JP3081882B2 - 還元によるヒドロキシル保護基の直交除去及びオリゴヌクレオチドの化学合成におけるそれらの利用 - Google Patents

還元によるヒドロキシル保護基の直交除去及びオリゴヌクレオチドの化学合成におけるそれらの利用

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Description

【発明の詳細な説明】 詳 細 技術分野 本発明は一般にヒドロキシル保護基に関連し、そして
より詳しくは、液体還元剤による還元によって直交除去
できるヒドロキシル保護基に関連し、これはオリゴヌク
レオチドの化学合成において特に有用である。
背 景 ハイブリドDNA工学の登場、並びに広範囲にわたる天
然物の単離、精製及びアッセイを行う能力の急増に従
い、核酸及びアミノ酸のオリゴマーを調製及び精製する
迅速且つ効率的な方法の要望が高まっている。
核酸と共に、リンカー、アダプター、合成遺伝子及び
合成調節配列、並びにプローブ、プライヤー等として利
用するための配列を合成することが一般に必要である。
ヌクレオチドのオリゴマー又は「オリゴヌクレオチド」
を製造するための数多くの手順が開発されている。ほと
んどのこれらの手順は、固相支持体に第1ヌクレオチド
をまず結合させ、次いでそれに続くヌクレオチド単位の
逐次的付加にある程度頼り、ここで各付加は数多くの化
学反応を包含している。
当業者においてよく確立されているオリゴヌクレオチ
ドの二通りの主たる方法は、通称「ホスホトリエステ
ル」及び「ホスホルアミダイト」法である(以下に挙げ
た文献においてかなり説明されている。) 両者の方法にとって最も普及している手法において、
オリゴヌクレオチド鎖は、可溶性5′−保護化ヌクレオ
チド構成単位の活性化3′−ホスフェート又はホスホル
アミダイト官能基上に対する固相化オリゴマーの5′−
OHの求核攻撃によって成長させている。その他の重要な
段階には、ホスホトリエステル法における5′−O−
(4,4′−ジメトキシトリチル)基(DMT)の酸性脱保
護、及びホスホルアミダイト法におけるホスファイトト
リエステルのホスフェートトリエステルへの酸化が含ま
れる。
オリゴヌクレオチド合成のその他の方法も知られ、そ
れにはβ−シアノエチルホスフェート保護基を利用する
5′から3′に到る合成が含まれる(De Napoliら著.,G
azz.Chim.Ital.114:65(1984);Rosenthalら著.,Tetrah
edron Lett.24:1691(1983);BelagajeとBrush,Nucleic
Acids Res.10:6295(1977);CramerとKosrer,Angew.Ch
em.Int.Ed.Engl.:473(1968);及びBlackburnら著,
J.Chem.Soc.C,2438(1967))。
オリゴヌクレオチドを合成するこれらの方法の全て
は、3′−及び5′−ヒドロキシル保護基の利用を含ん
でいる。オリゴヌクレオチドの合成に利用されている数
多くのヒドロキシル保護基はいくつかの問題を提供す
る。例えば、ヒドロキシル保護基が「直交的」であるこ
と、即ち、存在しうるその他のブロッキング又は保護基
を含む分子の残りの部分に影響を及ぼすことのない試薬
によって除去できることが明らかに所望されている。い
くつかの既知のヒドロキシル保護基は完全には「直交
的」でない。更に、数多くの現状利用されているヒドロ
キシル保護基、例えばレブリニル基は苛酷な試薬を伴う
除去を必要とする(例えばジメトキシトリチルの場合に
おける酸)。苛酷な試薬の必要性はオリゴヌクレオチド
鎖の成長を損うことがあり、そして更に、合成の際に分
子のどこかに用いられうる保護基の数及び種類を大いに
制限する。最後に、分子の残りの部分に関与する化学反
応においてどのような試薬を利用するかに関連して、ヒ
ドロキシル保護基が化学的に安定であることが所望され
る。利用している間に「結合したもの」として化学的に
安定であり、且つ比較的温和な試薬により容易に除去で
きるヒドロキシル保護基を見つけることは困難であるこ
とが実証されている。本発明は、保護すべき分子に結合
している間は事実上かなり安定であるが、にもかかわら
ず反応後に温和な試薬によって容易に除去される直交ヒ
ドロキシル保護基に関連する。本発明は保護基を利用
