WO2012023572A1 - 5-ホルミル核酸の生成方法 - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
- C07H19/00—Compounds containing a hetero ring sharing one ring hetero atom with a saccharide radical; Nucleosides; Mononucleotides; Anhydro-derivatives thereof
- C07H19/02—Compounds containing a hetero ring sharing one ring hetero atom with a saccharide radical; Nucleosides; Mononucleotides; Anhydro-derivatives thereof sharing nitrogen
- C07H19/04—Heterocyclic radicals containing only nitrogen atoms as ring hetero atom
- C07H19/06—Pyrimidine radicals
- C07H19/073—Pyrimidine radicals with 2-deoxyribosyl as the saccharide radical
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- C07H19/02—Compounds containing a hetero ring sharing one ring hetero atom with a saccharide radical; Nucleosides; Mononucleotides; Anhydro-derivatives thereof sharing nitrogen
- C07H19/04—Heterocyclic radicals containing only nitrogen atoms as ring hetero atom
- C07H19/06—Pyrimidine radicals
- C07H19/10—Pyrimidine radicals with the saccharide radical esterified by phosphoric or polyphosphoric acids
Definitions
- the present invention relates to a method for producing 5-formyl nucleic acid. More specifically, the present invention relates to a method for producing 5-formyl nucleic acid by light irradiation.
- Non-Patent Documents 1 and 2 The methods disclosed in Non-patent Documents 1 and 2 convert 5- (1,2-dihydroxyethyl) pyrimidines to formyl compounds by oxidation with periodic acid.
- An object of the present invention is to provide a method for producing 5-formyl nucleic acid for introducing a 5-formyl group into a nucleoside at an arbitrary position.
- the present inventors introduced a nucleoside derivative that can be converted into 5-formyl nucleoside by light irradiation into a polynucleotide having an arbitrary base sequence in advance, and irradiates light of a specific wavelength to convert this nucleoside derivative to 5-
- the present invention was completed by finding that it can be converted to formyl nucleoside.
- the present invention relates to a compound represented by the following formula I or a salt thereof:
- Base 1 is a compound represented by the following formula II:
- R 1 is a compound represented by the following formula III:
- R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl-protecting group for nucleic acid synthesis, an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms that may form a branch or a ring, a branch or a ring
- alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, ⁇ group A hydroxyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a linear alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a mercapto group, a mercapto group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, A linear alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group, a linear alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, and a halogen atom; An aryl group having 3 to 12 carbon atoms, which may have
- an aralkyl group having an aryl moiety having 3 to 12 carbon atoms which may contain a hetero atom, an acyl group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, A silyl group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, a phosphate group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, for nucleic acid synthesis A phosphate group protected with a protecting group, -P (R 4 ) R 5 wherein R 4 and R 5 are each independently a hydroxyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, a mercapto group, Mercapto group, amino group, charcoal protected with protecting group for nucleic acid synthesis Represents an amino group substituted with an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 5 carbon atoms, a cyanoalkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an
- the present invention also provides nucleotides, polynucleotides or pharmacologically acceptable salts thereof containing at least one nucleoside structure represented by the following formula IV:
- Base 1 is a compound represented by the following formula II:
- R 1 is a compound represented by the following formula III:
- the present invention provides a method for producing 5-formyl nucleic acid, which comprises: A compound represented by the following formula I or a salt thereof:
- Base 1 is a compound represented by the following formula II:
- R 1 is a compound represented by the following formula III:
- R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl-protecting group for nucleic acid synthesis, an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms that may form a branch or a ring, a branch or a ring
- alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, ⁇ group A hydroxyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a linear alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a mercapto group, a mercapto group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, A linear alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group, a linear alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, and a halogen atom; An aryl group having 3 to 12 carbon atoms, which may have
- an aralkyl group having an aryl moiety having 3 to 12 carbon atoms which may contain a hetero atom, an acyl group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, A silyl group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, a phosphate group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, for nucleic acid synthesis A phosphate group protected with a protecting group, -P (R 4 ) R 5 wherein R 4 and R 5 are each independently a hydroxyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, a mercapto group, Mercapto group, amino group, charcoal protected with protecting group for nucleic acid synthesis Represents an amino group substituted with an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 5 carbon atoms, a cyanoalkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an
- R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl-protecting group for nucleic acid synthesis, an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms that may form a branch or a ring, a branch or a ring
- alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, ⁇ group A hydroxyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a linear alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a mercapto group, a mercapto group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, A linear alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group, a linear alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, and a halogen atom; An aryl group having 3 to 12 carbon atoms, which may have
- an aralkyl group having an aryl moiety having 3 to 12 carbon atoms which may contain a hetero atom, an acyl group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, A silyl group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, a phosphate group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, for nucleic acid synthesis A phosphate group protected with a protecting group, -P (R 4 ) R 5 wherein R 4 and R 5 are each independently a hydroxyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, a mercapto group, Mercapto group, amino group, charcoal protected with protecting group for nucleic acid synthesis Represents an amino group substituted with an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 5 carbon atoms, a cyanoalkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an
- the present invention also provides a method for producing 5-formyl nucleic acid, the method comprising: The following nucleoside structure represented by Formula IV:
- Base 1 is a compound represented by the following formula II:
- R 1 is a compound represented by the following formula III:
- the method for producing 5-formyl nucleic acid of the present invention can introduce a 5-formyl group into a nucleoside at an arbitrary position.
- the artificial generation of 5-formyl nucleic acid, a kind of damaged nucleic acid is expected to help elucidate the defense mechanism of the body against nucleic acid damage by analyzing the time course of various protein expression after the generation of damaged nucleic acid It is expected to be widely used in research reagents that strongly support drug development.
- the method for producing 5-formyl nucleic acid according to the present invention has an advantage that it can be applied to 1,2-diol-containing compounds such as saccharides and RNA and living cells because an oxidizing agent such as periodic acid is not used.
- 3 is a chart showing a UV absorption spectrum of Compound 5.
- 3 is a chart showing a UV absorption spectrum of Compound 11.
- 3 is a chart showing a UV absorption spectrum of Compound 15.
- 2 is a chart showing a UV absorption spectrum of Compound 21.
- FIG. 4 is a chart showing a UV absorption spectrum of Compound 23.
- 2 is a chart showing a UV absorption spectrum of Compound 25.
- linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms refers to any linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, specifically, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, An n-butyl group, an n-pentyl group, or an n-hexyl group.
- linear alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms includes an alkoxy group having an arbitrary linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Examples thereof include a methyloxy group, an ethyloxy group, and an n-propyloxy group.
- linear alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms includes an alkylthio group having an arbitrary linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Examples thereof include a methylthio group, an ethylthio group, and an n-propylthio group.
- a linear alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms includes an alkylamino group having one or two alkylamino groups having any linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. To do. Examples thereof include a methylamino group, a dimethylamino group, an ethylamino group, a methylethylamino group, and a diethylamino group.
- an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms that may form a branch or a ring means any linear alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, any branch having 3 to 7 carbon atoms. It includes a chain alkyl group and any cyclic alkyl group having 3 to 7 carbon atoms. It may be simply referred to as “lower alkyl group”.
- arbitrary linear alkyl groups having 1 to 7 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, and n-heptyl group.
- Examples of the branched alkyl group having 3 to 7 carbon atoms include isopropyl group, isobutyl group, tert-butyl group, isopentyl group and the like, and optional cyclic alkyl group having 3 to 7 carbon atoms include A cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, etc. are mentioned.
- an alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms which may form a branch or a ring means any straight chain alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, any branch having 3 to 7 carbon atoms. It includes a chain alkenyl group and any cyclic alkenyl group having 3 to 7 carbon atoms. It may be simply referred to as “lower alkenyl group”.
- the arbitrary branched chain alkenyl group having 3 to 7 carbon atoms there are isopropenyl group, 1-methyl-1-propenyl group, 1-methyl -2-propenyl group, 2-methyl-1-propenyl group, 2-methyl-2-propenyl group, 1-methyl-2-butenyl group, etc.
- any cyclic alkenyl group having 3 to 7 carbon atoms Includes a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, and the like.
- aryl group having 3 to 12 carbon atoms that may contain a hetero atom refers to any aromatic hydrocarbon having 6 to 12 carbon atoms and a ring structure that is composed of only hydrocarbons. Any heteroaromatic compound having 3 to 12 carbon atoms including an atom (nitrogen atom, oxygen atom, or sulfur atom) is included. Examples of the aromatic hydrocarbon having 6 to 12 carbon atoms composed of only hydrocarbons include a phenyl group, a naphthyl group, an indenyl group, an azulenyl group, and the like, and a 3 to 12 carbon atom having a hetero atom in the ring structure.
- Arbitrary heteroaromatic compounds include pyridyl group, pyrrolyl group, quinolyl group, indolyl group, imidazolyl group, furyl group, thienyl group and the like.
- aralkyl group having an aryl moiety having 3 to 12 carbon atoms which may contain a hetero atom examples include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, a 3-phenylpropyl group, -Phenylpropyl, 4-phenylbutyl, 2-phenylbutyl, pyridylmethyl, indolylmethyl, furylmethyl, thienylmethyl, pyrrolylmethyl, 2-pyridylethyl, 1-pyridylethyl, 3 -Thienylpropyl group and the like.
- examples of the term “acyl group” include aliphatic acyl groups and aromatic acyl groups.
- examples of the aliphatic acyl group include formyl group, acetyl group, propionyl group, butyryl group, isobutyryl group, pentanoyl group, pivaloyl group, valeryl group, isovaleryl group, octanoyl group, nonanoyl group, decanoyl group, 3-methylnonanoyl group, 8-methylnonanoyl group, 3-ethyloctanoyl group, 3,7-dimethyloctanoyl group, undecanoyl group, dodecanoyl group, tridecanoyl group, tetradecanoyl group, pentadecanoyl group, hexadecanoyl group, 1-methylpentadecanoyl group, 14-methylpentadecanoyl group, 13,13-
- aromatic acyl group examples include arylcarbonyl groups such as benzoyl group, ⁇ -naphthoyl group and ⁇ -naphthoyl group; halogenoarylcarbonyl groups such as 2-bromobenzoyl group and 4-chlorobenzoyl group; 2 , 4,6-trimethylbenzoyl group, lower alkylated arylcarbonyl group such as 4-toluoyl group; lower alkoxylated arylcarbonyl group such as 4-anisoyl group; 2-carboxybenzoyl group, 3-carboxybenzoyl group, 4 A carboxylated arylcarbonyl group such as a carboxybenzoyl group; a nitrated arylcarbonyl group such as a 4-nitrobenzoyl group or a 2-nitrobenzoyl group; a lower alkoxycarbonylated arylcarbonyl such as a 2- (methoxycarbonyl) benzoyl
- sil group examples include trimethylsilyl group, triethylsilyl group, isopropyldimethylsilyl group, t-butyldimethylsilyl group, methyldiisopropylsilyl group, methyldi-t-butylsilyl group, and triisopropylsilyl group.
- a tri-lower alkylsilyl group such as diphenylmethylsilyl group, butyldiphenylbutylsilyl group, diphenylisopropylsilyl group, tri-lower alkylsilyl group substituted with 1 to 2 aryl groups such as phenyldiisopropylsilyl group, etc.
- a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a triisopropylsilyl group, a t-butyldimethylsilyl group, and a t-butyldiphenylsilyl group are preferable, and a t-butyldiphenylsilyl group is more preferable.
- halogen atom examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Preferable is a fluorine atom or a chlorine atom.
- hydroxyl protecting group for nucleic acid synthesis means that hydroxyl group, amino group, phosphate group or mercapto group is stably protected during nucleic acid synthesis. If it can do, it will not be restrict
- protecting group that is stable under acidic or neutral conditions and can be cleaved by chemical methods such as hydrogenolysis, hydrolysis, electrolysis, and photolysis.
- protecting groups include lower alkyl groups, lower alkenyl groups, acyl groups, tetrahydropyranyl or tetrahydrothiopyranyl groups, tetrahydrofuranyl or tetrahydrothiofuranyl groups, silyl groups, lower alkoxymethyl groups, lower alkoxy groups.
- examples of the tetrahydropyranyl group or tetrahydrothiopyranyl group include a tetrahydropyran-2-yl group, a 3-bromotetrahydropyran-2-yl group, a 4-methoxytetrahydropyran-4-yl group, a tetrahydro Examples include a thiopyran-4-yl group and a 4-methoxytetrahydrothiopyran-4-yl group.
