CN116136032A - 一种dna编码化合物脱除苄基的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种DNA编码化合物脱除苄基的方法,该方法以On‑DNA含有苄基保护的氨基和/或羟基化合物为原料,在钯催化剂、氢源存在条件下反应得到On‑DNA含有氨基和/或羟基的化合物。本发明提供的DNA编码化合物脱除苄基的方法能够在有机溶剂/水相的混合水相中进行,后处理简单,条件温和,能够在较短时间内高收率得到高多样性的DNA编码化合物库,并且适用于多孔板进行的DNA编码化合物的合成。
Description
技术领域
本发明属于编码化合物库技术领域,具体涉及一种DNA编码化合物库中构建On-DNA脱除苄基的方法。
背景技术
在药物研发,尤其是新药研发中,针对生物靶标的高通量筛选是快速获得先导化合物的主要手段之一。然而,基于单个分子的传统高通量筛选所需时间长、设备投入巨大、库化合物数量有限(数百万),且化合物库的建成需要数十年的积累,限制了先导化合物的发现效率与可能性。近年来出现的DNA编码化合物库技术(WO2005058479、WO2018166532、CN103882532),结合了组合化学和分子生物学技术,在分子水平上将每个化合物加上一个DNA标签,并能在极短的时间内合成高达亿级的化合物库,成为下一代化合物库筛选技术的趋势,并开始在制药行业广泛应用,产生了诸多积极的效果(Accounts of ChemicalResearch,2014,47,1247-1255)。
DNA编码化合物库通过组合化学快速产生巨型化合物库,并且能高通量地筛选出先导化合物,使得先导化合物的筛选变得前所未有的快捷和高效。构建DNA编码化合物库的挑战之一就是需要在DNA上高收率地合成具有化学多样性的小分子。由于DNA需要在一定的条件下(溶剂、pH、温度、离子浓度)才能维持稳定,同时应用于DNA编码化合物库构建的On-DNA反应还需要有较高的产率。因此DNA上进行的化学反应(简称On-DNA反应)的试剂种类、反应种类、反应条件直接影响到DNA编码化合物库的丰富度和可选择性。从而开发能够与DNA兼容的化学反应也成为目前DNA编码化合物库技术的长期探索和研究方向,也直接影响了DNA编码化合物库的应用及商业价值。
开发DNA编码化合物脱除苄基的方法可以丰富氨基和羟基的使用场景,从而进一步扩展化合物库的多样性,有利于提高筛选到有效化合物的概率。然而目前并没有报道DNA编码化合物脱除苄基的方法。因此希望开发一种新的适用于大批量多孔板操作的DNA编码化合物脱除苄基的合成方法,以增加DNA编码化合物库的多样性,进一步提升DNA编码化合物库技术的应用价值。
发明内容
为了解决上述问题,本发明开发了一种原料稳定存储、反应条件温和、底物普适性好,对DNA损伤小,适合于使用多孔板进行批量操作的DNA编码化合物库的合成方法,可以快速将On-DNA含有苄基保护的氨基和/或羟基化合物库通过一步反应转化为On-DNA含有氨基和/或羟基化合物库。
本发明提供了一种DNA编码化合物脱除苄基的方法,所述方法以On-DNA含有苄基保护的氨基和/或羟基化合物为原料,在钯催化剂、氢源存在下反应得到On-DNA含有氨基和/或羟基化合物化合物。
其中,结构式中DNA包含由人工修饰的和/或未修饰的核苷酸单体聚合得到的单链或双链的核苷酸链,该核苷酸链通过一个或多个化学键或基团与R1或R3相连;
所述DNA的长度为10~200个碱基。
其中,结构式中的DNA与R1或R3通过一个化学键或多个化学键连接。一个化学键时,是指结构式中的DNA与R1或R3直接相连;多个化学键时,指结构式中的DNA与R1或R3之间间隔多个化学键相连,比如,DNA与R1或R3之间通过一个亚甲基(-CH2-)相连DNA的氨基,即通过两个化学键连接;或DNA与R1或R3之间通过一个羰基(-CO-)连接DNA的氨基,也是通过两个化学键连接;或DNA与R1或R3通过一个亚甲基羰基(-CH2CO-)连接DNA的氨基,也是通过三个连续的化学键连接。