し、これは保護すべき分子に結合しているときは酸化さ
れた安定な状態にあるが、還元によって不安定となり、
従って容易に除去できる。この新規なるヒドロキシル保
護基は、保護すべき分子に複数のヒドロキシル基が存在
しているときにも利用されうる。本発明者により、これ
らの保護基はヒドロキシル保護基として、一般的に、そ
してより特別にはオリゴヌクレオチドの化学合成におい
て非常に多機能的であり、且つ有用であることが発見さ
れた。
先の章に記載且つ論じた文献の他に、以下の文献も本
発明の一又は複数の観点に関連する。
D.S.Kempら著、Tetrahedron Letters,第12号、頁1031
−1034(1977)には、カルボキシル保護基としてのMaq
エステルの利用、特にペプチドの化学合成における利用
が記載されている。
N.Balgobinら著、Chemica Scripta 20:198−200(198
2)には、DNA及びRANの化学合成における末端ホスフェ
ート保護基としての2−オキシメチレンアントラキノン
の利用が記載されている。
R.L.Blankespoorら著、J.Org.Chem.49:4441−46(198
4)には、γ−アミノ酪酸を結合せしめるための2−メ
チレン−9,10−アントラキノン(Maq)エステルの利用
が記載されている。この焦点は神経伝達物質(即ち、例
えばγ−アミノ酪酸(GABA))のための改善された輸送
系の開発にある。この著者は、Maqエステルが電子的還
元に基づいて分解して関連のヒドロキノンを提供するこ
とに注目している。
発明の開示 従って、本発明の第一の目的は、特にオリゴヌクレオ
チドの化学合成の最中にヒドロキシル基を保護するため
の方法及び試薬を提供することにある。
本発明の他の目的は、直交的に除去できるヒドロキシ
ル保護基の提供にあり、これは液状還元剤による還元に
基づいて不安定となり、且つ除去可能となる。
本発明の更に他の目的は、オキシアルキレン成分−
(CH2−OR(ここでRは本明細書に詳しく記載され
ている通り、ヒドロキシル保護基である)によりN4位に
て誘導化された多価核酸の提供にある。
本発明の更に他の目的は、このような多価核酸を含む
オリゴヌクレオチド鎖の提供にある。
本発明の更なる目的は、ヒドロキシル含有化合物内に
含まれている他の官能基の化学反応の間にこの化合物の
ヒドロキシル基を保護する方法の提供にあり、この方法
は、このような化学反応の前に、保護すべきヒドロキシ
ル基を所望の保護物質のクロロホルメート誘導体と反応
させることを含む。
本発明の更なる目的は、ヌクレオチドモノマーよりオ
リゴヌクレオチドを化学合成するための改善された方法
の提供にある。この改善は、本明細書に記載する一定の
直交除去可能なヒドロキシル保護基の利用に関する。
本発明の更なる目的は、枝分れしたオリゴヌクレオチ
ド構造を作る方法の提供にあり、この方法は、線状オリ
ゴヌクレオチドにそのシトシン残基のN4位にて第二オリ
ゴヌクレオチド鎖を導入することを含み、これは合成の
際に本発明の直交除去可能なヒドロキシル基をN4「枝分
れ部位」に利用することによって行われる。
本発明の他の目的、利点及び新規な特徴は以下の説明
にある程度記載し、そして以下の実験に基づいて当業者
によりある程度明らかとなるか、又は本発明の実施によ
って習得されうるであろう。
本発明の一観点において、ヒドロキシル含有化合物内
に含まれている他の官能基の化学反応中にこの化合物の
ヒドロキシル基を保護するための方法を提供する。この
方法は、保護された又は「ブロックされた」ヒドロキシ
ル基−OR(式中、Rは結合しているときは安定な酸化形
態にあるが、液状還元剤による還元に基づいて容易に除
去されうる)を生じせしめる保護物質との反応を包含す
る。
本発明の他の観点において、線状及び枝分れしたオリ
ゴヌクレオチドを合成するための方法を提供し、この方
法は還元に基づいて不安定にされ、従って容易に除去さ
れうる直交除去可能なヒドロキシル保護基を利用する。
本発明の他の観点において、オキシアルキレン結合を
介してシトシンのN4位に結合した直交除去可能なヒドロ
キシル保護基を含む多価核酸を提供する。このような多
価核酸は、N4位での直交除去可能な基の利点により、枝
分れしたオリゴヌクレオチド構造の合成において有用で
ある。このような多価核酸を含むオリゴヌクレオチド鎖
も同様に提供する。