- examples of the tetrahydrofuranyl group or the tetrahydrothiofuranyl group include a tetrahydrofuran-2-yl group and a tetrahydrothiofuran-2-yl group.
- Examples of the lower alkoxymethyl group include a methoxymethyl group, a 1,1-dimethyl-1-methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, a propoxymethyl group, an isopropoxymethyl group, a butoxymethyl group, and a t-butoxymethyl group.
- Examples of the lower alkoxylated lower alkoxymethyl group include 2-methoxyethoxymethyl group.
- Examples of the halogeno lower alkoxymethyl group include 2,2,2-trichloroethoxymethyl group and bis (2-chloroethoxy) methyl group.
- Examples of the lower alkoxylated ethyl group include 1-ethoxyethyl group and 1- (isopropoxy) ethyl group.
- Examples of the halogenated ethyl group include 2,2,2-trichloroethyl group.
- Examples of the methyl group substituted with 1 to 3 aryl groups include benzyl group, ⁇ -naphthylmethyl group, ⁇ -naphthylmethyl group, diphenylmethyl group, triphenylmethyl group, ⁇ -naphthyldiphenylmethyl group, 9-anne.
- Examples include a thrylmethyl group.
- Examples of the “methyl group substituted with 1 to 3 aryl groups in which the aryl ring is substituted with a lower alkyl group, lower alkoxy group, halogen atom or cyano group” include 4-methylbenzyl group, 2,4,6- Trimethylbenzyl group, 3,4,5-trimethylbenzyl group, 4-methoxybenzyl group, 4-methoxyphenyldiphenylmethyl group, 4,4'-dimethoxytriphenylmethyl group, 2-nitrobenzyl group, 4-nitrobenzyl group 4-chlorobenzyl group, 4-bromobenzyl group, 4-cyanobenzyl group and the like.
- Examples of the lower alkoxycarbonyl group include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, a t-butoxycarbonyl group, and an isobutoxycarbonyl group.
- Examples of the “aryl group substituted with a halogen atom, lower alkoxy group or nitro group” include 4-chlorophenyl group, 2-fluorophenyl group, 4-methoxyphenyl group, 4-nitrophenyl group, 2,4-dinitrophenyl group Etc.
- Examples of the “lower alkoxycarbonyl group substituted with a halogen atom or tri-lower alkylsilyl group” include 2,2,2-trichloroethoxycarbonyl group, 2-trimethylsilylethoxycarbonyl group and the like.
- Examples of the alkenyloxycarbonyl group include a vinyloxycarbonyl group and an aryloxycarbonyl group.
- Examples of the “aralkyloxycarbonyl group whose aryl ring may be substituted with a lower alkoxy or nitro group” include benzyloxycarbonyl group, 4-methoxybenzyloxycarbonyl group, 3,4-dimethoxybenzyloxycarbonyl group, 2-nitro Examples include benzyloxycarbonyl group, 4-nitrobenzyloxycarbonyl group and the like.
- the “hydroxyl-protecting group for nucleic acid synthesis” is preferably an aliphatic acyl group, an aromatic acyl group, a methyl group substituted with 1 to 3 aryl groups, “lower alkyl, lower alkoxy, halogen, cyano” A methyl group substituted with 1 to 3 aryl groups substituted with an aryl ring by a group ”, or a silyl group, and more preferably an acetyl group, a benzoyl group, a benzyl group, a p-methoxybenzoyl group, a dimethoxy group A trityl group, a monomethoxytrityl group or a tert-butyldiphenylsilyl group;
- Preferred examples of the protecting group for the “hydroxyl group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis” include aliphatic acyl groups, aromatic acyl groups, “methyl groups substituted with 1 to 3 aryl groups
- the “amino group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis” is preferably an acyl group, and more preferably a benzoyl group.
- the “protecting group” of the “phosphate group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis” is preferably a lower alkyl group, a lower alkyl group substituted with a cyano group, an aralkyl group, a “nitro group or a halogen atom”.
- the “protecting group” of the “mercapto group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis” is preferably an aliphatic acyl group or an aromatic acyl group, and more preferably a benzoyl group.
- —P (R 4 ) R 5 wherein R 4 and R 5 are each independently a hydroxyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, a mercapto group, or a protecting group for nucleic acid synthesis.
- the group that R 4 can represent as OR 4a and R 5 as NR 5a can be referred to as a “phosphoramidite group”.
- the phosphoramidite group is preferably a group represented by the formula —P (OC 2 H 4 CN) (N (iPr) 2 ) or a formula —P (OCH 3 ) (N (iPr) 2 ).
- iPr represents an isopropyl group.
- 5-formyl polynucleotide refers to a polynucleotide containing at least one 5-formyl nucleoside.
- Polynucleotide is a concept that includes so-called oligonucleotides.
- Nucleotide is a concept including deoxyribonucleotide and ribonucleotide.
- the term “5-formyl nucleic acid” refers to a nucleic acid containing at least one 5-formyl nucleoside.
- a salt thereof refers to a salt of a compound represented by the formula I or V of the present invention.
- Such salts are preferably alkali metal salts such as sodium, potassium and lithium salts, alkaline earth metal salts such as calcium and magnesium salts, aluminum salts, iron salts, zinc salts, copper Metal salts such as salts, nickel salts and cobalt salts; inorganic salts such as ammonium salts, t-octylamine salts, dibenzylamine salts, morpholine salts, glucosamine salts, phenylglycine alkyl ester salts, ethylenediamine salts, N-methylglu Camin salt, guanidine salt, diethylamine salt, triethylamine salt, dicyclohexylamine salt, N, N'-dibenzylethylenediamine salt, chloroprocaine salt, procaine salt, diethanolamine salt, N-benzyl-phenethy
- a pharmacologically acceptable salt thereof refers to a salt of a nucleotide derivative or polynucleotide derivative containing at least one nucleoside structure represented by the formula IV or VII of the present invention.
- Such salts are preferably alkali metal salts such as sodium, potassium and lithium salts, alkaline earth metal salts such as calcium and magnesium salts, aluminum salts, iron salts, zinc salts, copper Metal salts such as salts, nickel salts and cobalt salts; inorganic salts such as ammonium salts, t-octylamine salts, dibenzylamine salts, morpholine salts, glucosamine salts, phenylglycine alkyl ester salts, ethylenediamine salts, N-methylglu Camin salt, guanidine salt, diethylamine salt, triethylamine salt, dicyclohexylamine salt, N, N'-dibenzylethylenediamine salt, chloroprocaine salt, procaine salt, diethanolamine salt, N-benzyl-phenethylamine salt, piperazine salt, tetramethylammonium salt , Tris (Hydro Amine salts such
- the present invention provides a nucleoside derivative (hereinafter referred to as 5-formyl nucleoside precursor) that can be converted to 5-formyl nucleoside by irradiation with light.
- a nucleoside derivative hereinafter referred to as 5-formyl nucleoside precursor
- the 5-formyl nucleoside precursor of the present invention is a compound represented by the following formula I or a salt thereof:
- Base 1 is a compound represented by the following formula II:
- R 1 is a compound represented by the following formula III:
- R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl-protecting group for nucleic acid synthesis, an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms that may form a branch or a ring, a branch or a ring
- alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, ⁇ group A hydroxyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a linear alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a mercapto group, a mercapto group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, A linear alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group, a linear alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, and a halogen atom; An aryl group having 3 to 12 carbon atoms, which may have
- an aralkyl group having an aryl moiety having 3 to 12 carbon atoms which may contain a hetero atom, an acyl group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, A silyl group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, a phosphate group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, for nucleic acid synthesis A phosphate group protected with a protecting group, -P (R 4 ) R 5 wherein R 4 and R 5 are each independently a hydroxyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, a mercapto group, Mercapto group, amino group, charcoal protected with protecting group for nucleic acid synthesis Represents an amino group substituted with an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 5 carbon atoms, a cyanoalkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an
- a pyrimidine base having a nitroimidazolylmethyl group or a 5-nitroimidazolylmethyl group is converted to a 5-formylpyrimidine base by light irradiation.
- the pyrimidine base include uridine, deoxyuridine, cytidine, and deoxycytidine.
- the method for producing the 5-formyl nucleoside precursor of the present invention is not particularly limited.
- the method as described in the Example explained in full detail below is mentioned.
- the present invention relates to nucleotide derivatives or polynucleotide derivatives (hereinafter referred to as 5-formyl nucleotide precursors or 5-formyl polynucleotide precursors, respectively) that can be converted into 5-formyl nucleotides or 5-formyl polynucleotides by light irradiation. provide.
- the 5-formyl nucleotide precursor or 5-formyl polynucleotide precursor of the present invention is a nucleotide or polynucleotide containing at least one nucleoside structure represented by the following formula IV (5-formyl nucleoside precursor of the present invention): Or their pharmacologically acceptable salts:
- Base 1 is a compound represented by the following formula II:
- R 1 is a compound represented by the following formula III:
- a 7-nitroindol-1-ylmethyl group at the 5-position and 6,8-dimethoxy-4H-benzo [d] [1,3] dioxin A pyrimidine base having a -2-yl group, a 2-nitroimidazolylmethyl group, or a 5-nitroimidazolylmethyl group is converted to a 5-formylpyrimidine base by light irradiation.
- the method for producing the 5-formyl nucleotide precursor or 5-formyl polynucleotide precursor of the present invention is not particularly limited.
- a 5-formyl oligonucleotide precursor can be easily synthesized from the 5-formyl nucleoside precursor of the present invention using a DNA synthesizer.
- the 5-formyl polynucleotide precursor of the present invention has at least one 5-formyl nucleoside precursor of the present invention at an arbitrary position.
- the position and number are not particularly limited, and can be appropriately designed according to the purpose.
- the present invention provides a method for producing 5-formyl nucleic acid.
- the 5-formyl nucleic acid of the present invention includes 5-formyl nucleoside, 5-formyl nucleotide and 5-formyl polynucleotide.
- the method for producing 5-formyl nucleoside of the present invention comprises irradiating light to the 5-formyl nucleoside precursor of the present invention represented by the above formula I or a salt thereof, and the compound represented by the following formula V or a salt thereof: :
- R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl-protecting group for nucleic acid synthesis, an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms that may form a branch or a ring, a branch or a ring
- alkenyl group having 2 to 7 carbon atoms, ⁇ group A hydroxyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a linear alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a mercapto group, a mercapto group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, A linear alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group, a linear alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, and a halogen atom; An aryl group having 3 to 12 carbon atoms, which may have
- an aralkyl group having an aryl moiety having 3 to 12 carbon atoms which may contain a hetero atom, an acyl group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, A silyl group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, a phosphate group optionally having one or more arbitrary substituents selected from the ⁇ group, for nucleic acid synthesis A phosphate group protected with a protecting group, -P (R 4 ) R 5 wherein R 4 and R 5 are each independently a hydroxyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group for nucleic acid synthesis, a mercapto group, Mercapto group, amino group, charcoal protected with protecting group for nucleic acid synthesis Represents an amino group substituted with an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 5 carbon atoms, a cyanoalkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an
- the 5-formyl nucleotide or 5-formyl polynucleotide of the present invention is converted into the 5-formyl nucleotide precursor, 5-formyl polynucleotide precursor of the present invention represented by the above formula IV or a pharmacologically acceptable salt thereof.
- a 7-nitroindol-1-ylmethyl group at the 5-position of the pyrimidyl group of a 5-formyl nucleoside precursor, a 5-formyl nucleotide precursor or a 5-formyl polynucleotide precursor a 7-nitroindol-1-ylmethyl group at the 5-position of the pyrimidyl group of a 5-formyl nucleoside precursor, a 5-formyl nucleotide precursor or a 5-formyl polynucleotide precursor
- the 6,8-dimethoxy-4H-benzo [d] [1,3] dioxin-2-yl group, 2-nitroimidazolylmethyl group, or 5-nitroimidazolylmethyl group is converted to a formyl group by light irradiation.
- the wavelength of light used in the present invention is 240 to 420 nm, preferably 260 to 365 nm, and more preferably 365 nm.
- the light source used for light irradiation is not particularly limited.
- an LED, a high-pressure mercury lamp, a black light, and a UV lamp can be mentioned.