作为优选:DNA与R1或R3之间通过一个羰基(-CO-)或亚甲基羰基(-CH2CO-)或者-CH(CH3)CO-连接DNA的氨基。
n选自1、2或3;
R1选自分子量1000以下与DNA和氮原子直接相连的基团或者不存在;
R2选自氢或分子量1000以下与氮原子直接相连的基团;
R3选自分子量1000以下与DNA和羟基氧原子直接相连的基团;
或R1与R2与其直接相连的氮原子相连成杂环或芳杂环。
所述的R1、R2、R3分别独立地选自烷基、取代烷基、5~10元芳基、取代5~10元芳基、5-10元芳杂环基、取代5-10元芳杂环基、C3~C8环烷基、取代的C3~C8环烷基,C3~C8杂环烷基,取代的C3~C8杂环烷基;其中,所述烷基为C1~C10烷基;取代烷基的取代基的数量为一个或多个;取代烷基的取代基是相互独立的选自卤素、羧基、硝基、C1~C10烷氧基、卤代苯基、苯基中的一种或多种;
取代5~10元芳基的取代基的数量为一个或多个,取代5~10元芳基的取代基是相互独立的选自卤素、氧代、氰基、硝基、羧基、C1~C10烷氧基、C1~C10烷基、三氟甲基中的一种或多种;
取代5-10元芳杂环基的取代基的数量为一个或多个,取代5-10元芳杂环基的取代基是相互独立的选自卤素、氧代、氰基、硝基、羧基、C1~C10烷氧基、C1~C10烷基、三氟甲基中的一种或多种;
取代的C3~C8环烷基的取代基的数量为一个或多个,取代C3~C8环烷基的取代基是相互独立的选自卤素、氧代、氰基、硝基、羧基、烷氧基、C1~C10烷基、三氟甲基中的一种或多种;
取代的C3~C8杂环烷基的取代基的数量为一个或多个,取代C3~C8杂环烷基的取代基是相互独立的选自卤素、氧代、氰基、硝基、羧基、烷氧基、C1~C10烷基、三氟甲基中的一种或多种;
或者R1与R2与其直接相连的氮原子形成C3~C8杂环、5-10元芳杂环;所述的杂环、芳杂环可进一步被一个、两个或三个独立的R1a取代;
每个R1a分别独立选自氢、卤素、氰基、氧代、硝基、-C1~10烷基、卤素取代的-C1~10烷基、-OC1~10烷基。
作为优选:所述的R1选自-C1~6烷基。
所述的R2选自-C1~6烷基,更具体地,R2选自甲基、乙基。
或者R1与R2与其直接相连的氮原子形成C4~C6杂环、5-6元芳杂环;所述的杂环、芳杂环可进一步被一个、两个或三个独立的R1a取代;
每个R1a分别独立选自氢、卤素、氧代、-C1~6烷基。
作为优选:所述的R3选自6元芳基、取代6元芳基、5-10元芳杂环基、C3~C6杂环烷基;
取代6元芳基的取代基的数量为一个或多个,取代6元芳基的取代基是相互独立的选自卤素、C1~C3烷氧基;
作为优选:所述的On-DNA含有苄基保护的氨基或羟基化合物的结构式为:
本发明提供了一种DNA编码化合物脱除苄基的方法,所述方法包括以下步骤:向摩尔当量为1,摩尔浓度为0.5-5mM的On-DNA含有苄基保护的氨基和/或羟基化合物溶液中,加入0.1~1000倍摩尔当量的钯催化剂,最后再加入0.1~1000倍摩尔当量的氢源,在10℃~100℃下反应0.5~24小时至反应结束。
