WO2004058391A2 - Photoaktivierbare zweistufige schutzgruppen für die synthese von biopolymeren - Google Patents

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WO2004058391A2
WO2004058391A2 PCT/EP2003/014822 EP0314822W WO2004058391A2 WO 2004058391 A2 WO2004058391 A2 WO 2004058391A2 EP 0314822 W EP0314822 W EP 0314822W WO 2004058391 A2 WO2004058391 A2 WO 2004058391A2
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Ramon GÜIMIL
Matthias Scheffler
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Definitions

  • the present invention relates to a method for the synthesis of biopolymers by step-by-step construction from protected synthetic building blocks which carry two-stage protective groups.
  • the two-stage protective groups are activated by a first exposure step and a subsequent chemical treatment step is split off. Photoactivatable components are used which significantly accelerate the activation process via intramolecular triplet sensitizers and / or have fluorescence properties.
  • the two-stage protection groups can be used in particular as part of a quality control.
  • Biochips have become significantly more important for research and diagnostics because they allow fast and highly parallel processing of complex biological questions. For this, however, chips of the highest quality are required, so that there is great interest in new, more effective synthesis methods.
  • Photolabile nucleoside derivatives are used in the light-controlled synthesis of nucleic acid chips.
  • the chain structure of the nucleic acid fragments usually takes place by means of phosphoramidite synthons.
  • the blocks each have a temporary photo protection group that can be removed by exposure to light.
  • the synthesis principle sees a cyclic sequence of condensation and deprotection steps (through light).
  • the efficiency with which such a light-controlled synthesis can take place is essentially determined by the photolabile protective groups used, in particular by the efficiency with which these can be removed in the irradiation step.
  • the photo-protecting groups hitherto used for light-controlled synthesis are usually the protective groups NVOC (SPA Fodor et al., Science 251 (1991), 767 ff.), MeNPOC (AC Pease et al., Proc. Natl. Acad. 91 (1994), 5022 ff.), DMBOC (MC Pirrung, J. Chem. 60 (1995), 1116 ff.) And NPPOC (A. Hassan et al., Tetrahedron 53 (1997), 4247 ff.) , Further known photolabile protective groups in nucleoside or nucleotide chemistry are o-nitrobenzyl groups and their derivatives (see, for example, Pillai, Org. Photochem.
  • the photolabile protecting groups currently used for light-controlled synthesis of nucleic acids are generally characterized by a comparatively low
  • the photolabile nucleoside derivatives are usually irradiated with mercury
  • Wavelength means that only a very small proportion of the incident light can be used to excite the molecules.
  • the two-stage protective groups are preferably trityl derivatives which are coupled to a photoactivatable protective group.
  • the trityl derivatives can also contain fluorescent groups.
  • photoactivatable groups are linked according to the present invention with a second component, the cleavage conditions of which are orthogonal to those of the photoactivatable groups, and the removal of which only leads to the release of the actual protective group, which by chemical means, eg acid catalyzed, can be split off.
  • the protective group split off by chemical agents, which is preferably colored or / and fluorescent, can be used for quality control in the synthesis of biopolymers.
  • a novel protective group in which the activation step is light-induced and the actual deprotection step at the reaction center by chemical means, e.g. acid catalyzed, takes place (Fig. 1).
  • This novel protective group or molecules carrying this protective group can be used for the synthesis of biopolymers.
  • the invention thus relates to a process for the synthesis of biopolymers by step-wise construction from synthetic building blocks which carry protective groups, with at least one synthetic building block used, which bears a two-stage protective group, which is activated by an exposure step and is split off by a subsequent chemical treatment step, the triplet-sensitized group, a labeled, for example fluorescent, triplet-sensitized group and / or a marked, for example fluorescent and triplet-sensitized group, as the photoactivatable group is used.
  • the exposure step preferably comprises the cleavage of a first photolabile component of the protective group, a second component of the protective group remaining which is essentially stable to the conditions prevailing when the first component is cleaved and which can subsequently be cleaved off by a chemical treatment step.
  • the chemical treatment step preferably comprises a treatment with base, a treatment with acid, an oxidation, a reduction and / or catalytic, for example an enzymatic, reaction.
  • the chemical treatment step particularly preferably comprises an acid treatment.
  • a derivatized trityl group is used as the two-stage protective group. Trityl groups are distinguished by their excellent cleavage, in particular by treatment with acid.
  • the two-stage trityl protective groups according to the invention are preferably not acid-labile, but are only converted into an acid-labile form after activation and removal of one or more photolabile components.
  • Triplet-sensitized photoactivatable groups or labeled, e.g. fluorescent, and triplet-sensitized photoactivatable groups have on the one hand a high molar extinction coefficient at the irradiated wavelength to contribute to a significant increase in the population in the triplet state, and on the other hand are able to carry a tertiary radical in the aci -Nitro form to stabilize via I or M effects. This leads to an increase in the overall quantum yield of the Activation step. Labeled photoactivatable groups (without triplet sensitization) only show a high molar extinction coefficient at the irradiated wavelength, but do not have a direct influence on the activation process. All of the types of photoactivatable groups mentioned are particularly suitable in quality control, for example in fluidic microprocessors, as described, for example, in WO 00/13018.
  • a synthesis building block with a two-stage protecting group which has the general formula (I), is therefore particularly preferably used:
  • R., and R 2 are each independently selected from hydrogen, (L) - R 3 , O- (L) -R 3 , N (R 3 ) 2.
  • R 3 is a C r C 8 alkyl group, represents a C 2 -C 8 alkenyl group, a C 2 -C 8 alkynyl group, a C 6 -C 25 aryl group or / and a C 5 -C 25 heteroaryl group which may optionally have one or more substituents
  • L one optionally existing linker group is, for example - (CH 2 ) n -, - (CH 2 ) n -COO-, - (CH 2 ) n -CONH- or - (CH 2 ) n -SO 2 O-, - (CH 2 ) n -O-, - (CH 2 ) n -S- or - (CH 2 ) n -NH-, and n is an integer of 0 to 20,
  • the alkyl, alkenyl and alkynyl groups can be linear or cyclic, straight-chain or branched.
  • the aryl or heteroaryl groups for example N, O or / and S heteroaryl groups, can be mono- or polycyclic.
  • substituents of alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl and heteroaryl groups are halogen, for example F, Cl, Br, I, OH, SH, -O-, -S-, -S (O) 2 -, NO 2 , CN, COOH, CO-C r C 8 -alkyl, COO-C r C 8 -alkyl, OCO-C r C 8 -alkyl, CONH-C r C 8 -alkyl, CON- (C r C 8 - Alkyl) 2 , C r C 8 -alkyl, C 2 -C 8 -alkenyl, C 2 -C 8 -alkynyl, C r C 8 -alkoxy, -SC C 8 -alkyl, di- (CC 8 -alkyl) - Amino and NHZ, where the alkyl, alkenyl, alkynyl and alkoxycarbonyl
  • R. and R 2 are hydrogen, dialkylamine, for example N, N-dimethyl, O-methyl, OCOO-methyl or a protected amino group, for example an amino group converted into an amide function with a suitable carboxylic acid.
