，R4是C1-4烷基。在一些方面中，R4是H或甲基。在一些实例中，R4是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。
在一些实例中，R5是H。在一些实例中，R5是C1-4烷基。在一些方面中，R5是H或甲基。在一些实例中，R5是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。
在一些实例中，R6是H。在一些实例中，R6是C1-4烷基。在一些方面中，R6是H或甲基。在一些实例中，R6是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。
本申请中提供的一些实例涉及具有共价地结合至基底的如本文描述的共聚物的基底，其中基底结合的共聚物包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元。因此，在一些实例中，基底结合的共聚物包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元和(直接地或间接地经由连接基)共价地结合至基底的重复单体单元。在一些实例中，基底结合的共聚物包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元和式(IVb)、式(IVc)、式(IVd)或式(IVe)的重复单体单元：
其中R1、R2、R3、X、L、p和n是如本文定义的，
是单键或双键，并且三唑或三唑啉通过一个(例如，其中基底结合的烯基基团或炔基基团是无环的)或两个(例如，其中基底结合的烯基基团或炔基基团是环的一部分)三唑/三唑啉环碳原子(直接地或间接地通过连接基)被共价地结合至基底。
在一些实例中，基底结合的共聚物包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元和式(Vb)、式(Vc)、式(Vd)或式(Ve)的重复单体单元：
其中R1、R2、R3、X、n、p和G是如本文定义的。
本文描述了一种包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元的共聚物，其中该共聚物被共价地结合至寡核苷酸。因此，在一些实例中，寡核苷酸结合的共聚物包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元和共价地结合至寡核苷酸的重复单体单元。在一些实例中，寡核苷酸结合的共聚物包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元和式(IV)、式(IVa)、式(IVb)、式(IVc)、式(IVd)或式(IVe)的重复单体单元，其中R1、R2、R3、L、p和n是如本文定义的，
是单键或双键，并且共聚物通过一个或两个三唑/三唑啉环碳原子(直接地或间接地通过连接基)被共价地结合至寡核苷酸。在一些实例中，寡核苷酸结合的共聚物包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元和式(VIb)、式(VIc)、式(VId)或式(VIe)的重复单体单元：
其中R1、R2、R3、X、n、p和G各自如本文定义。
在一些实例中，附接的寡核苷酸是DNA、RNA、基因组DNA、模板DNA片段或引物诸如扩增引物。在一些实例中，寡核苷酸是引物。在一些实例中，引物是用于合成测序系统的P5和P7序列。
在一些实例中，本文描述的共聚物被共价地结合至基底和寡核苷酸两者。因此，在一些实例中，共聚物包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元，式(V)、式(Va)、式(Vb)、式(Vc)、式(Vd)或式(Ve)的重复单体单元以及式(VI)、式(VIa)、式(VIb)、式(VIc)、式(VId)或式(VIe)的重复单体单元。
本申请提供的一些实例涉及制备式(Ik)的化合物的方法，制备包含式(IIb)的重复单体单元的共聚物的方法，以及制备包含式(IIb)的重复单体单元和式(III)的重复单体单元的共聚物的方法。
本文描述了一种制备式(Ik)的化合物的方法：