进一步地,所述钯催化剂选自醋酸钯、氯化钯、氢氧化钯、四(三苯基膦)钯、三(二亚苄基丙酮)钯、双(二亚苄基丙酮)钯、双(乙腈)二氯化钯(Ⅱ)、二(三苯基膦)氯化钯、1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁二氯化钯、二(苯腈)二氯化钯、1,4-双(二苯基膦)丁烷-氯化钯、[二叔丁基(氯化)膦]二氯化钯(Ⅱ)二聚体、双(甲基二苯膦)二氯化钯(Ⅱ)、苄基双(三苯基膦)氯化钯(Ⅱ)、二氢二氯二(二-叔丁基亚膦酰-KP)钯酸(2-)、氯(钠-2-二环己基膦-2',6'-二甲氧基-1,1'-联苯-3'-磺酸盐)[2-(2'-氨基-1,1'-联苯)]钯(II)、甲烷磺酸(2-二环己基膦基-2',6'-二甲氧基-1,1'-联苯基)(2'-氨基-1,1'-联苯-2-基)钯(II)、甲磺酸(2-二环己基膦基-2',6'-二异丙氧基-1,1'-联苯基)(2-氨基-1,1'-联苯-2-基)钯(II)、氯(2-二环己基膦基-2',4',6'-三异丙基-1,1'-联苯基)[2-(2'-氨基-1,1'-联苯)]钯(II)、氯(2-二环己基膦基-3,6-二甲氧基-2',4',6'-三异丙基-1,1'-联苯)[2-(2-氨基乙基苯基)]钯(II)、甲烷磺酸(9,9-二甲基-4,5-双二苯基膦氧杂蒽)(2'-氨基-1,1'-联苯-2-基)钯(II)、甲烷磺酸(2-二环己基膦基-N,N-二甲胺基-1,1'-联苯基)(2'-氨基-1,1'-联苯-2-基)钯(II)、甲磺酸[(4-(N,N-二甲氨基)苯基]二叔丁基膦(2-氨基-1,1'-联苯-2-基)钯(II)、甲磺酸-1,1'-双(二苯基膦)二茂铁(2-氨基-1,1'-联苯-2-基)钯(II);
优选地,所述钯催化剂为二氯化钯。
进一步地,所述氢源选自氢气、硼氢化钠、氰基硼氢化钠、三烷基硅氢、二烷基硅氢、三芳基硅氢、二芳基硅氢、三乙基硅氢中的一种。
优选地,所述氢源为三乙基硅氢。
进一步地,所述反应在溶剂中进行,溶剂为水、甲醇、乙醇、乙腈、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、无机盐缓冲液、有机酸缓冲液、有机碱缓冲液中任意一种或几种的含水混合溶剂。
优选地,所述反应溶剂含水、二甲基乙酰胺的混合溶液。
进一步地,所述反应的反应温度为10℃~100℃;优选地,反应温度为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃。
进一步地,所述反应的反应时间为0.5~24小时;优选地,反应时间为1小时、2小时、4小时、8小时、10小时、16小时、18小时、20小时。
进一步地,所述方法中On-DNA含有苄基保护的氨基和/或羟基化合物的当量为1,钯催化剂的摩尔当量为0.1~1000,氢源的摩尔当量为0.1~1000;优选地,钯催化剂的摩尔当量为0.1、1、5、10、50、100、200、300、400、500、600、800、1000,氢源的摩尔当量为0.1、1、5、10、50、100、200、300、400、500、700、800、1000;
最优选地,钯催化剂的摩尔当量为10,氢源的摩尔当量为700。
进一步地,所述反应的加料顺序为先加入On-DNA含有苄基保护的氨基和/或羟基化合物,再加入钯催化剂,最后加氢源。
进一步地,所述方法用于批量的多孔板操作。
进一步地,所述方法用于多孔板的DNA编码化合物库的合成。
本发明方法可以实现在DNA编码化合物库中脱除苄基的方法,可广泛应用于各种On-DNA含有苄基保护的氨基和/或羟基化合物。该方法收率高,产物单一,能够在有机溶剂/水相的混合水相中进行,操作简单,环境友好,适合使用多孔板进行的DNA编码化合物库的合成。
关于本发明的使用术语的定义:除非另有说明,本文中基团或者术语提供的初始定义适用于整篇说明书的该基团或者术语;对于本文没有具体定义的术语,应该根据公开内容和上下文,给出本领域技术人员能够给予它们的含义。
“取代”是指分子中的氢原子被其它不同的原子或分子所替换。
碳氢基团中碳原子含量的最小值和最大值通过前缀表示,例如,前缀(Ca~Cb)烷基表明任何含“a”至“b”个碳原子的烷基。因此,例如,C1~C12烷基是指包含1~12个碳原子的直链或支链的烷基。