発明実施の方法 1. 定義: 本明細書中で使用する時、用語「オリゴヌクレオチ
ド」および「ポリヌクレオチド」は、ポリデオキシリボ
ヌクレオチド(2′−デオキシ−D−リボースまたはそ
れの修飾形を含む)、ポリリボヌクレオチド(D−リボ
ースまたはそれの修飾形を含む)、およびプリンもしく
はピリミジン塩基のまたは修飾プリンもしくはピリミジ
ン塩基のN−グリコシドである他の任意形態のポリヌク
レオチドを指す総称である。「ヌクレオシド」なる用語
も同様に、リボヌクレオシド、デオキシリボヌクレオシ
ド、またはプリンもしくはピリミジン塩基のまたは修飾
プリンもしくはピリミジン塩基のN−グリコシドである
他の任意形態のヌクレオシドを指す総称である。用語
「オリゴヌクレオチド」と「ポリヌクレオチド」との間
には長さについての意図的区別はなく、相互に交換可能
に使われるだろう。それらのオリゴヌクレオチドおよび
ポリヌクレオチドは一本鎖または二本鎖であることがで
き、典型的には一本鎖である。また、本発明のオリゴヌ
クレオチドは通常約2〜約2000モノマー単位であり、よ
り典型的には、ほとんどのプローブとしての用途には、
約2〜約100モノマー単位である。
本明細書で使われる「誘導体化できる」ヌクレオチド
とは、ピリミジン、例えばシトシンの4位に、本明細書
中に記載の保護物質と反応することができる官能基を含
むように修飾されたヌクレオチドであり、更に、これは
枝分かれオリゴヌクレオチド構造の製造において第二の
オリゴヌクレオチド鎖の合成を開始させるのに用いるこ
とができる。誘導体化できるヌクレオチドの例は、該分
子の4位に遊離ヒドロキシル基が存在するようにオキシ
アルキレン成分によって4位が修飾されているものであ
る。
「保護」されたヒドロキシル基は、生成する保護され
た基が合成段階中または保護基が存在する間の段階中望
ましくない化学反応を受けないように保護成分と反応さ
せたものである。ヒドロキシル保護化合物のまたはヒド
ロキシル含有化合物に共有結合させた時のヒドロキシル
保護基の「安定性」とは、立体障害が実質的にないこと
並びに本来の化学的安定性、即ち攻撃および/または分
解に対する抵抗性を意味する。
「低級アルキル」および「低級アルコキシ」とは、約
1〜8個、より典型的には約1〜6個の炭素原子を有す
るアルキルおよびアルコキシ置換基をそれぞれ意味す
る。
芳香族置換基が指摘される場合、各々の芳香環は1ま
たは複数の炭素原子の所で機能または反応性に不利な影
響を与えない成分により置換されることがあると解釈す
べきである。
2. ヒドロキシル基の保護: 本発明の方法は、従って、分子上に存在する他の官能
基の化学反応または化学変換の間ヒドロキシル官能性を
維持するためにヒドロキシル含有化合物の遊離ヒドロキ
シル基を保護するのに有用である。一般的には、保護す
べきヒドロキシル基を保護物質と反応させて−OR成分を
生ぜしめる。好ましい態様では、RはMagまたはその誘
導体である。そのような場合、Rは次の構造式により表
すことができる: 上式中、R′は水素、アリールまたはアラルキルであ
り;Riは同一または異なることができ、そしてアミノ、
ニトロ、ハロゲノ、ヒドロキシル、低級アルキルおよび
低級アルコキシから成る群から選択され;Rjは同一また
は異なることができ、そしてアミノ、ニトロ、ハロゲ
ノ、ヒドロキシル、低級アルキルおよび低級アルコキシ
から成る群から選択され;iは0,1,2または3であり;そ
してjは0,1,2,3または4である。
この構造中、R′は好ましくは水素またはフェニルで
ある。RiおよびRjは指摘のとおり、多数の異なる置換基
のうちのいずれか1つを表すことができる。そのような
置換基は、保護数分を一層容易に還元されるようにし従
って保護されたヒドロキシル官能基から一層容易に除去
されるようにするために選択することができる。あるい
は、基を一層除去困難にして結合した時に一層安定にす
る置換基を選択することもできる。1,4,5および/また
は8位の置換基は最大効果をもたらすだろう。
別の態様では、Rが次式: (上式中、kは0,1,2,3または4であり;そしてRkは同
一または異なることができ、アミノ、ニトロ、ハロゲ
ノ、ヒドロキシル、低級アルキルおよび低級アルコキシ
から成る群から選択される)である。そのような基の好
ましい例はp−ニトロベンジルである)。
