DE4424263A1

DE4424263A1 - Neue 3'-Modifizierte Oligonucleotid-Derivate

Info

Publication number: DE4424263A1
Application number: DE4424263A
Authority: DE
Inventors: Anuschirwan Dr Peyman; Eugen Dr Uhlmann; Carolin Carolus
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1994-07-09
Filing date: 1994-07-09
Publication date: 1996-01-11

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Oligonucleotidanaloga mit wertvollen physikalischen, biologischen und pharmakologischen Eigenschaften sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Ihre Anwendung bezieht sich auf die Verwendung als Inhibitoren der Genexpression (Antisense Oligonucleotide, Ribozyme, Sense Oligonucleotide und Triplex Forming Oligonucleotide), als Sonden zum Nachweis von Nucleinsäuren und als Hilfsmittel in der Molekularbiologie.

Oligonucleotide finden in wachsendem Maße Anwendung als Inhibitoren der Genexpression (J. F. Milligan, M. D. Matteucci und J. C. Martin, J. Med. Chem. 36 (1993) 1923; E. Uhlmann and A. Peyman, Chemical Reviews 90 (1990) 543.

Antisense Oligonucleotide sind Nucleinsäure-Fragmente, deren Basensequenz komplementär ist zu einer zu inhibierenden mRNA. Diese Target-mRNA kann zellulären, viralen oder sonstigen pathogenen Ursprungs sein. Als zelluläre Target-Sequenzen kommen beispielsweise die von Rezeptoren, Enzymen, Wachstumsfaktoren, Immunmodulatoren, Ionenkanälen oder Onkogenen in Frage. Die Inhibition der Virus Vermehrung mit Hilfe von Antisense Oligonucleotiden wurde beispielsweise für RSV (Rous Sarcoma Virus), HSV-1 und -2 (Herpes Simplex Virus Typ I und II), HIV (Human Immunodeficiency Virus) und Influenza-Viren beschrieben. Dabei setzt man Oligonucleotide ein, die zur viralen Nucleinsäure komplementär sind.

Sense Oligonucleotide sind dagegen in ihrer Sequenz so konzipiert, daß sie beispielsweise Nucleinsäure-bindende Proteine oder Nucleinsäure-prozessierende Enzyme binden ("einfangen") und so deren biologische Aktivität inhibieren (C. Helene and J. J. Toulm´, Biochim. Biophys. Acta 1049 (1990) 99). Als virale Targets sind hier beispielsweise die Reverse Transkriptase, DNA-Polymerase und Transaktivator-Proteine zu nennen. Triplex Forming Oligonucleotide haben im allgemeinen die DNA als Target und bilden nach Bindung an diese eine tripelhelicale Struktur aus.

Während mit Hilfe der Antisense Oligonucleotide im allgemeinen die Prozessierung (Splicing etc.) der mRNA oder deren Translation in das Protein gehemmt werden, hemmen Triplex Forming Oligonucleotide die Transkription oder Replikation der DNA (N. T. Thuong und C. H´lène, Angew. Chem. 105 (1993) 697; Uhlmann und Peyman, Chemical Reviews 90 (1990) 543). Es ist aber auch möglich, einzelsträngige Nucleinsäuren in einer ersten Hybridisierung mit einem Antisense Oligonucleotid unter Ausbildung eines Doppelstranges zu binden, der dann in einer zweiten Hybridisierung mit einem Triplex Forming Oligonucleotid eine Triplex-Struktur ausbildet. Die Antisense und Triplex Bindungsregionen können dabei entweder in zwei separaten Oligonucleotiden oder aber in einem Oligonucleotid beherbergt sein.

Eine weitere Anwendung synthetischer Oligonucleotide sind die sogenannten Ribozyme, welche die Target-RNA infolge ihrer Ribonuclease-Aktivität zerstören (D. Castanotto, J. J. Rossi, J. O. Deshler, Critical Rev. Eukar. Gene Expr. 2 (1992) 331).

In der DNA-Diagnostik werden Nucleinsäure-Fragmente mit geeigneter Markierung als sogenannte DNA-Sonden oder DNA-Probes für die spezifische Hybridisierung an eine nachzuweisende Nucleinsäure eingesetzt. Die spezifische Ausbildung des neuen Doppelstranges wird dabei mit Hilfe der Markierung, die vorzugsweise nicht radioaktiv ist, verfolgt. Auf diese Weise lassen sich genetische, maligne, virale oder durch andere Pathogene verursachte Krankheiten nachweisen.

Für die meisten genannten Anwendungen sind Oligonucleotide in ihrer natürlich vorkommenden Form wenig oder völlig ungeeignet. Sie müssen chemisch so modifiziert werden, daß sie den speziellen Anforderungen gerecht werden.

Damit Oligonucleotide in biologischen Systemen, beispielsweise zur Inhibition der Virus-Vermehrung eingesetzt werden können, müssen sie folgende Voraussetzungen erfüllen:

1. Sie müssen unter in vivo Bedingungen, also sowohl im Serum als auch intrazellulär, eine ausreichend große Stabilität aufweisen.
2. Sie müssen so beschaffen sein, das sie die Zell- und Nucleus-Membran passieren können.
3. Sie müssen unter physiologischen Bedingungen in Basen-spezifischer Weise an ihre Target-Nucleinsäure binden, um den inhibitorischen Effekt zu entfalten.

Für DNA-Sonden sind diese Voraussetzungen nicht unabdingbar; jedoch müssen diese Oligonucleotide so derivatisiert sein, daß ein Nachweis, beispielsweise mittels Fluoreszenz, Chemilumineszenz, Kolorimetrie oder spezifischer Färbung, möglich ist (Beck und Köster, Anal. Chem. 62 (1990) 2258).

Die chemische Veränderung der Oligonucleotide erfolgt meistens in der Weise, daß Phosphatrückgrat, Ribose-Einheit oder die Nucleobasen entsprechend verändert werden (Uhlmann und Peyman, Chemical Reviews 90 (1990) 543). Eine weitere häufig genutzte Methode ist die Herstellung von Oligonucleotid-5′-Konjugaten durch Umsetzung der 5′-Hydroxy-Gruppe mit entsprechenden Phosphorylierungs-Reagenzien. Oligonucleotide, die nur am 5,- Ende modifiziert sind, haben den Nachteil, daß sie im Serum abgebaut werden. Wenn dagegen alle Internucleotid-Phosphat-Reste verändert werden, verändern sich die Eigenschaften der Oligonucleotide oft drastisch. Beispielsweise ist die Löslichkeit der Methylphosphonat Oligonucleotide in wäßrigem Medium vermindert und das Hybridisierungsvermögen reduziert. Phosphorothioat- Oligonucleotide wirken unspezifisch, so daß beispielsweise auch Homooligomere (Uhlmann und Peyman, Chemical Reviews 90 (1990) 543) gegen Viren wirksam sind.

Der Abbau von Oligonucleotiden durch 3′-nucleolytische Aktivität wird allgemein als der vorwiegende Abbau durch Nucleasen im Serum angesehen.

Aufgabe ist es daher, 3′-derivatisierte Oligonucleotidanaloga mit spezifischer Wirksamkeit, erhöhter Serumstabilität und guter Löslichkeit bereitzustellen.

Gegenstand dieser Erfindung sind daher Verbindungen der Formel I und Formel II

sowie deren physiologisch verträglichen Salze, worin
a eine Zahl von Null bis 20, bevorzugt von Null bis 10, besonders bevorzugt von Null bis 6, ganz besonders bevorzugt von Null bis 4 bedeutet;
b eine Zahl von Null bis 20, bevorzugt von Null bis 10, besonders bevorzugt von Null bis 4, ganz besonders bevorzugt von Null bedeutet;
R¹ Wasserstoff, C₁-C₁₈-Alkyl, vorzugsweise C₁-C₆-Alkyl, insbesondere Methyl, C₂-C₁₈-Alkenyl, C₃-C₁₈-Alkinyl, C₁-C₁₈-Alkylcarbonyl, C₂-C₁₉- Alkenylcarbonyl, C₃-C₁₉-Alkinylcarbonyl, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁-C₈-alkyl, oder einen Rest der Formel III

bedeutet, bevorzugt Wasserstoff oder einen Rest der Formel III, ganz besonders bevorzugt Wasserstoff;
R² Wasserstoff, Hydroxy, C₁-C₁₈-Alkoxy, Halogen, Azido oder NH₂, bevorzugt Wasserstoff, Hydroxy, C₁-C₄-Alkoxy, Fluor oder NH₂, besonders bevorzugt Wasserstoff oder Hydroxy, ganz besonders bevorzugt Wasserstoff bedeutet;
D Hydroxy, O-PO₃^2-, ganz besonders bevorzugt Hydroxy bedeutet;
B für eine in der Nucleotidchemie übliche Base, beispielsweise für natürliche Basen wie Adenin, Cytosin, Guanin, Uracil und Thymin oder unnatürliche Basen wie beispielsweise Purin, 2.6-Diaminopurin, 7-Deazaadenin, 7-Deazaguanin, N⁴N⁴-Ethanocytosin, N⁶N⁶-Ethano-2.6-diaminopurin, Pseudoisocytosin, 5- Propinuracil, 5-Propincytosin, 5-Fluorocytosin, 5-Fluoruracil, 5- Hydroxymethyluracil und 5-Bromcytosin bzw. ganz besonders bevorzugt für Adenin, Cytosin, Guanin, Uracil, Thymin, 5-Propinuracil und 5-Propincytosin steht;
n eine ganze Zahl von 1 bis 100, bevorzugt 5 bis 40, besonders bevorzugt 6 bis 30, ganz besonders bevorzugt 7 bis 25 bedeutet;
n′ eine ganze Zahl von Null bis 50, bevorzugt Null bis 40, besonders bevorzugt Null bis 30, ganz besonders bevorzugt Null bis 25 bedeutet;
m eine ganze Zahl von Null bis 5, ganz besonders bevorzugt Null bedeutet;
m′ in Formel I eine ganze Zahl von Null bis 5, ganz besonders bevorzugt Null oder 1 bedeutet;
m′ in Formel II eine ganze Zahl von 1 bis 5, ganz besonders bevorzugt 1 bedeutet;
A für Oxy, Thioxy oder Methylen, bevorzugt für Oxy steht;
W Oxo, Thioxo oder Selenoxo, bevorzugt Oxo oder Thioxo, besonders bevorzugt Oxo bedeutet;
V Oxy oder Sulfandiyl, ganz besonders bevorzugt Oxy bedeutet;
T Oxy, Sulfandiyl oder Imino, ganz besonders bevorzugt Oxy bedeutet;
Y Oxy, Sulfandiyl, Imino oder Methylen, ganz besonders bevorzugt Oxy bedeutet;
X Hydroxy oder Mercapto bedeutet;
U Hydroxy, Mercapto, BH₃, SeH, C₁-C₁₈-Alkoxy, vorzugsweise C₁-C₆- Alkoxy, C₁-C₁ ₈-Alkyl, vorzugsweise C₁-C₆-Alkyl, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁-C₈- alkyl, NHR³, NR³R⁴ oder einen Rest der Formel IV

(OCH₂CH₂)_pO(CH₂)_qCH₂R⁵ (IV)

bevorzugt Hydroxy, Mercapto, C₁-C₆-Alkoxy, C₁-C₆-Alkyl, NR³R⁴ oder NHR³ und besonders bevorzugt Hydroxy oder C₁-C₆-Alkyl bedeutet, worin
R³ C₁-C₁₈-Alkyl, vorzugsweise C₁-C₈-Alkyl, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁-C₈- alkyl, -(CH₂)C-[NH(CH₂)_c]_d-NR⁶R⁶, worin c eine ganze Zahl von 2 bis 6 und d eine ganze Zahl von Null bis 6 ist, und R⁶ unabhängig voneinander Wasserstoff, C₁- C₆-Alkyl oder C₁-C₄-Alkoxy-C₁-C₆-alkyl, vorzugsweise Methoxyethyl, bevorzugt C₁-C₈-Alkyl, insbesondere C₁-C₄-Alkyl bedeutet;
R⁴ C₁-C₁₈-Alkyl, C₆-C₂₀-Aryl oder C₆-C₁₀-Aryl-C₁-C₈-alkyl, bevorzugt C₁-C₈- Alkyl, insbesondere C₁-C₄-Alkyl, C₆-C₂₀-Aryl oder C₆-C₁₀-Aryl-C₁-C₈-alkyl, bedeutet
oder im Falle von NR³R⁴ zusammen mit R³ und dem sie tragenden Stickstoffatom einen 5-6-gliedrigen heterozyklischen Ring bedeutet, der zusätzlich ein weiteres Heteroatom aus der Reihe O, S, N enthalten kann;
p eine ganze Zahl von 1 bis 100, bevorzugt 3 bis 20 und besonders bevorzugt 3 bis 8, ist;
q eine ganze Zahl von Null bis 22, bevorzugt Null bis 15, ist;
R⁵ Wasserstoff oder eine funktionelle Gruppe wie Hydroxy, Amino, NHR⁷, COOH, CONH₂, COOR⁸ oder Halogen bedeutet, worin R⁷ C₁-C₆-Alkyl und R⁸ C₁- C₄-Alkyl, vorzugsweise Methyl, bedeutet;
Z, Z′ unabhängig voneinander Hydroxy, Mercapto, SeH, C₁-C₂₂-Alkoxy, vorzugsweise C₆-C₁₈-Alkoxy, -O-(CH₂)_b-NR⁷R⁸, worin b eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist, und R⁷ C₁-C₆-Alkyl und R⁸ C₁-C₄-Alkyl ist oder R⁷ und R⁸ zusammen mit dem sie tragenden Stickstoffatom einen 3-6 gliedrigen Ring bilden; C₁-C₁₈-Alkyl, vorzugsweise C₁-C₈-Alkyl, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁-C₈-alkyl, vorzugsweise C₆- C₁₀-Aryl-C₁-C₄-alkyl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁-C₈-alkoxy, vorzugsweise C₆-C₁₀-Aryl-C₁-C₄- alkoxy, wobei Aryl auch Heteroaryl bedeutet und Aryl gegebenenfalls durch 1, 2 oder 3 gleiche oder verschiedene Reste aus der Reihe Carboxy, Amino, Nitro, C₁-C₄-Alkylamino, C₁-C₆-Alkoxy, Hydroxy, Halogen und Cyano substituiert ist, C₁-C₁₈-Alkylmercapto, NHR³, NR³R⁴, worin R³ und R⁴ wie oben definiert sind, oder eine Gruppe bedeuten, die die intrazelluläre Aufnahme begünstigt oder als Markierung einer DNA-Sonde dient oder bei der Hybridisierung des Oligonucleotidanalogons an die Target-Nucleinsäure diese unter Bindung, Quervernetzung oder Spaltung angreift, oder ein über das 5′- oder 3′-Ende verknüpftes Nucleosid oder Oligonucleotid; und
die geschweifte Klammer andeutet, daß sich R² und der benachbarte Phosphorylrest in 2′- und 3′-Stellung oder auch umgekehrt in 3′- und 2′-Stellung befinden können,
wobei jedes Nucleotid in seiner D- bzw. L-Konfiguration vorliegen kann und sich die Base B in α- bzw. β-Stellung befinden kann.