烷基是指烷烃分子中直链或支链的烃基,例如甲基-CH3、乙基-CH2CH3、亚甲基-CH2-;烷基基团也可以是其他基团的一部分,所述其他基团例如为C1~C6烷氧基,C1~C6烷基氨基。
所述卤素为氟、氯、溴或碘。
烷氧基是指烷基与氧原子连接形成取代基,例如甲氧基为-OCH3。
卤代苯基是指苯基上的H被卤素取代而形成的基团。
环烷基是指具有多个碳原子且没有环杂原子,且具有单个环或多个环(包括稠合、桥连和螺环体系)的饱和或部分饱和的环状基团。
杂环基是携带至少一个选自O、S、N的3至8个原子的饱和或不饱和的单环或多环烃基。
5~10元芳基是指不含杂原子,由C原子构成的芳香性单一环状或多个环状基团。
5~10元芳杂环基是指5~10个的C、O、S、N等原子构成具有芳香性的单一环状或多个环状基团。
显然,根据本发明的上述内容,按照本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式,对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1:本发明实施例2中得到的On-DNA含有氨基或羟基的化合物相应的转化率分布图。
具体实施方案
本发明所用原料与设备均为已知产品,通过购买市售产品所得。
本发明中DNA-NH2是单链或双链DNA与接头基团形成的带有-NH2接头的DNA结构,例如WO2005058479中“compound1”的DNA-NH2结构。也例如下述的DNA结构:
其中,A为腺嘌呤,T为胸腺嘧啶,C为胞嘧啶,G为鸟嘌呤。
实施例1、On-DNA含有苄基保护的氨基或羟基化合物的苄基脱除
步骤1、On-DNA含有苄基保护的氨基或羟基化合物的合成
将DNA-NH2(HP)溶解到250mM,pH=9.4的硼酸缓冲液中,配制成1mM的DNA溶液(1当量),将N-苄基邻氨基苯甲酸(50当量,0.2M溶于二甲基乙酰胺)、2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸酯(50当量,0.4M溶于二甲基乙酰胺)、N,N-二异丙基胺(50当量,0.4M溶于二甲基乙酰胺)混合均匀,然后加入DNA溶液中,混合均匀,在25℃,反应1小时。
反应结束后进行乙醇沉淀:向反应后的溶液中加入总体积10%的5M的氯化钠溶液,然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇,振荡均匀后,将反应置于干冰中冷冻0.5小时,之后在12000rpm的转速下低温(4℃)离心半个小时,倒掉上清液,残留沉淀冻干,然后用去离子水溶解,即得到化合物1和2的溶液,通过OD定量后,送LC-MS确认化合物1、2的转化率分别为95%、96%。
步骤2、On-DNA脱除苄基
将化合物1和2用500mM,pH=5.5的醋酸钠/醋酸缓冲溶液配制成1mM的DNA溶液(1当量),向溶液中依次加入二氯化钯(10当量,50mM溶于5M氯化钠水溶液),三乙基硅氢(700当量,2M溶于二甲基乙酰胺),醋酸(200当量,1M溶于水),混合均匀,在60℃,反应30分钟。
反应结束后,向反应体系中加入二乙基二硫代氨基甲酸钠(100当量,0.5M溶于水),混合均匀,60℃,反应15分钟。反应结束后,向反应后的溶液中加入总体积10%的5M的氯化钠溶液,然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇,振荡均匀后,将反应置于干冰中冷冻0.5小时,之后在12000rpm的转速下低温(4℃)离心半个小时,倒掉上清液,残留沉淀冻干,然后用去离子水溶解,即得到化合物1-1和2-1的溶液,通过OD定量后,送LC-MS确认化合物1-1和2-1的转化率分别为98%、96%。
实施例2、On-DNA含有苄基保护的氨基或羟基化合物脱除苄基的方法