  • the number of carbon atoms in the radicals R, and R 2 of the compound is preferably limited to 25 each.
  • the invention also relates to compounds which carry a plurality of photoactivatable protective groups, in particular compounds of the formula (I) in which at least one of R., or R 2 is replaced by a photoactivatable protective group Y.
  • photoactivatable protective groups There are preferably 1 to 3 photoactivatable protective groups.
  • one or more marker groups can be present, which are attached to the photoactivatable component and / or to the chemically active component can be bound.
  • one or more labeling groups can be present at the o- and / or m-positions of the phenyl rings in the trityl system.
  • the acid lability can be adapted to the desired requirements.
  • labeled photoactivatable groups of the formula (II) are used:
  • Ar is a condensed polycyclic, preferably tetra-, penta- or hexacyclic, fluorescent aryl or heteroaryl
  • S, and S 2 are each independently selected from hydrogen, a CC 8 alkyl group, a C 2 -C 8 alkenyl group, one C 2 -C 8 alkynyl group, a C 6 -C 25 aryl or / and a C 5 -C 25 heteroaryl group, which may optionally have substituents
  • Q is a group for binding the photolabile component to the chemically removable component
  • the number of carbon atoms in the radicals Ar, S T and S 2 of the compound (II) is preferably limited to 25 in each case.
  • fluorescent aryl radicals examples include benzo [b] fluoranthrene, fluoranthrene, 9,10-diphenylanthracene, acenaphthylene or pyrene.
  • Substituents of the groups Ar, S., and S 2 are as previously defined for the compounds of the formula (I).
  • Q is preferably SO 2 , OCO, OCS or CS 2 .
  • UU 2 , U 4 and U 5 are each independently selected from hydrogen, halogen, NO 2 , U 6 , (L) -U 6 , O- (L) -U 6 , N (U 6 ) 2 and NHZ, U 6 C r C 8 alkyl, C 2 -C 8 alkenyl, C 2 -C 8 alkynyl, C 6 -C 25 aryl or C 5 -C 25 heteroaryl, which may optionally have substituents, L one optionally existing linker group, for example as for compounds (I)
  • U 3 is a marker group, for example a fluorescent group, possibly bound via a linker group, for example as defined for the compound (I), and Q is a group for binding the photolabile component to the chemically cleavable component.
  • the number of carbon atoms in the radicals U, - U 5 is preferably limited to 25 in each case. Adjacent radicals can optionally form a 5- or 6-membered carbocyclic or heterocycl
  • the definition of the possible substituents on the radicals UU 2 , U 4 and U 5 is as described for the compounds (I).
  • Q is preferably SO 2 , OCO, OCS, CS 2 , CH 2 SO 4 CH 2 OCO ,. CH 2 OCS, CH 2 CS 2 etc.
  • the radical U 3 preferably has the structure -OL-NHCOM, where L is a linker with a chain length of preferably 1-10 atoms, for example C atoms, and optionally heteroatoms, such as O, S. or N, and M is a labeling group, for example a fluorescent group such as a pyrene or coumarin group.
  • the compounds of this type are based on conventional O-nitrobenzyl groups, e.g. NPPOC, NVOC, MeNPOC, into which a fluorophore was also introduced.
  • NPPOC O-nitrobenzyl groups
  • NVOC NVOC
  • MeNPOC MeNPOC
  • the resulting photoactivatable molecule has a label, but not triplet sensitization.
  • photoactivatable groups of the formula (V) are used, which are preferably triplet-sensitized and optionally labeled groups:
  • V u V 2 , V 3 , V 4 , V 5 and V 6 are each independently selected from hydrogen, halogen, NO 2 , V 7 , (L) -V 7 , O- (L) -V 7 , N ( V 7 ) 2 , NHZ and M, where V 7 C r C 8 alkyl, C 2 -C 8 alkenyl, C 2 -C 8 alkynyl, C 6 -C 25 aryl or C 5 -C 25 heteroaryl means, which may have substituents, L may be an optionally present linker group, for example as defined for the compounds (I), V 5 and V 6 may additionally be trialkylsilyl, M is a label which may be bonded via a linker group and Q is a group for binding the photolabile component to the chemically cleavable component.
  • the number of carbon atoms in the residues V, -V 6 is preferably limited to 25 each. Adjacent radicals can optionally form a 5- or 6-
  • the V 5 radical is particularly preferably an aryl, aryloxy, heteroaryl or heteroaryloxy group, which may be unsubstituted or may have up to three substituents (as previously defined).
  • Particularly preferred are polycyclic aryl, aryloxy, heteroaryl or heteroaryloxy groups, which show triplet sensitization and can optionally have their own fluorescence, especially if they have four or more contain condensed or fused rings, for example pyrenes, benzotb] fluoranthrenes, fluoranthrenes, 9,10-diphenylanthracenes, acenaphthylenes or corresponding oxy derivatives etc.
  • the invention also encompasses compounds that have multiple labels that are independently detectable.
  • suitable labels are fluorescent groups, luminescent groups, electrically detectable groups, for example ferrocenes, colored groups, radioactive groups, groups detectable by NMR, etc.
  • the labels contain at least one fluorescent group which is linked to another, independently detectable fluorescent group or another type of label , as mentioned above, can be combined.
  • one label is bound to the photolabile component of the protective group and the other label is bound to the chemically cleavable component, so that the selective cleavage of the photolabile component by loss of the first label but retention of the second label and the cleavage of the chemical component by loss of the second marker can be detected.
  • the invention encompasses compounds (I) which carry a plurality of fluorescent groups, for example compounds in which Y represents a fluorescent photo protective group or / and R 3 or Z fluorescent groups on the trityl structure (R. Ramage, FO Wahl, Tetrahedron Lett., 34 (1993), 7133) or molecules in which fluorescence was introduced by substitution on the trityl framework (JL Fourrey et al., Tetrahedron Lett., 28 (1987), 5157).
  • the labeling group on the chemically cleavable component is a fluorescent group, for example a coumarin or pyrene group, which is coupled to the trityl backbone via a linker group, for example a group as defined above, for example in p-, o- or / and m position of the phenyl rings in the trityl system.
  • a linker group for example a group as defined above, for example in p-, o- or / and m position of the phenyl rings in the trityl system.
  • the method according to the invention is used for the synthesis of biopolymers, the biopolymer to be synthesized being built up step by step from several synthesis building blocks.
  • the method for the synthesis of nucleic acids e.g. DNA or RNA used.
  • the method is also suitable for the synthesis of other biopolymers, such as peptides, peptide nucleic acids (PNA) or saccharides.
  • the synthesis building block can be a monomeric building block, e.g. a nucleoside derivative, or a peptide derivative, but also an oligomeric building block, e.g. a dimer or trimer, i.e.