Bevorzugt sind Oligonucleotidanaloga der Formel I sowie deren physiologisch verträglichen Salze, worin sich die Base B in β-Stellung befindet, die Nucleotide in der D-Konfiguration vorliegen und R² sich in 2′-Stellung befindet.

Insbesondere bevorzugt sind Oligonucleotidanaloga der Formel I, worin V, und Y die Bedeutung von Oxy haben.

Weiterhin besonders bevorzugt sind Oligonucleotidanaloga der Formel I, worin V, Y, und W die Bedeutung von Oxy bzw. Oxo haben.

Ganz besonders bevorzugt sind Oligonucleotidanaloga der Formel I, worin V, Y, W und U die Bedeutung von Oxy, Oxo bzw. Hydroxy haben.

Ferner sind Oligonucleotidanaloga der Formel I bevorzugt, worin R¹ für Wasserstoff steht.

Insbesondere bevorzugt sind Oligonucleotidanaloga der Formel I, worin U, V, W, X und Y die Bedeutung von Oxy, Oxo bzw. Hydroxy haben und R¹ gleich Wasserstoff ist.

Die wiederholt auftretenden Reste wie R², B, A, W, V, Y, U, R³, R⁴, T, a, b, p, q und Z können unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Bedeutungen haben, d. h. z. B. V bedeutet unabhängig voneinander Oxy, Sulfandiyl oder Imino.

Halogen steht vorzugsweise für Fluor, Chlor oder Brom.

Unter Heteroaryl werden insbesondere Reste verstanden, die sich von Phenyl oder Naphthyl ableiten, in welchen eine oder mehrere CH-Gruppen durch N ersetzt sind und/oder in welchen mindestens zwei benachbarte CH-Gruppen (unter Bildung eines fünfgliederigen aromatischen Rings) durch S, NH oder O ersetzt sind. Des weiteren können auch ein oder beide Atome der Kondensationsstelle bicyclischer Reste (wie im Indolizinyl) N-Atome sein. Als Heteroaryl gelten insbesondere Furanyl, Thienyl, Pyrrolyl, Imidazolyl, Pyrazolyl, Triazolyl, Tetrazolyl, Oxazolyl, Isoxazolyl, Thiazolyl, Isothiazolyl, Pyridyl, Pyrazinyl, Pyrimidinyl, Pyridazinyl, Indolyl, Indazolyl, Chinolyl, Isochinolyl, Phthalazinyl, Chinoxazinyl, Chinazolinyl, Cinnolinyl.

Beispielhaft für Gruppen, die die intrazelluläre Aufnahme begünstigen, sind verschiedene lipophile Reste wie -O-(CH₂)_x-CH₃, worin x eine ganze Zahl von 6-18 bedeutet, -O-(CH₂)_e-CH = CH-(CH₂)_f-CH₃, worin e und f unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 6 bis 12 bedeuten, -O-(CH₂CH₂O)₄-(CH₂)₉-CH₃, -O-(CH₂CH₂O)₈-(CH₂)₁₃-CH₃ und -O-(CH₂CH₂0)₇-(CH₂)₁₅-CH₃, aber auch Steroid-Reste wie Cholesteryl und Konjugate, die natürliche Carriersysteme ausnutzen wie Gallensäure, Folsäure, 2-(N-Alkyl, N-Alkoxy)-Aminoanthrachinon und Konjugate der Mannose und Peptide der entsprechenden Rezeptoren, die zur rezeptorvermittelten Endozytose der Oligonucleotide führen wie EGF (Epidermal Growth Factor), Bradykinin und PDGF (Platelet Derived Growth Factor). Unter Markierungs-Gruppen sind fluoreszierende Gruppen beispielsweise von Dansyl- (= N-Dimethyl-1-aminonaphthyl-5-sulfonyl-), Fluorescein- oder Coumarin-Derivaten oder chemilumineszierende Gruppen beispielsweise von Acridin-Drivaten zu verstehen sowie das über ELISA nachweisbare Digoxygenin-System, die über das Biotin/Avidin-System nachweisbare Biotin-Gruppe oder aber Linker-Arme mit funktionellen Gruppen, die eine nachträgliche Derivatisierung mit nachweisbaren Reporter-Gruppen gestatten, beispielsweise ein Aminoalkyl-Linker, der mit einem Acridinium-Aktivester zur Chemilumineszenz-Probe umgesetzt wird. Typische Markierungsgruppen sind:

Oligonucleotidanaloga, die an Nucleinsäuren binden bzw. interkalieren und/oder spalten oder quervernetzen, enthalten z. B. Acridin-, Psoralen-, Phenanthridin, Naphtochinon-, Daunomycin- oder Chlorethylaminoaryl-Konjugate. Typische interkalierende und quervernetzende Reste sind:

Die Erfindung ist nicht auf α- und β-D- bzw. L- Ribofuranoside, α- und β-D- bzw. L-Desoxyribofuranoside und entsprechende carbocyclische Fünfringanaloga beschränkt, sondern gilt auch für Oligonucleotidanaloga, die aus anderen Zucker-Bausteinen aufgebaut sind, beispielsweise ringerweiterte und ringverengte Zucker, acyclische oder geeignete andersartige Zucker-Derivate. Die Erfindung ist ferner nicht auf die in Formel I und Formel II beispielhaft aufgeführten Derivate des Phosphat-Restes beschränkt, sondern bezieht sich auch auf die bekannten Dephospho-Derivate (E. Uhlmann and A. Peyman in "Methods in Molecular Biology", Vol. 20, Protocols for Oligonucleotids and Analogs, S. Agrawal, Ed., Humana Press, Totowa 1993). Die Erfindung bezieht sich auch auf weitere, in der Chemie der Oligonucleotid-Analoga gebräuchliche Modifikationen, z. B. bekannte Konjugat-Modifikationen über Phosphatreste, Basen und am 3′-Ende im Falle von Formel II. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf Oligonucleotide, in denen der neue Baustein zusätzlich an anderer Stelle in Verbindungen der Formeln I und II enthalten sein kann.

Unter physiologisch verträglichen Salzen von Verbindungen der Formeln I und II versteht man sowohl anorganische als auch organische Salze, wie sie in Remington′s Pharmaceutical Sciences (Mack Publ. Co., Easton, PA, 17. Auflage (1985) 1418) beschrieben sind. Aufgrund der pysikalischen und chemischen Stabilität sind für saure Gruppen unter anderem Natrium-, Kalium-, Calcium und Ammoniumsalze bevorzugt.

Die Darstellung von Oligonucleotidanaloga der Formel I und II erfolgt nach bekannten Methoden analog der Synthese biologischer Oligonucleotide in Lösung oder vorzugsweise an fester Phase, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines automatischen Synthesegeräts.

Es existieren verschiedene Methoden um Konjugat-Moleküle am 3′-Ende von Oligonucleotiden einzuführen. Diese liefern jedoch nicht Verbindungen der Formel I. Eine Übersicht über den Stand der Technik geben: M. Manoharan in Antisense Research and Applications, Crooke und Lebleu, Eds., Chapter 17, S. 303ff, CRC Press Boca Raton 1993, sowie EP-A 0 552 766 (HOE 92/F 012) und EP-A 0 552 767 (HOE 92/F 013). Während die Derivatisierung am 5′-Ende eines Oligonucleotids vergleichsweise einfach zu bewerkstelligen ist, beispielsweise durch Reaktion mit einem Phosphoramidit des entsprechenden Konjugatmoleküls unter Anwendung des Standard-Oligonucleotid- Synthesezyklus, existiert ein solches universell anwendbares Verfahren nicht für das 3′-Ende. Die 3′-Konjugation erfolgt entweder post-synthetisch - also nach der Abspaltung vom Träger bzw. nach Abspaltung der Schutzgruppen -, oder über ein, speziell für ein spezifisches Konjugatmolekül herzustellendes Trägermaterial. P. S. Nelson et al. (Nucl. Acids Res. 20 (1992) 6253) beschreiben einen 3′-Linker, von dem nach erfolgter Synthese am festen Träger alle Schutzgruppen abgespalten werden, dann post-synthetisch 5 Konjugatmoleküle auf die freie Aminogruppe aufgekuppelt werden. Gamper et al (Nucl. Acids Res. 21 (1993) 145) beschreiben die Festphasensynthese mit Trägermaterial, welches mit dem einzuführenden Konjugatmolekül derivatisiert wurde. Für jedes Konjugatmolekül muß der Träger in aufwendiger Weise derivatisiert werden. In EP-A 0 552 766 und EP-A 0 552 767 wird ein β-eli minierbarer Linker beschrieben, auf welchen Nucleosidphosphoramidite aufgekuppelt werden, die anstelle der üblichen Cyanoethyl-Schutzgruppe das entsprechende Konjugatmolekül tragen. Danach erfolgt die Synthese des Oligonucleotids. Dies bedingt, daß das Konjugatmolekül keine säurelabile Schutzgruppe tragen darf, die im Verlauf des Synthesezyklus abgespalten würde. Außerdem ist die Synthese der Nucleosid-Konjugat Monomeren Bausteine sehr aufwendig.

Gegenstand dieser Erfindung sind daher ein universell einsetzbares Verfahren zur 3′-Modifikation von Oligonucleotiden am festen Träger, welches im Rahmen der Festphasensynthese die Einführung eines Konjugatmoleküls über Phosphoramidit-Chemie erlaubt. Für die Konjugation können die leicht zugänglichen, für die 5′-Derivatisierung gebräuchlichen Konjugat- Phosphoramidite eingesetzt werden. Das hierfür verwendete Linkermolekül mit den entsprechenden Schutzgruppen kann nicht nur am 3′-Ende des Oligonucleotids eingeführt werden, sondern auch ein- oder mehrfach innerhalb des Oligonucleotids unter Verwendung der Phosphoramidit-Chemie.

Das Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der Formel I ist dadurch gekennzeichnet, daß man