该方法包括使式(Xa)的化合物：
与式(XI)的丙烯酸酯反应：
其中R1、R2、R3、L、p和X是如本文定义的，并且Hal是C1或F。
在一些实例中，该方法包括使式(XII)的化合物：
其中p、R3和X是如本文定义的；
与式(XIII)的化合物反应：
其中
Pg是H或氨基保护基团；并且
Y是-OH或-Cl；
以形成式(Xa)的化合物。
在其他方面中是一种制备式(I)的化合物的方法，该方法包括使式(XIV)的化合物：
其中Y是-OH或-Cl；
与式(XV)的化合物反应：
以形成式(Ik)的化合物。
这样的方法还可以包括使式(XII)的化合物与环状酸酐(诸如琥珀酸酐或戊二酸酐)反应，以形成式(XIV)的化合物。
本申请提供的一些实例涉及一种将如本文描述的共聚物(或寡核苷酸结合的共聚物)固定在基底上的方法，该方法包括使包含式(II)、式(IIa)、式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元的共聚物的叠氮基基团与基底上的含烯基或炔基的基团反应，以在共聚物和基底之间形成共价键。在一些实例中，含烯烃或炔烃的基团是烯基、炔基或环炔基、环烯基。在一些实例中，含烯烃或炔烃的基团是降冰片烯基。在一些实例中，含烯烃或炔烃的基团是硅烷。在一些实例中，含烯烃或炔烃的基团是包含降冰片烯基团的硅烷。在一些实例中，在固定之前，该方法还包括将共聚物施加至基底的表面。在其他实例中，通过将共聚物前体溶液施加至基底的表面并将前体溶液固化以形成共聚物来将共聚物施加至表面。共聚物前体溶液或共聚物可以使用本领域技术人员已知的任何已知的表面施加技术来施加至基底，所述表面施加技术例如流过、旋涂、喷涂、浸涂或喷墨涂覆。在一些实例中，在将共聚物施加至基底之后，过量的共聚物通过抛光步骤去除(例如，从图案化基底的间隙区域，在图案化区域诸如井处留下共聚物)。
在一些实例中，固定共聚物的方法还包括在将共聚物固定在基底上之前，用含烯基或炔基的基团将基底官能化。在一些实例中，基底的表面用含烯烃或炔烃的硅烷预处理。在一些实例中，官能化的硅烷通过化学气相沉积(CVD)法沉积到表面上。在一些这样的实例中，官能化的硅烷可以通过CVD法使用收率工程系统(YES)烘箱施加至第一表面上。
如本文描述的将寡核苷酸接枝至共聚物的方法包括使共聚物的叠氮基基团与寡核苷酸上的含烯基或炔基的基团反应，以形成寡核苷酸结合的共聚物。在一些实例中，含烯烃或炔烃的基团是烯基、炔基、环烯基、或环炔基或其被取代的变体。在一些实例中，含烯烃或炔烃的基团包括环炔基，例如双环[6.1.0]壬-4-炔(BCN)。在一些其他实例中，含烯烃或炔烃的基团包括炔基。在一些实例中，在将共聚物固定至基底之前，寡核苷酸被接枝至共聚物。在一些实例中，在将共聚物固定至基底之后，寡核苷酸被接枝至共聚物。基底和寡核苷酸上的含烯烃或炔烃的基团可以相同或不同。在一些实例中，该方法还包括洗涤步骤以去除未反应的(未接枝的)寡核苷酸。在一些实例中，该方法还包括干燥步骤。
测序应用
如本文描述的寡核苷酸阵列可以用于多种扩增技术。可以使用的示例性技术包括但不限于聚合酶链式反应(PCR)、滚环扩增(RCA)、多重置换扩增(MDA)、或随机引物扩增(RPA)或其组合。在特定的实例中，用于扩增的一种或更多种引物被附接至基底上的共聚物涂层。利用两种附接的引物的格式能够进行桥扩增，因为双链扩增子形成已经被拷贝的模板序列侧翼的两种附接的引物之间的桥样结构。还可以进行其中一种扩增引物被附接至共聚物涂层，且第二引物在溶液中的扩增(例如，乳液PCR)，或两种引物在溶液中的扩增。
在一些实例中，本文描述的共聚物涂覆的基底可以在用于确定靶核酸的核苷酸序列的方法中使用。在这样的实例中，该方法包括：
将靶核酸与经由如本文描述的共聚物共价地结合至基底的多于一种引物中的一种杂交(或与式(VI)、式(VIa)、式(VIb)、式(VIc)、式(VId)或式(VIe)的重复单体单元的寡核苷酸杂交)；
使用多于一种引物扩增杂交的靶核酸，以形成基底结合的扩增子的簇；
用标记的核苷酸和聚合酶处理基底结合的扩增子的簇，使得当核苷酸被聚合酶并入时产生可检测的信号；以及检测信号，从而确定靶核酸的核苷酸序列。