保護すべき遊離ヒドロキシル基は、好ましくはクロロ
ホルメート誘導体との反応により、上に記載した保護基
により誘導体化される。即ち、MaqまたはMaq誘導体であ
る保護基を提供するためには、ヒドロキシル含有化合物
と次式のクロロホルメート: (式中、Rはp−ニトロベンジルまたはその誘導体であ
る)との間で反応が実施され、また、好ましくは次式の
クロロホルメート: を用いて反応が実施されるだろう。反応は、好ましくは
無水溶媒中で比較的低い温度、即ち約20℃より低温で、
より好ましくは約0℃またはそれ未満で行われる。クロ
ロホルメート誘導体それ自体は、ヒドロキシメチル類似
体とトリホスゲンから容易に合成することができる。
それらの還元しうるヒドロキシル保護基は、多様な分
子構造および合成段階と共に使用できるけれども、プロ
ーブ型の用途に有用な短鎖オリゴヌクレオチドだけでな
く長鎖および/またはより複雑な(例えば枝分かれし
た)オリゴヌクレオチド構造を含む、オリゴヌクレオチ
ドの化学合成に特に有用であることを発見した。本発明
者らは、それらの還元しうるヒドロキシル保護基が5′
−ヒドロキシル位におけるジメチルトリチル(DMT)お
よびピキシル基の優秀な代替物であることを発見した。
ヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド鎖の3′−ヒド
ロキシルのところでの使用も可能である。
本発明のヒドロキシル保護基の更なる適用は、下記に
詳細に記載されるように、5−メチルシトシン残基のN4
位に存在する環外ヒドロキシル基のブロッキングにおい
てである。シトシン残基のN4位(即ちオリゴヌクレオチ
ド鎖内に含まれるもの)が出発物質の骨格に直交する第
二のオリゴヌクレオチド鎖の合成の分岐点として使われ
る時のような構造には保護基が必要である。
上記で引用および議論した参考文献の幾つかはホスフ
ェートまたはカルボキシル成分への還元しうる保護基の
使用を開示しているが、ヒドロキシル基の保護へのその
ような構造の使用は新規であり、多数の重要で且つ明白
な利点を提供する。第一に、比較的穏和な試薬を使っ
て、結合している保護基を還元してそれを不安定にし除
去可能にすることができる。Maqの場合、例えばジチオ
ニットを使うことができる。これは、ヒドロキシル保護
にジメトキシトリチル基を使う時に必要とされる、酸の
ような試薬への要求と対照的である。穏和な試薬を使用
できることによって、合成中のオリゴヌクレオチドに対
する損害の可能性が最少になる。それらの還元しうる保
護基は、それらが非常に特異的で且つ還元されない限り
大部分の化学試薬に対して化学的に不安定でないという
点で直交的(orthogonal)である。また、それらの還元
しうる保護基は、保護しようとするヒドロキシル基に化
学的に安定な酸化状態で結合することによって働くが、
還元されると不安定になる。例えばMaqエステルでは、
エステル部位の所での開裂はヒドロキノン形では速いと
予想され(例えば、D.S.Kempら、前掲を参照こと)、一
方キノン形では開裂に対する抵抗が予想されるだろう。
最後に、もう1つの追加の重要な利点に注目すべきであ
る。これは、DNA合成におけるそれらのヒドロキシル基
の使用が、酸不安定生保護を使った時の脱プリンの可能
性を実質的に減少させ、従って収率の相当大きな低下を
なくすことである。これは、本明細書中で検討するDNA
合成適用並びに本開示を読んだ時に当業者が考えつき得
る他の適用の全てにとって重大な利点である。
3. 直交除去可能なヒドロキシル保護基を使ったオリゴ
ヌクレオチドの化学合成 上述したように、本発明のヒドロキシル保護基および
方法の重要な適用は直鎖と枝分かれオリゴヌクレオチド
の両方の化学合成においてである。当業界で現在公知で
あるように、オリゴヌクレオチドの合成方法は、典型的
には、伸長するオリゴヌクレオチド鎖の末端の5′−ヒ
ドロキシル基への3′−保護および5′−保護ヌクレオ
チドモノマーの連続付加を含み、ここで、各付加は、添
加されるモノマー(これは典型的にはリン誘導体、例え
ばホスホトリエステル、ホスホルアミダイト等である)
の3′位上への伸長鎖の末端の5′−ヒドロキシル基の
求核攻撃により達成される。そのような方法は本明細書
中の「背景」の項目において引用および議論した参照文
献中に詳細に記載されている。