a) eine Verbindung der Formel V worin
a, b, V, T wie oben in Formel I definiert sind und
V′ die Bedeutung von V hat und die funktionellen Gruppen V, V′ und T auch gegebenenfalls temporär geschützt vorliegen können (vorzugsweise, falls V = V′ = T = Oxy ist und b = 0, als cyclisches Acetal, das durch Umsetzung mit Aceton unter Fe^III-Katalyse erhalten wird und nach Einführung der Schutzgruppe S1 mit Essigsäure wieder abgespalten wird),
mit einer Schutzgruppe S1, die sich von einem noch vollständig geschützten und am Träger gebundenem Oligonucleotid abspalten läßt, ohne daß andere Schutzgruppen oder die Bindung zum festen Träger gespalten werden, wie beispielsweise die Lävuloyl-Schutzgruppe, sowie ortho-, meta- oder para- R-O- Aryl-, wobei R für C₁-C₂₀-Alkyl, C₂-C₂₀-Alkenyl, C₃-C₂₀-Alkinyl, C₆-C₁₂-Aryl-C₁-C₆- alkyl steht, bevorzugt die Lävuloyl-Schutzgruppe und die para-Methoxyphenyl- Schutzgruppe,
und einer Schutzgruppe S2, die sich ohne Spaltung des Linkerarmes Li in Formel VII und ohne Spaltung der Schutzgruppe S1 entfernen läßt, bevorzugt sind Dimethoxytrityl, Monomethoxytrityl, Trityl, Pixyl, 4-Methoxytetrahydropyranyl, besonders bevorzugt Monomethoxytrityl und Dimethoxytrityl, nach bekannten Verfahren (z. B. M. J. Gait, "Oligonucleotide Synthesis - a practical approach", IRL press 1984), beispielhaft wird die para- Methoxyphenylgruppe durch Umsetzung mit para-Methoxyphenol, Diphenylazodicarboxylat und Triphenylphosphin in einem geeigneten Lösungsmittel, z. B. Tetrahydrofuran (THF) unter Rückfluß eingeführt, danach das Acetal sauer, z. B. mit Essigsäure wieder abgespalten und anschließend die Monomethoxytrityl-Schutzgruppe durch Umsetzung mit Monomethoxytritylchlorid in Pyridin eingeführt, zu einer Verbindung der Formel VI umsetzt, worin
S1, S2, V, V′, T, a und b wie oben definiert sind,
b) anschließend die Verbindung der Formel VI nach bekannten Verfahren mit 1 bis 10 Equivalenten, bevorzugt mit 1 bis 2 Equivalenten eines Linkers Li, wie beispielsweise Bernsteinsäureanhydrid, in einem geeigneten organischen Lösungsmittel wie z. B. Methylenchlorid, gegebenenfalls nach Zugabe eines Katalysators, beispielsweise 4-Dimethylaminopyridin, zu einer Verbindung der Formel VII umsetzt, worin
S1, S2, V, V′, T, a und b wie oben definiert sind, und
Li für einen Linkerarm steht, der durch chemische Bindung (Amid, Ester u. a.) die Verbindung der Formel VI mit einem festen Träger verbinden kann (Damka et al., Nucleic Acids Res. 18 (1990) 3813, Sonveaux (Bioorg. Chem. 14 (1986) 274), vorzugsweise ein Bernsteinsäurerest (O-C(O)-CH₂CH₂-C(O)-), ein Oxalsäurerest, (O-C(O)-C(O)-), ein Alkylamin, bevorzugt LCAA (Long Chain Alkyl Amin), oder Polyethylenglykol, besonders bevorzugt ein Bernsteinsäurerest, wobei in bestimmten Fällen, beispielsweise in Kombination mit Substituenten, die einer längeren Ammoniak-Behandlung nicht standhalten, auch labilere Linker, wie der Oxalyl-Linker, von Vorteil sind, umsetzt und anschließend nach bekannten Verfahren, wie beispielsweise Extraktion, Kristallisation, Chromatographie aufarbeitet;
c) die Verbindung der Formel VII nach bekannten Verfahren auf einen festen Träger SS, wie beispielsweise Aminopropyl-CPG (CPG = Controlled Pure Glass) oder ®Tentagel (Fa. Rapp, Germany), beispielsweise durch Umsetzung mit DCC und p-Nitrophenol in einem geeigneten Lösungsmittel oder mit O-(Benzotriazol-1- yl)-N,N,N′,N′-tetramethyluroniumtetrafluoroborat (TBTU) und einer Base, wie beispielsweise N-Ethylmorpholin, in einem geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. DMF, koppelt (z. B. M. J. Gait, Oligonucleotide Synthesis - a practical approach, IRL Press, 1984) und man eine Verbindung der Formel VIII erhält, worin
S1, S2, V, V′, T, Li, a und b wie oben definiert sind und
SS für den festen Träger steht, beispielsweise aus Materialien wie CPG (Controlled Pore Glass), Kieselgel oder einem organischen Harz wie Polystyrol (PS) oder einem Pfropf-Copolymer aus PS und Polyethylenglykol (POE), ist, und durch funktionelle Gruppen wie Hydroxy, Amino, Halogen oder COOH in der Seitenkette modifiziert ist;
d) die Schutzgruppe S2 nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch Behandlung mit 1-4% Dichloressigsäure in Dichlormethan (DCA) oder Chloroform abspaltet, oder
alternativ zuvor die Schutzgruppe S1 nach bekannten Verfahren, z. B. die Lävuloyl-Schutzgruppe durch Behandlung mit Hydrazin, abspaltet, die Reaktionsschritte l) und m), dann die Reaktionsschritte e)-i) und anschließend Reaktionsschritt n) ausführt, oder
alternativ dazu nach Abspaltung der Schutzgruppe S2 die Reaktionsschritte l) und m) ausführt, dann die Schutzgruppe S1 nach bekannten Verfahren, z. B. die Lävuloyl-Schutzgruppe durch Behandlung mit Hydrazin oder die para- Methoxyphenylschutzgruppe durch Behandlung mit Ce^IV abspaltet, danach die Reaktionsschritte e)-i) und schließlich Reaktionsschritt n) ausführt;
e) anschließend, falls m = 1 bis 5 ist, die nach d) erhaltene Verbindung mit einer Verbindung der Formel IX worin
S1, S2, V, V′, T, a und b wie oben definiert sind, und
R⁹ und R¹⁰ gleich oder verschieden sind und C₁-C₈-Alkyl, vorzugsweise Isopropyl, oder C₅-C₁₂-Cycloalkyl, vorzugsweise bis C₈, Benzyl oder Phenyl oder zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen gesättigten oder ungesättigten heterocyclischen Ring, mit gegebenenfalls weiteren Heteroatomen, wie z. B. Morpholin, und Substituenten, wie OC(O)O-C₁-C₄-Alkyl- Ester, bedeuten,
R¹² für OR¹³ oder C₁-C₁₈-Alkyl, C₁-C₁₈-Alkoxy, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁-C₈- Alkyl, bevorzugt für OR¹³, C₁-C₆-Alkyl, C₁-C₆-Alkoxy, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁- C₈-Alkyl, besonders bevorzugt für OR¹³ oder C₁-C₆-Alkyl, steht,
R¹³ für eine Gruppe der Formeln oder eine Benzylgruppe, welche nicht oder ein- bis vierfach ringsubstituiert, vorzugsweise nicht substituiert ist, steht, wobei der oder die Substituenten unabhängig voneinander Fluor, Chlor, Brom, eine C₁-C₄-Alkyl-, Nitro-, Methoxy-, oder Carboxylgruppe ist,
in Gegenwart einer Verbindung der Formel [HNR¹⁴R¹⁵R¹⁶]⁽⁺⁾E^(-), wobei R¹⁴, R¹⁵, R¹⁶ gleich oder verschieden voneinander sind und eine C₁-C₄-Alkylgruppe und E = Fluor, Chlor, Brom, insbesondere Chlor, bedeuten, oder in Gegenwart von Tetrazol oder substituiertem Tetrazol, wie beispielsweise 5-(4-Nitrophenyl)-1 H- tetrazol oder 5-Methylthio-1H-tetrazol oder 5-Ethylthio-1H-tetrazol,
vorzugsweise in Gegenwart von substituiertem Tetrazol, wie beispielsweise 5- (4-Nitrophenyl)-1H-tetrazol oder 5-Methylthio-1H-tetrazol oder 5-Ethylthio-1H- tetrazol, besonders bevorzugt in Gegenwart von 5-Methylthio-1H-tetrazol, in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise Acetonitril umsetzt,
die erhaltene Verbindung nach bekannten Verfahren oxidiert, z. B. wie in Reaktionsschritt m) beschrieben, ein Capping in der üblichen Weise durchführt, die Schutzgruppe S2 abspaltet, (z. B. Beaucage und lyer Tetrahedron 49 (1993) 1925 & 2223 & 6123; E. Sonveaux, Bioorg. Chem. 14 (1986) 274; E. Uhlmann and A. Peyman, Chemical Reviews 90 (1990) 543)
und gegebenenfalls diesen Reaktionsschritt noch (m-1)-mal wiederholt, wobei man eine Verbindung der Formel X erhält worin
Li, S1, SS, T, U, V, V′, W, a, b und m wie oben definiert sind;
f) falls m = 0 ist, die nach d) erhaltene Verbindung nach der Phosphoramidit- Methode (E. Sonveaux, Bioorg. Chem. 14 (1986) 274) mit einen Nucleosid- Phosphoramidit der Formel XI umsetzt, worin
B′ wie B und R^2′ wie R² definiert sind und gegebenenfalls auch geschützt vorliegen können, z. B. kann R² = Hydroxy mit tert. Butyldimethylsilyl geschützt sein, und
R⁹, R¹⁰, R¹², S2 und V wie oben definiert sind,
die erhaltene Verbindung nach bekannten Verfahren oxidiert, ein Capping in der üblichen Weise durchführt, die Schutzgruppe S2, vorzugsweise Dimethoxytrityl oder Monomethoxytrityl, nach bekannten Verfahren abspaltet, (z. B. Beaucage und lyer, Tetrahedron 49 (1993) 1925 & 2223 & 6123; E. Sonveaux, Bioorg. Chem. 14 (1986) 274; E. Uhlmann and A. Peyman, Chemical Reviews 90 (1990) 543)
und gegebenenfalls diesen Reaktionsschritt noch (n-1)-mal wiederholt, wobei man eine Verbindung der Formel XII erhält worin
A, B′, Li, R^2′, S1, SS, T, U, V, V′, W, Y, a, b, m und n wie oben definiert sind;
g) falls m′ = 1 bis 5, den Reaktionsschritt e) ausführt, der gegebenenfalls (m′- 1)-mal wiederholt wird, wobei man die Verbindung der Formel XIII erhält, worin
A, B′, Li, R^2′, S1, SS, T, U, V, V′, W, Y, a, b, in, m′ und n wie oben definiert sind;
h) falls m′ = 0 und n′ = 1 - 50, den Reaktionsschritt f) ausführt, der gegebenenfalls noch (n′-1)-mal wiederholt wird, wobei man die Verbindungen der Formel XIV erhält worin
A, B′, Li, R^2′, S1, SS, T, U, V, V′, W, Y, a, b, m, m′, n und n′ wie oben definiert sind;
i) gegebenenfalls, falls in Formel I R¹ ≠ H, in der nach f), g) oder h) erhaltenen Verbindung den Rest R¹ nach bekannten Verfahren einführt, bevorzugt durch entsprechende Umsetzung analog den Reaktionsschritten l) und m), wobei
R¹ C₁-C₁₈-Alkyl, vorzugsweise C₁-C₆-Alkyl, insbesondere Methyl, C₂-C₁₈-Alkenyl, C₃-C₁₈-Alkinyl, C₁-C₁₈-Alkylcarbonyl, C₂-C₁₉-Alkenylcarbonyl, C₃-C₁₉- Alkinylcarbonyl, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁-C₈-alkyl, oder einen Rest der Formel III worin
W, Z und Z′ wie oben definiert sind, bedeuten,
bevorzugt einen Rest der Formel III;
j) falls in Formel I R¹ = H, nach bekannten Methoden cappt, z. B. durch Umsetzung mit Acetanhydrid und N-Methylimidazol;
k) anschließend von den so erhaltenen, noch trägergebundenen, geschützten Oligonucleotiden die Schutzgruppe S1 nach bekannten Verfahren (z. B. Greene, Wuts, "Protective Groups in Organic Synthesis", J. Wiley, New York 1991) abspaltet, so daß der Linker zum festen Träger und die anderen im Molekül enthaltenen Schutzgruppen erhalten bleiben, beispielsweise für S1 = Lävuloyl durch Behandlung mit Hydrazin und für S1 = para-Methoxyphenyl vorzugsweise durch Behandlung mit Ce^IV, beispielsweise mit einer 0,05-1 M Lösung von Ce^IV(NH₄)₂(NO₃)₂ in Acetonitril/H₂O bei -10 bis 100°C während 0,2 bis 500 Minuten, bevorzugt mit einer 0,05 bis 0,5 M, insbesondere 0,1 M Lösung von Ce^IV(NH₄)₂(NO₃)₂ in Acetonitril/H₂0 (2 : 1 bis 8 : 1, insbesondere 4 : 1) bei 0-50°C, insbesondere 20-30°C während 1-30 min, insbesondere während 2 bis 10 min;
l) und die so erhaltene Verbindung mit einer Verbindung der Formel XV umsetzt, worin
R⁹, R¹⁰, R¹² die oben genannten Bedeutungen haben und
Z′′ die Bedeutung von Z hat, das wie oben definiert ist, oder auch für nach bekannten Verfahren geschütztes Z steht, wobei vorzugsweise Schutzgruppen Anwendung finden, die unter Bedingungen abgespalten werden, die bei der Oligonucleotid-Synthese zur Schutzgruppen-Abspaltung zur Anwendung kommen, beispielhaft seien Hydroxy, Mercapto und SeH genannt, die als geschützte Derivate vorliegen müssen, beispielsweise als O-CH₂-CH₂-CN, O-CH₃, S-CH₂-CH₂-CN oder in Gegenwart einer Verbindung der Formel [HNR¹⁴R¹⁵R¹⁶]⁽⁺⁾ E^(-), wobei R¹⁴, R¹⁵, R¹⁶ und E wie oben definiert sind, oder in Gegenwart von Tetrazol oder substituiertem Tetrazol, wie beispielsweise 5-(4-Nitrophenyl)-1H-tetrazol oder 5- Methylthio-1H-tetrazol oder 5-Ethylthio-1H-tetrazol, vorzugsweise in Gegenwart von substituiertem Tetrazol, wie beispielsweise 5-(4-Nitrophenyl)-1H-tetrazol oder 5-Methylthio-1H-tetrazol oder 5-Ethylthio-1H-tetrazol, besonders bevorzugt in Gegenwart von 5-Methylthio-1H-tetrazol, in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise Acetonitril;
m) die erhaltene Verbindung nach bekannten Verfahren oxidiert, beispielsweise durch Umsetzung mit Jod in Gegenwart von wäßrigem Pyridin, Lutidin oder Collidin, gegebenenfalls auch in Gegenwart weiterer organischer Lösungsmittel wie beispielsweise Tetrahydrofuran, oder beispielsweise durch Umsetzung mit N, N,N′ ,N′-Tetraethylthiuramdisulfid in Acetonitril, oder beispielsweise durch Umsetzung mit Jod in Gegenwart von Alkylamin oder Arylamin, wobei die verschiedenen, dem Fachmann bekannten Oxidationsverfahren, die der Herstellung von natürlichen und modifizierten Oligonucleotiden dienen, beispielsweise in Beaucage und lyer, Tetrahedron 49 (1993)1925 & 2223 & 6123; E. Sonveaux, Bioorg. Chem. 14 (1986) 274 sowie E. Uhlmann and A. Peyman, Chemical Reviews 90 (1990) 543 zusammengefaßt sind, und die Oxidation bevorzugt durch Umsetzung mit Jod in Gegenwart von wäßrigem Pyridin, Lutidin oder Collidin, gegebenenfalls auch in Gegenwart weiterer organischer Lösungsmittel wie Tetrahydrofuran erfolgt;
n) das Oligonucleotid nach bekannten Verfahren vom Träger abspaltet, beispielhaft mit NH₃ bei 50-60°C, und die verbliebenen Schutzgruppen am Phosphat und Nucleobasen ebenfalls nach bekannten Verfahren abspaltet.

Das Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der Formel II ist dadurch gekennzeichnet, daß man