对于被附接至存在于流动池中的基底的表面上的聚合物涂层的多核苷酸的一个或更多个，在每个流动步骤期间并入的一个或更多个核苷酸的确定通过检测在模板处或模板附近产生的信号来实现。在一些实例中，可检测的信号包括光学信号。在其他实例中，可检测的信号包括非光学信号。在这样的实例中，非光学信号包括在被测序的一个或更多个核酸处或一个或更多个核酸附近的pH或电流的变化。
合适的测序方法包括但不限于合成测序、焦磷酸测序、连接测序和本领域已知的其他方法。
在合成测序中，一个或更多个核苷酸被提供给与多核苷酸聚合酶缔合的模板多核苷酸。多核苷酸聚合酶将一个或更多个核苷酸并入到与多核苷酸模板互补的新合成的核酸链中。合成从与模板多核苷酸的一部分互补或与在模板多核苷酸的一个末端处共价地结合的通用核酸或非可变核酸的一部分互补的寡核苷酸引物开始。由于核苷酸针对模板多核苷酸并入，所以产生允许确定在测序方法的每个步骤期间哪个核苷酸已经被并入的可检测的信号。以此方式，可以产生与模板多核苷酸的至少一部分互补的核酸序列，从而允许确定模板多核苷酸的至少一部分的核苷酸序列。
可以使用本发明的共聚物和基底的其他有用的技术包括DNA聚合酶活性的实时监测、检测核苷酸并入时质子释放的SBS技术(例如，Ion Torrent,Thermo Fisher)和基因表达分析。例如，核苷酸并入可以通过携带荧光团的聚合酶和γ-磷酸标记的核苷酸之间的荧光共振能量转移(FRET)相互作用，或用零模波导(ZMW)来检测。基因表达可以使用RNA测序技术(诸如，被称为数字RNA测序的那些)来检测或定量。RNA测序技术可以使用本领域已知的测序方法(诸如，上文阐述的那些)进行。基因表达还可以使用通过阵列的直接杂交进行的杂交技术或使用测定的产物在阵列上被检测的多重测定来检测或定量。
应理解，如本文描述的本公开内容的每个方面的任何相应的特征/实例可以以任何适当的组合一起实施，并且来自这些方面中的任何一个或更多个方面的任何特征/实例可以与如本文描述的其他方面的任何特征以任何适当的组合一起实施。
另外的实施例
在以下实施例中进一步详细地公开了另外的实施例，这些实施例不以任何方式意图限制权利要求的范围。
实施例1. 4-丙烯酰胺基-N-(6-(叠氮基甲基)吡啶-3-基)丁酰胺。
步骤1.叔丁基(4-((6-(叠氮基甲基)吡啶-3-基)氨基)-4-氧代丁基)氨基甲酸酯。向6-(叠氮基甲基)吡啶-3-胺和4-((叔丁氧基羰基)氨基)丁酸的溶液添加在极性溶剂诸如二氯甲烷或DMF中的合适的酰胺偶联试剂(诸如EDC/DMAP或EDC/HOBt)。将所得到的混合物在rt搅拌。分离并纯化产物。
步骤2.4-氨基-N-(6-(叠氮基甲基)吡啶-3-基)丁酰胺。向在二氯甲烷中的来自步骤1的产物的溶液添加TFA。将所得到的混合物在rt(室温)搅拌以去除Boc基团。分离并纯化产物。
步骤3.将在二氯甲烷中的步骤2的产物的溶液用丙烯酰氯和Et3N处理，并且将所得到的混合物在rt搅拌。分离并纯化产物。
实施例2. 5-丙烯酰胺基-N-(6-(叠氮基甲基)吡啶-3-基)戊酰胺。
如实施例1描述的，使用5-((叔丁氧基羰基)氨基)戊酸代替4-((叔丁氧基羰基)氨基)丁酸来制备标题化合物。
实施例3. 5-丙烯酰胺基-N-(6-(叠氮基甲基)吡啶-3-基)-C6-20-烷基酰胺(z＝1、
2、3、4、5、6、7或8)。
如实施例1描述的，使用合适的酸代替4-((叔丁氧基羰基)氨基)丁酸来制备标题化合物。
实施例4.N1-(6-(叠氮基甲基)吡啶-3-基)-N4-(2-甲基丙烯酰胺基乙基)琥珀酰
亚胺。
步骤1.4-((6-(叠氮基甲基)吡啶-3-基)氨基)-4-氧代丁酸。将在二氯甲烷中的6-(叠氮基甲基)吡啶-3-胺和琥珀酸酐的溶液在rt搅拌。分离并纯化产物。
步骤2.向在二氯甲烷或DMF中的步骤1的产物的溶液添加N-(2-氨基乙基)甲基丙烯酰胺和合适的酰胺偶联试剂(诸如EDC/DMAP或EDC/HOBt)。将所得到的混合物在rt搅拌。分离并纯化产物。
实施例5.N1-(6-(叠氮基甲基)吡啶-3-基)-N4-(3-甲基丙烯酰胺基丙基)琥珀酰
亚胺。
如实施例4描述的，用N-(3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺代替N-(2-氨基乙基)甲基丙烯酰胺来制备标题化合物。
实施例6.