本発明の別の観点は、前記3′−もしくは5′−保護
基のいずれかまたはその両者としての直交除去可能な還
元しうるヒドロキシル保護基の使用を包含する。還元し
うる保護基の使用は、5′位において公知の保護成分で
あるジメトキシトリチルおよびピキシルの代替物として
好ましい。
本発明のヒドロキシル保護基は更に、枝分かれオリゴ
ヌクレオチド構造、例えば、本出願人らのヨーロッパ特
許出願第88.309697.6号に記載されたような「増幅」核
酸ハイブリダイゼーションアッセイにおいて有用な核酸
マルチマーの形成にも有用である。その出願に記載され
たように、オリゴヌクレオチド鎖内のシトシン残基のN4
位を、オキシアルキレン成分を含むように修飾し、次い
で該成分を誘導体化して枝分かれ構造の第二オリゴヌク
レオチド鎖を生成することができる。前記参照出願は、
N4位のヒドロキシル保護成分としてのレブリニル基の使
用を記載している(レブリニル基はヒドラジンまたは類
似の試薬による除去を必要とし、これは脱安定化を引き
起こし得る)。
本発明の方法では、まずシトシン残基が−(CH2
−OR成分〔ここでRは上記で定義した通りである〕を含
むようにN4誘導体化されているオリゴヌクレオチド鎖を
提供し、この鎖の3′−および5′−末端ヒドロキシル
基を保護し、液体還元剤での処理によってヒドロキシル
保護基Rを除去し、それによってアルキレン連結基を介
してN4位に結合した遊離ヒドロキシル基を生ぜしめ、最
後に前記遊離ヒドロキシル基の所で(これは分岐点とし
て働く)で第二のオリゴヌクレオチド鎖を合成すること
により、枝分かれオリゴヌクレオチド構造が製造され
る。
4. 多官能核酸及びそれを含むオリゴヌクレオチド: もう1つの態様において、本発明は、N4−位置で成分
−(CH2−OR(ここでRは上記の通りである)を含
むように誘導体化された多官能核酸及びそのような誘導
体化された多官能核酸を含むオリゴヌクレオチドを包含
する。多官能核酸は、下記構造式: 〔式中、RはR1又はR2に影響を与えないで、液体還元剤
による還元により除去され、そして置換され得るヒドロ
キシル保護基であり; R1は化学合成の間、オリゴヌクレオチド鎖の5′−位
置へのヌクレオチドの付加を可能にするリン誘導体であ
り; R2は一般的に塩基安定性且つ酸感受性である保護基で
あり; R3は水素、メチル、I,Br及びFから成る群から選択さ
れ; R4は水素又はメチルであり;そして (ここでx及びyは同じであっても又は異なっていても
良く、そして1〜8の範囲の整数である)から成る基か
ら選択される〕を有する。(Z結合での“(1)”及び
“(2)”は、Zリンカー成分の配向を示す。) この構造式において、Zは−(CH2−であり、R1
はホスホルアミダイト、ホスホジエステル又はホスホト
リエステルであることが好ましく、そしてR2はジメトキ
シトリチル又はピキシルであることが同様に好ましい。
本発明を通して記載されるRは、不安定な、容易に除去
できる種を発生するために、液体還元剤により還元でき
る。直交的に除去できるヒドロキシル保護基である。
従って、それらの変性されたシトシン残基を含むオリ
ゴヌクレオチド鎖、すなわち記載されるような誘導体化
された変性ヌクレオチドは、下記構造式: 〔式中、R,R3,R4,Z,x及びyは上記の通りである〕を有
する。
本発明は好ましい特定の態様で記載されて来たが、前
記記載及び次の例は例示的であって、本発明を限定する
ものではないことが理解されるべきである。他の観点、
利点、本発明の範囲内での変性は、当業者にとっては明
らかであろう。
実施例1 枝別れモノマーにおける環外アルキルヒドロキシル基を
保護するための2−(ヒドロキシメチル)−アントラキ
ノンの炭酸エステル(メトキシアントラキノンオキシカ
ルボニル由来のMAC)の使用 MAQ成分(メトキシアントラキノン)を利用して、
a)MAQエステルとしてのカルボン酸(MAC;D.S.Kemp及
びJ.Reczek,Tetrahedronletters 12,p 1031−1034(197
7))、b)MAQウレタンとしてのアミン(R.L.Blankesp
oor,A.N.K.Law及びL.L.Miller,Journal of Organic Che
mistry 49,p 4441−4446(1984))、並びにc)MAQホ
スホトリエステルとしてのホスフェートジエステル(N.