a) in einer Verbindung der Formel XVI worin
A, B′, Li, R^2′, S2, SS und V wie oben definiert sind und Li zusätzlich für einen Linker stehen kann, der die Einführung eines 3′-Phosphat-Restes erlaubt (siehe z. B. EP-A 0 552 766, Beaucage und lyer, Tetrahedron 49 (1993) 2223 & 6123),
die Schutzgruppe S2 nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch Behandlung mit 1-4% Dichloressigsäure in Dichlormethan (DCA) oder Chloroform, abspaltet;
b) anschließend die erhaltene Verbindung nach der Phosphoramidit-Methode (E. Sonveaux, Bioorg. Chem. 14 (1986) 274) mit einen Nucleosid- Phosphoramidit der Formel XI umsetzt, worin
B′ wie B und R^2′ wie R² definiert sind und gegebenenfalls auch geschützt vorliegen können, z. B. kann R² = Hydroxy mit tert. Butyldimethylsilyl geschützt sein, und
R⁹, R¹⁰, R¹², S2 und V wie oben definiert sind,
die erhaltene Verbindung nach bekannten Verfahren oxidiert, ein Capping in der üblichen Weise durchführt, die Schutzgruppe S2, vorzugsweise Dimethoxytrityl oder Monomethoxytrityl nach bekannten Verfahren abspaltet, (z. B. Beaucage und lyer Tetrahedron 49 (1993) 1925 & 2223 & 6123; E. Sonveaux, Bioorg. Chem. 14 (1986) 274; E. Uhlmann and A. Peyman, Chemical Reviews 90 (1990) 543)
und gegebenenfalls diesen Reaktionsschritt noch (n-1)-mal wiederholt, wobei man eine Verbindung der Formel XVII erhält worin
A, B′, Li, R^2′, SS, U, V, W, Y und n wie oben definiert sind;
c) anschließend die erhaltene Verbindung mit einer Verbindung der Formel IX umsetzt, worin
S1, S2, V, V′, T, a und b wie oben definiert sind und
R⁹ und R¹⁰ gleich oder verschieden sind und C₁-C₈-Alkyl, vorzugsweise Isopropyl, oder C₆-C₁₂-Cycloalkyl, vorzugsweise bis C₈, Benzyl oder Phenyl oder zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen gesättigten oder ungesättigten heterocyclischen Ring, mit gegebenenfalls weiteren Heteroatomen, wie z. B. Morpholin, und Substituenten, wie OC(O)O-C_1-C_4-Alkyl- Ester, bedeuten,
R¹² für OR¹³ oder C₁ -C₁₈-Alkyl, C₁-C₁₈-Alkoxy, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C_1-C₈- Alkyl, bevorzugt für OR¹³, C₁-C₆-Alkyl, C₁-C₆-Alkoxy, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁- C₈-Alkyl, besonders bevorzugt für OR¹³ oder C₁-C₆-Alkyl, steht,
R¹³ für eine Gruppe der Formel oder eine Benzylgruppe, welche nicht oder ein- bis vierfach ringsubstituiert, vorzugsweise nicht substituiert ist, steht, wobei der oder die Substituenten unabhängig voneinander Fluor, Chlor, Brom, eine C₁-C₄-Alkyl-, Nitro-, Methoxy-, oder Carboxylgruppe ist,
in Gegenwart einer Verbindung der Formel [HNR¹⁴R¹⁵R¹⁶]⁽⁺⁾ E^(-), wobei R¹⁴, R¹⁵, R¹⁶ gleich oder verschieden voneinander sind und eine C₁-C₄-Alkylgruppe und E = Fluor, Chlor, Brom, insbesondere Chlor, bedeuten, oder in Gegenwart von Tetrazol oder substituiertem Tetrazol, wie beispielsweise 5-(4-Nitrophenyl)-1H- tetrazol oder 5-Methylthio-1H-tetrazol oder 5-Ethylthio-1H-tetrazol,
vorzugsweise in Gegenwart von substituiertem Tetrazol, wie beispielsweise 5- (4-Nitrophenyl)-1H-tetrazol oder 5-Methylthio-1H-tetrazol oder 5-Ethylthio-1H- tetrazol, besonders bevorzugt in Gegenwart von 5-Methylthio-1H-tetrazol, in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise Acetonitril umsetzt,
die erhaltene Verbindung nach bekannten Verfahren oxidiert, z. B. wie in Reaktionsschritt m) beschrieben, ein Capping in der üblichen Weise durchführt, die Schutzgruppe S2 abspaltet, (z. B. Beaucage und lyer Tetrahedron 49 (1993) 1925 & 2223 & 6123; E. Sonveaux, Bioorg. Chem. 14 (1986) 274; E. Uhlmann and A. Peyman, Chemical Reviews 90 (1990) 543)
und gegebenenfalls diesen Reaktionsschritt noch (m′-1)-mal wiederholt, wobei man eine Verbindung der Formel XVIII erhält worin
A, B′, Li, R^2′, S1, SS, U, V, V′, W, Y, a, b, m′ und n wie oben definiert sind;
d) falls n′ = 1-50, den Reaktionsschritt b) ausführt, der gegebenenfalls (n′-1)- mal wiederholt wird, wobei man die Verbindung der Formel XIX erhält worin
A, B′, Li, R^2′, S1, SS, U, V, V′, W, Y, a, b, m′, n und n′ wie oben definiert sind;
e) gegebenenfalls, falls in Formel II R¹ ≠ H, in der nach c) oder d) erhaltenen Verbindung den Rest R¹ nach bekannten Verfahren einführt, bevorzugt durch entsprechende Umsetzung analog den Reaktionsschritten h) und i), wobei
R¹ C₁-C₁ ₈-Alkyl, vorzugsweise C₁-C₆-Alkyl, insbesondere Methyl, C₂-C₁₈-Alkenyl, C₃-C₁₈-Alkinyl, C₁-C₁₈-Alkylcarbonyl, C₂-C₁₉-Alkenylcarbonyl, C₃-C₁₉- Alkinylcarbonyl, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C_1-C₈-alkyl, oder einen Rest der Formel III worin
W, Z und Z′ wie oben definiert sind, bedeuten,
bevorzugt einen Rest der Formel III;
f) falls in Formel II R¹ = H, nach bekannten Methoden cappt, z. B. durch Umsetzung mit Acetanhydrid und N-Methylimidazol;
g) anschließend von den so erhaltenen, noch trägergebundenen, geschützten Oligonucleotiden die Schutzgruppe S1 nach bekannten Verfahren (z. B. Greene, Wuts, "Protective Groups in Organic Synthesis", J. Wiley, New York 1991) abspaltet, so daß der Linker zum festen Träger und die anderen im Molekül enthaltenen Schutzgruppen erhalten bleiben, beispielsweise für S1 = Lävuloyl durch Behandlung mit Hydrazin und für S1 = para-Methoxyphenyl, vorzugsweise durch Behandlung mit Ce^IV, beispielsweise mit einer 0,05-1 M Lösung von Ce^IV(NH₄)₂(NO₃)₂ in Acetonitril/H₂O bei -10 bis 100°C während 0,2 bis 500 Minuten, bevorzugt mit einer 0,05 bis 0,5 M, insbesondere 0,1 M Lösung von Ce^IV(NH₄)₂(NO₃)₂ in Acetonitril/H₂O (2 : 1 bis 8 : 1, insbesondere 4 : 1) bei 0-50°C, insbesondere 20-30°C während 1-30 min, insbesondere während 2 bis 10 min;
h) und die so erhaltene Verbindung mit einer Verbindung der Formel XV umsetzt, worin
R⁹, R¹⁰, R¹² die oben genannten Bedeutungen haben und
Z′′ die Bedeutung von Z hat, das wie oben definiert ist, oder auch für nach bekannten Verfahren geschütztes Z steht, wobei vorzugsweise Schutzgruppen 5 Anwendung finden, die unter den Bedingungen abgespalten werden, die bei der Oligonucleotid-Synthese zur Schutzgruppen-Abspaltung zur Anwendung kommen, beispielhaft seien Hydroxy, Mercapto und SeH genannt, die als geschützte Derivate vorliegen müssen, beispielsweise als O-CH₂-CH₂-CN, O-CH₃, S-CH₂-CH₂-CN oder in Gegenwart einer Verbindung der Formel [HNR¹⁴R¹⁵R¹⁶]⁽⁺⁾ E^(-), wobei R¹⁴, R¹⁵, R¹⁶ und E wie oben definiert sind, oder in Gegenwart von Tetrazol oder substituiertem Tetrazol, wie beispielsweise 5-(4-Nitrophenyl)-1H-tetrazol oder 5- Methylthio-1H-tetrazol oder 5-Ethylthio-1H-tetrazol, vorzugsweise in Gegenwart von Tetrazol oder substituiertem Tetrazol wie beispielsweise 5-(4-Nitrophenyl)- 1H-tetrazol oder 5-Methylthio-1H-tetrazol oder 5-Ethylthio-1H-tetrazol, besonders bevorzugt in Gegenwart von 5-Methylthio-1H-tetrazol, in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise Acetonitril;
i) die erhaltene Verbindung nach bekannten Verfahren oxidiert, beispielsweise durch Umsetzung mit Jod in Gegenwart von wäßrigem Pyridin, Lutidin oder Collidin, gegebenenfalls auch in Gegenwart weiterer organischer Lösungsmittel wie beispielsweise Tetrahydrofuran, oder beispielsweise durch Umsetzung mit N,N,N′,N′-Tetraethylthiuramdisulfid in Acetonitril, oder beispielsweise durch Umsetzung mit Jod in Gegenwart von Alkylamin oder Arylamin, wobei die verschiedenen, dem Fachmann bekannten Oxidationsverfahren, die der Herstellung von natürlichen und modifizierten Oligonucleotiden dienen, beispielsweise in Beaucage und lyer, Tetrahedron 49 (1993) 1925 & 2223 & 6123; E. Sonveaux, Bioorg. Chem. 14 (1986) 274 sowie E. Uhlmann and A. Peyman, Chemical Reviews 90 (1990) 543 zusammengefaßt sind, und die Oxidation bevorzugt durch Umsetzung mit Jod in Gegenwart von wäßrigem Pyridin, Lutidin oder Collidin, gegebenenfalls auch in Gegenwart weiterer organischer Lösungsmittel wie Tetrahydrofuran erfolgt;
j) das Oligonucleotid nach bekannten Verfahren vom Träger abspaltet, beispielhaft mit NH₃ bei 50-60°C, und die verbliebenen Schutzgruppen am Phosphat und Nucleobasen ebenfalls nach bekannten Verfahren abspaltet.

Die Art der Amino-Schutzgruppen der Basen und die Beschaffenheit des Linkers Li richten sich im Einzelfall nach der Art des Substituenten Z, da diese nach vollständiger Synthese problemlos spaltbar sein müssen. Zum Beispiel kann man bei der Herstellung eines Oligonucleotid-3′-Phosphatisopropylesters (Z = O- i-C₃H₇), für B = Ade und Cyt mit den Benzoyl- (Bz) bzw. für B = Gua mit den Isobutyryl- (i-Bu) Schutzgruppen arbeiten. Dagegen verwendet man zur Synthese eines Oligonucleotid-3′-methylphosphonatesters (Z = CH₃) oder Ethylesters (Z = O-C₂H₅) für B = Ade und Gua bevorzugt die labileren Phenoxyacetyl (PAC) bzw. für B = Cyt die iso-Butyryl-Schutzgruppen.

Die Verbindungen der Formel IX (Seiten 20 und 30)

worin
S1, S2, V, V′, T, a, und b, wie oben definiert sind,
R⁹ und R¹⁰ gleich oder verschieden sind und C₁-C₈-Alkyl, vorzugsweise Isopropyl, oder C₅-C₁₂-Cycloalkyl, vorzugsweise bis C₈, Benzyl oder Phenyl oder zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen gesättigten oder ungesättigten heterocyclischen Ring, mit gegebenenfalls weiteren Heteroatomen, wie z. B. Morpholin, und Substituenten, wie OC(O)O-C₁-C₄-Alkyl- Ester, bedeuten; und
R¹² für OR¹³ oder C₁-C₁₈-Alkyl, C₁-C₁₈-Alkoxy, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁-C₈- Alkyl, bevorzugt für OR¹³, C₁-C₆-Alkyl, C₁-C₆-Alkoxy, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁- C₈-Alkyl, besonders bevorzugt für OR¹³ oder C₁-C₆-Alkyl, steht;
R¹³ für eine Gruppe der Formel

oder eine Benzylgruppe, welche nicht oder ein- bis vierfach ringsubstituiert, vorzugsweise nicht substituiert ist, wobei der oder die Substituenten unabhängig voneinander Fluor, Chlor, Brom, eine C₁-C₄-Alkyl-, Nitro-, Methoxy-, oder Carboxylgruppe ist, steht,
können erhalten werden durch Umsetzung einer Verbindung der Formel VI

mit einer Verbindung der Formel XX

worin
R⁹, R¹⁰ und R¹² wie oben definiert sind und
R¹¹ für Chlor oder Brom oder einen Rest der Formel NR⁹R¹⁰ steht, wobei R⁹ und R¹⁰ wie oben definiert sind;
in Gegenwart einer Base, vorzugsweise Pyridin oder einer Mischung von Tetrahydrofuran (THF), Dioxan, Dichlormethan (DCM), Chloroform, und/oder Acetonitril mit einem C₁-C₄-Trialkylamin, vorzugsweise Trimethyl-, Triethyl- oder Diisopropylethyl-Amin, oder, wenn R¹¹ ein Rest der Formel NR⁹R¹⁰ ist, dann in Gegenwart einer Verbindung der Formel [HNR¹⁴R¹⁵R¹⁶]⁽⁺⁾ E^(-), wobei R¹⁴, R¹⁵, R¹⁶ gleich oder verschieden voneinander sind und eine C₁-C₄-Alkylgruppe und E = Fluor, Chlor, Brom, insbesondere Chlor, bedeuten, oder in Gegenwart von Tetrazol oder substituiertem Tetrazol, wie beispielsweise 5-(4-Nitrophenyl)-1H- tetrazol oder 5-Methylthio-1H-tetrazol oder 5-Ethylthio-1H-tetrazol,
vorzugsweise in Gegenwart von Tetrazol.

Anstelle der Phosphoramidit-Methode können die Verbindungen der Formeln I und II auch mittels Festphasensynthese nach der H-Phosphonat-Methode oder der Phosphattriester-Methode (E. Uhlmann and A. Peyman, Chemical Reviews 90 (1990) 543) erhalten werden.

Bei Verwendung der H-Phosphonat-Methode wird die nach dem Reaktionsschritt a) (Herstellung von Verbindungen der Formel I) erhaltene Verbindung der Formel VI nach bekannten Verfahren (z. B. B. Froehler, Tetrahedron Lett. 27 (1986) 5575) zu einer Verbindung der Formel XXI umgesetzt,

worin V, V′, T, a, b, und W die oben genannte Bedeutung haben. Beispielhaft sei genannt die Umsetzung mit

in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, z. B. Dichlormethan und anschließender Hydrolyse. Bei Einführung der Gruppe Z (Reaktionsschritt i) bei Verbindungen der Formel I und Reaktionsschritt e) bei Verbindungen der Formel II) nach der H-Phosphonat-Methode wird mit einer Verbindung der Formel XXII

worin Z′′ und W die oben genannten Bedeutungen haben,
in Gegenwart eines Kondensationsmittels, wie Pivaloyl- oder Adamantoylchlorid, und einer Base, wie Pyridin umgesetzt. Der gebildete H-Phosphonat-Diester wird dann einer oxidativen Phosphoramidierung (B. Froehler, Tetrahedron Lett. 27, (1986) 5575) bzw. einer Jodwasser-, Schwefel- oder Selenoxidation unterworfen. Auf diese Weise läßt sich zum Beispiel mit Cholesteryloxycarbonyl-aminoalkylamin in Gegenwart von Tetrachlorkohlenstoff ein Oligonucleotid mit einer 3′-terminalen Cholesteryl-Gruppe herstellen. Durch oxidative Amidierung mit 2-Methoxyethylamin erhält man beispielsweise Oligonucleotide mit einem 3′-O-(2′-Methoxyethyl)-phosphoramidat-Rest.

