JPS5841896A - 保護されたヌクレオチドを脱シアノエチル化する方法 - Google Patents

保護されたヌクレオチドを脱シアノエチル化する方法

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JPS5841896A
JPS5841896A JP57144574A JP14457482A JPS5841896A JP S5841896 A JPS5841896 A JP S5841896A JP 57144574 A JP57144574 A JP 57144574A JP 14457482 A JP14457482 A JP 14457482A JP S5841896 A JPS5841896 A JP S5841896A
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JP
Japan
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group
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polynucleotide
cyanoethyl
phosphate
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JP57144574A
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ハンセン・エム・フシアング
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Eli Lilly and Co
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Eli Lilly and Co
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H21/00Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids

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  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、規定された配列のオリゴヌクレオチドの合成
に有用である。炭素数が3から5までの第1アミンまた
はジエチルアミンで処理することによりヌクレオチドま
たはポリヌクレオチドのすン酸基部分から保護基である
β−シアノエチル基を選択的に除去する方法に関する。
組み替えDNA技術の出現に伴なってまた特にその商業
上の適応性が明らかである点を考えたとき、規定された
配列のオリゴチオキシリボヌクレオチドを合成する能力
はますます重要になってきている。
今や非常に良く知られているように、RNAおよびDN
Aは核酸と称されるポリヌクレオチドである。そしてそ
のポリヌクレオチドは単量体(ヌクレオチド)から成っ
ている。7つのヌクレオチドは窒素含有塩基のN−グリ
コシド体のリン酸エステルであり、プリンまたはピリミ
ジン塩基、ペントース(RNAにおいてはD−リボース
、またDNAにおいては2′−デオキシ−D−リボース
)およびリン酸基から成る。
を種の窒素含有塩基がDNAとRNAのどちらにも存在
する。DNAに存在するt種とは・(以下余白) 1′″ である。
RNAにおける窒素含有塩基はDNAのそれとはチミン
がウラシル(U)に置き代わっている点が異なっている
1″′ 窒素含量塩基が上記の式中の星印(りの位置でリボース
の/′の位置と結合したものをリボヌクレオシド(D−
リボース)またはデオキシリボヌクレオシド(2′−デ
オキシ−D−リボース)と称する。リボースの3′の位
置にリン酸基が付加すると対応するりボヌクレオチドま
たはデオキシリボヌクレオチドが生成する。
かくの如く適切に規定されたように保護されたりボヌク
レオチドまたはデオキシリボヌクレオチは し斉々DNAまたはRNAを合成する際の基礎となる小
単位を表わす。RNAまたは1)NAを合成するための
標準的な非常に有用な方法は文献公知の1トリエステル