  • the synthesis building block is particularly preferably a phosphoramidite building block.
  • nucleotide synthesis building blocks e.g. Phosphate or phosphonate building blocks can be used.
  • linker or spacer building blocks e.g. as phosphoramidites. Particularly preferred linkers or spacers as carriers of two-stage protective groups are described in DE 100 41 539.3.
  • the synthesis components according to the invention which carry a two-stage protective group, generally have more lipophilic properties than the synthesis components previously used in the prior art.
  • This lipophilicity increases the solubility of the synthesis building blocks, especially the phosphoramidite synthons, in organic solvents.
  • the possible more homogeneous reaction leads to a higher compared to the pure photolabile phosphoramidite synthons Coupling efficiency.
  • the cleavage of the colored trityl cation of the photo protection groups according to the invention which has a significantly higher absorption coefficient than the cleavage products in other photo deprotection processes, also opens up the possibility of direct online process control. This leads to an improvement in quality control for biochips.
  • the trityl group of the photo protection groups according to the invention also enables the selective functionalization of the 5'-hydroxy function. This leads to an enormous reduction in costs, since there is no need to separate the 3'-5 'isomers.
  • phosphoramidite building blocks which carry the two-stage protective group on the 5′-O atom of the sugar, in particular the ribose or the deoxyribose.
  • biopolymers can be carried out in the usual way, for example on a solid phase.
  • biopolymers which carry a different sequence of synthetic building blocks are particularly preferably produced in situ on a single carrier in the form of an array.
  • the invention further relates to compounds of the general formula (I)
  • R 1, Y, M and m are as previously defined and X represents a synthesis building block for the synthesis of biopolymers or a leaving group and where R-, or / and R 2 can optionally be replaced by Y.
  • X When X is a leaving group, it is a group that can be split off when the compound (I) reacts with another compound. X is preferably a leaving group which can be split off by reaction with a nucleophile, optionally in the presence of an auxiliary base such as pyridine. Preferred examples of X are: Cl, Br, I, tosylate, mesylate, trifluorosulfonate etc.
  • the schematic concept of the inven tive protection group concept is shown in Figure 1.
  • the synthesis building block (A) carries a two-stage protective group (BC).
  • the photolabile portion (B) of the protective group is split off.
  • the chemically labile component (C) of the protective group is split off by a second chemical treatment step, for example by adding acid, so that the synthesis component (A) is in active form.
  • Figures 2 and 3 show example substances from a preferred class of two-stage protective groups according to the invention. They are based on the acid-labile trityl group, but contain a photolabile triplet-sensitized component (V) in the p-position of a phenyl radical, which reduces or completely blocks the sensitivity to acid of the trityl group.
  • the photolabile component in Figure 3 shows its own fluorescence.
  • the protective group is converted into an acid-labile form by exposure and elimination of the photolabile component and can then be cleaved in the presence of acid with the liberation of the unprotected synthesis building block.
  • Figure 4 shows a further example substance according to the present invention, in which, in addition to the photolabile protective group Y, a fluorescent radical (instead of R is coupled to the trityl structure.
  • Figure 5 shows a preferred example of a compound (II), where Q is a group for coupling the photolabile component to the trityl backbone.
  • Figure 6 shows a preferred example of a compound (III), where L is a linker group and Q is a group for coupling the photolabile component to the trityl backbone.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese von Biopolymeren durch schrittweisen Aufbau aus geschützten Synthesebausteinen, die zweistufige Schutzgruppen tragen. Die zweistufigen Schutzgruppen werden durch einen ersten Belichtungsschritt aktiviert und einen anschliessenden chemischen Behandlungsschritt abgespalten. Es werden photoaktivierbare Komponenten verwendet, die über intramolekulare Triplettsensibilisatoren den Aktivierungsprozess erheblich beschleunigen oder/und über Fluoreszenzeigenschaften verfügen. Die zweistufigen Schutzgruppen können insbesondere im Rahmen einer Qualitätskontrolle Anwendung finden.

Description

Photoaktivierbare zweistufige Schutzgruppen für die Synthese von Biopolymeren
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese von Biopolymeren durch schrittweisen Aufbau aus geschützten Synthesebausteinen, die zweistufige Schutzgruppen tragen. Die zweistufigen Schutzgruppen werden durch einen ersten Belichtungsschritt aktiviert und einen anschließenden chemischen Behandiungsschritt abgespalten. Es werden photoaktivierbare Komponenten verwendet, die über intramolekulare Triplettsensibilisatoren den Aktivierungsprozess erheblich beschleunigen oder/und über Fluoreszenzeigenschaften verfügen. Die zweistufigen Schutzgruppen können insbesondere im Rahmen einer Qualitätskontrolle Anwendung finden.
Die Technologie der lichtgesteuerten Synthese von Biopolymeren unter Verwendung fotolabiler Schutzgruppen eröffnet die Möglichkeit, Biochips in situ durch Synthese aus Monomer- und Oligomerbausteinen zu erzeugen. Biochips haben für die Forschung und Diagnostik ganz erheblich an Bedeutung gewonnen, da sie eine schnelle und hochparallele Bearbeitung komplexer biologischer Fragestellungen erlauben. Hierzu werden jedoch Chips von höchster Qualität benötigt, so dass ein hohes Interesse an neuen effektiveren Synthesemethoden besteht.
Bei der lichtgesteuerten Synthese von Nukleinsäure-Chips finden fotolabile Nukleosid-Derivate Verwendung. Hierbei findet der Kettenaufbau der Nukleinsäure-Fragmente üblicherweise mittels Phosphoramidit-Synthonen statt. Die Bausteine tragen jeweils eine temporäre Fotoschutzgruppe, die durch Lichteinstrahlung entfernt werden kann. Das Syntheseprinzip sieht eine zyklische Abfolge von Kondensations- und Deprotektions-Schritten (durch Licht) vor. Die Effizienz, mit der eine solche lichtgesteuerte Synthese erfolgen kann, wird im Wesentlichen durch die verwendeten fotolabilen Schutzgruppen, insbesondere durch die Effizienz, mit der diese im Bestrahlungsschritt entfernt werden können, bestimmt. Bei den bislang zur lichtgesteuerten Synthese verwendeten Fotoschutzgruppen handelt es sich üblicherweise um die Schutzgruppen NVOC (S. P. A. Fodor et al., Science 251 (1991 ), 767 ff.), MeNPOC (A. C. Pease et al., Proc. Natl. Acad. Sei. 91 (1994), 5022 ff.), DMBOC (M. C. Pirrung, J. Chem. 60 (1995), 1 1 16 ff.) und NPPOC (A. Hassan et al., Tetrahedron 53 (1997), 4247 ff.). Weitere bekannte fotolabile Schutzgruppen in der Nukleosid- bzw. Nukleotidchemie sind o-Nitrobenzyl-Gruppen und ihre Derivate (vgl. z.B. Pillai, Org. Photochem. 9 (1987), 225; Walker et al., J. Am. Chem.Soc. 1 10 (1988), 7170). Als weitere fotolabile Schutzgruppe wurde die 2-(o-Nitrophenyl)ethyl-Gruppe (Pfleiderer et al., In: "Biosphosphates an their Analogues - Synthesis, Structure, Metabolism and Activity", ELSEVIER Science Publishers B.V. Amsterdam (1987), 133 ff.) sowie Derivate davon (WO97/44345 und WO96/18634) vorgeschlagen.