Nach der Triester-Methode wird die nach Reaktionsschritt a) (Herstellung von Verbindungen der Formel I) erhaltene Verbindung der Formel VI nach bekannten Verfahren (z. B. Sonveaux, Bioorg. Chem. 14 (1986) 274) zu einer Verbindung der Formel XXIII umsetzt

worin V, V′, T, a, b, und W die oben genannte Bedeutung haben, und R¹⁷ für eine der dem Fachmann bekannten im Triester-Verfahren gebräuchlichen Schutzgruppen steht, z. B. 2,4-Dichlorphenyl ( E. Sonveaux, Bioorg. Chem. 14 (1986) 274) steht. Bei Einführung der Gruppe Z (Reaktionsschritt i) bei Verbindungen der Formel I und Reaktionsschritt e) bei Verbindungen der Formel II) nach der Triester-Methode wird mit einer Verbindung der Formel XXIV,

worin Z, W und R¹⁷ wie oben definiert sind, in Gegenwart eines Kondensationsmittels umsetzt. Bevorzugte Kondensationsreagenzien sind Arylsulfonsäurechloride wie Mesitylen-, 2.4.6-Triisopropylbenzol- oder 8- Chinolinsulfonsäurechlorid in Gegenwart nucleophiler Katalysatoren wie Imidazol, Triazol, Tetrazol oder deren substituierte Derivate wie N- Methylimidazol, 3-Nitrotriazol oder 5-(p-Nitrophenyl)-tetrazol. Besonders bevorzugte Kondensationsmittel sind 4-substituierte Derivate von Pyridin-N-oxid oder Chinolin-N-oxid (Efimov et al., Nucleic Acids Research 13 (1985) 3651). Oligonucleotidanaloga der Formel I oder der Formel II finden als Inhibitoren der Genexpression Verwendung.

Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung können beispielsweise als Arzneimittel bei der Behandlung von Erkrankungen, die durch Viren (HIV, HSV-1, HSV-2, Influenza, VSV, Hepatitis B oder Papilloma Viren) hervorgerufen werden, verwendet werden.

Antisense Oligonucleotid-Sequenzen, erfindungsgemäß modifiziert, die gegen solche Targets wirksam sind, sind beispielsweise:

a) gegen HIV, z. B.
b) gegen HSV-1, z. B.

Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung eignen sich beispielsweise auch zur Behandlung von Krebs. Beispielsweise können dabei Oligonucleotid- Sequenzen zum Einsatz kommen, die gegen Targets gerichtet sind, die für Krebsentstehung bzw. Krebswachstum verantwortlich sind. Weiterhin eignen sich Arzneimittel der vorliegenden Erfindung beispielsweise auch zur Verhinderung der Restenose. Beispielsweise können dabei Oligonucleotidsequenzen zum Einsatz kommen, die gegen Targets gerichtet sind, welche für die Proliferation oder Migration verantwortlich sind. Solche Targets sind beispielsweise:

1) Nucleare Onkoproteine, wie beispielsweise c-myc, N-myc, c-myb, c-fos, c-fos/jun, PCNA, p120
2) Cytoplasmische/Membran-assoziierte Onkoproteine, wie beispielsweise EJ-ras, c-Ha-ras, N-ras, rrg, bcl-2, cdc-2, c-raf-1, c-mos, c-src, c-abl
3) Zelluläre Rezeptoren, wie beispielsweise EGF-Rezeptor, FGF-Rezeptor, c-erbA, Retinoid-Rezeptoren, Protein-Kinase regulatorische Untereinheit, c-fms, cdc2 kinase,
4) Cytokine, Wachstumsfaktoren, Extrazelluläre Matrix, wie beispielsweise CSF-1, IL-6, IL-1a, IL-1b, IL-2, IL-4, bFGF, IGF, Myeloblastin, Fibronectin.

Antisense Oligonucleotid-Sequenzen, erfindungsgemäß modifiziert, die gegen solche Targets wirksam sind, sind beispielsweise

a) gegen c-Ha-ras, z. B.
c) c-myc, z. B.
d) c-myb, z. B.
e) c-fos, z. B.
f) p120, z. B.
g) EGF-Rezeptor, z. B.
h) p53 Tumorsuppressor, z. B.

Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung eignen sich beispielsweise ferner zur Behandlung von Erkrankungen, die durch Integrine oder Zell-Zell- Adhäsionsrezeptoren beeinflußt werden, beispielsweise durch VLA-4, VLA-2, ICAM oder ELAM.

a) VLA-4, z. B.
b) ICAM, z. B.
c) ELAM-1, z. B.

Ferner können die Oligonucleotidanaloga der Formel I oder der Formel II als Sonde zum Nachweis von Nucleinsäuren oder als Hilfsmittel in der Molekularbiologie dienen.

Weitere Gegenstände der Erfindung sind pharmazeutische Zubereitungen enthaltend ein oder mehrere Oligonucleotidanaloga der Formel I oder II, gegebenenfalls zusammen mit physiologisch verträglichen Hilfs- und/oder Trägerstoffen und/oder zusammen mit anderen bekannten Wirkstoffen sowie Verfahren zu deren Herstellung.

Beispiele 1) Synthese von (4-Methoxphenyl)-1-(6-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-5-O- succinyl)hexylether 1a) 2,2-Dimethyl-4-hydroxybutyl-1,2-dioxolan

15 g (112 mmol) 1,2,6-Hexantriol wurden zusammen mit 0,5 g FeCl₃ in 1 l Aceton gelöst und 7 h unter Rückfluß gekocht. Es wurde filtriert und überschüssiges Aceton abdestilliert, wobei das Produkt in reiner Form erhalten wurde.
Ausbeute: 18,8 g (96%);
¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃/TMS): d = 1,35 (s, 3H, CH₃); 1,40 (s, 3H, CH₃);
1,30-1,40 (m, 6H, -(CH₂)₃-); 3,52 (t, 1H, C⁴-H); 3,68 (t, 2H, CH₂-OH); 4,00- 4,20 (m, 2H, -C⁵H₂-);
MS (El): m/e = 175 (M+H⁺, 50%); 159 (30%).

1b) (4-Methoxyphenyl)-1-[4-(4′-(2′,2′-dimethyl)dioxolan)]butylether

1,74 g (10 mmol) 2,2-Dimethyl-4-hydroxybutyl-1,2-dioxolan aus Beispiel 1a, 3,41 g (13 mmol) Triphenylphosphin, 2,26 g (13 mmol) Diethylazodicarboxylat und 3,72 g (30 mmol) 4-Methoxyphenol wurden in 30 ml absol. Tetrahydrofuran (THF) gelöst und für 1 h unter Rückfluß gekocht. Das Lösungsmittel wurde abdestilliert und der Rückstand über Kieselgel mit Essigsäureethylester (EE)/n- Heptan (1 : 4) chromatographiert.
Ausbeute: 2,1 g (74%);
¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃/TMS): d = 1,35 (s, 3H, CH₃); 1,41 (s, 3H, CH₃);
1,45-1,90 (m, 6H, -(CH₂)₃-); 3,53 (t, 1H, C^4′-H); 3,77 (s, 3H, O-CH₃); 3,92 (t, 2H, CH₂-OAr); 3,99-4,21 (m, 2H, -C^5′H₂-); 6,84 (s, 4H, Ar-H);
MS (El): m/e = 280 (M+H⁺, 90%); 265 (50%); 223 (100%).

1c) (4-Methoxyphenyl)-1-(5,6-dihydroxy)hexylether

2,08 g (4-Methoxyphenyl)-1-[4-(4′(2′-2′-dimethyl)dioxolan)]butylether aus Beispiel 1b wurden in 165 ml 80% Essigsäure gelöst und 4 h bei Raumtemperatur gerührt. Die Essigsäure wurde im Vakuum abgedampft, es wurde noch zweimal mit Toluol/Methanol koevaporiert. Dabei fiel das Produkt kristallin an.
Ausbeute: 1,15 g (65%), mp: 69°C
¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃/TMS): d = 1,40-1,91 (m, 6H, -(CH₂)₃-); 3,39-3,52 (m, 1H, C⁵-H); 3,42-3,74 (m, 2H, C⁶H₂); 3,77 (s, 3H, O-CH₃); 3,93 (t, 2H, CH₂- OAr); 6,82 (s, 4H, Ar-H);
MS (El): m/e = 241 (M+H⁺, 60%); 240 (M⁺, 100%) 223 (30%), 205 (30%).

1d) (4-Methoxyphenyl)-1-(6-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-5- hydroxy)hexylether

1,96 g (8,2 mmol) (4-Methoxyphenyl)-1-(5,6-dihydroxy)hexylether aus Beispiel 1c und 2,78 g (9,0 mmol) 4-Methoxytriphenylmethylchlorid wurden in 30 ml absol. Pyridin gelöst und 3 h bei Raumtemperatur gerührt. Das Pyridin wurde im Vakuum abgedampft, der Rückstand in 40 ml Dichlormethan (DCM) aufgenommen und erst mit 40 ml 5% NaHCO₃-Lösung, dann mit 40 ml gesättigter NaCl-Lösung extrahiert und zweimal mit Wasser gewaschen. Es wurde über Natriumsulfat getrocknet, das Lösungsmittel abdestilliert, der Rückstand mit EE/n-Heptan (1 : 2) über Kieselgel chromatographiert.
Ausbeute: 3,10 g (74%);
¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃/TMS): d = 1,37-1,80 (m, 6H, -(CH₂)₃-); 2,30 (d, J = 5 Hz, 1H, C⁵-H); 3,00-3,23 (m, 2H, CH₂-OMMTr); 3,73 (s, 3H, O-CH₃); 3,80 (s, 3H, O-CH₃); 3,88 (t, 2H, CH₂-OAr); 6,80 (s, 4H, Ar-H); 7,15-7,47 (m, 14 H, Ar-H);
MS (ES⁺, +LiCl): m/e = 519 (M+Li⁺, 100%).

1e) (4-Methoxyphenyl)-1-(6-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-5-O- succinyl)hexylether

3,1 g (6,05 mmol) (4-Methoxyphenyl)-1-(6-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-5- hydroxy)hexylether aus Beispiel 1d wurden zusammen mit 0,85 g (8,47 mmol) Bernsteinsäureanhydrid und 1,04 g (8,47 mmol) N,N-Dimethylaminopyridin (DMAP) in 20 ml absol. Pyridin gelöst und 19 h bei Raumtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum abgedampft. Es wurde noch zweimal mit Toluol/Methanol koevaporiert, der Rückstand in 280 ml DCM aufgenommen und 10 mit 140 ml 10% Zitronensäure, dann zweimal mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde abdestilliert, der Rückstand mit EE/n-Heptan 2 : 1 über Kieselgel chromatographiert.
Ausbeute: 2,55 g (69%);
¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃/TMS): d = 1,27-1,49 (m, 2H, C²H₂); 1,60-1,82 (m, 4H, C¹H₂ & C³H₂); 2,66 (s, 4H, CO-(CH₂)₂-CO); 3,15 (d, 2H, CH₂-OMMTr); 3,75 (s, 3H, O-CH₃); 3,78 (s, 3H, O-CH₃); 3,89 (t, 2H, CH₂-OAr); 5,12 (dt, 1H, CH- Osucc); 6,80 (s, 4H, Ar-H); 7,11-7,52 (m, 14H, Ar-H);
MS (FAB+LiCl): m/e = 625.3 (M+2Li⁺-H⁺, 100%); 619.2 (M+Li⁺, 70%); 20 612.2 (M⁺, 100%).

2) Synthese von (4-Methoxyphenyl)-1-(6-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-5-O- phosphorigsäure-β-cyanoethylester-N,N-diisopropylamid)hexylether

512 mg (1,0 mmol) (4-Methoxyphenyl)-1-(6-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-5- hydroxy)hexylether aus Beispiel 1d wurden nach koevaporieren zusammen mit 390 mg (3,0 mmol) Diisopropylethylamin mit absol. Acetonitril in 4 ml absol. THF gelöst. Unter Schutzgas wurden 330 mg (1,4 mmol) N,N-Diisopropyl cyanoethyl-phosphoramidochlorid langsam zugetropft. Es wurde 2 h bei Raumtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel wurde abgedampft, der Rückstand in 20 ml EE aufgenommen und mit 40 ml gesättigter NaCl-Lösung extrahiert. Die organische Phase wurde noch zweimal mit Wasser gewaschen, dann über Natriumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde abdestilliert, der Rückstand mit DCM/Ethanol/Triethylamin (TEA) (100 : 4 : 2) über Kieselgel chromatographiert.
Ausbeute: 520 mg;
¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃/TMS): d = 1,00-1,93 (m, 18H, -(CH₂)₃- & 4 × CH₃); 2,38 & 2,57 (jew.: t, 1H, CH₂-CN); 2,92-3,26 (m, 2H, P-O-CH₂), 3,45-4,20 (m, 13H, 2 × OCH₃ & 2 × CH(CH₃)₂ & CH₂-OAr & CH₂-O-MMTr & C⁵H); 6,70-6,87 (s, 4H, Ar-H); 7,14-7,32 (m, 14H, Ar-H);
MS (FAB, LiCl; NBA): m/e = 735.5 (M+Na⁺, 100%); 719.5 (M+Li⁺, 50%).

3) Synthese von (4-Methoxyphenyl)-1-(6-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-5-O- succinyl)propylether 3a) (4-Methoxyphenyl)-1-[4-(4′-(2′,2′-dimethyl)dioxolan)]butylether

Die Synthese erfolgte analog Beispiel 1b aus 2,2-Dimethyl-4-hydroxymethyl-1,2- dioxolan.
Ausbeute: 56%;
¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃/TMS): d = 1,40 (s, 3H, CH₃); 1,44 (s, 3H, CH₃);
3,78 (s, 3H, O-CH₃); 3,89 (dd, 2H, CH₂-OAr); 3,97-4,21 (m, 2H, -C³H₂-); 4,45 (dt, 1H, C²H); 6,83 (s, 4H, Ar-H);
MS (El): m/e = 239 (M+H⁺, 40%); 238 (M⁺, 50%).

3b) (4-Methoxyphenyl)-1-(2,3-dihydroxy)propylether

Die Synthese erfolgte analog Beispiel 1c aus (4-Methoxyphenyl)-1-[4-(4′-(2′,2′- dimethyl)dioxolan)]butylether (Beispiel 3a).
Ausbeute: 98%;
MS (El): m/e = 199 (M+H⁺, 100%); 198 (M⁺, 80%); 181 (40%); 163 (70%).

3c) (4-Methoxyphenyl)-1-(3-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-2- hydroxy)propylether

Die Synthese erfolgte analog Beispiel 1d aus (4-Methoxyphenyl)-1-(2,3- dihydroxy)propylether (Beispiel 3b).
Ausbeute: 46%;
¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃/TMS): d = 3,3,31 (d, 2H, CH₂-OMMTr); 3,77 (s, 3H, O-CH₃); 3,79 (s, 3H, O-CH₃); 3,96-4,20 (m, 3H, O-CH₂-CH); 6,76-6,90 (m, 4H, Ar-H); 7,15-7,55 (m, 14H, Ar-H);
MS (FAB+LiCl): m/e = 477.2 (M+Li⁺, 20%); 470.2 (M⁺, 10%).