Balgobin,M.Kwaitkowski及びJ.Chattopadhyaya,Chemica
Scripta 20,p 198−200(1982))を保護した。
MAC炭酸エステルの脱保護は、中性条件下で亜ニチオ
ン酸ナトリウムを用いて処理することによって行われ
る。MAC基は、DNA化学合成に用いられるその他の保護基
(PG)に対し直交している。すなわち、それは、用いた
その他の保護基(表を参照のこと)を不安定化すること
のない条件下で除去されることができるか、あるいは亜
ニチオン酸ナトリウム溶液は天然のDNA塩基に損傷を与
えない。ヒドロキシル基を保護するためにMACを使用す
ることは報告されていない。それを除去するための温和
な条件が、DNAやRNA合成における5′−ヒドロキシル基
の保護においてそれを有用にすることができる。
2−(ヒドロキシメチル)アントラキノンは、トリホ
スゲンを用いて対応するクロロホルメート(MAC−Cl)
に転化される。MAC−ClはN−4−(6−ヒドロキシヘ
キシル)−5′−DMT−5−メチル−2′−デオキシシ
チジンの第一ヒドロキシ基と特異的に反応する。
大量(25ミリモル規模)生産用の合成条件が解明され
ており、また枝別れDNA分子の合成が行われた。
2−アントラキノンメトキシクロロホルメート(MAC−C
l)の調製: 2−(ヒドロキシメチル)−アントラキノン(MAC−O
H)の0.1モル溶液は、25mmole(5.95g)を250mlのジオ
キサンに溶解することによって調製した。その黄色い溶
液を濾過して、蒸発によって溶剤を除去して水を除い
た。その残留物を200mlのジオキサンに再溶解して、ピ
リジン(2ml;25mmole)を加えた。この溶液を、0℃の
攪はんされているトリホスゲン(2.5g;25Meq)の50ml C
H2Cl2溶液に1滴ずつ添加した。添加終了後、その混合
物を20℃で18時間攪はんした。その混合物を800mlの酢
酸エチルで希釈し、そしてその有機相を600mlの80%NaC
l飽和水溶液で3回洗浄した。有機相をNaSO4で乾燥した
後、溶剤を真空中で除去すると、黄色い固形物が得ら
れ、それをCH2Cl2(250ml;0.1M)に溶解した。この溶液
は、さらに精製することなく使用した。
5′−DMT−N−4−(O−2−アントラキノンメトキ
シカルボニル−6−オキシヘキシル)−5−メチル−
2′−デオキシシチジン3′−P−N,N−ジイソプロピ
ルメチルホスホルアミダイ(“E Base"または“E")の
調製: 以前に記載された(Horn及びUrdea,NAR vol.17:17,p.
6959−6967(1989))のように調製したN−4−(6−
ヒドロキシヘキシル)−5′−DMT−5−メチル−2′
−デオキシシチジン(17mmole)の200mlの塩化メチレン
溶液にピリジン(40mmole)を加えて、その混合物を0
℃に冷却した。200mlのCH2Cl2中のMAC−Cl(20mmole)
の溶液を1滴ずつ添加して、10分間攪はんしておいた。
TLC分析(10%メタノール/CH2Cl2を展開したシリカプレ
ート)は、出発材料が完全に消費されたことを示した。
反応混合物を400mlの酢酸エチルで希釈して、その有機
相を2回の300mlの5%NaHCO3及び80%飽和水性NaClで
抽出した。その有機相をNa2SO4で30分間乾燥した後、濾
過し、溶剤を真空中で除去した。その生成物を、CH2Cl2
中のメタノール(0−6%)を勾配させたシリカゲルク
ロマトグラフィーによって精製すると、純粋な生成物が
13g(収率85%)得られた。
70mmoleのDIPEAを含有するCH2Cl2(50ml)に、ヌクレ
オシドのN−4−(O−アントラキノンメトキシカルボ
ニル−6−オキシヘキシル)−5′−DMT−5−メチル
−2′−デオキシシチジン(14.4mmole)を溶解した。
0℃に冷却した後、N,N−ジイソプロピルアミノメトキ
シクロロホスフィンを加えた(2.72ml;14mmole)。出発
物質の95%が消費されるまでホスフィチル化剤を少量ず
つ添加した。その後その混合物を酢酸エチル(300ml)
で希釈し、300mlの5%NaHCO3で2回、次いで300mlの80
%飽和水性NaClで2回抽出し、最後に固体のNa2SO4で乾
燥した。溶剤を真空中で除去した。