- the light irradiation time is not particularly limited, but is 1 second to 10 hours, preferably 1 minute to 1 hour, more preferably 5 minutes to 30 minutes.
- the 5-formyl nucleoside precursor or 5-formyl nucleotide precursor of the present invention is incorporated into a nucleic acid in a living body, and then 5-formyl nucleic acid is produced by light irradiation. You can also.
- the physical property data of the obtained compound 5 were as follows: melting point 171-176 ° C. (EtOH). UV ⁇ max (H 2 O): 262, 305 nm. IR (KBr): 3532, 3062, 1705, 1682, 1494, 1470, 1421, 1348, 1290, 1095 cm -1 .
- Acetic anhydride (71 ⁇ L, 0.75 mmol) was added to an anhydrous pyridine solution (1.5 mL) of compound 5 (0.12 g, 0.30 mmol) obtained in (2) above under a nitrogen stream, and the mixture was stirred at room temperature for 16 hours. Stir. Further, a mixture obtained by adding water was extracted with ethyl acetate. The organic layer was washed with dilute hydrochloric acid and then with water and dried over sodium sulfate. The solvent was distilled off to obtain Compound 9 (0.17 g: quantitative yield) as a yellow foam.
- the physical property data of the obtained compound 9 were as follows: UV ⁇ max (CHCl 3 ): 374 nm. IR (KBr): 3180, 3060, 1741, 1712, 1691, 1515, 1467, 1363, 1291 , 1237 cm -1 .
- the physical property data of the obtained compound 11 were as follows: melting point 241-242 ° C. (MeOH). UV ⁇ max (MeOH): 260 nm. IR (KBr): 3587, 3118, 1684, 1610, 1514 , 1430, 1346, 1298, 1209, 1096, 1056 cm -1 .
- Acetic anhydride (95 ⁇ L, 1.0 mmol) was added to an anhydrous pyridine solution (2 mL) of compound 15 (0.17 g, 0.40 mmol) obtained in (7) above under a nitrogen stream and stirred at room temperature for 15 hours. . Further, a mixture obtained by adding water was extracted with ethyl acetate. The organic layer was washed with hydrochloric acid and then with water and dried over sodium sulfate. The solvent was distilled off to obtain a stereoisomer mixture of Compound 19 (0.212 g: quantitative yield) as a white foam.
- phosphoryl chloride (0.11 mL, 1.3 mmol) was added dropwise to an anhydrous acetonitrile suspension (12 mL) of 1,2,4-triazole (380 mg, 5.4 mmol) under ice cooling for 10 minutes. Stir. Triethylamine (0.90 mL, 6.2 mmol) was added to the resulting mixture, and the mixture was warmed to room temperature and stirred for 13 hours. An anhydrous acetonitrile solution (4 mL) of the compound 19 (80 mg, 0.16 mmol) obtained in (8) above was added to the obtained mixed solution, and the mixture was stirred for 2.5 hours.
- the physical property data of the obtained compound 20 were as follows: UV ⁇ max (CHCl 3 ): 319. IR (KBr): 3128, 2952, 2845, 2952, 2845, 2332, 1743, 1680, 1501, 1446, 1236, 1198 cm -1 .
- the physical property data of the obtained Compound 22 were as follows: UV ⁇ max (CHCl 3 ): 268, 325 nm. IR (KBr): 3070, 2931, 2858, 1686, 1537, 1470, 1363, 1110 .
- the physical property data of the obtained compound 6 were as follows: UV ⁇ max (acetone): 372 nm. IR (KBr): 3470, 3060, 2937, 1686, 1509, 1465, 1349, 1296, 1251, 1177, 1033 cm -1 .
- a 0.067M acetonitrile solution of Compound 7 was used, and the condensation reaction time of Compound 7 was 5 minutes.
- Thymidine amidite, benzoyl cytidine amidite, benzoyl adenine amidite and isobutyryl guanine amidite were used for introduction of natural bases.
- the synthesized oligonucleotide should be treated with 28% aqueous ammonia at room temperature for 1.5 hours to excise it from the solid phase carrier and deprotect the phosphoric acid part, followed by treatment at 55 ° C for 7.5 hours. To deprotect the base.
- simple purification using a simple reverse phase column (Sep-Pak (registered trademark) C18 manufactured by Waters) and removal of the trityl group were performed, and further purification by reverse phase HPLC was performed.
- Oligonucleotide composition was confirmed using MALDI-TOF MS (Bruker Daltonics (registered trademark) Autoflex II TOF / TOF).
- a measurement sample was prepared. Measurement was performed in negative mode.
- Oligonucleotide was quantified by measuring UV absorption at 260 nm using Beckman DU-7400. The results are shown in Table 1.
- the synthesized oligonucleotide was treated with 0.05M potassium carbonate methanol solution at room temperature for 6 hours to cut out from the column carrier and to deprotect the phosphate and base moieties.
- the results are shown in Table 1. Retention times for the elution peak seen as ODN2 were 20.4 minutes and 22.3 minutes.
- the results are shown in Table 1. Retention times for the elution peak seen as ODN4 were 20.4 minutes and 21.4 minutes.
- Example 10 Light Irradiation to 5- (7-Nitroindol-1-ylmethyl) -2′-Deoxyuridine (Compound 5)
- Compound 5 was dissolved in water to prepare a 2.5 mM aqueous solution.
- a lens ZUV-L8H manufactured by OMRON Corporation
- OMUV Co., Ltd. ZUV-C30H, 365 nm UV-LED irradiator
- a 10 ⁇ L sample placed at a distance of 2 cm from the lens is irradiated with light for 5 minutes. went.
- Generation of 5-formyldeoxyuridine was confirmed by HPLC.
- As a standard product of HPLC 5-formyldeoxyuridine prepared by the sodium periodate method (Non-patent Document 1) was used. The HPLC conditions are as shown below.
- Example 11 Light Irradiation to 5- (7-Nitroindol-1-ylmethyl) -2′-Deoxycytidine (Compound 11)
- Compound 11 was added to a 1% (v / v) dimethyl sulfoxide (DMSO) aqueous solution.
- DMSO dimethyl sulfoxide
- Dissolve prepare a 2.0 mM aqueous solution, irradiate with light for 3 minutes, and use HPLC as the HPLC standard, using 5-formyldeoxycytidine prepared by the sodium periodate method (Non-patent Document 2).
- Example 12 Light Irradiation to 5- (6,8-Dimethoxy-4H-benzo [d] [1,3] dioxin-2-yl) -2′-deoxyuridine (Compound 15) The generation of 5-formyldeoxyuridine was confirmed in the same manner as in Example 10 except that a 2.0 mM aqueous solution was prepared by dissolving in 1% (v / v) DMSO aqueous solution and light irradiation was performed for 30 minutes. .
- Example 13 Light Irradiation to 5- (6,8-Dimethoxy-4H-benzo [d] [1,3] dioxin-2-yl) -2′-deoxycytidine (Compound 21) The generation of 5-formyldeoxycytidine was confirmed in the same manner as in Example 11 except that it was dissolved in a 1% (v / v) DMSO aqueous solution to prepare a 2.0 mM aqueous solution and irradiated with light for 45 minutes. .
- Example 14 Light Irradiation to Oligonucleotide (ODN1) Containing 5- (7-Nitroindol-1-ylmethyl) -2′-Deoxyuridine Complementary Oligonucleotide for ODN1 (ODNC: 5′-CGATCTCTCTATTCTTTTAGC-3 ′) was synthesized by a standard phosphoramidite method using a DNA synthesizer Expedite (registered trademark) 8909 (manufactured by ABI) and purified.
- ODN1 Oligonucleotide
- Example 15 Light Irradiation to Oligonucleotide (ODN3) Containing 5- (7-Nitroindol-1-ylmethyl) -2′-Deoxycytidine
- ODN3 and ODNC form a DNA duplex
- generation of 5-formyldeoxyoligonucleotide was confirmed in the same manner as in Example 14 except that an aqueous solution in which ODN3 and ODNC formed a DNA duplex was used.
- Example 17 Light Irradiation to Oligonucleotide (ODN4) Containing 5- (6,8-Dimethoxy-4H-benzo [d] [1,3] dioxin-2-yl) -2′-deoxycytidine Instead, generation of 5-formyldeoxyoligonucleotide was confirmed in the same manner as in Example 16 except that ODN4 (peak of HPLC retention time of 20.4 minutes) was used and light irradiation was performed for 45 minutes.
- ODN4 peak of HPLC retention time of 20.4 minutes
- Example 18 Cytotoxic Activity by 5- (7-Nitroindol-1-ylmethyl) -2′-deoxycytidine (Compound 11) Compound 11 was added to the cell culture medium, and the cytotoxic effect due to the presence or absence of light irradiation was compared.
- 5-Bromodeoxyuridine (5-BrU) was used as a control.
- Example 19 Cytotoxic Activity 2 by 5- (7-Nitroindol-1-ylmethyl) -2′-deoxycytidine (Compound 11) Compound 11 having a different concentration was added to the cell culture medium, and the cytotoxic effect by the presence or absence of light irradiation was compared.
- FIG. 0 on the horizontal axis in FIG. 10 indicates the result of cells irradiated with light without adding a compound. From FIG. 10, it was found that Compound 11 shows cytotoxicity in a concentration-dependent manner upon irradiation with light.
- Example 20 Cytotoxic activity by 5- (7-nitroindol-1-ylmethyl) -2'-deoxyuridine (Compound 5) Same as Example 19 except that Compound 5 was used instead of Compound 11 Thus, the cytotoxic effect by the presence or absence of light irradiation was compared.
- Example 21 Cytotoxic activity by 5- (6,8-dimethoxy-4H-benzo [d] [1,3] dioxin-2-yl) -2′-deoxyuridine (Compound 15) Instead of Compound 11
- the cytotoxic effect by the presence or absence of light irradiation was compared in the same manner as in Example 19 except that Compound 15 was used.
- Compound 26 was synthesized from compound 5 according to M. Kuwahara et al., Nucl. Acids Res., 2008, Vol. 36, No. 13, p. 4257-4265. Using a primer DNA consisting of the base sequence shown by SEQ ID NO: 1 and a template DNA consisting of the base sequence shown by SEQ ID NO: 2 to 5 (FIG. 13), compound 26 was human DNA polymerase (Bio-Rad, Klenow Fragment without exonuclease) activity, KF (exo ⁇ )) was examined to determine whether it was added to the 3 ′ end of the primer DNA.
- the reaction solution was frozen with liquid nitrogen, mixed with 28 ⁇ L of electrophoresis buffer (7 M urea, 3 mM EDTA, bromophenol blue), and analyzed by denaturing 20% polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE).
- electrophoresis buffer 7 M urea, 3 mM EDTA, bromophenol blue
- PAGE polyacrylamide gel electrophoresis
- the 5 ′ end of the primer DNA is labeled with a fluorescent dye FAM (6-Carboxy Fluorescein-Aminohexyl), and by detecting the fluorescence of the gel after electrophoresis, the primer DNA The molecular weight can be evaluated.
- FAM fluorescent dye
- FIG. 14 shows the results when template A (SEQ ID NO: 2) was used as the template DNA. From FIG. 14, it was found that Compound 26 was added to the 3 'end of the primer DNA, although the efficiency was slightly lower than that of natural substrate dTTP at both reaction times of 30 seconds and 5 minutes. This indicates that compound 26 is taken up into the DNA duplex by DNA polymerase in the cell.
- template A SEQ ID NO: 2
- UV absorption spectrum of 5-formyl nucleoside precursor The UV absorption spectra of compounds 5, 11, 15, 21, 23 and 25 were measured in the following solvents.
- Example 24 Effect of Wavelength on the Formation of 5-Formyluridine by Light Irradiation from Compounds 5, 15 and 23 UV-LED irradiator (365 nm) and high pressure mercury lamp (254, 365, 405, 436, 546, 577 and The emission lines of each wavelength of 579 nm are simultaneously released to the same extent), and the compounds 5, 15 and 2 are irradiated with light, and 5-formyluridine is formed by TLC (Thin Layer Chromatography). It was confirmed.
- the light irradiation conditions were the same as in Examples 10 and 12.
- the TLC conditions and Rf value of each compound are as shown below.
- the method for producing 5-formyl nucleic acid of the present invention can introduce a 5-formyl group into a nucleoside at an arbitrary position.