3d) (4-Methoxyphenyl)-1-(3-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-2-O- succinyl)propylether

Die Synthese erfolgte analog Beispiel 1e aus (4-Methoxyphenyl)-1-(3-O-(4- methoxytriphenylmethyl)-2-hydroxy)propylether (Beispiel 3c).
Ausbeute: 98%;
¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃/TMS): d = 2,63 (s, 4H, CO-(CH₂)₂-CO); 3,31-3,40 (m, 2H, CH₂-OMMTr); 3,76 (s, 3H, O-CH₃); 3,79 (s, 3H, O-CH₃); 4,04-4,10 (m, 2H, CH₂-O-MOP); 5,35 (dt, 1H, CH-Osucc); 6,79 (s, 4H, Ar-H); 7,15-7,47 (m, 14H, Ar-H);
MS (FAB+LiCl): m/e = 583.3 (M+2Li⁺-H⁺, 40%); 577.3 (M+Li⁺, 100%).

4) Synthese von Lävulinsäure-(6-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-5-O- succinyl)hexylester 4a) Lävulinsäure-1-[4-(4′-(2′,2′-dimethyl)dioxolan)]butylester

0.81 g (5 mmol) 2,2-Dimethyl-4-hydroxybutyl-1,2-dioxolan aus 1a wurden zweimal mit absol. Acetonitril koevaporiert, dann zusammen mit 1,5 g (7 mmol) Lävulinsäureanhydrid und 0.86 g (7 mmol) Dimethylaminopyridin (DMAP) in absol. Pyridin gelöst und 15 h bei Raumtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum eingedampft und es wurde noch dreimal mit Toluol koevaporiert. Der Rückstand wurde in EE aufgenommen, die organische Phase mit gesättigter NaCl-Lösung und mit Wasser gewaschen, dann über Natriumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde abgedampft, der Rückstand mit EE über Kieselgel chromatographiert.
Ausbeute: 0,65 g (48%);
¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃/TMS): d = 1,37 (s, 3H, CH₃); 1,41 (s, 3H, CH₃);
1,42-1,75 (m, 6H, -(CH₂)₃-); 2,19 (s, 3H, CH₃-CO); 2,49-2,82 (m, 4H, COCH₂CH₂CO); 3,45-3,58 (m, 1H, C^4′-H); 3,97-4,16 (m, 4H, -C^5′H₂- & CH₂- OCO);
MS (El): m/e = 273 (M+H⁺, 45%); 257 (35%).

4b) Lävulinsäure-1-(5,6-dihydroxy)hexylester

Die Synthese erfolgte analog zu Beispiel 1c aus Lävulinsäure-1-[4-(4′-(2′,2′- dimethyl)dioxolan)]butylester (Beispiel 4a).
Ausbeute: 90%;
¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃/TMS): d = 1,37-1,75 (m, 6H, -(CH₂)₃-); 2,20 (s, 3H, CH₃-CO); 2,47-2,82 (m, 4H, COCH₂CH₂CO); 3,39-3,52 (dd, 1H, CH-OH); 3,60-3,79 (m, 2H, CH₂-OH); 4,11 (t, 2H, CH₂-OLaev);
MS (El): m/e = 233 (M+H⁺, 20%); 215 (15%).

4c) Lävulinsäure-1-(6-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-5-hydroxy)hexylester

Die Synthese erfolgte analog zu Beispiel 1d aus Laevulinsäure-1-(5,6- dihydroxy)hexylester (Beispiel 4b).
Ausbeute: 40%;
¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃/TMS): d = 1,22-1,70 (m, 6H, -(CH₂)₃-); 2,19 (s, 3H, CH₃-CO); 2,48-2,79 (m, 4H, COCH₂CH₂CO); 2,97-3,21 (m, 2H, CH₂-OMMTr);
3,79 (s, 3H, OCH₃); 3,68-3,82 (m, 1H, CH-OH); 4,03 (t, 2H, CH₂-OLaev); 6,80-7,48 (m, Ar-H, 14H)
MS(ES⁺ + LiCl): m/e = 511 (M+Li⁺, 100%).

4d) Lävulinsäure-(6-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-5-O-succinyl)hexylester-

Die Synthese erfolgte analog zu Beispiel 1e aus Lävulinsäure-1-(6-O-(4- methoxytriphenylmethyl)-5-hydroxy)hexylester (Beispiel 4c).
Ausbeute: 80%;
¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃/TMS): d = 1,20-1,72 (m, 6H, -(CH₂)₃-); 2,19 (s, 3H, CH₃-CO); 2,49-2,80 (m, 8H, 2 × COCH₂CH₂CO); 3,15 (d, 2H, CH₂-OMMTr);
3,79 (s, 3H, OCH₃); 4,03 (t, 2H, CH₂-OLaev); 5,15 (m, 1H, CH-OSucc); 6,79-7,50 (m, Ar-H, 14H)
MS (ES⁺ + LiCl): m/e = 627 (M+Na⁺, 20%); 611 (M+Li⁺, 50%).

5) Herstellung eines Trägers der Formel VIII-1 durch Beladung von Aminopropyl-CPG mit (4-Methoxyphenyl)-1-(6-O-(4- methoxytriphenylmethyl)-5-O-succinyl)hexylether

123 mg (20 mmol) (4-Methoxyphenyl)-1-(6-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-5-O- succinyl)hexylether (aus Beispiel 1) wurden zweimal mit absol. Acetonitril koevaporiert und anschließend zusammen mit 7,1 mg (22 mmol) O- (Benzotriazol-1-yl)-N,N,N′,N′-tetramethyluroniumtetrafluoroborat (TBTU) und 3,2 mg (28 mmol) N-Ethylmorpholin in 0,75 ml absol. Dimethylformamid (DMF) gelöst. Zu dieser Lösung wurden 100 mg Aminopropyl-CPG (0.1 mmol/g, 550 A) der Firma Fluka zugegeben und die Suspension wurde 7 h bei Raumtemperatur geschüttelt. Der derivatisierte Träger wurde abgesaugt, mit Methanol, DMF, THF, Acetonitril, wieder mit Methanol und mit Methylenchlorid gewaschen und 1 h bei 40°C im Vakuum getrocknet. Die Beladung des Trägers mit Monomethoxytritylhaltiger Komponente betrug 12,2 mmol/g. Die Verkappung reaktiver Gruppen wird am DNA Synthesizer mit Verkappungsreagenz (Acetanhydrid/2,6-Lutidin/1-Methylimidazol; je 0.25 M in THF) vorgenommen, anschließend mit Acetonitril gespült.

6) Herstellung eines Trägers der Formel VIII-2 durch Beladung von Aminopropyl-CPG mit (4-Methoxyphenyl)-1-(6-O-(4- methoxytriphenylmethyl)-5-O-succinyl)propylether

Herstellung analog Beispiel 5 unter Verwendung von (4-Methoxyphenyl)-1-(6-O- (4-methoxytriphenylmethyl)-5-O-succinyl)propylether (aus Beispiel 3). Die Beladung des Trägers mit Monomethoxytritylhaltiger Komponente betrug 36,7 mmol/g.

7) Herstellung eines Trägers der Formel VIII-3 durch Beladung von Aminopropyl-CPG mit Lävulinsäure-(6-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-5-O- succinyl)hexylester

Herstellung analog Beispiel 5 unter Verwendung von Lävulinsäure-(6-O-(4- methoxytriphenylmethyl)-5-O-succinyl)hexylester (aus Beispiel 4). Die Beladung des Trägers mit Monomethoxytritylhaltiger Komponente betrug 14,3 mmol/g.

8) Herstellung eines Trägers der Formel VIII-4 durch Beladung von ®Tentagel mit (4-Methoxyphenyl)-1-(6O-(4-methoxytriphenylmethyl)-5-O- succinyl) hexylether

306 mg (0,5 mmol) (4-Methoxyphenyl)-1-(6-O-(4-methoxytriphenylmethyl)-5-O- succinyl)hexylether (aus Beispiel 1) wurden zweimal mit absol. Acetonitril koevaporiert und in einer Mischung aus 1,25 ml absol. THF und 65 ml absol. Pyridin gelöst. Dann wurde eine Lösung von 70 mg (0,5 mmol) 4-Nitrophenol und 115 mg (0,55 mmol) Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) in 0,35 ml absol. THF zugegeben und es wurde 2 h bei Raumtemperatur gerührt. Nach vollständiger Umsetzung wurde vom ausgefallenen Dicyclohexylharnstoff abzentrifugiert. Das Sediment wurde nochmals in 1 ml Ether aufgeschlämmt und abermals zentrifugiert. 200 mg ®Tentagel-Harz (PS/POE-Copolymer mit 175 mmol/g Aminofunktion) wurden in einer Mischung von 0,7 ml absol. DMF und 0,14 ml TEA aufgeschlämmt und mit der oben gewonnenen Lösung des Succinat-4- Nitrophenylesters versetzt und 17 h bei Raumtemperatur geschüttelt. Es wurde abgesaugt und wie in Beispiel 5 beschrieben aufgearbeitet. Die Beladung des Trägers mit Monomethoxytritylhaltiger Komponente betrug 28,7 mmol/g.

Oligonucleotdisynthese: Die Oligonucleotide werden zunächst durch Butanol- Fällung (Sawadogo, Van Dyke, Nucl. Acids Res. 19 (1991) 674 ) gereinigt. Anschließend wird das Natriumsalz erhalten durch Ausfällung aus einer 0.5 M NaCl Lösung mit 2.5 Volumenteilen Ethanol.

Die Analyse der Oligonucleotide erfolgt durch

a) Analytische Gelelektrophorese in 20% Acrylamid, 8 M Harnstoff, 454 M Tris-borat Puffer, pH 7.0 und/oder
b) HPLC-Analyse: Waters GenPak FAX, Gradient CH₃CN (400 ml), H₂0 (1.6 l), NaH₂PO₄ (3.1 g), NaCl (11.7 g), pH 6.8 (0.1 M an NaCl) nach CH₃CN (400 ml), H₂O (1.6 l), NaH₂PO₄ (3.1 g), NaCl (175.3 g), pH 6.8 (1.5 M an NaCl) und/oder
c) Kapillargelelektrophorese Beckmann Kapillare eCAP^TM, U100P Gel Column, 65 cm length, 100 mm I.D., window 15 cm from one end, Puffer 140 µM Tris, 360 mM Borsäure, 7 M Harnstoff und/oder
d) Elektrospray Massenspektroskopie

9) Herstellung von Oligonucleotiden der Formel I: TpTpTpTpTpTpTpTp-CH₂-CH(OH)(CH₂)₄-(O-Methoxyphenyl)

Das Monomer ist jeweils ein β-D-Desoxyribonucleosid); R¹ = R² = H; Z = O-(4- Methoxyphenyl); n = 8, m = m′ = n′ = b = 0; A = V = W = U = X = Y = T = Oxy; a = 3;

a) 0.2 µmol des Trägers VIII-4 aus Beispiel 8 werden nacheinander mit folgenden Reagenzien behandelt:
1. Acetonitril abs.
2. 3% Trichloressigsäure in Dichlormethan
3. Acetonitril abs.
4. 4 µmol 5′-O-DimethoxytriWlthymidin-3′-phosphorigsäure-β- cyanoethylester-diisopropylamidit und 25 µmol Tetrazol in 0.15 ml Acetonitril abs.
5. Acetonitril
6. 20% Acetanhydrid in THF mit 40% Lutidin und 10% Dimethylaminopyridin
7. Acetonitril
8. Jod (1.3 gr in THF/Wasser/Pyridin; 70 : 20 : 5 = v : v : v)

Die Schritte 1 bis 8, nachfolgend ein Reaktionszyklus genannt, werden zum Aufbau des Octathymidylat-Derivats 7-mal wiederholt.

b) Nach abgeschlossener Synthese erfolgt die Abspaltung der Dimethoxytritylgruppe wie in den Schritten 1 bis 3 beschrieben.
c) Durch 1.5-stündige Behandlung mit Ammoniak wird das Oligonucleotid vom Träger gespalten und zugleich werden die β-Cyanoethyl-Gruppen eliminiert. Da das Oligonucleotid keine Amino-Schutzgruppen enthält, ist keine weitere Ammoniak-Behandlung notwendig.

10) Herstellung von Oligonucleotiden der Formel I: TpTpTpTpTpTpTpTp-CH₂-CH(OH)(CH₂)₄-(OH)

Das Monomer ist jeweils ein β-D-Desoxyribonucleosid); R¹ = R² = H; Z = OH;
n = 8, m = m′ = n′ = b = 0; A = V = W = U = X = Y = T = Oxy; a = 3;

a) Die Herstellung erfolgt analog Beispiel 9a;
b) Nach abgeschlossener Synthese erfolgt die Abspaltung der Dimethoxytritylgruppe (DMTr-Gruppe) wie in den Schriften 1 bis 3 beschrieben. Anschließend wird die 4-Methoxyphenylgruppe (MOP-Gruppe) durch eine Behandlung mit einer 0,1 M Ce^IV(NH₄)₂(NO₃)₂ in Acetonitril/H₂O 4 : 1 bei Raumtemperatur für 5 min abgespalten.
c) Durch 1.5-stündige Behandlung mit Ammoniak wird das Oligonucleotid vom Träger gespalten und zugleich werden die β-Cyanoethyl-Gruppen eliminiert.

11) Herstellung von Oligonucleotiden der Formel I: TpTpTpTpTpTpTpTp-CH₂-CH(OH)(CH₂)₄-(O-(CH₂)₄-Pyren) ausgehend von Träger VIII-4

Das Monomer ist jeweils ein β-D-Desoxyribonucleosid); R¹ = R² - H; Z = O- (-(CH₂)₄-Pyren); n = 8, m = m′ = n′ = b = O; A = V = W = U = X = Y = T = Oxy; a = 3;

a) Die Herstellung erfolgt analog Beispiel 9a;
b) Nach abgeschlossener Synthese erfolgt die Abspaltung der Dimethoxytritylgruppe wie in den Schritten 1 bis 3 beschrieben. Nachfolgend wird die entstandene freie 5′-Hydroxygruppe wie in den Schritten 6 und 7 beschrieben gecappt. Anschließend wird die 4-Methoxyphenylgruppe durch eine Behandlung mit einer 0,1 M Ce^IV(NH₄)₂(NO₃)₂ in Acetonitril/H₂O 4 : 1 bei Raumtemperatur für 5 min abgespalten.
c) Die Einführung des [4-(1-Pyrenyl)butanyl]phosphodiesters am 5′-Ende erfolgt wie in J. S Mann et al. Bioconj. Chem. 3 (1992) 554 beschrieben durch Behandlung mit 4 µmol 4-(1-Pyrenyl)butanol-2-cyanoethyl-N,N- Diisopropylphosphoramidit und 25 µmol Methylthio-1H-tetrazol in 0.15 ml Acetonitril abs. und anschließendem Waschen mit Acetonitril.
d) Durch 1.5-stündige Behandlung mit Ammoniak wird das Oligonucleotid vom Träger gespalten und zugleich werden die β-Cyanoethyl-Gruppen eliminiert.