粗ホスホルアミダイトを、塩化メチレン/酢酸エチル
/トリエチルアミン(49:49:2 v/v)の溶媒系を用いて
シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、そして生
成物を含む画分をプールし、そして濃縮した。トルエン
と共に同時蒸発した後、精製されたホスホルアミダイト
をトルエンに溶解し、そして冷ヘキサン(−50℃)800m
lに、急速に撹拌しながら添加した。得られた沈殿物を
濾過により急速に集め、そして高い真空下で18時間乾燥
せしめ、わずかに黄がかった固体12.4g(81%の収率)
を得た。NMR31p:8145ppm。
DNAオリゴマーを、ABI 380B上でメチルホスホルアミ
ダイトを用いて、標準の1μモル規模プログラムを用い
ての配列3′−TCC−GTA−TCC−TGG−GCA−CAG−TTE(M
AC)15により3000A CPG支持体(40mg)上で合成した。
次に前記支持体を、1MのTEAB20ml/ジオキサン10ml中、1
gのNa2S2O4の溶液により30分間処理し、MAC基を除去し
た。濾過及び水及びCH3CNによる洗浄後、固体支持体を
乾燥させた。二次配列“X"を導入するために二次合成
を、配列3′−GTC−AGT−5′(“X")の15の同一のコ
ピーを組込むために特別な二重縮合サイクルを用いてAB
I 380B上で行なった。合成の間、DMT除去を、高い流速
を用いて、トルエン中、3%DCA/CH2Cl2中、3%TCA
(1:1 v/v)により達成した。15の二次部位枝分れDNAの
完全な脱保護を、トルエン中、3%DCAにより達成し、D
MT基を除去し、そしてそれをチオフェノール/TEA/ジオ
キサンにより達成し、固体支持されたフラグメント上の
ホスホトリエステルからメチル基を除去した。そのフラ
グメントを20℃で1時間、NH4OHにより開放し、そして
外環状N−保護基を60℃で18時間、熱NH4OHにより除去
した。揮発性溶媒の除去の後、生成物をPAGEにより分析
した。
類似法によれば、N−4−(O−レブリニル−6−オ
キシヘキシル)−5−メチル−2′−デオキシシチジン
が使用される場合、lev基が、ピリジン/酢酸(4:1 v/
v)中、0.5Mのヒドラジン水和物の溶液による90分間の
処理により、二次合成の前、除去された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07H 19/10,21/04 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記構造式: 〔式中、Rは (式中、R′は水素、アリール又はアラルキルであり; Riは同じであっても又は異なっていてもよく、そしてア
    ミノ、ニトロ、ハロゲノ、ヒドロキシル、低級アルキル
    及び低級アルコキシから成る群から選択され; Rjは同じであっても又は異なっていてもよく、そしてア
    ミノ、ニトロ、ハロゲノ、ヒドロキシル、低級アルキル
    及び低級アルコキシから成る群から選択され; iはゼロ、1,2又は3であり;そして jはゼロ、1,2,3又は4である)、及び (式中、kは0,1,2,3又は4であり;そして Rkは同じであっても又は異なっていてもよく、そしてア
    ミノ、ニトロ、ハロゲノ、ヒドロキシル、低級アルキル
    及び低級アルコキシから成る群から選択される)、 から成る群から選択され、 R1は化学合成の間、オリゴヌクレオチド鎖の5′−位置
    へのヌクレオチドの付加を可能にするリン誘導体であ
    り、かつ、ホスホルアミダイト、ホスホジエステルまた
    はホスホトリエステルであり、 R2は一般的に塩基安定性且つ酸感受性である保護基であ
    り; R3は水素、メチル、I,Br及びFから成る群から選択さ
    れ; R4は水素又はメチルであり;そして Zは下記基: (ここでx及びyは同じであっても又は異なっていても
    よく、そして1〜8の範囲の整数である)から成る群か
    ら選択される〕を有する多官能核酸。
  2. 【請求項2】R2がジメトキシトリチル又はピキシルであ
    る請求の範囲第1項記載の多官能核酸。
  3. 【請求項3】R′が水素又はフェニルであり、そしてi
    及びjの両者がゼロである請求の範囲第1項記載の多官