法」である。ポリデオキシリボヌクレオチドの合成を例
にとると、その方法とは3′−リン酸ジエステルを有す
るモノヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチドと、利用
できるj−水酸基を有する。モノヌクレオシド、3′−
水酸基の保護されたオリゴヌクレオチド、モノヌクレオ
チドまたはオリゴヌクレオチドをカップリングさせるこ
とである。この反応の概要は以下の様に表わすことがで
きる。
(I)         (II) 截 (■) [式中・Bはアテニン、シトシン、グアニンおよびチミ
ン(このうち最初の3つは各々その反応部位が適当な保
護基で保護されている)がら選ばれた窒素含有塩基を示
す。Rはj′−水酸基の保護基ヲ示ス。Iliアルカリ
性の条件下で切り離せる3′−水酸基の保護基または式 で表わされる基を示す。R′およびR(よ反応性のリン
酸基部分を保護する選択的に除去できる基を示す。] トリエステル法は種々の文献で更に論じられてイル。例
えハ、「遺伝子フラグメントの合成ニ関する改良された
フォスフオトリエステル法」 [Narang + S
、人+ Hsiung 、 H,M、 、and Br
ousseau 、 R。
; Methods in Enzymo logy 
、 Vol 乙1 + Acade+n ic Pre
ss 。
New York+ New York + (/97
9 ) + pP、90〜9むおよび「修飾されたトリ
エステル法によるデオキシオリゴヌクレオチドの化学的
合成J  [Narang。
S、A、  、Brousseau、  R,、Hsi
ung+  H,M、  、and  Michnie
wicz。
J、 J、 ; Methods in Enzymo
logy、 Vol 、 63 + Academic
Press、 New York、 New York
、 (/9ざ。)、PP、g#7〜.g 203 など
がある。
上述のトリエステル法は勿論2つのオリゴヌクレオチド
を、オリゴヌクレオチドとモノヌクレオチドを・または
特に上に例示したように2つのモノヌクレオチドをカッ
プリングするのに適用される。本反応は、実際の形態に
かがゎりなく、利用できるs′−水酸基の3′−リン酸
ジエステル基とのカップリングを包含する。また・利用
できる5′−水酸基を含む反応物質は保護されたリン酸
末端を溶媒(ピリジンが典型的)の存在下で、またカッ
プリング試薬(例えば−i!、1Aj−)リンチルベン
ゼンスルホニルテトラゾリド)の存在下でカップリング
する。
特定のヌクレオチド反応物質の構造がどのようであろう
とも、利用できる3′−水酸基を有する反応物質は3′
−リン酸基末端がある場合はそれが充分に保護されてい
る必要がある。前式中のR2基は3′−リン酸基末端を
完全に保護する基を表わす。
もしも生成物であるポリヌクレオチドを3′−リン酸基
部位で更にカップリングさせようとするならば、R基は
分子中の他の保護基を損うことな・く除去し得るもので
あることが重要である。
通常好んで使われるR2基は穏やかなアルカリ性条件下
で選択的に除去できる基、β−シアノエチル基である。
β−シアンエチル基をヌクレオチドまたはオリゴヌクレ
オチドから選択的に除去するには無水のトリエチルアミ
ン−ピリジンを用いる方法が非常に好適である。この方
法はヌクレイツク・アシッズ・リサーチ(NI+cle
ic Ac1dSRcsearcl+ )の3巻[Ad
arniak、 R,W、 、 Barciszeys
ka、 M、 Z、 *BiaJa、 E、 、 Gr
zeskowiak、 K、 、 Kierzek、 
R,、Kraszev−ski、 A、 + Mark
iewicz 、 W、 T、 、 andWiewi
orowski。
M、 、 3397〜3110!(/97g)]および
71巻5ood。
A、 K、 、 ard Narang 、 S、A、
 、 27!;7〜271s!; (/ヲ77)]に報
告されている。この方法は保護基β−シアノエチル基を
選択的に除去することに成功したが完了するのにll〜
6時間もかがり時間の浪費を避けられないr 5ood
 et 34. 、5upra、 p、 27!;1g
照]。
今回、ヌクレオチドまたはポリヌクレオチドを炭素数が
3から5までの第1アミンまたはジエチルアミンで処理