- the artificial generation of 5-formyl nucleic acid, a kind of damaged nucleic acid is expected to help elucidate the defense mechanism of the body against nucleic acid damage by analyzing the time course of various protein expression after the generation of damaged nucleic acid It is expected to be widely used in research reagents that strongly support drug development.
- the method for producing 5-formyl nucleic acid according to the present invention has an advantage that it can be applied to 1,2-diol-containing compounds such as saccharides and RNA and living cells because an oxidizing agent such as periodic acid is not used.
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Abstract
本発明は、任意の位置のヌクレオシドに5-ホルミル基を導入するための5-ホルミル核酸の生成方法を提供することを課題とする。本発明の5-ホルミル核酸の生成方法は、下記式I で表される化合物またはその塩に光を照射する工程を含む。本発明の5-ホルミル核酸の生成方法では、式I で表される化合物のピリミジル基の5位の下記式IIIで表される基が、光照射によってホルミル基に変換される。本発明の5-ホルミル核酸の生成方法は、過ヨウ素酸などの酸化剤を用いないため、糖類やRNAなどの1,2-ジオール含有化合物や生細胞にも適用できるという利点を有する。(式中、Base1は、以下の式IIで表される化合物: を表し;R1は、以下の式IIIで表される化合物:を表し;R2およびR3は、水素原子等を表す)。
Description
本発明は、5-ホルミル核酸の生成方法に関する。より詳細には、光照射による5-ホルミル核酸の生成方法に関する。
5-ホルミルデオキシウリジン(5-fdU)および5-ホルミルデオキシシチジン(5-fdC)は、それぞれDNAを構成するチミジンや5-メチルシチジンなどのピリミジン類の酸化によって生成するDNA損傷の一種である。細胞の死や癌化との強い関連が示唆されるこれらの損傷が核酸修復酵素や合成酵素などに与える影響を調べるために、ホルミルピリミジン類などの損傷を人為的にDNAへ導入する方法が知られている(非特許文献1および2)。非特許文献1および2に開示される方法は、過ヨウ素酸を用いる酸化によって、5-(1,2-ジヒドロキシエチル)ピリミジン類をホルミル化合物へ変換する。しかし、1,2-ジオールを酸化開裂する過ヨウ素酸は、糖類やRNAなどの1,2-ジオール含有化合物にも作用するため、1,2-ジオール含有化合物やこれらを含有する生細胞に適用できないという問題がある。
H. Sugiyamaら、Tetrahedron Letters、1996年、第37巻、第50号、p. 9067-9070
N. Karinoら、Nucleic Acids Res.、2001年、第29巻、第12号、p. 2456-2463
本発明は、任意の位置のヌクレオシドに5-ホルミル基を導入するための5-ホルミル核酸の生成方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、光照射によって5-ホルミルヌクレオシドに変換可能なヌクレオシド誘導体を予め任意の塩基配列からなるポリヌクレオチドに導入し、特定の波長の光を照射することにより、このヌクレオシド誘導体を5-ホルミルヌクレオシドに変換できることを見出し、本発明を完成した。
本発明は、以下の式Iで表される化合物またはその塩:
(式中、
Base1は、以下の式IIで表される化合物:
Base1は、以下の式IIで表される化合物:
を表し;
R1は、以下の式IIIで表される化合物:
R1は、以下の式IIIで表される化合物:
を表し;そして
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基、分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基、α群:
水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、およびハロゲン原子;
から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいアシル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいシリル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいリン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、-P(R4)R5[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数1から5のアルキルチオ基、炭素数1から6のシアノアルコキシ基、または炭素数1から6のアルキル基で置換されたアミノ基を表す]を表す)を提供する。
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基、分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基、α群:
水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、およびハロゲン原子;
から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいアシル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいシリル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいリン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、-P(R4)R5[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数1から5のアルキルチオ基、炭素数1から6のシアノアルコキシ基、または炭素数1から6のアルキル基で置換されたアミノ基を表す]を表す)を提供する。
本発明はまた、以下の式IVで表されるヌクレオシド構造を少なくとも1つ含有するヌクレオチド、ポリヌクレオチドまたはそれらの薬理学上許容される塩:
(式中、
Base1は、以下の式IIで表される化合物:
Base1は、以下の式IIで表される化合物:
を表し;そして
R1は、以下の式IIIで表される化合物:
R1は、以下の式IIIで表される化合物:
を表す)を提供する。
本発明は、5-ホルミル核酸の生成方法を提供し、該方法は、
以下の式Iで表される化合物またはその塩:
以下の式Iで表される化合物またはその塩:
(式中、
Base1は、以下の式IIで表される化合物:
Base1は、以下の式IIで表される化合物:
を表し;
R1は、以下の式IIIで表される化合物:
R1は、以下の式IIIで表される化合物:
を表し;そして
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基、分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基、α群:
水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、およびハロゲン原子;
から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいアシル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいシリル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいリン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、-P(R4)R5[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数1から5のアルキルチオ基、炭素数1から6のシアノアルコキシ基、または炭素数1から6のアルキル基で置換されたアミノ基を表す]を表す)に光を照射して、以下の式Vで表される化合物またはその塩:
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基、分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基、α群:
水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、およびハロゲン原子;
から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいアシル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいシリル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいリン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、-P(R4)R5[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数1から5のアルキルチオ基、炭素数1から6のシアノアルコキシ基、または炭素数1から6のアルキル基で置換されたアミノ基を表す]を表す)に光を照射して、以下の式Vで表される化合物またはその塩:
(式中、
Base2は、以下の式VIで表される化合物:
Base2は、以下の式VIで表される化合物:
を表し;そして
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基、分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基、α群:
水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、およびハロゲン原子;
から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいアシル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいシリル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいリン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、-P(R4)R5[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数1から5のアルキルチオ基、炭素数1から6のシアノアルコキシ基、または炭素数1から6のアルキル基で置換されたアミノ基を表す]を表す)を得る工程を含む。
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基、分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基、α群:
水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、およびハロゲン原子;
から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいアシル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいシリル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいリン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、-P(R4)R5[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数1から5のアルキルチオ基、炭素数1から6のシアノアルコキシ基、または炭素数1から6のアルキル基で置換されたアミノ基を表す]を表す)を得る工程を含む。
本発明はまた、5-ホルミル核酸の生成方法を提供し、該方法は、
以下の式IVで表されるヌクレオシド構造:
以下の式IVで表されるヌクレオシド構造:
(式中、
Base1は、以下の式IIで表される化合物:
Base1は、以下の式IIで表される化合物:
を表し;そして
R1は、以下の式IIIで表される化合物:
R1は、以下の式IIIで表される化合物:
を表す)を少なくとも1つ含有するヌクレオチド、ポリヌクレオチドまたはそれらの薬理学上許容される塩に光を照射して、以下の式VIIで表されるヌクレオシド構造を少なくとも1つ含有するヌクレオチド、ポリヌクレオチドまたはそれらの薬理学上許容される塩:
(式中、
Base2は、以下の式VIで表される化合物:
Base2は、以下の式VIで表される化合物:
を表す)をそれぞれ得る工程を含む。
本発明の5-ホルミル核酸の生成方法は、任意の位置のヌクレオシドに5-ホルミル基を導入することができる。損傷核酸の一種である5-ホルミル核酸の人為的な生成は、損傷核酸の生成後の種々のタンパク質発現の経時変化を解析することで、核酸損傷に対する生体の防御機構の解明に役立つことが期待され、創薬開発を強力に支援する研究用試薬に広く利用されることが期待される。本発明の5-ホルミル核酸の生成方法は、過ヨウ素酸などの酸化剤を用いないため、糖類やRNAなどの1,2-ジオール含有化合物や生細胞にも適用できるという利点を有する。
まず、本明細書中で用いられる用語を定義する。
本明細書において、用語「炭素数1から6の直鎖アルキル基」は、炭素数1~6の任意の直鎖アルキル基をいい、具体的にはメチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、またはn-ヘキシル基をいう。
本明細書において、用語「炭素数1から6の直鎖アルコキシ基」は、炭素数1~6の任意の直鎖アルキル基を有するアルコキシ基を包含する。例えば、メチルオキシ基、エチルオキシ基、n-プロピルオキシ基などが挙げられる。
本明細書において、用語「炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基」は、炭素数1~6の任意の直鎖アルキル基を有するアルキルチオ基を包含する。例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、n-プロピルチオ基などが挙げられる。
本明細書において、用語「炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基」は、炭素数1~6の任意の直鎖アルキル基を有するアルキルアミノ基を1つまたは2つ有するアルキルアミノ基を包含する。例えば、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、メチルエチルアミノ基、ジエチルアミノ基などが挙げられる。
本明細書において、用語「分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基」は、炭素数1~7の任意の直鎖アルキル基、炭素数3~7の任意の分岐鎖アルキル基、および炭素数3~7の任意の環状アルキル基を包含する。単に、「低級アルキル基」という場合もある。例えば、炭素数1~7の任意の直鎖アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、およびn-ヘプチル基が挙げられ、炭素数3~7の任意の分岐鎖アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基などが挙げられ、そして炭素数3~7の任意の環状アルキル基としては、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。