    能核酸。
  4. 【請求項4】Rが2−オキシメチレンアントラキノン
    (Maq)である請求の範囲第2項記載の多官能核酸。
  5. 【請求項5】前記Rkが水素である請求の範囲第1項記載
    の多官能核酸。
  6. 【請求項6】下記構造式: 〔式中、Rは、 (式中、R′は水素、アリール又はアラルキルであり; Riは同じであっても又は異なっていてもよく、そしてア
    ミノ、ニトロ、ハロゲノ、ヒドロキシル、低級アルキル
    及び低級アルコキシから成る群から選択され; Rjは同じであっても又は異なっていてもよく、そしてア
    ミノ、ニトロ、ハロゲノ、ヒドロキシル、低級アルキル
    及び低級アルコキシから成る群から選択され; iはゼロ、1,2又は3であり;そして jはゼロ、1,2、3又は4である)、及び (式中、kは0,1,2,3又は4であり;そして Rkは同じであっても又は異なっていてもよく、そしてア
    ミノ、ニトロ、ハロゲノ、ヒドロキシル、低級アルキル
    及び低級アルコキシから成る群から選択される) から成る群から選択され、 R3は水素、メチル、I,Br及びFから成る群から選択さ
    れ; R4は水素又はメチルであり;そして Zは下記基: (ここでx及びyは同じであっても又は異なっていても
    良く、そして1〜8の範囲の整数である)から成る群か
    ら選択される〕をそれぞれ有する少なくとも1つの変性
    シトシン残基を含むオリゴヌクレオチド鎖。
  7. 【請求項7】請求の範囲第1項記載の多官能性核酸を製
    造する方法であって、 下記構造式: (式中、R1は化学合成の間、オリゴヌクレオチド鎖の
    5′−位置へのヌクレオチドの付加を可能にするリン誘
    導体であり、かつ、ホスホルアミダイト、ホスホジエス
    テルまたはホスホトリエステルであり、 R2は一般的に塩化安定性且つ酸感受性である保護基であ
    り; R3は水素、メチル、I,Br及びFから成る群から選択さ
    れ; R4は水素又はメチルであり;そして Zは下記基: (ここでx及びyは同じであっても又は異なっていても
    よく、そして1〜8の範囲の整数である)から成る群か
    ら選択される〕を有する多官能核酸と、 下記構造式: 〔式中、R′は水素、アリール又はアラルキルであり; Riは同じであっても又は異なっていても良く、そしてア
    ミノ、ニトロ、ハロゲノ、ヒドロキシル、低級アルキル
    及び低級アルコキシから成る基から選択され; Rjは同じであっても又は異なっていても良く、そしてア
    ミノ、ニトロ、ハロゲノ、ヒドロキシル、低級アルキル
    及び低級アルコキシから成る基から選択され; iはゼロ、1,2又は3であり;そして jはゼロ、1,2,3又は4である〕を有する保護物質また
    は 下記構造式: (上式中、kは0,1,2,3又は4であり;そして Rkは同じであっても又は異なっていても良く、そしてア
    ミノ、ニトロ、ハロゲノ、ヒドロキシル、低級アルキル
    及び低級アルコキシから成る基から選択される〕を有す
    る保護物質とを反応せしめることを含んで成る方法。
  8. 【請求項8】伸長するオリゴヌクレオチド鎖の5′末端
    −ヒドロキシル基に3′−ブロックされた及び5′−ブ
    ロックされたヌクレオチドモノマーの連続的付加を含ん
    で成る、ヌクレオチドモノマーからオリゴヌクレチドを
    調製するための方法であって、 前記3′ブロックされた及び5′ブロックされたヌクレ
    オチドモノマーとして、請求の範囲第1項に記載する多
    官能性核酸を使用する方法。
  9. 【請求項9】枝分れオリゴヌクレオチド構造体の製造方
    法であって、請求の範囲第6項に記載のオリゴヌクレオ
    チド鎖の3′−及び5′−末端ヒドロキシル基をキャッ
    プし、N−4位置にアルキレン結合基を通して結合され
    る遊離ヒドロキシル基を付与するために液体還元剤によ
    る処理によりR成分を除去し、そして前記遊離ヒドロキ
    シル基で二次オリゴヌクレオチド鎖を合成することを含
    んで成る方法。
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