することから成るヌクレオチドまたはポリヌクレオチド
のリン酸基部分から保護基であるβ−シアノエチル基を
選択的に除去する方法を茜見した。
前述したように5本発明はヌクレオチドまたはポリヌク
レオチドのリン酸基部分からの保護基β−シアノエチル
基の選択的除去を容易にする方法に関する。
ポリヌクレオチドを合成する際には、リン酸基以外の反
応部位を適宜保護することも必要である。
かくして、ある特定の窒素含有塩基の反応性アミノ基を
保護することが必要である。典型的にはアデニンおよび
シトシンはベンゾイル化してその遊離型のアミノ基を保
護し、グアニンは通常はイソ基を有しないので保護する
必要はない。勿論、恢した基は適当な保護基の例を挙げ
たに過ぎず、広範囲に亘る他の保護基も用いることがで
きる。
前式中、R基はj′−水酸基部分の保護基を表わす。こ
の基は穏やかな酸性の条件下で不安定である方が好まし
い。この基の例としては、テトラヒドロピレニル、グー
メトキシトリチル、久り′−ジメトキシトリチル(DM
Tr)などが挙げられる。
lA+’−ジメトキシトリチルは穏やかな酸1例えば2
チベンゼンスルホン酸中で容易に除去されるのでS′−
水酸基部分の好適な保護基となる。
「トリエステル法」はカップリングしてできる生成物が
リン酸トリエステルであるところからこの名がある。そ
してこの方法においては9部分的に保護された3′−リ
ン酸基を有するヌクレオチド反応物質を使う必要がある
。ここで用いられるR′基は適切な部分的保護を完全に
行なうような基でなければならない。このような基とし
ては、アルカリ性の条件下で除去できるものが好適であ
る。
適切す例トリて、フェニル、0−クロロフェニル。
2ダージクロロフェニル、 p−10ロフエニル。
−ジニトロフェニル、p−メルカプトフェニルなどが挙
げられる。R′としてはP−クロロフェニルが好適であ
る。
充分に保護されたヌクレオチドまたはトリエステル法で
製造されるポリヌクレオチドの3′−リン酸基含有末端
は1式 り離せる基を表わしており5本発明方法においてはβ−
シアノエチル基である。R′がp−クロロフェニルでR
2がβ−シアノエチルである保護されたリン酸は簡便に
opc gと表わされる。
RJが前述したようにアルカリ性条件下で切り離せる3
′−水酸基保護基である場合のように生成物であるポリ
ヌクレオチドの3′−末端がリン酸基を有しない場合も
可能である。このような基とじてはアセチル、ベンゾイ
ル、p−メトキシベンゾイルおよびクロロアセチルが適
当である。好ましくは保護基としてベンゾイル(Bz)
がよい。
ヌクレオチドのカップリングはカップリング試薬の存在
下で行なう。適当なカップリング試薬は当業者にはよく
知られている。適当なカップリンク試薬の例としては、
p−ニトロベンゼンスルホニルトリアゾリド、ベンゼン
スルホニルトリアゾリド、ベンゼンスルホニルダ一二ト
ロイミダゾリド、、2,1A6−)リイソプロピルベン
ゼンスルホニル3−ニトロ−に24を一トリアゾリド、
2t、乙−トリメチルベンゼンスルホニル3−ニトロ−
にツリートリアゾリド、/−(p−)ルエンスルホニル
)ダーニトロイミダゾリド、2久乙−トリメチルベンゼ
ンスルホニルテトラゾリド、21Ag−トリイソプロビ
ルベンゼンスルホニルクロリト、2IA4−)リンチル
ベンゼンスルホニルクロリド。
2q、乙−トリイソプロピJレベンセ゛ンスルホニルテ
トラゾリドなどが挙げられる。好ましくは力′ツブリン
グ試薬として、2.lA6.−)リイソブロビlレベン
ゼンスルホニルテトラゾリドまたは2. ’I、乙−ト
リメチルベンゼンスルホニルテトラゾリドがよい。
力・Jプリング反応は適当な不活性有機溶媒の存在下に
実質上無水の条件下で行なう。一般に好んで用いられる
溶媒はピリジンである。
(以下余白) ヌクレオチドカップリング法で造られる生成物は下式で
表わされるポリヌクレオチドを包含する。
ぎ 0=P−OR’ ムR′ [式中、B、R,R’およびPは前記と同意義である。
nはOまたは2θまでの整数を示す]上記の化合物は9
式 と同様に9本発明の保護基の選択的除去過程を適用でき
る種類の構造を表わす。
モノまたはポリヌクレオチドのβ−シアノ−エチル基(
R2)による保護を本発明方法に従って除去するには、
モノまたはポリヌクレオチドを炭素数が3から5の第1