Die gegenwärtig für die lichtgesteuerte Synthese von Nukleinsäuren verwendeten fotolabilen Schutzgruppen. (z.B. NVOC, MeNPOC, NPPOC) zeichnen sich im Allgemeinen durch einen vergleichsweise niedrigen
Absorptionskoeffizienten bei der Wellenlänge der Lichteinstrahlung aus. Die
Bestrahlung der fotolabilen Nukleosid-Derivate erfolgt üblicherweise mit Hg-
Hochdrucklampen bei einer Wellenlänge von 365 nm. Der niedrige Absorptionskoeffizient der verwendeten fotolabilen Schutzgruppe bei dieser
Wellenlänge hat zur Folge, dass nur ein sehr geringer Anteil des eingestrahlten Lichts zur Anregung der Moleküle verwertet werden kann.
Desweiteren handelt es sich bei den verwendeten fotolabilen
Schutzgruppen zumeist um farblose Derivate. Dies wiederum hat zur Folge, dass es während der Synthese nicht möglich ist, mit einfachen spektroskopischen Methoden zu detektieren, ob die fotolabile Schutzgruppe sich noch am Nukleosid-Derivat befindet oder bereits teilweise oder vollständig durch den Lichteintrag abstrahiert worden ist. Es lässt sich somit der Vorgang der Abstraktion nur schwer oder gar nicht verfolgen.
DE 101 32 025.6 und PCT/EP02/07389 schlagen die Verwendung von zweistufigen Schutzgruppen vor, wobei die zweistufigen Schutzgruppen durch einen Belichtungsschritt aktiviert und einen anschließenden chemischen Behandlungsschrittabgespalten werden. Vorzugsweise handelt es sich bei den zweistufigen Schutzgruppen um Tritylderivate, die mit einer photoaktivierbaren Schutzgruppe gekoppelt sind. Weiterhin können die Tritylderivate auch fluoreszierende Gruppen enthalten.
Um die Nachteile des vorveröffentlichten Standes der Technik zu beseitigen, verknüpft man gemäß vorliegender Erfindung spezifische photoaktivierbare Gruppen mit einer zweiten Komponente, deren Abspaltungsbedingungen orthogonal zu den der photoaktivierbaren Gruppen sind, und deren Entfernung erst zur Freisetzung der eigentlichen Schutzgruppe führt, die durch chemische Mittel, z.B. säurekatalysiert, abgespalten werden kann. Die durch chemische Mittel abgespaltene Schutzgruppe, die vorzugsweise farbig oder/und fluoreszierend ist, kann zur Qualitätskontrolle bei der Synthese von Biopolymeren herangezogen werden.
Gemäß vorliegender Erfindung wird eine neuartige Schutzgruppe bereitgestellt, bei der der Aktivierungsschritt lichtinduziert erfolgt und der eigentliche Entschützungsschritt am Reaktionszentrum durch chemische Mittel, z.B. säurekatalysiert, stattfindet (Abb. 1 ). Diese neuartige Schutzgruppe bzw. diese Schutzgruppe tragende Moleküle können für die Synthese von Biopolymeren eingesetzt werden.
Ein Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Synthese von Biopolymeren durch schrittweisen Aufbau aus Synthesebausteinen, die Schutzgruppen tragen, wobei man mindestens einen Synthesebaustein verwendet, der eine zweistufige Schutzgruppe trägt, die durch einen Belichtungsschritt aktiviert und durch einen anschließenden chemischen Behandlungsschritt abgespalten wird, wobei als photoaktivierbare Gruppe eine triplettsensibilisierte photoaktivierbare Gruppe, eine markierte, z.B. fluoreszierende photoaktivierbare Gruppe oder/und einer markierte, z.B. fluoreszierende und triplettsensibilisierte photoaktivierbare Gruppe verwendet wird. Der Belichtungsschritt umfasst vorzugsweise die Abspaltung einer ersten photolabilen Komponente der Schutzgruppe, wobei eine zweite Komponente der Schutzgruppe zurückbleibt, die gegenüber den bei Abspaltung der ersten Komponente herrschenden Bedingungen im Wesentlichen stabil ist und die anschließend durch einen chemischen Behandlungsschritt abgespalten werden kann. Der chemische Behandlungsschritt umfasst vorzugsweise eine Behandlung mit Base, eine Behandlung mit Säure, eine Oxidation, eine Reduktion oder/und katalytische, z.B. eine enzymatische, Reaktion. Besonders bevorzugt umfasst der chemische Behandlungsschritt eine Säurebehandlung.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet man als zweistufige Schutzgruppe eine derivatisierte Tritylgruppe. Tritylgruppen zeichnen sich durch ihre hervorragenden Abspaltbarkeit, insbesondere durch Behandlung mit Säure, aus. Die erfindungsgemäßen zweistufigen Tritylschutzgruppen sind hingegen vorzugsweise nicht säurelabil, sondern werden erst nach Aktivierung und Abspaltung einer oder mehrerer fotolabiler Komponenten in eine säurelabile Form überführt.
Triplettsensibilisierte photoaktivierbare Gruppen bzw. markierte, z.B. fluoreszierende, und triplettsensibilisierte photoaktivierbare Gruppen weisen einerseits einen hohen molaren Extinktionskoeffizienten bei der eingestrahlten Wellenlänge auf, um zu einer signifikanten Erhöhung der Population im Triplettzustand beizutragen, und sind andererseits in der Lage, ein tertiäres Radikal in der aci-nitro Form über I- oder M-Effekte zu stabilisieren. Dies führt zu einer Erhöhung der Gesamtquantenausbeute des Aktivierungsschrittes. Markierte photoaktivierbare Gruppen (ohne Triplettsensibilisierung) zeigen lediglich einen hohen molaren Extinktionskoeffizienten bei der eingestrahlten Wellenlänge, nehmen jedoch keinen direkten Einfluss auf den Aktivierungsprozess. Alle der genannten Typen von photoaktivierbaren Gruppen sind besonders in der Qualitätskontrolle geeignet, beispielsweise bei fluidischen Mikroprozessoren, wie etwa in WO 00/13018 beschrieben.