步骤1.将5-羟甲基-L-脯氨酸的溶液用在二氯甲烷中的(PhO)2PON3处理，然后用在甲醇中的含水氢氧化钠处理，以形成叠氮基化合物，将其分离并纯化。
步骤2.将步骤1的产物和叔丁氧基羰基(tBOC)保护的丁烷-1,4-二胺的溶液用在二氯甲烷中的亚硫酰氯处理，并且将混合物在0℃搅拌持续1小时。然后将混合物用在二氯甲烷中的三甲胺处理，并且冷却持续4小时。分离并纯化产物。
步骤3.将步骤2的产物用合适的脱保护剂诸如在二氯甲烷中的三氟乙酸处理。然后分离并纯化产物。
步骤4.将步骤3的产物和丙烯酰氯的溶液用含水氢氧化钠在0℃处理持续2小时，然后在室温搅拌持续10小时。然后将该溶液用含水盐酸处理，并且将pH调节至7。将产物分离并纯化为N-[3-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氨基]丁基]-5-(叠氮基甲基)-2-吡咯烷。
实施例7
步骤1.将6-羟甲基-烟酸甲酯的溶液用在二氯甲烷中的(PhO)2PON3处理，以形成叠氮基化合物，将其分离并纯化。
步骤2.将步骤1的产物的溶液用含水氢氧化钠和乙醇处理，并且在室温搅拌持续12小时。将混合物的pH调节至7。分离并纯化产物。
步骤3.将步骤2的产物和叔丁氧基羰基(tBOC)保护的丁烷-1,4-二胺的溶液用在二氯甲烷中的亚硫酰氯处理，并且在0℃搅拌持续1小时。然后将反应混合物用在二氯甲烷中的三甲胺处理，并且冷却持续4小时。分离并纯化产物。
步骤4.将步骤3的产物用合适的脱保护剂诸如在二氯甲烷中的三氟乙酸处理。
步骤5.将步骤4的产物和丙烯酰氯的溶液用含水氢氧化钠处理，并在0℃搅拌持续2小时，将反应混合物的温度升高至室温，并将混合物在室温搅拌持续10小时。然后将该溶液用含水盐酸处理，并且将pH调节至7。将产物分离并纯化为N-[3-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氨基]丁基]-6-(叠氮基甲基)-3-吡啶甲酰胺。
实施例8
步骤1.将合适的酰胺偶联试剂，诸如在DMF中的TSTU和N,N-二异丙基乙胺，添加到4-氨基苯甲醇和t-Boc-N-酰胺基-PEG2-CH2CO2H的溶液。将所得到的混合物在室温搅拌，并且分离并纯化BOC保护的酰胺。
步骤2.将来自步骤1的产物用在DMF中的叠氮磷酸二苯酯(diphenylphosphorylazide)和DBU处理，并且将所得到的混合物在室温搅拌。
步骤3.将步骤2的产物通过用合适的脱保护剂诸如在二氯甲烷中的三氟乙酸处理来脱保护。
步骤4.将步骤3的产物的溶液用在吡啶中的丙烯酰氯处理，并且将所得到的混合物在4℃搅拌。将产物分离并纯化为
实施例9.共聚物生成。
将实施例1(2％-50％)和丙烯酰胺的溶液在AIBN(或其他水溶性形式，例如Vazo56)或KPS/TMED的存在下，或在受控自由基聚合(CRP)条件(例如RAFT、ATRP、NMP)下聚合。
实施例10.将共聚物固定至基底。
将如本文描述的共聚物的溶液通过旋涂施加至降冰片烯硅烷衍生的基底表面。将基底在60℃孵育持续1h，以将共聚物粘附至基底。
实施例11.共聚物与寡核苷酸的接枝。
将如实施例9或实施例10中描述的共聚物用在水性缓冲液中的炔烃官能化的寡核苷酸、铜(I)催化剂和铜配体处理。
将混合物施加至基底表面(例如，流动池通道)，并且将基底孵育并然后用缓冲液洗涤。与用不含杂环叠氮基单元(例如，烷基叠氮化物、苯基叠氮化物或苄基叠氮化物)的聚合物的接枝相比，在较低的铜负载量的情况下完成接枝。较低的铜负载量对于易于制造(较低毒性的试剂)、减少对接枝的寡核苷酸的DNA损伤、减少下游扩增期间和测序方案中存在的铜以减少对模板核酸的损伤、改进接枝反应动力学和较温和的接枝条件是有利的，因为快速、无添加剂的反应在复杂的制造工艺期间是有益的。
虽然多种说明性实施例在上文中描述，但是对于本领域技术人员将明显的是，可以在其中做出多种改变和修改，而不偏离本发明。所附的权利要求意图覆盖落入本发明的真正的精神和范围内的所有这样的改变和修改。
Claims (70)
1.一种式(I)的化合物
其中
R1是H或C1-4烷基；
R2是H或C1-4烷基；