本明細書において、用語「分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基」は、炭素数2~7の任意の直鎖アルケニル基、炭素数3~7の任意の分岐鎖アルケニル基、および炭素数3~7の任意の環状アルケニル基を包含する。単に、「低級アルケニル基」という場合もある。例えば、炭素数2~7の任意の直鎖アルケニル基としては、エテニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、3-ペンテニル基、4-ペンテニル基、1-ヘキセニル基などが挙げられ、炭素数3~7の任意の分岐鎖アルケニル基としては、イソプロペニル基、1-メチル-1-プロペニル基、1-メチル-2-プロペニル基、2-メチル-1-プロペニル基、2-メチル-2-プロペニル基、1-メチル-2-ブテニル基などが挙げられ、そして炭素数3~7の任意の環状アルケニル基としては、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基などが挙げられる。
本明細書において、用語「ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基」は、炭化水素のみで構成された炭素数6~12の任意の芳香族炭化水素および環構造にヘテロ原子(窒素原子、酸素原子、または硫黄原子)を含む炭素数3~12の任意の複素芳香族化合物を包含する。炭化水素のみで構成された炭素数6~12の芳香族炭化水素としては、フェニル基、ナフチル基、インデニル基、アズレニル基などが挙げられ、そして環構造にヘテロ原子を含む炭素数3~12の任意の複素芳香族化合物としては、ピリジル基、ピロリル基、キノリル基、インドリル基、イミダゾリル基、フリル基、チエニル基などが挙げられる。
本明細書において、用語「ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基」の例としては、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、3-フェニルプロピル基、2-フェニルプロピル基、4-フェニルブチル基、2-フェニルブチル基、ピリジルメチル基、インドリルメチル基、フリルメチル基、チエニルメチル基、ピロリルメチル基、2-ピリジルエチル基、1-ピリジルエチル基、3-チエニルプロピル基などが挙げられる。
本明細書において、用語「アシル基」の例としては、脂肪族アシル基および芳香族アシル基が挙げられる。具体的には、脂肪族アシル基の例としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ペンタノイル基、ピバロイル基、バレリル基、イソバレリル基、オクタノイル基、ノナノイル基、デカノイル基、3-メチルノナノイル基、8-メチルノナノイル基、3-エチルオクタノイル基、3,7-ジメチルオクタノイル基、ウンデカノイル基、ドデカノイル基、トリデカノイル基、テトラデカノイル基、ペンタデカノイル基、ヘキサデカノイル基、1-メチルペンタデカノイル基、14-メチルペンタデカノイル基、13,13-ジメチルテトラデカノイル基、ヘプタデカノイル基、15-メチルヘキサデカノイル基、オクタデカノイル基、1-メチルヘプタデカノイル基、ノナデカノイル基、アイコサノイル基およびヘナイコサノイル基のようなアルキルカルボニル基;スクシノイル基、グルタロイル基、アジポイル基のようなカルボキシ化アルキルカルボニル基;クロロアセチル基、ジクロロアセチル基、トリクロロアセチル基、トリフルオロアセチル基のようなハロゲノ低級アルキルカルボニル基;メトキシアセチル基のような低級アルコキシ低級アルキルカルボニル基;(E)-2-メチル-2-ブテノイル基のような不飽和アルキルカルボニル基が挙げられる。また、芳香族アシル基の例としては、ベンゾイル基、α-ナフトイル基、β-ナフトイル基のようなアリールカルボニル基;2-ブロモベンゾイル基、4-クロロベンゾイル基のようなハロゲノアリールカルボニル基;2,4,6-トリメチルベンゾイル基、4-トルオイル基のような低級アルキル化アリールカルボニル基;4-アニソイル基のような低級アルコキシ化アリールカルボニル基;2-カルボキシベンゾイル基、3-カルボキシベンゾイル基、4-カルボキシベンゾイル基のようなカルボキシ化アリールカルボニル基;4-ニトロベンゾイル基、2-ニトロベンゾイル基のようなニトロ化アリールカルボニル基;2-(メトキシカルボニル)ベンゾイル基のような低級アルコキシカルボニル化アリールカルボニル基;4-フェニルベンゾイル基のようなアリール化アリールカルボニル基などが挙げられる。好適には、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ペンタノイル基、ピバロイル基、ベンゾイル基である。
本明細書において、用語「シリル基」の例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、イソプロピルジメチルシリル基、t-ブチルジメチルシリル基、メチルジイソプロピルシリル基、メチルジ-t-ブチルシリル基、トリイソプロピルシリル基のようなトリ低級アルキルシリル基;ジフェニルメチルシリル基、ブチルジフェニルブチルシリル基、ジフェニルイソプロピルシリル基、フェニルジイソプロピルシリル基のような1~2個のアリール基で置換されたトリ低級アルキルシリル基などが挙げられる。好適には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、t-ブチルジメチルシリル基、t-ブチルジフェニルシリル基であり、さらに好適にはt-ブチルジフェニルシリル基である。
本明細書において、用語「ハロゲン原子」としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子が挙げられる。好適には、フッ素原子または塩素原子である。
本明細書において、用語「核酸合成の水酸基の保護基」、「核酸合成の保護基で保護された水酸基」、「核酸合成の保護基で保護されたアミノ基」、「核酸合成の保護基で保護されたリン酸基」、「核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基」の「保護基」とは、核酸合成の際に安定して水酸基、アミノ基、リン酸基またはメルカプト基を保護し得るものであれば、特に制限されない。具体的には、酸性または中性条件で安定であり、加水素分解、加水分解、電気分解、および光分解のような化学的方法により開裂し得る保護基のことをいう。このような保護基としては、例えば、低級アルキル基、低級アルケニル基、アシル基、テトラヒドロピラニルまたはテトラヒドロチオピラニル基、テトラヒドロフラニルまたはテトラヒドロチオフラニル基、シリル基、低級アルコキシメチル基、低級アルコキシ化低級アルコキシメチル基、ハロゲノ低級アルコキシメチル基、低級アルコキシ化エチル基、ハロゲン化エチル基、1~3個のアリール基で置換されたメチル基、「低級アルキル基、低級アルコキシ基、ハロゲン原子またはシアノ基でアリール環が置換された1~3個のアリール基で置換されたメチル基」、低級アルコキシカルボニル基、「ハロゲン原子、低級アルコキシ基またはニトロ基で置換されたアリール基」、「ハロゲン原子またはトリ低級アルキルシリル基で置換された低級アルコキシカルボニル基」、アルケニルオキシカルボニル基、「低級アルコキシまたはニトロ基でアリール環が置換されていてもよいアラルキルオキシカルボニル基」などが挙げられる。
より具体的には、テトラヒドロピラニル基またはテトラヒドロチオピラニル基としては、テトラヒドロピラン-2-イル基、3-ブロモテトラヒドロピラン-2-イル基、4-メトキシテトラヒドロピラン-4-イル基、テトラヒドロチオピラン-4-イル基、4-メトキシテトラヒドロチオピラン-4-イル基などが挙げられる。テトラヒドロフラニル基またはテトラヒドロチオフラニル基としては、テトラヒドロフラン-2-イル基、テトラヒドロチオフラン-2-イル基が挙げられる。低級アルコキシメチル基としては、メトキシメチル基、1,1-ジメチル-1-メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、イソプロポキシメチル基、ブトキシメチル基、t-ブトキシメチル基などが挙げられる。低級アルコキシ化低級アルコキシメチル基としては、2-メトキシエトキシメチル基などが挙げられる。ハロゲノ低級アルコキシメチル基としては、2,2,2-トリクロロエトキシメチル基、ビス(2-クロロエトキシ)メチル基などが挙げられる。低級アルコキシ化エチル基としては、1-エトキシエチル基、1-(イソプロポキシ)エチル基などが挙げられる。ハロゲン化エチル基としては、2,2,2-トリクロロエチル基などが挙げられる。1~3個のアリール基で置換されたメチル基としては、ベンジル基、α-ナフチルメチル基、β-ナフチルメチル基、ジフェニルメチル基、トリフェニルメチル基、α-ナフチルジフェニルメチル基、9-アンスリルメチル基などが挙げられる。「低級アルキル基、低級アルコキシ基、ハロゲン原子またはシアノ基でアリール環が置換された1~3個のアリール基で置換されたメチル基」としては、4-メチルベンジル基、2,4,6-トリメチルベンジル基、3,4,5-トリメチルベンジル基、4-メトキシベンジル基、4-メトキシフェニルジフェニルメチル基、4,4’-ジメトキシトリフェニルメチル基、2-ニトロベンジル基、4-ニトロベンジル基、4-クロロベンジル基、4-ブロモベンジル基、4-シアノベンジル基などが挙げられる。低級アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、t-ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基などが挙げられる。「ハロゲン原子、低級アルコキシ基またはニトロ基で置換されたアリール基」としては、4-クロロフェニル基、2-フロロフェニル基、4-メトキシフェニル基、4-ニトロフェニル基、2,4-ジニトロフェニル基などが挙げられる。「ハロゲン原子またはトリ低級アルキルシリル基で置換された低級アルコキシカルボニル基」としては、2,2,2-トリクロロエトキシカルボニル基、2-トリメチルシリルエトキシカルボニル基などが挙げられる。アルケニルオキシカルボニル基としては、ビニルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基などが挙げられる。「低級アルコキシまたはニトロ基でアリール環が置換されていてもよいアラルキルオキシカルボニル基」としては、ベンジルオキシカルボニル基、4-メトキシベンジルオキシカルボニル基、3,4-ジメトキシベンジルオキシカルボニル基、2-ニトロベンジルオキシカルボニル基、4-ニトロベンジルオキシカルボニル基などが挙げられる。
「核酸合成の水酸基の保護基」としては、好適には、脂肪族アシル基、芳香族アシル基、1~3個のアリール基で置換されたメチル基、「低級アルキル、低級アルコキシ、ハロゲン、シアノ基でアリール環が置換された1~3個のアリール基で置換されたメチル基」、またはシリル基であり、さらに好適には、アセチル基、ベンゾイル基、ベンジル基、p-メトキシベンゾイル基、ジメトキシトリチル基、モノメトキシトリチル基またはtert-ブチルジフェニルシリル基である。「核酸合成の保護基で保護された水酸基」の保護基としては、好適には、脂肪族アシル基、芳香族アシル基、「1~3個のアリール基で置換されたメチル基」、「ハロゲン原子、低級アルコキシ基またはニトロ基で置換されたアリール基」、低級アルキル基、または低級アルケニル基であり、さらに好適には、ベンゾイル基、ベンジル基、2-クロロフェニル基、4-クロロフェニル基または2-プロペニル基である。「核酸合成の保護基で保護されたアミノ基」としては、好適には、アシル基であり、さらに好適には、ベンゾイル基である。「核酸合成の保護基で保護されたリン酸基」の「保護基」としては、好適には、低級アルキル基、シアノ基で置換された低級アルキル基、アラルキル基、「ニトロ基またはハロゲン原子でアリール環が置換されたアラルキル基」または「低級アルキル基、ハロゲン原子、またはニトロ基で置換されたアリール基」であり、さらに好適には、2-シアノエチル基、2,2,2-トリクロロエチル基、ベンジル基、2-クロロフェニル基または4-クロロフェニル基である。「核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基」の「保護基」としては、好適には、脂肪族アシル基または芳香族アシル基であり、さらに好適には、ベンゾイル基である。
本明細書において、-P(R4)R5[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数1から5のアルキルチオ基、炭素数1から6のシアノアルコキシ基、または炭素数1から6のアルキル基で置換されたアミノ基を表す]で表される基のうち、R4がOR4aそしてR5がNR5aとして表すことができる基は、「ホスホロアミダイト基」という。ホスホロアミダイト基としては、好適には、式-P(OC2H4CN)(N(iPr)2)で表される基、または式-P(OCH3)(N(iPr)2)で表される基が挙げられる。ここで、iPrはイソプロピル基を表す。
本明細書において、用語「5-ホルミルポリヌクレオチド」とは、5-ホルミルヌクレオシドを少なくとも1つ含有するポリヌクレオチドをいう。ポリヌクレオチドは、いわゆるオリゴヌクレオチドを含む概念である。ヌクレオチドは、デオキシリボヌクレオチドおよびリボヌクレオチドを含む概念である。用語「5-ホルミル核酸」とは、5-ホルミルヌクレオシドを少なくとも1つ含有する核酸をいう。
本明細書において、用語「その塩」とは、本発明の式IまたはVで表される化合物の塩をいう。そのような塩としては、好適には、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩のようなアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩のようなアルカリ土類金属塩、アルミニウム塩、鉄塩、亜鉛塩、銅塩、ニッケル塩、コバルト塩などの金属塩;アンモニウム塩のような無機塩、t-オクチルアミン塩、ジベンジルアミン塩、モルホリン塩、グルコサミン塩、フェニルグリシンアルキルエステル塩、エチレンジアミン塩、N-メチルグルカミン塩、グアニジン塩、ジエチルアミン塩、トリエチルアミン塩、ジシクロヘキシルアミン塩、N,N’-ジベンジルエチレンジアミン塩、クロロプロカイン塩、プロカイン塩、ジエタノールアミン塩、N-ベンジル-フェネチルアミン塩、ピペラジン塩、テトラメチルアンモニウム塩、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン塩のような有機塩等のアミン塩;フッ化水素酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、ヨウ化水素酸塩のようなハロゲン原子化水素酸塩、硝酸塩、過塩素酸塩、硫酸塩、リン酸塩等の無機酸塩;メタンスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、エタンスルホン酸塩のような低級アルカンスルホン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、p-トルエンスルホン酸塩のようなアリールスルホン酸塩、酢酸塩、リンゴ酸塩、フマル酸塩、コハク酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、シュウ酸塩、マレイン酸塩等の有機酸塩;および、グリシン塩、リジン塩、アルギニン塩、オルニチン塩、グルタミン酸塩、アスパラギン酸塩のようなアミノ酸塩を挙げることができる。