Besonders bevorzugt wird daher ein Synthesebaustein mit einer zweistufigen Schutzgruppe verwendet, der die allgemeine Formel (I) aufweist:
Figure imgf000006_0001
wobei R., und R2 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, (L)- R3, O-(L)-R3, N(R3)2. NHZ und M, R3 eine CrC8 Alkylgruppe, eine C2-C8- Alkenylgruppe, eine C2-C8-Alkinylgruppe , eine C6-C25 Arylgruppe oder/und eine C5-C25-Heteroarylgruppe darstellt, die gegebenenfalls einen oder mehrere Substituenten aufweisen können, L eine gegebenenfalls vorhandene Linkergruppe ist, die z.B. -(CH2)n-, -(CH2)n-COO-, -(CH2)n-CONH- oder -(CH2)n-SO2O-, -(CH2)n-O-, -(CH2)n-S- oder -(CH2)n-NH- bedeutet, und n eine ganze Zahl von 0 bis 20 ist, M jeweils unabhängig eine gegebenenfalls über eine Linkergruppe L (wie zuvor definiert) gebundene Markierung ist und m jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 4, vorzugsweise 0, 1 oder 2 ist, X den Synthesebaustein darstellt, Y jeweils unabhängig eine photoaktivierbare Schutzgruppe wie zuvor angegeben ist, Z eine Aminoschutzgruppe ist und wobei gegebenenfalls R oder/und R2 durch Y ersetzt sein können.
Die Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylgruppen können linear oder cyclisch, geradkettig oder verzweigt sein. Die Aryl- oder Heteroarylgruppen, z.B. N-, O- oder/und S-Heteroarylgruppen, können mono- oder polycyclisch sein. Beispiele für Substituenten von Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl- und Heteroarylgruppen sind Halogen, z.B. F, Cl, Br, I, OH, SH, -O-, -S-, -S(O)2-, NO2, CN, COOH, CO-CrC8-Alkyl, COO-CrC8-Alkyl, OCO-CrC8-Alkyl, CONH-CrC8-Alkyl, CON-(CrC8-Alkyl)2, CrC8-Alkyl, C2-C8-Alkenyl, C2-C8- Alkinyl, CrC8-Alkoxy, -S-C C8-Alkyl, Di-(C C8-Alkyl)-Amino und NHZ, wobei die Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl- und Alkoxycarbonylgruppen wiederum mit Halogen substituiert sein können. Bevorzugte Bedeutungen für R., und R2 sind Wasserstoff, Dialkylamin, z.B. N,N-Dimethyl, O-Methyl, OCOO- Methyl oder eine geschützte Aminogruppe, z.B. eine mit einer geeigneten Carbonsäure in eine Amidfunktion überführte Aminogruppe. Die Anzahl der Kohlenstoff atome in den Resten R-, und R2 der Verbindung ist vorzugsweise auf jeweils 25 beschränkt.
Die Erfindung erfasst auch Verbindungen, die mehrere photoaktivierbare Schutzgruppen tragen, insbesondere Verbindungen der Formel (I), worin zumindest einer von R., oder R2 durch eine photoaktivierbare Schutzgruppe Y ersetzt ist. Vorzugsweise sind 1 bis 3 photoaktivierbare Schutzgruppen vorhanden. Weiterhin können eine oder mehrere Markierungsgruppen vorhanden sein, die an die photoaktivierbare Komponente oder/und an die chemisch aktive Komponente gebunden sein können. So können bei den Verbindungen (I) eine oder mehrere Markierungsgruppen an den o- oder/und m-Positionen der Phenylringe im Tritylsystem vorhanden sein.
Durch Variation der Reste R und R2 und Substitution eines oder beider Reste durch photoaktivierbare Schutzgruppen lässt sich die Säurelabilität den gewünschten Anforderungen anpassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden markierte photoaktivierbare Gruppen der Formel (II) verwendet:
Figure imgf000008_0001
worin Ar ein kondensiertes polycyclisches, vorzugsweise tetra-, penta- oder hexacyclisches, fluoreszierendes Aryl- oder Heteroaryl ist, S, und S2 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, einer C C8-Alkylgruppe, einer C2-C8-Alkenylgruppe, einer C2-C8-Alkinylgruppe, einer C6-C25-Aryl- oder/und einer C5-C25-Heteroarylgruppe, die gegebenenfalls Substituenten aufweisen können, und Q eine Gruppe zur Bindung der photolabilen Komponente an die chemisch abspaltbare Komponente ist. Die Anzahl der Kohlenstoffatome in den Resten Ar, ST und S2 der Verbindung (II) ist vorzugsweise auf jeweils 25 beschränkt.
Beispiele für geeignete fluoreszierende Arylreste sind Benzo[b]fluoranthren, Fluoranthren, 9,10-Diphenylanthracen, Acenaphthylen oder Pyren. Substituenten der Gruppen Ar, S., und S2 sind wie zuvor für die Verbindungen der Formel (I) definiert. Q ist vorzugsweise SO2, OCO, OCS oder CS2.
Besonders bevorzugt sind Verbindungen (II), bei denen ST und S2 H sind, z.B. die Verbindung PyMOC (wie in US-Patent 6,147,205 angegeben).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verwendet man eine photoaktivierbare Gruppe der allgemeinen Formel (III)
Figure imgf000009_0001
worin T T2, T3, T4, T5 und T6 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, CrC8-Alkyl, C2-C8-Alkenyl, C2-C8-Alkinyl, CrC8-Alkoxy, C2-C8- Alkoxycarbonyl, C6-C25-Aryl oder Aryloxy oder/und C5-C25-Heteroaryl oder Heteroaryloxy, die gegebenenfalls Substituenten aufweisen können, und T, oder/und T2 zusätzlich Trialkylsilyl bedeuten können, und einer von T3 und T4 NO2 sein kann, mit der Maßgabe, dass dann der andere H ist, Q., Wasserstoff, gegebenenfalls substituiertes CrC4-Alkoxy oder Di(C1-C4- AlkyD-amino bedeutet, Z und Z2 zusammen -OC(O)-, -NT7C(O)- oder - CT8 = CT9 bedeuten, wobei T8 und T9 wie T3 - T6 definiert sind und T9 zusätzlich NO2 bedeuten kann, und benachbarte Gruppen, z.B. T8 und T9 einen 5- oder 6-gliedrigen carbocyclischen oder heterocyclischen, gesättigten oder ungesättigten Ring bilden können und Q eine Gruppe zur Bindung der photolabilen Komponente an die chemisch abspaltbare Komponente ist. Die Anzahl der Kohlenstoffatome an den Resten T, - T9 der Verbindung (III) ist vorzugsweise auf jeweils 25 beschränkt.