L是连接基，所述连接基包含具有2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；
E是具有1个至4个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；
A是具有式
的N取代的酰胺，其中R3是H或C1-4烷基；并且
Z是含氮杂环。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中E是任选地被取代的C1-4亚烷基。
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其中所述化合物具有式(Ia)
其中p是1、2、3或4。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的化合物，其中所述含氮杂环包括6元环。
5.根据权利要求4所述的化合物，其中A和E在所述6元环的2位和5位处结合。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的化合物，其中所述含氮杂环包括5元环。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的化合物，其中所述含氮杂环是芳香族的。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的化合物，其中所述含氮杂环是饱和的。
9.根据权利要求1、2、3、4或5中任一项所述的化合物，其中所述化合物具有式(Ib)
其中X是CH或N。
10.根据权利要求1、2、3或6中任一项所述的化合物，其中所述化合物具有式(Ic)
11.根据权利要求1至10中任一项所述的化合物，其中所述化合物具有式(Id)
12.根据权利要求1至10中任一项所述的化合物，其中所述化合物具有式(Ie)
13.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物具有式(If)
14.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物具有式(Ig)
15.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物具有式(Ih)
16.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物具有式(Ij)
17.根据权利要求1、2、3、4、5、7、9或11中任一项所述的化合物，其中所述化合物具有式(Ik)：
其中X是CH或N。
18.根据权利要求17所述的化合物，其中所述式(Ik)的化合物是式(Im)的化合物：
其中n是从2至20的整数。
19.一种共聚物，包含式(II)的重复单体单元：
其中
R1是H或C1-4烷基；
R2是H或C1-4烷基；
L是连接基，所述连接基包含具有2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；
E是具有1个至4个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；
A是具有式
的N取代的酰胺，其中R3是H或C1-4烷基；并且
Z是含氮杂环；以及
至少一种其他的重复单体单元。
20.根据权利要求19所述的共聚物，其中所述式(II)的重复单体单元是式(IIa)的重复单体单元
其中p是1、2、3或4。
21.根据权利要求20所述的共聚物，其中所述式(IIa)的重复单体单元是式(IIb)、式(IIc)、式(IIe)或式(IIf)的化合物：
其中式(IIc)中的n是从2至20的整数。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的共聚物，其中所述至少一种其他的重复单体单元是式(III)的化合物：
其中
R4是H或C1-4烷基；
R5是H或C1-4烷基；并且
R6是H或C1-4烷基。
23.根据权利要求22所述的共聚物，其中所述共聚物包含式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元、式(III)的重复单体单元和至少一种其他的重复单体单元。