アミンまたはジエチルアミンと反応させる。この第1ア
ミンの例として、n−プロピルアミン、n−ブチルアミ
ン、 1160−ブチルアミンおよびt−ブチルアミン
が挙げられる。障害されたアミンが非常に適しており特
にt−ブチルアミンがよい。
絶対的条件ではないが、保護基除去反応は一般に不活性
有機溶媒の存在下で行なうのが好ましい。
通常好んで用いられる溶媒はピリジンである。
簡便にするために脱シアノエチル化反応は通常は室温で
行なう。しかし、広範囲の温度、一般にはl′Cから3
θ°Cで行なうことができる。
本発明方法で使用される第1アミンまたはジエチルアミ
ンの量は1モル塩基当りの切り離されるべきβ−シアノ
エチル基の鍬に直接依存しテイル。
しかし、過剰のアミンは損傷されることなく使用される
ので、1モル塩基当り大過剰量の1例えば/θないし2
0倍量が通常使用される。
反応の進行は種々の分析技術1例えば薄層クロマトグラ
フィー(tlc ) 、高速液体クロマドグうフィー(
hplc)などを用いて追跡できる。
/4E成物であるリン酸ジエステルのアミン塩は。
溶媒、過剰量のアミンおよび創作物のアクリロニトリル
を蒸発させることによって容易に単離できる。必要なら
ば生成物を例えば適当な単一溶媒または混合溶媒で再結
晶することによって更に精製することができる。回収し
た生成物は更に精製するかあるいは精製せずに、利用で
きるj′−水酸基を有するヌクレオチドまたはポリヌク
レオチドと更にカップリングさせることができる。
下記の実施例により本発明の方法を更に例示する。これ
らの実施例は本発明の範囲を何ら限定するものではない
実施例/ DMT r 0=TG−OPCEの合成3−0−ジメト
キシトリチルチミジン−3′−〇−p〜クロロフェニル
ーβ−シアノエチルリン酸(ijf 、 /9mmol
)を無水ピリジンC2C20t>に溶解した。t−ブチ
ルアミン(約3 wl )を得られた溶液に攪拌下に滴
加した。約lθ分間反応させると、脱シアノエチル化は
完了していた[シリカゲルの薄層クロマトグラフィー(
溶媒:lθ%Me OH/cHueりで確認。] 反応液をピリジン、t−ブチルアミンおよびアクリロニ
トリルを除去するために蒸発乾固した。
乾燥した反応液をCH,CI、 (2θyxl )に再
び溶解し、N−イソブチリルデオキシグアノジン−3′
−〇−p−クロロフェニルーβ−シアノエチルリン酸(
θ939 、 /6mmol)を加えた。上記2種類の
保護されたモノヌクレオチドを超真空で乾燥して無水ピ
リジン(10g/)に再溶解した。縮合試薬、2.久1
.−トリメチルベンゼンスルホニルテトラゾリド(lθ
/ l/ 、 17 mmol)を加え、室温で/時間
反応させ、カップリング反応の完了をj′−水酸基を有
する反応物質の消失とジヌクレオチドのトリチル基の集
中的陽性スポットの出現(tlc:/θ%MeOH/C
HユClユ)により確認した。
そこで反応液をピペットで吸い上げ、エーテルとへキサ
ンの量比/:/の混合液(ljθyxl )中に移すと
、ジヌクレオチド生成物を含有する白色の沈澱を生成し
たのでこれを遠心分離で採取した。
上清を薄層クロマトグラフィー(lθ%MeOH/CH
,CI、 )にかけるとジヌクレオチド生成物は含まれ
ていないことが示された。
実施例2 DMTrO−GGTA−OPCEの合成りMTrO−G
G−OPCE (,100w4)に無水ピリジン(約’
Awl)およびt−ブチルアミン(約xwtiを加える
と、脱シアノエチル化は70分間で完了した( tlc
により確認)。次いで混合液を真空で蒸発乾固した。脱
シアノエチル化された二量体をHO−TA−OPCE 
(12/ X /θ−“モル)と結合させたのち30分
間真空で乾燥した。JIAA−1−IJメ)と無水ピリ
ジン(約4Zg/)を加えてカップリングを開始させた
。カップリングは1時間後に完了した。その混合液をエ
チルエーテルをそれぞれ10w1づつ含む2つの遠沈管
中に攪拌しながら流し込み、四量体を沈澱させた。遠沈
管をj分間遠心分離し、エーテルをデカントで除去し、
生成物をジクロロメタンに溶解して溶液を蒸発乾固した
シリカプレート上で、アセトン(23%)、酢酸エチル
(75%)、水(5%)中にて精製すると。
標記化合物(/2/η)が回収された。収率:113.