本明細書において、用語「その薬理学上許容される塩」としては、本発明の式IVまたは式VIIで表されるヌクレオシド構造を少なくとも1つ含有するヌクレオチド誘導体またはポリヌクレオチド誘導体の塩をいう。そのような塩としては、好適には、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩のようなアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩のようなアルカリ土類金属塩、アルミニウム塩、鉄塩、亜鉛塩、銅塩、ニッケル塩、コバルト塩などの金属塩;アンモニウム塩のような無機塩、t-オクチルアミン塩、ジベンジルアミン塩、モルホリン塩、グルコサミン塩、フェニルグリシンアルキルエステル塩、エチレンジアミン塩、N-メチルグルカミン塩、グアニジン塩、ジエチルアミン塩、トリエチルアミン塩、ジシクロヘキシルアミン塩、N,N’-ジベンジルエチレンジアミン塩、クロロプロカイン塩、プロカイン塩、ジエタノールアミン塩、N-ベンジル-フェネチルアミン塩、ピペラジン塩、テトラメチルアンモニウム塩、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン塩のような有機塩等のアミン塩;フッ化水素酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、ヨウ化水素酸塩のようなハロゲン原子化水素酸塩、硝酸塩、過塩素酸塩、硫酸塩、リン酸塩等の無機酸塩;メタンスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、エタンスルホン酸塩のような低級アルカンスルホン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、p-トルエンスルホン酸塩のようなアリールスルホン酸塩、酢酸塩、リンゴ酸塩、フマル酸塩、コハク酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、シュウ酸塩、マレイン酸塩等の有機酸塩;および、グリシン塩、リジン塩、アルギニン塩、オルニチン塩、グルタミン酸塩、アスパラギン酸塩のようなアミノ酸塩を挙げることができる。
以下、本発明について詳述する。
(5-ホルミルヌクレオシド前駆体)
本発明は、光照射によって5-ホルミルヌクレオシドに変換可能なヌクレオシド誘導体(以下、5-ホルミルヌクレオシド前駆体という。)を提供する。
本発明は、光照射によって5-ホルミルヌクレオシドに変換可能なヌクレオシド誘導体(以下、5-ホルミルヌクレオシド前駆体という。)を提供する。
本発明の5-ホルミルヌクレオシド前駆体は、以下の式Iで表される化合物またはその塩:
(式中、
Base1は、以下の式IIで表される化合物:
Base1は、以下の式IIで表される化合物:
を表し;
R1は、以下の式IIIで表される化合物:
R1は、以下の式IIIで表される化合物:
を表し;そして
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基、分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基、α群:
水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、およびハロゲン原子;
から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいアシル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいシリル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいリン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、-P(R4)R5[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数1から5のアルキルチオ基、炭素数1から6のシアノアルコキシ基、または炭素数1から6のアルキル基で置換されたアミノ基を表す]を表す)である。
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基、分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基、α群:
水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、およびハロゲン原子;
から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいアシル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいシリル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいリン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、-P(R4)R5[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数1から5のアルキルチオ基、炭素数1から6のシアノアルコキシ基、または炭素数1から6のアルキル基で置換されたアミノ基を表す]を表す)である。
本発明の5-ホルミルヌクレオシド前駆体では、5位に7-ニトロインドール-1-イルメチル基、6,8-ジメトキシ-4H-ベンゾ[d][1,3]ジオキシン-2-イル基、2-ニトロイミダゾリルメチル基、または5-ニトロイミダゾリルメチル基を有するピリミジン塩基が、光照射によって5-ホルミルピリミジン塩基に変換される。ピリミジン塩基としては、例えば、ウリジン、デオキシウリジン、シチジン、デオキシシチジンが挙げられる。
本発明の5-ホルミルヌクレオシド前駆体の製造方法としては、特に限定されない。例えば、以下に詳述する実施例に記載の方法が挙げられる。
(5-ホルミルヌクレオチド前駆体または5-ホルミルポリヌクレオチド前駆体)
本発明は、光照射によって5-ホルミルヌクレオチドまたは5-ホルミルポリヌクレオチドにそれぞれ変換可能なヌクレオチド誘導体またはポリヌクレオチド誘導体(以下、それぞれ5-ホルミルヌクレオチド前駆体または5-ホルミルポリヌクレオチド前駆体という。)を提供する。
本発明は、光照射によって5-ホルミルヌクレオチドまたは5-ホルミルポリヌクレオチドにそれぞれ変換可能なヌクレオチド誘導体またはポリヌクレオチド誘導体(以下、それぞれ5-ホルミルヌクレオチド前駆体または5-ホルミルポリヌクレオチド前駆体という。)を提供する。
本発明の5-ホルミルヌクレオチド前駆体または5-ホルミルポリヌクレオチド前駆体は、以下の式IVで表されるヌクレオシド構造(本発明の5-ホルミルヌクレオシド前駆体)を少なくとも1つ含有するヌクレオチド、ポリヌクレオチドまたはそれらの薬理学上許容される塩:
(式中、
Base1は、以下の式IIで表される化合物:
Base1は、以下の式IIで表される化合物:
を表し;そして
R1は、以下の式IIIで表される化合物:
R1は、以下の式IIIで表される化合物:
を表す)である。
本発明の5-ホルミルヌクレオチド前駆体または5-ホルミルポリヌクレオチド前駆体では、5位に7-ニトロインドール-1-イルメチル基、6,8-ジメトキシ-4H-ベンゾ[d][1,3]ジオキシン-2-イル基、2-ニトロイミダゾリルメチル基、または5-ニトロイミダゾリルメチル基を有するピリミジン塩基が、光照射によって5-ホルミルピリミジン塩基に変換される。
本発明の5-ホルミルヌクレオチド前駆体または5-ホルミルポリヌクレオチド前駆体の製造方法としては、特に限定されない。例えば、5-ホルミルオリゴヌクレオチド前駆体は、本発明の5-ホルミルヌクレオシド前駆体からDNA合成機を用いて容易に合成することができる。
本発明の5-ホルミルポリヌクレオチド前駆体は、本発明の5-ホルミルヌクレオシド前駆体を、任意の位置に少なくとも1つ有する。その位置および数は、特に限定されず、目的に応じて適宜設計され得る。
(5-ホルミル核酸の生成方法)
本発明は、5-ホルミル核酸の生成方法を提供する。本発明の5-ホルミル核酸は、5-ホルミルヌクレオシド、5-ホルミルヌクレオチドおよび5-ホルミルポリヌクレオチドを含む。
本発明は、5-ホルミル核酸の生成方法を提供する。本発明の5-ホルミル核酸は、5-ホルミルヌクレオシド、5-ホルミルヌクレオチドおよび5-ホルミルポリヌクレオチドを含む。
本発明の5-ホルミルヌクレオシドの生成方法は、上記式Iで表される本発明の5-ホルミルヌクレオシド前駆体またはその塩に光を照射して、以下の式Vで表される化合物またはその塩:
(式中、
Base2は、以下の式VIで表される化合物:
Base2は、以下の式VIで表される化合物:
を表し;そして
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基、分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基、α群:
水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、およびハロゲン原子;
から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいアシル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいシリル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいリン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、-P(R4)R5[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数1から5のアルキルチオ基、炭素数1から6のシアノアルコキシ基、または炭素数1から6のアルキル基で置換されたアミノ基を表す]を表す)を得る工程を含む。
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基、分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基、α群:
水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、およびハロゲン原子;
から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいアシル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいシリル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいリン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、-P(R4)R5[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数1から5のアルキルチオ基、炭素数1から6のシアノアルコキシ基、または炭素数1から6のアルキル基で置換されたアミノ基を表す]を表す)を得る工程を含む。
本発明の5-ホルミルヌクレオチドまたは5-ホルミルポリヌクレオチドは、上記式IVで表される本発明の5-ホルミルヌクレオチド前駆体、5-ホルミルポリヌクレオチド前駆体またはそれらの薬理学上許容される塩に光を照射して、以下の式VIIで表されるヌクレオシド構造を少なくとも1つ含有するヌクレオチド、ポリヌクレオチドまたはそれらの薬理学上許容される塩:
(式中、
Base2は、以下の式VIで表される化合物:
Base2は、以下の式VIで表される化合物:
を表す)をそれぞれ得る工程を含む。
本発明の5-ホルミル核酸の生成方法では、5-ホルミルヌクレオシド前駆体、5-ホルミルヌクレオチド前駆体または5-ホルミルポリヌクレオチド前駆体のピリミジル基の5位の7-ニトロインドール-1-イルメチル基、6,8-ジメトキシ-4H-ベンゾ[d][1,3]ジオキシン-2-イル基、2-ニトロイミダゾリルメチル基、または5-ニトロイミダゾリルメチル基が、光照射によってホルミル基に変換される。
本発明に用いられる光の波長としては、240~420nm、好ましくは260~365nm、より好ましく365nmが挙げられる。
光照射に用いられる光源としては特に限定されない。例えば、LED、高圧水銀灯、ブラックライト、UVランプが挙げられる。
光照射の時間としては、特に限定されないが、1秒間~10時間、好ましくは1分間~1時間、より好ましくは5分間~30分間である。
本発明の5-ホルミル核酸の生成方法は、本発明の5-ホルミルヌクレオシド前駆体または5-ホルミルヌクレオチド前駆体を生体内の核酸に取り込ませた後に、光照射により5-ホルミル核酸を生成させることもできる。
以下、本発明の5-ホルミル核酸の生成方法を、実施例に基づいてさらに詳しく説明する。
(実施例1)5-(7-ニトロインドール-1-イルメチル)-2’-デオキシウリジン(化合物5)の合成
(1)化合物4の合成
窒素気流下、水素化ナトリウム(60%鉱油懸濁液,0.16g,4.0mmol)の無水ジメチルホルムアミド懸濁液(20mL)に、氷冷下、7-ニトロインドール(0.65g,4.0mmol)を加えて20分間撹拌した。得られた混合液に、3’,5’-O-ビス(ターシャリ-ブチルジフェニルシリル)-5-ブロモメチルウリジン(化合物3)(Hong, I.-S., Greenberg, M. M. Org. Lett. 2004, 6, 5011)(1.6g,2.0mmol)を加えて1.5時間撹拌した。さらに飽和重曹水を加えて得られた混合液をジエチルエーテルで抽出した。有機層を水、次いで食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=5:1(v/v)→3:1(v/v))により精製し、化合物4(0.61g:収率35%)を黄色泡状物質として得た。
得られた化合物4の物性データは、以下のとおりであった:UV λmax (CHCl3): 263, 378 nm. IR (KBr): 3070, 2931, 2858, 1692, 1515, 1471, 1427, 1360, 1291, 1190, 1112, 1029 cm-1. 1H-NMR (CDCl3) δ: 0.94 (9H, s), 1.05 (9H, s), 1.87 (1H, m), 2.34 (1H, m), 3.44 (1H, dd, J = 4.0, 11.0 Hz), 3.70 (1H, dd, J = 4.0, 11.0 Hz), 4.08 (1H, m), 4.42 (1H, m, H-3’), 4.84 (1H, d, J = 15.0 Hz), 4.84 (1H, d, J = 15.0 Hz), 6.31 (1H, dd, J = 5.5, 8.5 Hz, H-1’), 6.49 (1H, d, J = 3.5 Hz, indole-3), 7.01-7.55 (24H, m, Ar-H), 7.86 (1H, s, NH-5). 13C-NMR (CDCl3) δ: 19.7, 19.9, 27.6, 41.5, 47.1, 64.6, 74.4, 86.4, 88.7, 103.2, 109.9, 119.2, 120.2, 126.6, 127.7, 128.3, 130.4, 133.2, 133.6, 134.5, 134.9, 135.9, 136.0, 136.2, 137.2, 139.8, 150.1, 162.9. MS (FAB) m/z: 901 (MNa+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C50H54N4O7Si2Na (MNa+) 901.3429. 実測値 901.3427。
(2)化合物5の合成
窒素気流下、上記(1)で得られた化合物4(1.1g,1.2mmol)のテトラヒドロフラン溶液(12mL)に1.0Mテトラブチルアンモニウムフルオリド-テトラヒドロフラン溶液(2.8mL,2.8mmol)を加えて室温にて3時間半撹拌した。溶媒を留去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム:メタノール(MeOH)=40:1(v/v)→20:1(v/v))により精製し、得られた固体をエタノールで再結晶して化合物5(0.18g:収率49%)を黄色結晶として得た。