将16种On-DNA含有苄基保护的氨基或羟基化合物分别用500mM,pH=5.5的醋酸钠/醋酸缓冲溶液配制成1mM的DNA溶液(1当量),向溶液中依次加入二氯化钯(10当量,50mM溶于5M氯化钠水溶液),三乙基硅氢(700当量,2M溶于二甲基乙酰胺),醋酸(200当量,1M溶于水),混合均匀,在60℃,反应30分钟。
反应结束后,向反应体系中加入二乙基二硫代氨基甲酸钠(100当量,0.5M溶于水),混合均匀,60℃,反应15分钟。反应结束后,向反应后的溶液中加入总体积10%的5M的氯化钠溶液,然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇,振荡均匀后,将反应置于干冰中冷冻0.5小时,之后在12000rpm的转速下低温(4℃)离心半个小时,倒掉上清液,残留沉淀冻干,然后用去离子水溶解,即得到化合物的溶液,通过OD定量后,送LC-MS确认化合物的转化率。具体转化率参见图1。
表1:实施例2中所使用的原料和得到的产物结构式
该方法在含有苄基保护的羟基化合物和含有苄基保护的氨基化合物中表现出良好的普适性。
综上所述,本发明通过控制反应时的溶剂、温度、pH等条件,在钯催化剂、氢源存在条件下成功进行On-DNA苄基脱除。该方法底物适用范围广,能够在有机溶剂/水相的混合水相中进行,操作简单,环境友好,适合使用多孔板进行的DNA编码化合物库的合成。
Claims (12)
1.一种DNA编码化合物脱除苄基的方法,其特征在于:以On-DNA含有苄基保护的氨基和/或羟基化合物为原料,在钯催化剂、氢源存在下反应得到On-DNA含有氨基和/或羟基化合物。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述的R1、R2、R3分别独立地选自烷基、取代烷基、5~10元芳基、取代5~10元芳基、5-10元芳杂环基、取代5-10元芳杂环基、C3~C8环烷基、取代的C3~C8环烷基,C3~C8杂环烷基,取代的C3~C8杂环烷基;其中,所述烷基为C1~C10烷基;取代烷基的取代基的数量为一个或多个;取代烷基的取代基是相互独立的选自卤素、羧基、硝基、C1~C10烷氧基、卤代苯基、苯基中的一种或多种;
取代5~10元芳基的取代基的数量为一个或多个,取代5~10元芳基的取代基是相互独立的选自卤素、氧代、氰基、硝基、羧基、C1~C10烷氧基、C1~C10烷基、三氟甲基中的一种或多种;
取代5-10元芳杂环基的取代基的数量为一个或多个,取代5-10元芳杂环基的取代基是相互独立的选自卤素、氧代、氰基、硝基、羧基、C1~C10烷氧基、C1~C10烷基、三氟甲基中的一种或多种;
取代的C3~C8环烷基的取代基的数量为一个或多个,取代C3~C8环烷基的取代基是相互独立的选自卤素、氧代、氰基、硝基、羧基、烷氧基、C1~C10烷基、三氟甲基中的一种或多种;
取代的C3~C8杂环烷基的取代基的数量为一个或多个,取代C3~C8杂环烷基的取代基是相互独立的选自卤素、氧代、氰基、硝基、羧基、烷氧基、C1~C10烷基、三氟甲基中的一种或多种;
或者R1与R2与其直接相连的氮原子形成C3~C8杂环、5-10元芳杂环;所述的杂环、芳杂环可进一步被一个、两个或三个独立的R1a取代;