12) Herstellung von Oligonucleotiden der Formel I: TpTpTpTpTpTpTpTp-CH₂-CH(OH)(CH2)₄-(O-(CH₂)₄-Pyren) ausgehend von Träger VIII-1

Das Monomer ist jeweils ein β-D-Desoxyribonucleosid). R¹ = R² = H; Z = O- (-(CH₂)₄-Pyren); n = 8, m = m′ = n′ = b = 0; A = V = W = U = X = Y = T = Oxy; a = 3.

Die Herstellung erfolgt analog Beispiel 9a, jedoch unter Verwendung von Träger VIII-1.

13) Herstellung von Oligonucleotiden der Formel I: TpTpTpTpTpTpTpTp-CH₂-CH(OH)(CH₂)₄-(O-(CH₂)₁₁CH₃) ausgehend von Träger VIII-4

Das Monomer ist jeweils ein β-D-Desoxyribonucleosid); R¹ = R² = H; Z = O- (CH₂)₁₁CH₃; n = 8, m = m′ = n′ = b = 0; A = V = W = U = X = Y = T = Oxy; a = 3;

a) Die Herstellung erfolgt analog Beispiel 9a;
b) Abspaltung der DMTr-Gruppe, Capping und Abspaltung der MOP-Gruppe wie in Beispiel 11b beschrieben;
c) Behandlung mit 4 µmol Dodecanol-2-cyanoethyl-N,N- Diisopropylphosphoramidit und 25 µmol Methylthio-1H-tetrazol in 0.15 ml Acetonitril abs. und anschließendem Waschen mit Acetonitril.
d) Durch 1.5-stündige Behandlung mit Ammoniak wird das Oligonucleotid vom Träger gespalten und zugleich werden die β-Cyanoethyl-Gruppen eliminiert.

14) Herstellung von Oligonucleotiden der Formel I: TpTpTpTpTpTpTpTp-CH₂-CH(OH)(CH₂)₄-(O-(CH₂)₁₃CH₃) ausgehend von Träger VIII-1

Das Monomer ist jeweils ein β-D-Desoxyribonucleosid); R¹ = R² = H; Z = O- (CH₂)₁₃CH₃; n = 8, m = m′ = n′ = b = 0; A = V = W = U = X = Y = T = Oxy; a = 3;

a) Die Herstellung erfolgt analog Beispiel 9a;
b) Abspaltung der DMTr-Gruppe, Capping und Abspaltung der MOP-Gruppe wie in Beispiel 11b beschrieben;
c) Behandlung mit 4 µmol Tetradecanol-2-cyanoethyl-N,N- Diisopropylphosphoramidit und 25 µmol Methylthio-1H-tetrazol in 0.15 ml Acetonitril abs. und anschließendem Waschen mit Acetonitril.
d) Durch 1.5-stündige Behandlung mit Ammoniak wird das Oligonucleotid vom Träger gespalten und zugleich werden die β-Cyanoethyl-Gruppen eliminiert.

15) Herstellung von Oligonucleotiden der Formel I: TpTpTpTpTpTpTpTp-CH₂-CH(OH)(CH₂)-(O-3′-T-ODMtr) ausgehend von Träger VIII-2

Das Monomer ist jeweils ein β-D-Desoxyribonucleosid); R¹ = R² = H; Z = O-3′-T- ODMTr; n = 8, m = m′ = n′ = b = 0; A = V = W = U = X = Y = T = Oxy; a = 3;

a) Die Herstellung erfolgt analog Beispiel 9a;
b) Abspaltung der DMTr-Gruppe, Capping und Abspaltung der MOP-Gruppe wie in Beispiel 11b beschrieben;
c) Behandlung mit 4 µmol 5′-O-Dimethoxytritylthymidin-3′- phosphorigsäure-β-cyanoethylester-diisopropylamidit und 25 µmol Methylthio- 1H-tetrazol in 0.15 ml Acetonitril abs. und anschließendem Waschen m 03092 00070 552 001000280000000200012000285910298100040 0002004424263 00004 02973it Acetonitril.

Durch 1.5-stündige Behandlung mit Ammoniak wird das Oligonucleotid vom Träger gespalten und zugleich werden die β-Cyanoethyl-Gruppen eliminiert.

16) Herstellung von Oligonucleotiden der Formel I: TpTpTpTpTpTpTpTp-(CH₂)₄-CH(OH)-CH₂-(O-(CH₂)₁₃CH₃) ausgehend von Träger VIII-4

Das Monomer ist jeweils ein β-D-Desoxyribonucleosid); R¹ = R² = H; Z = O-(4- Methoxyphenyl); n = 8, m = m′ = n′ = a = 0; A = V = W = U = X = Y = T = Oxy; b = 3;

a) 0.2 µmol des Trägers VIII-4 aus Beispiel 8 werden nacheinander mit folgenden Reagenzien behandelt:
1. Acetonitril abs.
2. 3% Trichloressigsäure in Dichlormethan
3. Acetonitril abs.
4. 4 µmol Tetradecanol-2-cyanoethyl-N, N-Diisopropylphosphoramidit und 25 µmol Methylthio-1H-tetrazol in 0.15 ml Acetonitril abs.
5. Acetonitril
6. 0,1 M Ce^IV(NH₄)₂(NO₃)₂ in Acetonitril/H₂O 4 : 1 bei Raumtemperatur für 5 min
7. Acetonitril
8. 4 µmol 5′-O-Dimethoxytritylthymidin-3′-phosphorigsäure-β- cyanoethylester-diisopropylamidit und 25 µmol Tetrazol in 0. 15 ml Acetonitril abs.
9. Acetonitril
10. 20% Acetanhydrid in THF mit 40% Lutidin und 10% Dimethylaminopyridin
11. Acetonitril
12. Jod (1.3 g in THF/Wasser/Pyridin; 70 : 20 : 5 = v : v : v)
13. Acetonitril
14. 3% Trichloressigsäure in Dichlormethan

Die Schritte 7-14, nachfolgend ein Reaktionszyklus genannt, werden zum Aufbau des Octathymidylat-Derivats 7-mal wiederholt.

b) Durch 12-stündige Behandlung mit Ammoniak bei 60°C wird das Oligonucleotid vom Träger gespalten und zugleich werden die β-Cyanoethyl-Gruppen eliminiert.

17) Herstellung von Oligonucleotiden der Formel I: GpGpApCpCpGpApApGpGp-(CH₂)₄-CH(OH)-CH₂-(O-(CH₂)₁₃CH₃) ausgehend von Träger VIII-4

Das Monomer ist jeweils ein β-D-Desoxyribonucleosid); R¹ = R² = H; Z = O-(4- Methoxyphenyl); n = 10, m = m′ = n′ = a = 0; A = V = W = U = X = Y = T = Oxy; b = 3.

Die Synthese erfolgt analog Beispiel 16, jedoch werden in Schritt 8 das jeweilige 3′-Phosphorigsäure-β-cyanoethylester-diisopropylamidit der entsprechenden Base eingesetzt.

18) Herstellung von Oligonucleotiden der Formel I: TpTpTpTpTpTpTpTp-(CH₂)₄-CH(OH)-CH₂-(O-(CH₂)₁₃CH₃) ausgehend von Träger VIII-3

Das Monomer ist jeweils ein β-D-Desoxyribonucleosid); R¹ = R² = H; Z = O-(4- Methoxyphenyl); n = 8, m = m′ = n′ = a = 0; A = V = W = U = X = Y = T = Oxy; b = 3;
Die Synthese erfolgt analog Beispiel 16, jedoch wird Schritt 6 durch Behandlung mit 0,5 M Hydrazinhydrat in Essigsäure/Pyridin 2 : 3 während 30 min ersetzt.

Claims

1. Verbindungen der Formel I und Formel II sowie deren physiologisch verträglichen Salze, worin
a eine Zahl von Null bis 20 bedeutet;
b eine Zahl von Null bis 20 bedeutet;
R¹ Wasserstoff, C₁-C₁₈-Alkyl, C₂-C₁₈-Alkenyl, C₃-C₁₈-Alkinyl, C₁-C₁₈- Alkylcarbonyl, C₂-C₁₉-Alkenylcarbonyl, C₃-C₁₉-Alkinylcarbonyl, C₆-C₂₀-Aryl, C₆- C₁₄-Aryl-C₁-C₈-alkyl, oder einen Rest der Formel III bedeutet;
R² Wasserstoff, Hydroxy, C₁-C₁₈-Alkoxy, Halogen, Azido oder NH₂ bedeutet;
D Hydroxy, O-PO₃²- bedeutet;
B für eine in der Nucleotidchemie übliche Base, beispielsweise für natürliche Basen unnatürliche Basen steht;
n eine ganze Zahl von 1 bis 100 bedeutet;
n′ eine ganze Zahl von Null bis 50 bedeutet;
m eine ganze Zahl von Null bis 5 bedeutet;
m′ in Formel I eine ganze Zahl von Null bis 5 bedeutet;
m in Formel II eine ganze Zahl von 1 bis 5 bedeutet;
A für Oxy, Thioxy oder Methylen steht;
W Oxo, Thioxo oder Selenoxo bedeutet;
V Oxy oder Sulfandiyl bedeutet;
T Oxy, Sulfandiyl oder Imino bedeutet;
Y Oxy, Sulfandiyl, Imino oder Methylen bedeutet;
X Hydroxy oder Mercapto bedeutet;
U Hydroxy, Mercapto, BH₃, SeH, C₁-C₁₈-Alkoxy, C₁-C₁₈-Alkyl, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁-C₈-alkyl, NHR³, NR³R⁴ oder einen Rest der Formel IV(OCH₂CH₂)_pO(CH₂)_qCH₂R⁵ (IV)bedeutet, worin
R³ C₁-C₁₈-Alkyl, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁-C₈-alkyl, -(CH₂)_c-[NH(CH₂)_c]_d- NR⁶R⁶, worin c eine ganze Zahl von 2 bis 6 und d eine ganze Zahl von Null bis 6 ist, und R⁶ unabhängig voneinander Wasserstoff, C₁-C₆-Alkyl oder C₁-C₄- Alkoxy-C₁-C₆-alkyl bedeutet;
R⁴ C₁-C₁₈-Alkyl, C₆-C₂₀-Aryl oder C₆-C₁₀-Aryl-C₁-C₈-alkyl bedeutet oder im Falle von NR³R⁴ zusammen mit R³ und dem sie tragenden Stickstoffatom einen 5-6-gliedrigen heterozyklischen Ring bedeutet, der zusätzlich ein weiteres Heteroatom aus der Reihe O, S, N enthalten kann;
p eine ganze Zahl von 1 bis 100 ist;
q eine ganze Zahl von Null bis 22 ist;
R⁵ Wasserstoff oder eine funktionelle Gruppe wie Hydroxy, Amino, NHR⁷, COOH, CONH₂, COOR⁸ oder Halogen bedeutet, worin R⁷ C₁-C₆-Alkyl und R⁸ C₁- C₄-Alkyl bedeutet;
Z, Z′ unabhängig voneinander Hydroxy, Mercapto, SeH, C₁-C₂₂-Alkoxy, -O- (CH₂)_b-NR⁷R⁸, worin b eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist, und R⁷ C₁-C₆-Alkyl und R⁸ C₁-C₄-Alkyl ist oder R⁷ und R⁸ zusammen mit dem sie tragenden Stickstoffatom einen 3-6-gliedrigen Ring bilden; C₁-C₁₈-Alkyl, vorzugsweise C₁-C₈-Alkyl, C₆-C₂₀- Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁ -C₈-alkyl, vorzugsweise C₆-C₁₀-Aryl-C₁-C₄-alkyl, C₆-C₁₄-Aryl- C₁-C₈-alkoxy, vorzugsweise C₆-C₁₀-Aryl-C₁-C₄-alkoxy, wobei Aryl auch Heteroaryl bedeutet und Aryl gegebenenfalls durch 1, 2 oder 3 gleiche oder verschiedene Reste aus der Reihe Carboxy, Amino, Nitro, C₁-C₄-Alkylamino, C₁- C₆-Alkoxy, Hydroxy, Halogen und Cyano substituiert ist, C₁-C₁₈-Alkylmercapto, NHR³, NR³R⁴, worin R³ und R⁴ wie oben definiert sind, oder eine Gruppe bedeuten, die die intrazelluläre Aufnahme begünstigt oder als Markierung einer DNA-Sonde dient oder bei der Hybridisierung des Oligonucleotidanalogons an die Target-Nucleinsäure diese unter Bindung, Quervernetzung oder Spaltung angreift, oder ein über das 5′- oder 3′-Ende verknüpftes Nucleosid oder Oligonucleotid; und
die geschweifte Klammer andeutet, daß sich R² und der benachbarte Phosphorylrest in 2′- und 3′-Stellung oder auch umgekehrt in 3′- und 2′-Stellung befinden können,
wobei jedes Nucleotid in seiner D- bzw. L-Konfiguration vorliegen kann und sich die Base B in α- bzw. β-Stellung befinden kann.

2. Verbindungen der Formeln I und II gemäß Anspruch 1 sowie deren physiologisch verträglichen Salze, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Base B in β-Stellung befindet, die Nucleotide in der D-Konfiguration vorliegen und R² sich in 2′-Stellung befindet.

3. Verbindungen der Formeln I und II gemäß Anspruch 1 oder 2 sowie deren physiologisch verträglichen Salze, dadurch gekennzeichnet, daß
a eine Zahl von Null 10 bedeutet;
b eine Zahl von Null bis 10 bedeutet;
R¹ Wasserstoff oder einen Rest der Formel III bedeutet; R² Wasserstoff oder Hydroxy bedeutet;
n eine ganze Zahl von 5 bis 40 bedeutet;
n′ eine ganze Zahl von Null bis 30 bedeutet;
A für Oxy steht;
W Oxo oder Thioxo bedeutet;
U Hydroxy, Mercapto, C₁-C₆-Alkoxy, C₁-C₆-Alkyl, NR³R⁴ oder NHR³ bedeutet, worin
R³ C₁-C₈-Alkyl bedeutet; und
R⁴ C₁-C₈-Alkyl, C₆-C₂₀-Aryl oder C₆-C₁₀-Aryl-C₁-C₈-alkyl bedeutet oder im Falle von NR³R⁴ zusammen mit R³ und dem sie tragenden Stickstoffatom einen 5-6-gliedrigen heterozyklischen Ring bedeutet, der zusätzlich ein weiteres Heteroatom aus der Reihe O, S, N enthalten kann.