得られた化合物5の物性データは、以下のとおりであった:融点 171-176 ℃ (EtOH). UV λmax (H2O): 262, 305nm. IR (KBr): 3532, 3062, 1705, 1682, 1494, 1470, 1421, 1348, 1290, 1095 cm-1. 1H-NMR (CD3OD) δ: 2.01 (1H, m, H-2’a), 2.21 (1H, m, H-2’b), 3.46 (1H, dd, J = 4.0 Hz, 12.0 Hz, H-5’a), 3.48 (1H, dd, J = 4.0 Hz, 12.0 Hz, H-5’b), 3.81 (1H, dd, J = 4.0 Hz, 4.0 Hz, H-4’), 4.18 (1H, m, H-3’), 5.18, 5.23 (each 1H, each dd, J = 1.0 Hz, 16.0 Hz, -CH2-), 6.19 (1H, t, J = 6.5 Hz, H-1’), 6.70 (1H, d, J = 3.5 Hz, indole-3), 7.18 (1H, dd, J = 8.0 Hz, 8.0 Hz, indole-5), 7.34 (1H, d, J = 1.0 Hz, H-6), 7.52 (1H, d, J = 3.5 Hz, indole-2), 7.76 (1H, dd, J = 1.0, 8.0 Hz, indole-6), 7.92 (1H, dd, J = 1.0, 8.0 Hz, indole-4). 13C-NMR (DMSO-d6) δ: 39.4, 45.7, 61.2, 70.3, 84.2, 87.4, 103.0, 109.5, 118.8, 119.4, 125.8, 127.2, 133.5, 133.8, 136.7, 138.6, 150.0, 162.4. MS (FAB) m/z: 409 (MLi+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C18H18N4O7Li (MLi+) 409.1336. 実測値 409.1331. 分析計算値 C18H18N4O7: C, 53.73; H, 4.51; N, 13.92. 実測値 C, 53.61; H, 4.61; N, 13.68。
(実施例2)5-(7-ニトロインドール-1-イルメチル)-2’-デオキシシチジン(化合物11)の合成
(3)化合物9の合成
窒素気流下、上記(2)で得られた化合物5(0.12g,0.30mmol)の無水ピリジン溶液(1.5mL)に無水酢酸(71μL,0.75mmol)を加えて室温にて16時間撹拌した。さらに水を加えて得られた混合液を酢酸エチルで抽出した。有機層を希塩酸、次いで水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、化合物9(0.17g:定量的収率)を黄色泡状物質として得た。
得られた化合物9の物性データは、以下のとおりであった:UV λmax (CHCl3): 374 nm. IR (KBr): 3180, 3060, 1741, 1712, 1691, 1515, 1467, 1363, 1291, 1237 cm-1. 1H-NMR (CDCl3) δ: 2.10 (3H, s, CH3), 2.14 (3H, s, CH3), 2.19 (1H, m, H-2’a), 2.40 (1H, m, H-2’b), 4.22 (1H, m, H-4’), 4.30, 4.35 (each 1H, each dd, J = 3.5 Hz, 12.5 Hz, H-5’a and H-5’b), 5.18 (2H, s, -CH2-), 5.24 (1H, m, H-3’), 6.24 (1H, dd, J= 5.5, 8.5 Hz, H-1’), 6.61 (1H, d, J = 3.0 Hz, indole-3), 7.10 (1H, dd, J = 8.0 Hz, 8.0 Hz, indole-5), 7.36 (1H, s, H-6), 7.50 (1H, d, J = 3.0 Hz, indole-2), 7.73 (1H, d, J = 8.0 Hz, indole-6), 7.83 (1H, d, J = 8.0 Hz, indole-4), 9.92 (1H, s, NH-5). 13C-NMR (CDCl3) δ: 20.7, 20.7, 31.1, 46.4, 63.7, 74.1, 82.1, 84.7, 102.5, 110.0, 118.7, 119.6, 125.6, 127.4, 134.1, 135.2, 136.4, 138.5, 149.9, 162.6, 170.2, 170.5. MS (FAB) m/z: 487 (MH+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C22H23N4O9 (MH+) 487.1465. 実測値 487.1457。
(4)化合物10の合成
窒素気流下、1,2,4-トリアゾール(380mg,5.4mmol)の無水アセトニトリル懸濁液(12mL)に、氷冷下、ホスホリルクロリド(0.11mL,1.3mmol)を滴下して10分間撹拌した。得られた混合液に、トリエチルアミン(0.90mL,6.2mmol)を加えて室温まで昇温し、40分間撹拌した。得られた溶液に、上記(3)で得られた化合物9(80mg,0.16mmol)の無水アセトニトリル溶液(4mL)を加えて2時間撹拌した。さらに飽和重曹水を加えて得られた混合液を酢酸エチルで抽出した。有機層を水、次いで食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム:メタノール=97:3(v/v),0.1%トリエチルアミン含有)により精製し、化合物10(78mg:収率91%)を黄色泡状物質として得た。
得られた化合物10の物性データは、以下のとおりであった:UV λmax (CDCl3): 331 nm. IR (KBr): 3108, 2952, 1743, 1681, 1518, 1442, 1380, 1317, 1235, 1113, 1069 cm-1. 1H-NMR (CDCl3) δ: 1.82 (1H, m, H-2’a), 1.85 (3H, s, CH3), 1.99 (3H, s, CH3), 2.75 (1H, m, H-2’b), 3.56 (1H, dd, J= 4.5, 12.0 Hz, H-5’a), 3.76 (1H, dd, J= 5.0, 12.0 Hz, H-5’b), 4.11 (1H, m, H-4’), 4.93 (1H, d, J= 6.5 Hz, H-3’), 5.71, 5.72 (each 1H, each d, J = 16.0 Hz, -CH2-), 6.02 (1H, dd, J = 5.5, 8.0 Hz, H-1’), 6.65 (1H, d, J = 3.0 Hz, indole-3), 7.12 (1H, dd, J = 8.0 Hz, indole-5), 7.16 (1H, d, J = 3.0 Hz, indole-2), 7.30 (1H, s, H-6), 7.73 (1H, d, J = 8.0 Hz, indole-6), 7.83 (1H, d, J = 8.0 Hz, indole-4), 8.04 (1H, s, triazole), 9.16 (1H, s, triazole). 13C-NMR (CDCl3) δ: 20.1, 20.7, 38.5, 48.9, 63.2, 74.1, 83.0, 87.9, 104.3, 106.1, 119.5, 120.4, 126.1, 127.8, 132.4, 133.4, 136.7, 144.8, 144.9, 153.1, 153.8, 156.3, 169.8, 170.1. MS (FAB): m/z 538 (MH+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C24H24N7O8 (MH+) 538.1686. 実測値 538.1686。
(5)化合物11の合成
上記(4)で得られた化合物10(10mg,0.019mmol)を28%アンモニア水溶液(1mL)に懸濁して室温にて2時間半撹拌した。溶媒を減圧留去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム:メタノール=9:1(v/v))により精製し、化合物11(6.9mg:収率90%)を黄色固体として得た。
得られた化合物11の物性データは、以下のとおりであった:融点 241-242 ℃ (MeOH). UV λmax (MeOH): 260 nm. IR (KBr): 3587, 3118, 1684, 1610, 1514, 1430, 1346, 1298, 1209, 1096, 1056 cm-1. 1H-NMR (DMSO-d6) δ: 1.60 (1H, m, H-2’a), 2.05 (1H, m, H-2’b), 3.02 (2H, m, H-5’), 3.61 (1H, m, H-4’), 3.90 (1H, m, H-3’), 4.69 (1H, brs, OH), 5.10-5.15 (3H, m, OH and CH2-5), 6.02 (1H, dd, J = 6.0, 7.0 Hz, H-1’), 6.78 (1H, d, J = 3.0 Hz, indole-3), 6.86 (1H, brs, -NH2a), 6.92 (1H, s, H-6), 7.23 (1H, dd, J = 8.0, 8.0 Hz, indole-5), 7.40 (1H, brs, -NH2b), 7.57 (1H, d, J = 3.0 Hz, indole-2), 7.81 (1H, d, J = 8.0 Hz, indole-6), 8.02 (1H, d, J = 8.0 Hz, indole-4). 13C-NMR (DMSO-d6) δ: 46.8, 61.3, 70.4, 84.8, 87.1, 100.9, 102.9, 119.0, 119.4, 125.6, 127.4, 132.6, 133.5, 136.8, 139.2, 154.5, 163.3. MS (FAB) m/z: 402 (MH+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C18H20N5O6 (MH+) 402.1414. 実測値: 402.1429. 分析計算値 C18H19N5O6: C, 53.68; H, 4.77; N, 17.45. 実測値 C, 53.77; H, 4.81; N, 17.38。
(実施例3)5-(6,8-ジメトキシ-4H-ベンゾ[d][1,3]ジオキシン-2-イル)-2’-デオキシウリジン(化合物15)の合成
(6)化合物14の合成
窒素気流下、化合物13(Matulic-Adamic, J., Watanabe, K. A. Chem. Pharm. Bull. 1988, 36, 1554)(0.73g,1.0mmol)、3,5-ジメトキシサリチル酸アルコール(Wang, P., Hu, H., Wang, Y. Org. Lett. 2007, 9, 2831)(0.28g,1.5mmol)、パラ-トルエンスルホン酸(6.5mg,0.02mmol)および五酸化二リン(0.3g)の無水トルエン懸濁液(10mL)を混合して室温にて8時間撹拌した。さらに飽和重層水を加えて得られた混合液を酢酸エチルで抽出した。有機層を食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=4:1→1:2(v/v))により精製し、化合物14(0.60g:収率67%)の立体異性体混合物を白色泡状物質として得た。
得られた化合物14の物性データは、以下のとおりであった:UV λmax (CHCl3): 267 nm. IR (KBr): 2952, 2933, 1690, 1473, 1109 cm-1. 1H-NMR (CDCl3) δ: 0.84, 0.88 (each 9H, each s), 1.06, 1.07 (each 9H, each s), 1.90 (2H, m), 2.27, 2.41 (each 1H, each m), 3.36 (2H, m), 3.65 (2H, m), 3.71 (3H, s), 3.73 (6H, s), 3,75 (3H, s), 4.03 (1H, m), 4.37-4.48 (4H, m), 4.84-4.90 (2H, m), 5.82, 5.87 (each 1H, each s), 5.93, 5.96 (each 1H, each d, J = 6 Hz), 6.31 (1H, d, J = 2 Hz), 6.35-6.38 (2H, m), 6.45 (1H, dd, J = 5.0, 9.0 Hz), 7.09-7.61 (42H, m), 7.95, 8.04 (each 1H, each s), 9.32, 9.34 (each 1H, each s). 13C-NMR (CDCl3) δ: 14.2, 18.8, 18.9, 19.0, 21.0, 26.7, 26.7, 26.8, 40.94, 41.56, 55.5, 55.5, 55.7, 55.8, 60.3, 63.6, 63.7, 66.7, 73.4, 73.9, 85.0, 86.1, 87.6, 88.0, 92.9, 93.0, 98.6, 98.7, 98.7, 111.0, 111.5, 121.1, 127.5, 127.6, 127.7, 127.8, 127.8, 129.5, 129.7, 129.7, 129.8, 129.8, 129.9, 129.9, 132.5, 132.5, 132.6, 132.7, 133.0, 133.0, 133.1, 133.1, 135.2, 135.3, 135.4, 135.4, 135.5, 135.6, 137.1, 139.6, 139.7, 148.9, 148.9, 149.7, 149.8, 154.2, 154.2, 161.5, 161.6, 171.1. MS (FAB) m/z: 921 (MNa+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C51H58N2O9Si2Na (MNa+) 921.3579. 実測値 921.3558。
(7)化合物15の合成
窒素気流下、上記(6)で得られた化合物14(1.8g,2.0mmol)のテトラヒドロフラン溶液(20mL)に1.0Mテトラブチルアンモニウムフルオリド-テトラヒドロフラン溶液(4.8mL,4.8mmol)を加えて室温にて4時間半撹拌した。溶媒を留去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム:メタノール=40:1→20:1(v/v))により精製し、得られた固体をエタノールで再結晶して化合物15(0.56g:収率66%)の立体異性体混合物を白色固体として得た。