2%。
実施例3 DMT r 0−CGGACAGAGACA−()B 
zの合成りMTrO−CGGA−OPCE (!; 6
”f )にピリジン(2tel )およびt−ブチルア
ミン(/+/)を加えた。
70分後に反応液を真空乾燥した。残渣にHO−CAG
AGACA−OB z (32q)を加え、混合物を3
0分間真空乾燥したのち、そこへ2+、g−トリメチル
ベンゼンスルホニルテトラゾリド(9θ■)および無水
ピリジノCO3;ys/)を加えた。カップリング反応
は7時間後に完了した。反応液をエチルエーテル(gO
g/)を含む遠沈管中に攪拌しながら流し込んだ。を分
間遠心分離したのち、エーテノ<をデカントで除去し、
生成物をジクロロメタンに溶解して溶液を蒸発乾固した
。得られた物質の3/l、をシリカプレート上で、アセ
トンC23%)、酢酸エチルC70%−)、水(5%)
中にて精製すると、標記化合物(弘θ■)を得た。全生
成物の精製に基づいた収率: 3;73%。
実施例q DMTrO−C−OPCEの脱シアノエチル化j−0−
ジメトキシトリチル−N−ベンゾイルデオキシシチジン
−3’ −0−p−クロロフェニル−β−シアノエチル
リン酸(/7θダ、 Q 2mmol)を無水ピリジン
C02zt)に溶解した。5ee−ブチルアミン(約1
g/)をその溶液に滴加すると脱シアノエチル化は20
分間で完了した(シリカゲルクロマトグラフィーで確認
)。副産物であるアクリロニトリルと共に過剰の5ee
−ブチルアミンおよびピリジンを真空で除去し、脱シア
ンエチル化された生成物を定量的に単離した。
実施例j DMT r 0−T−OPCEの脱シアノエチル化1−
0−ジメトキシトリチルチミジン−3’−0−p−クロ
ロフェニル−β−シアノエチルリン酸(/ !;01l
f 、θ/9mmol)を無水ピリジン(2ml)に溶
解した。n−プロピルアミン(約/m/)を溶液に加え
た。脱シアノエチル化はtlc(シリカゲルGF;/θ
%CHヨOH:CH,Cl2)によって追跡すると、約
2分後に完了した。反応をヘキサンとエーテルの2:/
混合液中で沈澱させて即座に止めた。得られた混合液を
遠心分離し、上清をデカントチ除去シた。DMTrO−
TA−OPCEを製造するために、これまでの実施例に
従って、脱シアノエチル化された生成物をN−ベノゾイ
ルデオキシアデノシノー3−p−10口フェニル−β−
にアノエチルリン酸と縮合させた。
実施例6 5−0−ジメトキソトリチルチ2ジン−3−0−p−ク
ロロフェニル−β−シアノエチルリン酸(3θf 、 
l fmmo + )を無水ピリジン(20zl )に
溶解した。ジエチルアミン(約6ml )を上記の溶液
に攪拌下に滴加した。約3θ分間反応させ。
脱シアノエチル化の完了をシリカゲル薄層り1m! ?