Die möglichen Substituenten der jeweiligen Gruppen sind dabei wie zuvor für die Verbindungen der Formel (I) definiert. Q bedeutet vorzugsweise eine Gruppe der allgemeinen Formel:
-Q2-C(Q3)-,
wobei Q2 -O-, -S-, -CH2O- oder -CH2S- ist und Q3 = O oder = S ist. Beispiele für geeignete Verbindungen der Formel (III) sind z.B. in WO 02/20150 beschrieben.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden markierte photoaktivierbare Gruppen der allgemeinen Formel (IV) verwendet:
Figure imgf000010_0001
worin U U2, U4 und U5 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, Halogen, NO2, U6, (L)-U6, O-(L)-U6, N(U6)2 und NHZ, U6 CrC8- Alkyl, C2-C8-Alkenyl, C2-C8-Alkinyl, C6-C25-Aryl oder C5-C25-Heteroaryl bedeutet, die gegebenenfalls Substituenten aufweisen können, L eine gegebenenfalls vorhandene Linkergruppe, z.B. wie für die Verbindungen (I) definiert ist, U3 eine gegebenenfalls über eine Linkergruppe, z.B. wie für die Verbindung (I) definiert, gebundene Markierungsgruppe, z.B. eine fluoreszierende Gruppe, ist und Q eine Gruppe zur Bindung der photolabilen Komponente an die chemisch abspaltbare Komponente ist. Die Anzahl der Kohlenstoffatome in den Resten U, - U5 ist vorzugsweise auf jeweils 25 beschränkt. Benachbarte Reste können gegebenenfalls einen 5- oder 6- gliedrigen carbocyclischen oder heterocyclischen, gesättigten oder ungesättigten Ring bilden.
Die Definition der möglichen Substituenten an den Resten U U2, U4 und U5 ist wie für die Verbindungen (I) beschrieben. Q ist vorzugsweise SO2, OCO, OCS, CS2, CH2SO4 CH2OCO,. CH2OCS, CH2CS2 etc. Der Rest U3 hat vorzugsweise die Struktur -O-L-NHCOM, wobei L ein Linker mit einer Kettenlänge von vorzugsweise 1 -10 Atomen, z.B. C-Atome, und gegebenenfalls Heteroatome, wie O, S oder N, ist und M eine Markierungsgruppe, z.B. eine fluoreszierende Gruppe, wie etwa eine Pyren- oder Cumaringruppe, ist.
Die Verbindungen dieses Typs basieren auf konventionellen O- Nitrobenzylgruppen, wie z.B. NPPOC, NVOC, MeNPOC, in die zusätzlich eine Fluorophor eingeführt wurde. Das resultierende photoaktivierbare Molekül weist eine Markierung, nicht jedoch eine Triplettsensibilisierung auf.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verwendet man photoaktivierbare Gruppen der Formel (V), bei denen es sich vorzugsweise um triplettsensibilisierte und gegebenenfalls markierte Gruppen handelt:
Figure imgf000012_0001
worin Vu V2, V3, V4, V5 und V6 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, Halogen, NO2, V7, (L)-V7, O-(L)-V7, N(V7)2, NHZ und M, wobei V7 CrC8-Alkyl, C2-C8-Alkenyl, C2-C8-Alkinyl, C6-C25-Aryl oder C5-C25- Heteroaryl bedeutet, die gegebenenfalls Substituenten aufweisen können, L eine gegebenenfalls vorhandene Linkergruppe, z.B. wie für die Verbindungen (I) definiert ist, V5 und V6 zusätzlich Trialkylsilyl bedeuten können, M eine gegebenenfalls über eine Linkergruppe gebundene Markierung ist und Q eine Gruppe zur Bindung der photolabilen Komponente an die chemisch abspaltbare Komponente ist. Die Anzahl der Kohlenstoffatome in den Resen V, - V6 ist vorzugsweise auf jeweils 25 beschränkt. Benachbarte Reste können gegebenenfalls einen 5- oder 6- gliedrigen carbocyclischen oder heterocyclischen, gesättigten oder ungesättigten Ring bilden.
Der Rest V5 ist besonders bevorzugt eine Aryl-, Aryloxy-, Heteroaryl- oder Heteroaryloxygruppe, die unsubstituiert sein kann oder bis zu drei Substituenten (wie zuvor definiert) aufweisen kann. Besonders bevorzugt sind polycyclische Aryl-, Aryloxy-, Heteroaryl- oder Heteroaryloxygruppen, die eine Triplettsensibilisierung zeigen, und gegebenenfalls eine Eigenfluoreszenz aufweisen können, insbesondere wenn sie vier oder mehr kondensierte bzw. anellierte Ringe enthalten, z.B. Pyrene, Benzotb] fluoranthrene, Fluoranthrene, 9,10-Diphenylanthracene, Acenaphthylene oder entsprechende Oxyderivate etc.
Die Erfindung umfasst auch Verbindungen, die mehrere Markierungen tragen, die unabhängig voneinander nachweisbar sind. Beispiele für geeignete Markierungen sind Fluoreszenzgruppen, Lumineszenzgruppen, elektrisch detektierbare Gruppen, z.B. Ferrocene, farbige Gruppen, radioaktive Gruppen, durch NMR nachweisbare Gruppen etc. Vorzugsweise enthalten die Markierungen mindestens eine Fluoreszenzgruppe, die mit einer anderen, unabhängig nachweisbaren Fluoreszenzgruppe oder einer anderen Art von Markierung, wie oben genannt, kombiniert werden kann. Vorzugsweise ist eine Markierung an die photolabile Komponente der Schutzgruppe gebunden und die andere Markierung an die chemisch abspaltbare Komponente gebunden, so dass die selektive Abspaltung der photolabilen Komponente durch Verlust der ersten Markierung, aber Beibehalt der zweiten Markierung und die Abspaltung der chemischen Komponente durch Verlust der zweiten Markierung detektiert werden kann. Beispielsweise umfasst die Erfindung Verbindungen (I), die mehrere fluoreszierende Gruppen tragen, z.B. Verbindungen, bei denen Y eine fluoreszierende Fotoschutzgruppe oder/und R3 bzw. Z fluoreszierende Gruppen am Tritylgerüst darstellen (R. Ramage, F.O. Wahl, Tetrahedron Lett., 34 (1993), 7133) oder Moleküle, bei denen die Fluoreszenz durch Substitution am Tritylgerüst (J.L. Fourrey et al., Tetrahedron Lett., 28 (1987), 5157) eingeführt wurde.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Markierungsgruppe an der chemisch abspaltbaren Komponente eine Fluoreszenzgruppe, z.B. eine Cumarin- oder Pyrengruppe, die über eine Linkergruppe, z.B. eine Gruppe wie zuvor definiert, an das Tritylgrundgerüst gekoppelt ist, z.B. in p-, o- oder/und m-Position der Phenylringe im Tritylsystem. Diese Markierungsgruppen können zur Qualitätskontrolle von Biochips herangezogen werden. Dies kann beispielsweise in Biochip-Trägern gemäß WO 00/13018 geschehen. Bei Verwendung von fluoreszierenden Markierungsgruppen ist darauf zu achten, dass die Anregungs- und Emissionswellenlängen mit der lichtinduzierten Aktivierung nicht interferieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zur Synthese von Biopolymeren eingesetzt, wobei das zu synthetisierende Biopolymer schrittweise aus mehreren Synthesebausteinen aufgebaut wird. Besonders bevorzugt wird das Verfahren zur Synthese von Nukleinsäuren, z.B. DNA oder RNA, eingesetzt. Es ist jedoch anzumerken, dass das Verfahren auch zur Synthese von anderen Biopolymeren, wie etwa Peptiden, Peptidnukleinsäuren (PNA) oder Sacchariden, geeignet ist. Der Synthesebaustein kann ein monomerer Baustein, z.B. ein Nukleosid-Derviat, oder ein Peptid-Derivat, aber auch ein oligomerer Baustein, z.B. ein Dimer oder Trimer, d.h. beispielsweise ein Di- oder Trinukleosid-Derivat, oder ein Di- oder Tripeptid-Derivat sein. Besonders bevorzugt ist der Synthesebaustein ein Phosphoramidit-Baustein. Es können jedoch auch andere Nukleotidsynthese-Bausteine, z.B. Phosphat- oder Phosphonat- Bausteine, verwendet werden. Weiterhin können als Synthesebausteine auch Linker- bzw. Spacer-Bausteine, z.B. als Phosphoramidite, eingesetzt werden. Besonders bevorzugte Linker bzw. Spacer als Träger zweistufiger Schutzgruppen sind in DE 100 41 539.3 beschrieben.