24.一种基底-共聚物产物，由根据权利要求19至23中任一项所述的共聚物与基底的反应形成。
25.根据权利要求24所述的基底-共聚物产物，其中所述基底共聚物产物通过所述共聚物的叠氮基基团与所述基底的表面上的含烯基或炔基的基团的反应来形成。
26.一种结构，包括共价地结合至基底的共聚物，其中基底结合的共聚物包含共价地结合至所述基底的重复单体单元，其中重复的、共价结合的单体单元是式(IV)的化合物：
其中
R1是H或C1-4烷基；
R2是H或C1-4烷基；
L是连接基，所述连接基包含由2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基组成的直链；
E是具有1个至4个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；
A是具有式
的N取代的酰胺，其中R3是H或C1-4烷基；
Z是含氮杂环；
三唑或三唑啉通过一个或两个三唑/三唑啉环碳原子直接地或间接地通过连接基被共价地结合至所述基底。
27.根据权利要求26所述的结构，其中所述重复的、共价结合的单体单元是式(IVa)的化合物：
其中p是1、2、3或4。
28.根据权利要求26所述的结构，其中所述重复的、共价结合的单体单元是式(V)的化合物：
其中G是所述三唑/三唑啉环和所述基底之间的连接基。
29.根据权利要求28所述的结构，其中所述重复的、共价结合的单体单元是式(Va)的化合物：
其中p是1、2、3或4。
30.根据权利要求27所述的结构，其中所述重复的、共价结合的单体单元是式(IVb)、式(IVc)、式(IVd)或式(IVe)的化合物：
其中
X是CH或N；并且
式(IVc)中的n是从2至20的整数。
31.根据权利要求26至30中任一项所述的结构，其中所述重复的、共价结合的单体单元是式(Vb)、式(Vc)、式(Vd)或式(Ve)的化合物：
其中G是所述三唑/三唑啉环和所述基底之间的连接基。
32.一种共聚物-寡核苷酸产物，由根据权利要求19至23中任一项所述的共聚物和一种或更多种寡核苷酸之间的反应形成。
33.根据权利要求32所述的共聚物-寡核苷酸产物，其中所述共聚物寡核苷酸产物由所述共聚物的叠氮基基团和烯烃或炔烃官能化的寡核苷酸的反应形成。
34.一种寡核苷酸结合的共聚物，包含式(IV)的寡核苷酸结合的重复单体单元：
其中
R1是H或C1-4烷基；
R2是H或C1-4烷基；
L是连接基，所述连接基包含由2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基组成的直链；
E是具有1个至4个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；
A是具有式
的N取代的酰胺，其中R3是H或C1-4烷基；
Z是含氮杂环；
所述共聚物通过一个或两个三唑/三唑啉环碳原子直接地或间接地通过连接基被共价地结合至所述寡核苷酸。
35.根据权利要求34所述的寡核苷酸结合的共聚物，其中所述寡核苷酸结合的重复单体单元具有式(IVa)：
其中p是1、2、3或4。
36.根据权利要求34所述的寡核苷酸结合的共聚物，其中所述寡核苷酸结合的重复单体单元具有式(VI)：
37.根据权利要求36所述的寡核苷酸结合的共聚物，其中所述寡核苷酸结合的重复单体单元具有式(VIa)：
其中p是1、2、3或4。
38.根据权利要求36所述的寡核苷酸结合的共聚物，其中所述寡核苷酸结合的重复单体单元具有式(IVb)、式(IVc)、式(IVd)或式(IVe)：
其中X是CH或N；p是1、2、3或4；并且式(IVc)中的n是从2至20的整数。
39.根据权利要求34-38中任一项所述的寡核苷酸结合的共聚物，其中所述寡核苷酸结合的重复单体单元具有式(VIb)、式(VIc)、式(VIa)或式(VIb)：
其中X是CH或N；并且式(IVc)中的n是从2至20的整数。
40.一种共聚物-基底-寡核苷酸产物，由根据权利要求19至23中任一项所述的共聚物与基底和一种或更多种寡核苷酸的反应形成。
41.一种将根据权利要求19至23中任一项所述的共聚物固定至基底的方法，所述方法包括使所述共聚物的叠氮基基团与所述基底的表面上的多于一个含烯基或炔基的官能团反应，以在所述共聚物和所述表面之间形成共价键。