每个R1a分别独立选自氢、卤素、氰基、氧代、硝基、-C1~10烷基、卤素取代的-C1~10烷基、-OC1~10烷基。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:向摩尔当量为1,摩尔浓度为0.5-5mM的On-DNA含有苄基保护的氨基和/或羟基化合物溶液中,加入0.1~1000倍摩尔当量的钯催化剂,最后再加入0.1~1000倍摩尔当量的氢源,在10℃~100℃下反应0.5~24小时后结束。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述钯催化剂选自醋酸钯、二氯化钯、氢氧化钯、四(三苯基膦)钯、三(二亚苄基丙酮)钯、双(二亚苄基丙酮)钯、双(乙腈)二氯化钯(Ⅱ)、二(三苯基膦)氯化钯、1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁二氯化钯、二(苯腈)二氯化钯、1,4-双(二苯基膦)丁烷-氯化钯、[二叔丁基(氯化)膦]二氯化钯(Ⅱ)二聚体、双(甲基二苯膦)二氯化钯(Ⅱ)、苄基双(三苯基膦)氯化钯(Ⅱ)、二氢二氯二(二-叔丁基亚膦酰-KP)钯酸(2-)、氯(钠-2-二环己基膦-2',6'-二甲氧基-1,1'-联苯-3'-磺酸盐)[2-(2'-氨基-1,1'-联苯)]钯(II)、甲烷磺酸(2-二环己基膦基-2',6'-二甲氧基-1,1'-联苯基)(2'-氨基-1,1'-联苯-2-基)钯(II)、甲磺酸(2-二环己基膦基-2',6'-二异丙氧基-1,1'-联苯基)(2-氨基-1,1'-联苯-2-基)钯(II)、氯(2-二环己基膦基-2',4',6'-三异丙基-1,1'-联苯基)[2-(2'-氨基-1,1'-联苯)]钯(II)、氯(2-二环己基膦基-3,6-二甲氧基-2',4',6'-三异丙基-1,1'-联苯)[2-(2-氨基乙基苯基)]钯(II)、甲烷磺酸(9,9-二甲基-4,5-双二苯基膦氧杂蒽)(2'-氨基-1,1'-联苯-2-基)钯(II)、甲烷磺酸(2-二环己基膦基-N,N-二甲胺基-1,1'-联苯基)(2'-氨基-1,1'-联苯-2-基)钯(II)、甲磺酸[(4-(N,N-二甲氨基)苯基]二叔丁基膦(2-氨基-1,1'-联苯-2-基)钯(II)、甲磺酸-1,1'-双(二苯基膦)二茂铁(2-氨基-1,1'-联苯-2-基)钯(II)中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述氢源选自氢气、硼氢化钠、氰基硼氢化钠、三烷基硅氢、二烷基硅氢、三芳基硅氢、二芳基硅氢、三乙基硅氢中的一种。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述反应在溶剂中进行,溶剂为水、甲醇、乙醇、乙腈、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、无机盐缓冲液、有机酸缓冲液、有机碱缓冲液中任意一种或几种的含水混合溶剂。
8.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述反应的反应温度为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃。
9.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述反应的反应时间为1小时、2小时、4小时、8小时、10小时、16小时、18小时、20小时。
10.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述方法中On-DNA含有苄基保护的氨基和/或羟基化合物的摩尔当量为1,钯催化剂的摩尔当量为0.1、1、5、10、50、100、200、300、400、500、600、800、1000,氢源的摩尔当量为0.1、1、5、10、50、100、200、300、400、500、700、800、1000。
11.根据权利要求1-10任一所述的方法,其特征在于,所述方法用于批量的多孔板操作。
12.根据权利要求1-10任一所述的方法,其特征在于,所述方法用于多孔板的DNA编码化合物库的合成。
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