4. Verbindungen der Formeln I und II gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 sowie deren physiologisch verträglichen Salze, dadurch gekennzeichnet, daß
a eine Zahl von Null 4 bedeutet;
b eine Zahl von Null bedeutet;
R¹ Wasserstoff bedeutet;
R² Wasserstoff bedeutet;
D Hydroxy bedeutet;
B für Adenin, Cytosin, Guanin, Uracil, Thymin, 5-Propinuracil oder 5- Propincytosin steht;
n eine ganze Zahl von 7 bis 25 bedeutet;
n′ eine ganze Zahl von Null bis 25 bedeutet;
m Null bedeutet;
m′ in Formel I eine ganze Zahl von Null oder 1 bedeutet;
m′ in Formel II eine ganze Zahl von 1 bedeutet;
T Oxy bedeutet;
Y Oxy bedeutet; und
U Hydroxy oder C₁-C₆-Alkyl bedeutet.

5. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der Formel I gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) eine Verbindung der Formel V worin
a, b, V, T wie oben in Formel I definiert sind und
V′ die Bedeutung von V hat und die funktionellen Gruppen V, V′ und T auch gegebenenfalls temporär geschützt vorliegen können,
mit einer Schutzgruppe S1, die sich von einem noch vollständig geschützten und am Träger gebundenem Oligonucleotid abspalten läßt, ohne daß andere Schutzgruppen oder die Bindung zum festen Träger gespalten werden, und einer Schutzgruppe S2, die sich ohne Spaltung des Linkerarmes Li in Formel VII und ohne Spaltung der Schutzgruppe S1 entfernen läßt, nach bekannten Verfahren zu einer Verbindung der Formel VI umsetzt, worin
S1, S2, V, V′, T, a und b wie oben definiert sind,
b) anschließend die Verbindung der Formel VI nach bekannten Verfahren mit 1 bis 10 Equivalenten eines Linkers Li in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, gegebenenfalls nach Zugabe eines Katalysators, zu einer Verbindung der Formel VII umsetzt, worin
S1, S2, V, V′, T, a und b wie oben definiert sind, und
Li für einen Linkerarm steht, der durch chemische Bindung die Verbindung der Formel VI mit einem festen Träger verbinden kann, umsetzt und anschließend nach bekannten Verfahren aufarbeitet;
c) die Verbindung der Formel VII nach bekannten Verfahren auf einen festen Träger SS koppelt, und man eine Verbindung der Formel VIII erhält, worin
S1, S2, V, V′, T, Li, a und b wie oben definiert sind und
SS für den festen Träger steht;
d) die Schutzgruppe S2 nach bekannten Verfahren abspaltet, oder alternativ zuvor die Schutzgruppe S1 nach bekannten Verfahren abspaltet, die Reaktionsschritte l) und m), dann die Reaktionsschritte e)-i) und anschließend Reaktionsschritt n) ausführt, oder
alternativ dazu, nach Abspaltung der Schutzgruppe S2 die Reaktionsschritte l) und m) ausführt, dann die Schutzgruppe S1 nach bekannten Verfahren abspaltet, danach die Reaktionsschritte e)-i) und schließlich Reaktionsschritt n) ausführt;
e) anschließend, falls m = 1 bis 5 ist, die nach d) erhaltene Verbindung mit einer Verbindung der Formel IX worin
S1, S2, V, V′, T, a und b wie oben definiert sind, und
R⁹ und R¹⁰ gleich oder verschieden sind und C₁-C₈-Alkyl oder C₅-C₁₂-Cycloalkyl, Benzyl oder Phenyl oder zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen gesättigten oder ungesättigten heterocyclischen Ring, mit gegebenenfalls weiteren Heteroatomen und Substituenten bedeuten,
R¹² für OR¹³ oder C₁-C₁₈-Alkyl, C₁-C₁₈-Alkoxy, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁-C₈- Alkyl steht,
R¹³ für eine Gruppe der Formeln oder eine Benzylgruppe, welche nicht oder ein- bis vierfach ringsubstituiert steht, wobei der oder die Substituenten unabhängig voneinander Fluor, Chlor, Brom, eine C₁-C₄-Alkyl-, Nitro-, Methoxy-, oder Carboxylgruppe ist,
in Gegenwart einer Verbindung der Formel [HNR¹⁴R¹⁵R¹⁶]⁽⁺⁾ E^(-), wobei R¹⁴, R¹⁵, R¹⁶ gleich oder verschieden voneinander sind und eine C₁-C₄-Alkylgruppe und E = Fluor, Chlor, Brom bedeuten, oder in Gegenwart von Tetrazol oder substituiertem Tetrazol in einem geeigneten organischen Lösungsmittel umsetzt,
die erhaltene Verbindung nach bekannten Verfahren oxidiert, ein Capping in der üblichen Weise durchführt, die Schutzgruppe S2 abspaltet, und gegebenenfalls diesen Reaktionsschritt noch (m-1)-mal wiederholt, wobei man eine Verbindung der Formel X erhält worin
Li, S1, SS, T, U, V, V′, W, a, b und m wie oben definiert sind;
f) falls m = 0 ist, die nach d) erhaltene Verbindung nach der Phosphoramidit- Methode mit einen Nucleosid-Phosphoramidit der Formel XI umsetzt, worin
B′ wie B und R², wie R² definiert sind und gegebenenfalls auch geschützt vorliegen können und
R⁹, R¹⁰, R¹², S2 und V wie oben definiert sind,
die erhaltene Verbindung nach bekannten Verfahren oxidiert, ein Capping in der üblichen Weise durchführt, die Schutzgruppe S2, vorzugsweise Dimethoxytrityl oder Monomethoxytrityl, nach bekannten Verfahren abspaltet,
und gegebenenfalls diesen Reaktionsschritt noch (n-1)-mal wiederholt, wobei man eine Verbindung der Formel XII erhält worin
A, B′, Li, R^2′, S1, SS, T, U, V, V′, W, Y, a, b, m und n wie oben definiert sind;
g) falls m′ = 1 bis 5, den Reaktionsschritt e) ausführt, der gegebenenfalls (m′- 1)-mal wiederholt wird, wobei man die Verbindung der Formel XIII erhält, worin
A, B′, Li, R^2′, S1, SS, T, U, V, V′, W, Y, a, b, m, m′ und n wie oben definiert sind;
h) falls m′ = 0 und n′ = 1-50, den Reaktionsschritt f) ausführt, der gegebenenfalls noch (n′-1)-mal wiederholt wird, wobei man die Verbindungen der Formel XIV erhält, worin
A, B′, Li, R^2′, S1, SS, T, U, V, V′, W, Y, a, b, m, m′, n und n′ wie oben definiert sind;
i) gegebenenfalls, falls in Formel I R¹ ≠ H, in der nach f), g) oder h) erhaltenen Verbindung den Rest R¹ nach bekannten Verfahren einführt,
wobei
R¹ C₁-C₁₈-Alkyl, vorzugsweise C₁-C₆-Alkyl, insbesondere Methyl, C₂-C₁₈-Alkenyl, C₃-C₁₈-Alkinyl, C₁-C₁₈-Alkylcarbonyl, C₂-C₁₉-Alkenylcarbonyl, C₃-C₁₉- Alkinylcarbonyl, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁-C₈-alkyl, oder einen Rest der Formel III worin
W, Z und Z′ wie oben definiert sind, bedeuten;
j) falls in Formel I R¹ = H, nach bekannten Methoden cappt;
k) anschließend von den so erhaltenen, noch trägergebundenen, geschützten Oligonucleotiden die Schutzgruppe S1 nach bekannten Verfahren abspaltet, so daß der Linker zum festen Träger und die anderen im Molekül enthaltenen Schutzgruppen erhalten bleiben;
l) und die so erhaltene Verbindung mit einer Verbindung der Formel XV umsetzt, worin
R⁹, R¹⁰, R¹² die oben genannten Bedeutungen haben und
Z′′ die Bedeutung von Z hat, das wie oben definiert ist, oder auch für nach bekannten Verfahren geschütztes Z steht,
in Gegenwart einer Verbindung der Formel [HNR¹⁴R¹⁵R¹⁶]⁽⁺⁾ E^(-), wobei R¹⁴, R¹⁵, R¹⁶ und E wie oben definiert sind, oder in Gegenwart von Tetrazol oder substituiertem Tetrazol In einem geeigneten organischen Lösungsmittel;
m) die erhaltene Verbindung nach bekannten Verfahren oxidiert;
n) das Oligonucleotid nach bekannten Verfahren vom Träger abspaltet und die verbliebenen Schutzgruppen am Phosphat und Nucleobasen ebenfalls nach bekannten Verfahren abspaltet.

6. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der Formel II gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) in einer Verbindung der Formel XVI worin
A, B′, Li, R^2′, S2, SS und V wie oben definiert sind und Li zusätzlich für einen Linker stehen kann, der die Einführung eines 3′-Phosphat-Restes erlaubt,
die Schutzgruppe S2 nach bekannten Verfahren abspaltet;
b) anschließend die erhaltene Verbindung nach der Phosphoramidit-Methode mit einen Nucleosid-Phosphoramidit der Formel XI umsetzt, worin
B′ wie B und R², wie R² definiert sind und gegebenenfalls auch geschützt vorliegen können, und
R⁹, R¹⁰, R¹², S2 und V wie oben definiert sind,
die erhaltene Verbindung nach bekannten Verfahren oxidiert, ein Capping in der üblichen Weise durchführt, die Schutzgruppe S2 nach bekannten Verfahren abspaltet,
und gegebenenfalls diesen Reaktionsschritt noch (n-1)-mal wiederholt, wobei man eine Verbindung der Formel XVII erhält worin
A, B′, Li, R^2′, SS, U, V, W, Y und n wie oben definiert sind;
c) anschließend die erhaltene Verbindung mit einer Verbindung der Formel IX umsetzt, worin
S1, S2, V, V′, T, a und b wie oben definiert sind und
R⁹ und R¹⁰ gleich oder verschieden sind und C₁-C₈-Alkyl, oder C₅-C₁₂-Cycloalkyl, Benzyl oder Phenyl oder zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen gesättigten oder ungesättigten heterocyclischen Ring, mit gegebenenfalls weiteren Heteroatomen und Substituenten bedeuten,
R¹² für OR¹³ oder C₁-C₁₈-Alkyl, C₁-C₁₈-Alkoxy, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁-C₈- Alkyl steht,
R¹³ für eine Gruppe der Formel oder eine Benzylgruppe, welche nicht oder ein- bis vierfach ringsubstituiert ist, steht, wobei der oder die Substituenten unabhängig voneinander Fluor, Chlor, Brom, eine C₁-C₄-Alkyl-, Nitro-, Methoxy-, oder Carboxylgruppe ist,
in Gegenwart einer Verbindung der Formel [HNR¹⁴R¹⁵R¹⁶]⁽⁺⁾ E^(-), wobei R¹⁴, R¹⁵, R¹⁶ gleich oder verschieden voneinander sind und eine C₁-C₄-Alkylgruppe und E = Fluor, Chlor, Brom bedeuten, oder in Gegenwart von Tetrazol oder substituiertem Tetrazol in einem geeigneten organischen Lösungsmittel umsetzt,
die erhaltene Verbindung nach bekannten Verfahren oxidiert, ein Capping in der üblichen Weise durchführt, die Schutzgruppe S2 abspaltet, und gegebenenfalls diesen Reaktionsschritt noch (m′-1)-mal wiederholt, wobei man eine Verbindung der Formel XVIII erhält worin
A, B′, Li, R², S1, SS, U, V, V′, W, Y, a, b, m′ und n wie oben definiert sind;
d) falls n′ = 1-50, den Reaktionsschritt b) ausführt, der gegebenenfalls (n′-1)- mal wiederholt wird, wobei man die Verbindung der Formel XIX erhält worin
A, B′, Li, R^2′, S1, SS, U, V, V′, W, Y, a, b, m′, n und n′ wie oben definiert sind;
e) gegebenenfalls, falls in Formel II R¹ ≠ H, in der nach c) oder d) erhaltenen Verbindung den Rest R¹ nach bekannten Verfahren einführt,
wobei
R¹ C₁-C₁₈-Alkyl, C₂-C₁₈-Alkenyl, C₃-C₁₈-Alkinyl, C₁-C₁₈-Alkylcarbonyl, C₂-C₁₉- Alkenylcarbonyl, C₃-C₁₉-Alkinylcarbonyl, C₆-C₂₀-Aryl, C₆-C₁₄-Aryl-C₁-C₈-alkyl, oder einen Rest der Formel III worin
W, Z und Z′ wie oben definiert sind, bedeuten;
f) falls in Formel II R¹ = H, nach bekannten Methoden cappt;
g) anschließend von den so erhaltenen, noch trägergebundenen, geschützten Oligonucleotiden die Schutzgruppe S1 nach bekannten Verfahren abspaltet, so daß der Linker zum festen Träger und die anderen im Molekül enthaltenen Schutzgruppen erhalten bleiben;
h) und die so erhaltene Verbindung mit einer Verbindung der Formel XV umsetzt, worin
R⁹, R¹⁰, R¹² die oben genannten Bedeutungen haben und
Z′′ die Bedeutung von Z hat, das wie oben definiert ist, oder auch für nach bekannten Verfahren geschütztes Z steht,
in Gegenwart einer Verbindung der Formel [HNR¹⁴R¹⁵R¹⁶]⁽⁺⁾E^(-)), wobei R¹⁴, R¹⁵, R¹⁶ und E wie oben definiert sind, oder in Gegenwart von Tetrazol oder substituiertem Tetrazol, in einem geeigneten organischen Lösungsmittel;
i) die erhaltene Verbindung nach bekannten Verfahren oxidiert;
j) das Oligonucleotid nach bekannten Verfahren vom Träger abspaltet und die verbliebenen Schutzgruppen am Phosphat und Nucleobasen ebenfalls nach bekannten Verfahren abspaltet.

7. Verwendung von Verbindungen der Formel I oder der Formel II gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 als Inhibitoren der Genexpression.

8. Verwendung der Verbindungen der Formel I oder der Formel II gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 als Arzneimittel.

9. Verwendung der Verbindungen der Formel I oder der Formel II gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 als Sonde zum Nachweis von Nucleinsäuren oder als Hilfsmittel in der Molekularbiologie.

10. Pharmazeutische Zubereitung enthaltend eine Verbindung der Formel I oder der Formel II gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 gegebenenfalls zusammen mit physiologisch verträglichen Hilfs- und/oder Trägerstoffen und/oder zusammen mit anderen bekannten Wirkstoffen.