42.一种将多于一个寡核苷酸接枝至根据权利要求19至23中任一项所述的共聚物的方法，所述方法包括使所述共聚物的叠氮基基团与所述多于一个寡核苷酸反应。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述多于一个寡核苷酸包含烯基基团或炔基基团，并且所述反应在所述共聚物的所述叠氮基基团和所述寡核苷酸的所述烯基基团或炔基基团之间发生。
44.一种制备式(I)的化合物的方法：
所述方法包括使式(X)的化合物与式(XI)的丙烯酸酯反应：
其中
R1是H或C1-4烷基；
R2是H或C1-4烷基；
L是连接基，所述连接基包含由2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基组成的直链；
E是具有1个至4个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基的直链；
A是具有式
的N取代的酰胺，其中R3是H或C1-4烷基；
Z是含氮杂环；并且
Hal是Cl或F
以形成所述式(I)的化合物。
45.一种制备式(Ik)的化合物的方法：
所述方法包括使式(Xa)的化合物：
与式(XI)的丙烯酸酯反应：
其中
R1是H或C1-4烷基；
R2是H或C1-4烷基；
L是连接基，所述连接基包含由2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基组成的直链；
p是1、2、3或4；
X是CH或N；并且
Hal是Cl或F
以形成式(Ik)的化合物。
46.根据权利要求45所述的方法，还包括使式(XII)的化合物：
与式(XIII)的化合物反应：
其中
Pg是H或氨基保护基团；并且
Y是-OH或-Cl；
以形成所述式(Xa)的化合物。
47.一种制备式(Ik)的化合物的方法，所述方法包括使式(XIV)的化合物：
其中Y是-OH或-Cl；
与式(XV)的化合物反应：
以形成所述式(Ik)的化合物。
其中
R1是H或C1-4烷基；
R2是H或C1-4烷基；
L是连接基，所述连接基包含由6个至8个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和任何氮原子上的任选的取代基组成的直链；
p是1、2、3或4；并且
X是CH或N。
48.根据权利要求47所述的方法，还包括使式(XII)的化合物与环状酸酐反应以形成所述式(XIV)的化合物。
49.一种式(Ik)的化合物：
其中
R1是H或C1-4烷基；
R2是H或C1-4烷基；
R3是H或C1-4烷基；
X是CH或N；
p是1、2、3或4；并且
L是连接基，所述连接基具有由2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和氮原子上的任选的取代基组成的直链。
50.根据权利要求49所述的化合物，其中所述式(Ik)的化合物是式(Im)的化合物：
其中
R1是H或C1-4烷基；
R2是H或C1-4烷基；
R3是H或C1-4烷基；
X是CH或N；
p是1、2、3或4；并且
n是从2至20的整数。
51.一种共聚物，包含式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元：
其中
R1是H或C1-4烷基；
R2是H或C1-4烷基；
R3是H或C1-4烷基；
X是CH或N；
p是1、2、3或4；
式(IIb)中的L是连接基，所述连接基具有由2个至20个选自由碳、氧和氮组成的组的原子以及链中碳和氮原子上的任选的取代基组成的直链；并且
式(IIc)中的n是从2至20的整数；
以及至少一种其他的重复单体单元。
52.根据权利要求51所述的共聚物，包含式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元和式(III)的重复单体单元：
其中
R4是H或C1-4烷基；
R5是H或C1-4烷基；并且
R6是H或C1-4烷基。
53.根据权利要求52所述的共聚物，其中所述共聚物包含式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元、式(III)的重复单体单元和至少一种其他的重复单体单元。