トゲラフイー(溶媒:/θ%Me OH/ CHJCI
 J )により確認した。
反応液を蒸発乾固してピリジン、ジエチルアミンおよび
アクリロニトリルを除去した。乾燥しまた反応液をCH
,ClユC20m1>中に再溶解してN−ベンゾイルデ
オキシアデノシン−3−o−p−クロロフェニル−β−
シアノエチルリン酸(,2+θf。
3、 、l mmo + )を加えた。上記2種類の保
護されたモノヌクレオチドを超真空で乾燥して無水ピリ
ジン(20I+/)に再溶解した。縮合試薬、ニス乙−
トリメチルベンゼンスルホニルテトラゾリド(30g 
、 72mmol)を加えて室温で7時間反応させカッ
プリング反応の完了を5′−水酸基を有する反応物質の
消火とジヌクレオチドのトリチル基の集中)により確認
した。
反応液をピペットで吸い上げエーテルとへキサンの量比
/:/の混合液(/!;0*l)中に移し゛た。
充分に保護されたTA二量体を収率約7/%で含有する
白色の沈澱を遠心分離で採取した。上清を薄層クロマト
グラフィー(/θ%Me OH/CHaCI J ) 
    −にかけるとジヌクレオチド生成物は含まれて
いないことが示された。
実施例7 DMT ro−GTTC−()PCEの合成りMTrO
−GT−OPCE (3θθり)に無水ピリジン(約2
禦l)を加えて、純粋なジエチルアミン(約2m1)を
加えると、3θ分間のうちに脱シアノエチル化が完了し
た( tlcで確認)。混合液を真空で蒸発乾固した。
脱シアノエチル化された二量体を実施例乙の方法を用い
てHO−TC−OPCE (200My)と反応させる
と標記化合物(2乙θ岬)を得た。収率ニア9%。
実施例1 DMT ro−GTTCTACT−OB gの合成、D
MTrO−GTTC−OPCE (2乙0−’111−
’f ニピリシン(2ml>を加えて、純粋なジエチル
アミン(約/xl)を加えると、30分間のうちに脱シ
アノエチル化が完了した(tlcで確認)。反応液を真
空で、乾燥し、脱シアノエチル化された四量体を実施例
乙の方法を用いてHO−TACT−OB z (/ 4
tO”f )と反応させると標記化合物(230111
)を得た。収率ニアf%。
特許出願人    イーライ・リリー・アンド・カン)
々ニー代 理 人  弁理士 岩崎 光薩ほかン名し−
 ヨ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  ヌクレオチドまたはポリヌクレオチドを炭素
    数が3からjまでの第1アミンまたはジエチルアミンで
    処理してシアンエチル基を除去することを特徴とする。 ヌクレオチドまたはポリヌクレオチドのリン酸基部分か
    ら保護基であるβ−シアンエチル基を選択的に除去する
    方法。
  2. (2)  β−シアノエチル基の除去をl′Cから3θ
    °Cまでの温度で行なうことを特徴とする特許請求の範
    囲(1)記載の方法。
  3. (3)  β−シアノエチル基の除去を室温で行なうこ
    とを特徴とする特許請求の範囲(1)または(2)記載
    の方法。
  4. (4)  β−シアノエチル基の除去を不活性有機溶媒
    の存在下で行なうことを特徴とする特許請求の範囲(1
    )記載の方法。
  5. (5)  β−シアノエチル基の除去をピリジンの存在
    下で行なうことを特徴とする特許請求の範囲(1)記載
    の方法。
  6. (6)当該ヌクレオチドまたはポリヌクレオチドをも一
    ブチルアミンで処理することを特徴とする特許請求の範
    囲(1)記載の方法。
  7. (7)  当該ヌクレオチドまたはポリヌクレオチドを
    5ee−ブチルアミンで処理することを特徴とする特許
    請求の範囲(1)記載の方法。
  8. (8)  当該ヌクレオチドまたはポリヌクレオチドを
    n−プロピルアミンで処理することを特徴とする特許請
    求の範囲(1)記載の方法・
  9. (9)当該ヌクレオチドまたはポリヌクレオチドをジエ
    チルアミンで処理することを特徴とする特許請求の範囲
    (1)記載の方法。
JP57144574A 1981-08-24 1982-08-19 保護されたヌクレオチドを脱シアノエチル化する方法 Pending JPS5841896A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US295420 1981-08-24
US06/295,420 US4426517A (en) 1981-08-24 1981-08-24 Process for de-cyanoethylating blocked nucleotides
US295421 1981-08-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5841896A true JPS5841896A (ja) 1983-03-11

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ID=23137636

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57144574A Pending JPS5841896A (ja) 1981-08-24 1982-08-19 保護されたヌクレオチドを脱シアノエチル化する方法

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Country Link
US (1) US4426517A (ja)
JP (1) JPS5841896A (ja)

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