Die erfindungsgemäßen, eine zweistufige Schutzgruppe tragenden Synthesebausteine haben im Allgemeinen stärker lipophile Eigenschaften als die bislang die im Stand der Technik verwendeten Synthesebausteine. Durch diese Lipophilie erhöht sich die Solubilität der Synthesebausteine, insbesondere der Phosphoramidit-Synthone in organischen Lösungsmitteln. Die dadurch mögliche homogenere Reaktionsführung führt im Vergleich zu den reinen fotolabilen Phosphoramidit-Synthonen zu einer höheren Kopplungseffizienz. Durch die Abspaltung des farbigen Tritylkations der erfindungsgemäßen Fotoschutzgruppen, welches einen wesentlich höheren Absorptionskoeffizienten besitzt als die Abspaltungsprodukte bei anderen Fotoentschützungsprozessen, eröffnet sich weiterhin die Möglichkeit zur direkten online Prozesskontrolle. Dies führt zu einer Verbesserung bei der Qualitätskontrolle für Biochips.
Die Tritylgruppe der erfindungsgemäßen Fotoschutzgruppen ermöglicht außerdem die selektive Funktionalisierung der 5'-Hydroxyfunktion. Dies führt zu einer enormen Kostenreduzierung, da eine Trennung der 3'-5'- Isomere entfällt.
Besonders bevorzugt sind daher gemäß vorliegender Erfindung Phosphoramidit-Bausteine, die die zweistufige Schutzgruppe am 5'-O-Atom des Zuckers, insbesondere der Ribose oder der Deoxyribose, tragen.
Die Synthese der Biopolymeren kann auf übliche Weise durchgeführt werden, beispielsweise auf einer Festphase. Besonders bevorzugt werden mehrere Biopolymere, die eine unterschiedliche Sequenz von Synthesebausteinen tragen, auf einem einzigen Träger in Form eines Array in situ erzeugt.
Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Verbindungen der allgemeinen Formel (I)
Figure imgf000016_0001
wobei R.,, Y, M und m wie zuvor definiert sind und X einen Synthesebaustein zur Synthese von Biopolymeren oder eine Abgangsgruppe darstellt und wobei gegebenenfalls R-, oder/und R2 durch Y ersetzt sein können.
Wenn X eine Abgangsgruppe ist, handelt es sich um eine Gruppe, die bei einer Reaktion der Verbindung (I) mit einer anderen Verbindung abgespalten werden kann. Vorzugsweise ist X eine durch Reaktion mit eine Nukleophil, gegebenenfalls in Gegenwart einer Hilfsbase, wie Pyridin, abspaltbare Abgangsgruppe. Bevorzugte Beispiele für X sind: Cl, Br, I, Tosylat, Mesylat, Trifluorsulfonat etc.
Figure imgf000016_0002
D ie schem atische D arstel lu n g d es e rf i nd u ngsg emä ßen Schutzgruppenkonzepts ist in Abbildung 1 gezeigt. Der Synthesebaustein (A) trägt eine zweistufige Schutzgruppe (B-C). In einem ersten Belichtungsschritt wird der fotolabile Anteil (B) der Schutzgruppe abgespalten. Durch eine zweiten chemischen Behandlungsschritt, z.B. durch Zugabe von Säure, wird die chemisch labile Komponente (C) der Schutzgruppe abgespalten, so dass der Synthesebaustein (A) in aktiver Form vorliegt.
Abbildungen 2 und 3 zeigen Beispielsubstanzen aus einer bevorzugten Klasse von erfindungsgemäßen zweistufigen Schutzgruppen. Sie basieren auf der säurelabilen Tritylgruppe, enthalten jedoch in der p-Position eines Phenylrests eine photolabile triplettsensibilisierte Komponente (V), welche die Säureempfindlichkeit der Tritylgruppe verringert bzw. vollständig blockiert. Die photolabile Komponente in Abbildung 3 zeigt Eigenfluoreszenz. Durch Belichtung und Abspaltung der photolabilen Komponente wird die Schutzgruppe in eine säurelabile Form überführt und kann anschließend in Gegenwart von Säure unter Freisetzung des ungeschützten Synthesebausteins abgespalten werden.
Abbildung 4 zeigt eine weitere Beispielsubstanz gemäß vorliegender Erfindung, bei der neben der photolabilen Schutzgruppe Y noch ein fluoreszierender Rest (anstelle von R an das Tritylgerüst gekoppelt ist.
Abbildung 5 zeigt ein bevorzugtes Beispiel für eine Verbindung (II), wobei Q eine Gruppe zur Kopplung der photolabilen Komponente an das Tritylgrundgerüst ist.