54.一种基底，包含共聚物，所述共聚物包含式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元和至少一种其他的重复单体单元，其中所述共聚物被共价地结合至所述基底。
55.根据权利要求54所述的基底，其中共价附接通过式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的单体单元的叠氮基基团与所述基底的表面上的含烯基或炔基的基团的反应进行。
56.根据权利要求54所述的基底，其中所述基底结合的共聚物还包含共价地结合至基底的重复单体单元，其中所述重复的、共价结合的单体单元由式(IVb)、式(IVc)、式(IVd)或式(IVe)表示：
其中R1、R2、R3、L、p和n是如本文定义的，
是单键或双键，并且三唑或三唑啉通过一个或两个三唑/三唑啉环碳原子直接地或间接地通过连接基被共价地结合至所述基底。
57.根据权利要求56所述的基底，其中所述共聚物包含由式(Vb)、式(Vc)、式(Vd)或式(Ve)表示的重复的、基底结合的单体单元：
其中G是所述三唑/三唑啉环和所述基底之间的连接基。
58.根据权利要求51所述的共聚物，其中所述共聚物被共价地结合至寡核苷酸。
59.根据权利要求58所述的共聚物，其中所述寡核苷酸通过所述式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元的所述叠氮基基团与烯烃或炔烃官能化的寡核苷酸的反应被共价地结合至所述共聚物。
60.根据权利要求59所述的共聚物，其中所述寡核苷酸结合的共聚物包含式(IVb)、式(IVc)、式(IVd)或式(IVe)的重复单体单元，其中R1、R2、R3、L、p和n是如本文定义的，
是单键或双键，并且所述共聚物通过一个或两个三唑/三唑啉环碳原子直接地或间接地通过连接基被共价地结合至所述寡核苷酸。
61.根据权利要求60所述的共聚物，包含式(VIb)、式(VIc)、式(VId)或式(VIe)的寡核苷酸结合的重复单体单元：
其中变量都是如本文定义的。
62.根据权利要求51所述的共聚物，其中所述共聚物被共价地结合至基底并且被共价地结合至寡核苷酸。
63.根据权利要求62所述的共聚物，其中所述共聚物包含式(Vb)、式(VIc)、式(VId)和式(VIe)中的一种或更多种的重复单体单元。
64.一种将包含式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元的共聚物固定至基底的方法，所述方法包括使包含式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元的共聚物的叠氮基基团与所述基底的表面上的多于一个含烯基或炔基的官能团反应，以在所述共聚物和所述表面之间形成共价键。
65.一种将多于一个寡核苷酸接枝至包含式(IIb)、式(IIc)、式(IId)或式(IIe)的重复单体单元的共聚物的方法，所述方法包括使所述共聚物的叠氮基基团与所述寡核苷酸反应。
66.根据权利要求65所述的方法，所述寡核苷酸包含烯基基团或炔基基团，并且所述反应在所述共聚物的所述叠氮基基团和所述寡核苷酸之间发生。
67.一种制备式(Ik)的化合物的方法：
所述方法包括使式(Xa)的化合物：
与式(XI)的丙烯酸酯反应：
其中R1、R2、R3、L、p和X是如本文定义的，并且Hal是C1或F，以形成式(Ik)的化合物。
68.根据权利要求67所述的方法，还包括使式(XII)的化合物：
其中p、R3和X是如本文定义的；
与式(XIII)的化合物反应：
其中
Pg是H或氨基保护基团；并且
Y是-OH或-Cl；
以形成所述式(Xa)的化合物。
69.一种制备式(Ik)的化合物的方法，所述方法包括使式(XIV)的化合物：
其中Y是-OH或-Cl；
与式(XV)的化合物反应：
以形成所述式(Ik)的化合物。
70.根据权利要求69所述的方法，还包括使式(XII)的化合物与环状酸酐反应以形成所述式(XIV)的化合物。
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