Abbildung 6 zeigt ein bevorzugtes Beispiel für eine Verbindung (III), wobei L eine Linkergruppe und Q eine Gruppe zur Kopplung der photolabilen Komponente an das Tritylgrundgerüst ist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Synthese von Biopolymeren durch schrittweisen Aufbau aus Synthesebausteinen, die Schutzgruppen tragen, wobei man mindestens einen Synthesebaustein verwendet, der eine zweistufige Schutzgruppe trägt, wobei die zweistufige Schutzgruppe durch einen Belichtungsschritt aktiviert und einen anschließenden chemischen Behandlungsschritt abgespalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung durch Abspaltung einer photoaktivierbaren Schutzgruppe erfolgt, die ausgewählt wird aus triplettsensibilisierten photoaktivierbaren Gruppen, markierten photoaktivierbaren Gruppen und triplettsensibilisierten und markierten photoaktivierbaren Gruppen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Behandlungsschritt eine Behandlung mit Base, eine Behandlung mit Säure, eine Oxidation, eine Reduktion oder/und eine katalysierte, z.B. enzymatische, Reaktion umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Behandlungsschritt eine Säurebehandlung umfasst.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als zweistufige Schutzgruppe eine derivatisierte
Tritylgruppe verwendet. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Synthesebaustein mit der zweistufigen Schutzgruppe die allgemeine Formel (I) aufweist:
Figure imgf000019_0001
wobei Ri und R2 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus
Wasserstoff, (L)-R3, -O-(L)-R3, N(R3)2, NHZ und M,
R3 eine C^C^ Alkylgruppe, eine C2-C8-Alkenylgruppe, eine C2-C8-
Alkinylgruppe, eine C6-C25-Arylgruppe oder/und eine C5-C25-
Heteroarylgruppe darstellt, die gegebenenfalls Substituenten aufweisen kann,
L eine gegebenenfalls vorhandene Linkergruppe ist,
X den Synthesebaustein darstellt,
M jeweils unabhängig eine gegebenenfalls über eine Linkergruppe gebundene Markierung ist und m jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 4 ist,
Y jeweils unabhängig eine photoaktivierbare Schutzgruppe gemäß
Anspruch 1 ist, Z eine Aminoschutzgruppe ist und wobei gegebenenfalls R., oder/und R2 durch Y ersetzt sein können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine photoaktivierbare Gruppe der allgemeinen Formel (II) verwendet,
Figure imgf000020_0001
worin Ar ein kondensiertes polycyclisches fluoreszierendes Aryl- oder Heteroaryl ist,
ST und S2 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, einer CT-Cg-Alkylgruppe, einer C2-C8-Alkenylgruppe, einer C2-C8-
Alkinylgruppe, einer C6-C25-Arylgruppe oder einer C5-C25-
Heteroarylgruppe, die gegebenenfalls Substituenten aufweisen können, und
Q eine Gruppe zur Bindung der photolabilen Komponente an die chemisch abspaltbare Komponente ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine photoaktivierbare Gruppe der allgemeinen Formel (III) verwendet:
Figure imgf000021_0001
worin lλ, T2, T3, T4, T5 und T6 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, CrC8-Alkyl, C2-C8-Alkenyl, C2-C8-Alkinyl, C C8-
Alkoxy, C2-C8-Alkoxycarbonyl, C6-C20-Aryl oder Aryloxy oder/und C5-
C25-Heteroaryl oder Heteroaryloxy, die gegebenenfalls Substituenten aufweisen können, und T, oder/und T2 zusätzlich Trialkylsilyl bedeuten können, und einer von T3 und T4 NO2 sein kann, mit der Maßgabe, dass dann der andere H ist,
Q., Wasserstoff, gegebenenfalls substituiertes C,-C4-Alkoxy oder
Di(C C4-Alkyl)-amino bedeutet,
Zi und Z2 zusammen -OC(O)-, -NT7C(O)- oder -CT8 = CT9 bedeuten, wobei T8 und T9 wie T3 - T6 definiert sind und T9 zusätzlich NO2 bedeuten kann, und benachbarte Gruppen T gegebenenfalls einen 5- oder 6- gliedrigen carbocyclischen oder heterocyclischen, gesättigten oder ungesättigten Ring bilden können und
Q eine Gruppe zur Bindung der photolabilen Komponente an die chemisch abspaltbare Komponente ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine photoaktivierbare Gruppe der allgemeinen Formel (IV) verwendet:
Figure imgf000022_0001
worin U,, U2, U4 und U5 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, Halogen, NO2, U6, (L)-U6, O-(L)-U6, N(U6)2 und NHZ, U6 CrC8-Alkyl, C2-C8-Alkenyl, C2-C8-Alkinyl, C6-C25-Aryl oder C5-C25- Heteroaryl bedeutet, die gegebenenfalls Substituenten aufweisen können, L eine gegebenenfalls vorhandene Linkergruppe ist, U3 eine gegebenenfalls über eine Linkergruppe gebundene Markierung ist und
Q eine Gruppe zur Bindung der photolabilen Komponente an die chemisch abspaltbare Komponente ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine photoaktivierbare Gruppe der allgemeinen Formel (V) verwendet:
Figure imgf000023_0001
worin V1 f V2, V3, V4, V5 und V6jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, Halogen, NO2, V7, (L)-V7, O-(L)-V7, N(V7)2, NHZ und M, wobei V7 CrC8-Alkyl, C2-C8-Alkenyl, C2-C8-Alkinyl, C6-C25- Aryl oder C5-C25-Heteroaryl bedeutet, die gegebenenfalls Substituenten aufweisen können, L eine gegebenenfalls vorhandene Linkergruppe ist und V5 und V6 zusätzlich Trialkylsilyl bedeuten können, M eine gegebenenfalls über eine Linkergruppe gebundene Markierung ist und Q eine Gruppe zur Bindung der photolabilen Komponente an die chemisch abspaltbare Komponente ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweistufige Schutzgruppe mehrere unabhängig voneinander nachweisbare Markierungsgruppen trägt.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Markierung an die photolabile Komponente und eine zweite Markierung an die chemisch abspaltbare Komponente gebunden ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweistuife Schutzgruppe mindestens eine Fluoreszenzmarkierung enthält.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fluoreszenzmarkierung am Tritylgerüst einer Verbindung (I) eingeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Biopolymere ausgewählt werden aus Nukleinsäuren, Nukleinsäureanaloga, Peptiden und Sacchariden.
1 5. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Biopolymere ausgewählt werden aus Nukleinsäuren und Nukleinsäureanaloga.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Synthesebausteine Phosphoramidite verwendet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Phosphoramiditbausteine verwendet werden, die die zweistufige Schutzgruppe am 5'-O-Atom tragen.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Synthese der Biopolymeren die Verwendung von Spacer- bzw. Linkerbausteinen umfasst.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Synthese der Biopolymeren auf einer Festphase durchgeführt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine ortsabhängige Synthese von mehreren Biopolymeren mit jeweils einer unterschiedlichen Sequenz von Synthesebausteinen auf einem einzigen Träger durchgeführt wird.
21 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Synthesebaustein mit zweistufiger Schutzgruppe zur Qualitätskontrolle verwendet.
22. Verbindungen der allgemeinen Formel (I)
Figure imgf000025_0001
wobei R Y, M und m wie in Anspruch 1 definiert sind und X einen Synthesebaustein oder eine Abgangsgruppe darstellt, wobei gegebenenfalls R, oder/und R2 durch Y ersetzt sein können.
23. Verbindungen nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere unabhängig voneinander nachweisbare Markierungen tragen.
24. Verbindungen nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Fluoreszenzmarkierung tragen.
25. Verwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel (I) als Synthesebausteine bzw. zur Herstellung von Synthesebausteinen für die Synthese von Biopolymeren.
26. Verwendung nach Anspruch 25 zur Qualitätskontrolle bei der Synthese von Biopolymeren auf einem festen Träger.
PCT/EP2003/014822 2002-12-23 2003-12-23 Photoaktivierbare zweistufige schutzgruppen für die synthese von biopolymeren WO2004058391A2 (de)

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