得られた化合物15の物性データは、以下のとおりであった:融点 150-160 ℃ (EtOH). UV λmax (H2O:DMSO = 79:1) : 267 nm. IR (KBr): 3454, 3220, 3115, 3002, 2957, 2868, 1708, 1682, 1613, 1504, 1472, 1246, 1101, 1060 cm-1. 1H-NMR (DMSO-d6) δ: 2.05-2.18 (4H, m, H-2’a and H-2’b), 3.53 (4H, m, H-5’a and H-5’b), 3.68 (6H, s, OMe), 3.72, 3.72 (each 3H, each s, OMe), 3.80 (2H, m H-4’), 4.21 (2H, m, H-3’), 4.83 (2H, dd, J = 2.5, 15.0 Hz, -CH2-), 4.92-4.95 (2H, m, OH-5’), 5.04 (2H, d, J = 15.0 Hz, -CH2-), 5.26 (2H, d, J = 4.0 Hz, OH-3’), 5.76, 5.77 (each 1H, each s, -CH), 6.15 (2H, m, H-1’), 6.23, 6.24 (each 1H, each s, Ar-H), 6.45, 6.45 (each 1H, each s, Ar-H), 8.12, 8.12 (each 1H, each s, H-6), 11.56, 11.57 (each 1H, each 1H, NH-5). 13C-NMR (DMSO-d6) δ: 55.4, 55.6, 61.3, 66.5, 70.5, 70.6, 84.8, 84.8, 87.6, 87.6, 93.3, 93.3, 98.8, 99.6, 110.2, 110.2, 121.5, 121.5, 136.3, 139.7, 148.4, 149.9, 153.8, 161.4. MS (FAB) m/z: 423 (MH+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C19H23N2O9 (MH+) 423.1404. 実測値 423.1410. 分析計算値 C19H22N2O9: C, 54.03; H, 5.25; N, 6.63. 実測値 C, 53.74; H, 5.25; N, 6.59。
(実施例4)5-(6,8-ジメトキシ-4H-ベンゾ[d][1,3]ジオキシン-2-イル)-2’-デオキシシチジン(化合物21)の合成
(8)化合物19の合成
窒素気流下、上記(7)で得られた化合物15(0.17g,0.40mmol)の無水ピリジン溶液(2mL)に無水酢酸(95μL,1.0mmol)を加えて室温にて15時間撹拌した。さらに水を加えて得られた混合液を酢酸エチルで抽出した。有機層を塩酸、次いで水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、化合物19(0.212g:定量的収率)の立体異性体混合物を白色泡状物質として得た。
得られた化合物19の物性データは、以下のとおりであった:UV λmax (CHCl3): 267 nm. IR (KBr): 3195, 3076, 3012, 2952, 2845, 2339, 1742, 1694, 1500, 1473, 1365, 1279, 1236, 1104, 1052 cm-1. 1H-NMR (CDCl3) δ: 1.87, 1.93 (each 3H, s, Ac), 2.04 (6H, s, Ac x2), 2.13, 2.23 (each 1H, m, each H-2’a), 2.41-2.48 (2H, m, H-2’b x2), 3.68, 3.73 (each 6H, each s, OMe x2), 4.20-4.32 (6H, m), 4.75, 4.79 (each 1H, each d, J = 14.0 Hz), 5.06, 5.09 (each 1H, each d, J = 8.5), 5.19 (2H, m), 5.91, 5.93 (each 1H, each s), 6.02, 6.03 (each 1H, each s), 6.32 (4H, m), 7.95, 8.05 (each 1H, s), 10.04 (2H, s, NH x2). 13C-NMR (CDCl3) δ: 20.1, 20.6, 37.6, 37.9, 55.3, 55.5, 55.5, 63.9, 64.1, 66.8, 66.8, 74.6, 74.7, 82.3, 82.4, 85.1, 85.3, 92.6, 92.8, 98.5, 98.5, 98.6, 98.7, 111.5, 111.7, 120.9, 121.0, 136.2, 136.4, 138.8, 138.9, 148.6, 148.7, 149.9, 149.9, 154.2, 161.5, 161.5, 170.1, 170.2, 170.2, 170.3. MS (FAB) m/z: 507 (MH+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C23H27N2O11 (MH+) 507.1615. 実測値 507.1612。
(9)化合物20の合成
窒素気流下、1,2,4-トリアゾール(380mg,5.4mmol)の無水アセトニトリル懸濁液(12mL)に、氷冷下、ホスホリルクロリド(0.11mL,1.3mmol)を滴下して10分間撹拌した。得られた混合液に、トリエチルアミン(0.90mL,6.2mmol)を加えて室温まで昇温し、13時間撹拌した。得られた混合液に、上記(8)で得られた化合物19(80mg,0.16mmol)の無水アセトニトリル溶液(4mL)を加えて2時間半撹拌した。さらに飽和重曹水に加えて得られた混合液を酢酸エチルで抽出した。有機層を水、次いで食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、化合物20(83mg,94%)の立体異性体混合物を白色泡状物質として得た。
得られた化合物20の物性データは、以下のとおりであった:UV λmax (CHCl3): 319. IR (KBr): 3128, 2952, 2845, 2952, 2845, 2332, 1743, 1680, 1501, 1446, 1236, 1198 cm-1. 1H-NMR (CDCl3) δ: 1.82 (3H, s), 1.91 (3H, s), 2.08 (6H, s), 2.20 (2H, m), 2.89 (2H, m), 3.70 (3H, s), 3.71 (6H, s), 3.74 (3H, s), 4.28-4.45 (6H, m), 4.73, 4.81 (1H, d, J = 15.0 Hz), 5.12, 5.16 (each 1H, each d, J = 3.5 Hz), 5.23 (2H, m), 6.07 (2H, t, J = 3.0 Hz), 6.27-6.36 (4H, m), 6.83, 6.85 (each 1H, each s), 8.04, 8.07 (each 1H, each s), 8.81, 8.89 (each 1H, each s), 9.29, 9.28 (each 1H, each s).13C-NMR (CDCl3) δ: 20.3, 20.4, 20.8, 39.3, 39.6, 55.6, 55.7, 55.8, 63.7, 64.1, 66.9, 67.0, 74.8, 74.9, 83.8, 88.5, 88.6, 93.7, 93.8, 98.8, 98.9, 98.9, 106.5, 106.6, 121.4, 121.5, 136.1, 136.4, 145.1, 145.2, 147.1, 147.2, 149.0, 149.1, 153.4, 153.5, 153.8, 153.8, 154.7, 154.7, 156.2, 156.3, 170.1, 170.2, 170.3, 170.3. MS (FAB) m/z: 558 (MH+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C25H28N5O11 (MH+) 558.1856. 実測値 558.1846。
(10)化合物21の合成
上記(9)で得られた化合物20(10mg,0.018mmol)を28%アンモニア水溶液(1mL)に懸濁して室温にて1時間撹拌した。溶媒を減圧留去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム:メタノール=9:1(v/v))により精製し、化合物21(6.5mg:収率86%)を白色固体として得た。
得られた化合物21の物性データは、以下のとおりであった:融点 205-207 ℃ (MeOH/THF) . UV λmax (MeOH): 278 nm. IR (KBr): 3410, 3167, 1677, 1617, 1501, 1303, 1235, 1157, 1099, 1022 cm-1. 1H-NMR (DMSO-d6) δ: 1.94 (1H, m, H-2’a), 2.17 (1H, m, H-2’b), 3.53 (2H, m, H-5’a, H-5’b), 3.70-3.80 (14H, m), 4.19 (1H, m, H-3’), 4.86, 4.88 (each 1H, each d, J = 15.0 Hz, -CH2-a), 4.95 (2H, brs, OH), 5.09, 5.11 (each 1H, each d, J = 15.0 Hz, -CH2-b), 5.24 (2H, brs, OH), 5.79, 5.80 (each 1H, each s, -CH), 6.15 (1H, m, H-1’), 6.27, 6.28 (each 1H, each s, Ar-H), 6.47, 6.48 (each 1H, each s, Ar-H), 6.63 (2H, brs, NH), 7.52 (2H, brs, NH), 8.05 (2H, s, H-6). 13C-NMR (DMSO-d6) δ: 56.0, 56.1, 61.9, 66.7, 70.9, 85.8, 87.9, 96.2, 99.3, 100.1, 102.7, 122.1, 136.6, 141.7, 149.0, 154.5, 154.8, 163.2. MS (FAB) m/z: 422 (MH+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C19H24N8O8 (MH+) 422.1563. 実測値 422.1559. 分析計算値 C19H23N3O8: C, 54.15; H, 5.50; N, 9.97. 実測値 C, 53.85; H, 5.54; N, 9.81。
(実施例5)5-(2-ニトロイミダゾリルメチル)-2’-デオキシウリジン(化合物23)の合成
(11)化合物22の合成
窒素気流下、水素化ナトリウム(60%鉱油懸濁液,0.16g,4.0mmol)の無水ジメチルホルムアミド溶液(20mL)に、氷冷下、2-ニトロイミダゾール(0.45g,4.0mmol)を加えて20分間撹拌した。得られた混合液に、3’,5’-O-ビス(ターシャリ-ブチルジフェニルシリル)-5-ブロモメチルウリジン(化合物3)(1.6g,2.0mmol)を加えて2時間撹拌した。さらに飽和重曹水を加えて得られた混合液をジエチルエーテルで抽出した。有機層を水、次いで食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=3:1(v/v))により精製し、化合物22(1.3g:収率79%)を白色泡状物質として得た。
得られた化合物22の物性データは、以下のとおりであった:UV λmax (CHCl3): 268, 325 nm. IR (KBr): 3070, 2931, 2858, 1686, 1537, 1470, 1363, 1110 cm-1. 1H-NMR (CDCl3) δ: 0.93 (9H, s, t-Bu), 1.08 (9H, s, t-Bu), 1.92 (1H, m, H-2’a), 2.42 (1H, m, H-2’b), 3.44 (1H, dd, J = 3.5, 11.5 Hz, H-5’a), 3.82 (1H, dd, J = 3.0, 11.5 Hz, H-5’b), 4.06 (1H, m, H-4’), 4.51 (1H, m, H-3’), 4.68 (2H, s, -CH2-), 6.40 (1H, dd, J = 5.5, 8.0 Hz, H-1’), 7.02 (1H, d, J = 1.0 Hz), 7.19-7.63 (21H, m, Ar-H), 7.97 (1H, s, H-6), 8.14 (1H, brs, NH).13C-NMR (CDCl3) δ: 19.0, 19.3, 26.8, 26.9, 41.5, 45.8, 64.0, 73.8, 85.9, 88.2, 107.2, 127.4, 127.8, 127.9, 129.9, 130.0, 132.2, 132.9, 133.0, 133.1, 135.2, 135.4, 135.6, 135.7, 141.5, 149.6, 162.6. MS (FAB) m/z: 852 (MNa+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C45H51N5O7Si2Na (MNa+) 852.3225. 実測値 852.3224。
(12)化合物23の合成
窒素気流下、上記(11)で得られた化合物22(0.11g,0.13mmol)のテトラヒドロフラン溶液(1.3mL)に1.0Mテトラブチルアンモニウムフルオリド-テトラヒドロフラン溶液(0.31mL,0.31 mmol)を加えて室温にて3時間半撹拌した。溶媒を留去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム:メタノール=40:1→20:1(v/v))により精製し、得られた固体をエタノールに懸濁して濾過し、化合物23(19.3mg:収率42%)を黄色固体として得た。
得られた化合物23の物性データは、以下のとおりであった:融点 243-246 ℃ (EtOH). UV λmax (H2O/MeOH): 267, 294, 328 nm. IR (KBr): 3425, 3130, 3057, 2934, 1722, 1665, 1476, 1364, 1099 cm-1. 1H-NMR (DMSO-d6) δ: 2.11 (2H, m, H-2’a and H-2’b), 3.54 (2H, m, H-5’a and H-5’b), 3.79 (1H, dd, J = 4.0, 7.0 Hz, H-4’), 4.24 (1H, m, H-3’), 4.95 (1H, t, J = 5.0 Hz, OH), 5.20, 5.25 (each 1H, each d, J = 15.0 Hz, -CH2-), 5.26 (1H, d, J = 4.5 Hz, -OH), 6.13 (1H, t, J = 6.5 Hz, H-1’), 7.14 (1H, d, J = 1 Hz), 7.61 (1H, d, J = 1 Hz), 7.99 (1H, s), 11.54 (1H, s, NH). 13C-NMR (DMSO-d6) δ: 45.9, 56.0, 61.3, 70.3, 84.5, 87.6, 107.4, 127.4, 127.8, 140.8, 144.7, 150.1, 162.7. MS (FAB) m/z: 354 (MH+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C13H16N5O7 (MH+) 354.1050. 実測値 354.1083。
(実施例6)5-(7-ニトロインドール-1-イルメチル)-2’-デオキシウリジンを含有するオリゴヌクレオチド(ODN1)の合成
(13)化合物6の合成
窒素気流下、上記(2)で得られた化合物5(0.24g,0.60mmol)の無水ピリジン溶液(6mL)に4,4’-ジメトキシトリチルクロリド(0.24g,0.71mmol)を加えて室温にて5時間半撹拌した。飽和重曹水を加えて得られた混合液を酢酸エチルで抽出した。有機層を水、次いで食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム:メタノール=100:1(v/v)→50:1(v/v))により精製し、化合物6(0.35g:収率83%)を黄色泡状物質として得た。
得られた化合物6の物性データは、以下のとおりであった:UV λmax (acetone): 372 nm. IR (KBr): 3470, 3060, 2937, 1686, 1509, 1465, 1349, 1296, 1251, 1177, 1033 cm-1. 1H-NMR (CDCl3) δ: 2.03 (1H, m, H-2’a), 2.23 (1H, m, H-2’b), 3.33, 3.36 (each 1H, each dd, J = 4.5 Hz, 10.0 Hz, H-5’a and H-5’b), 3.66 (6H, s, OMe x 2), 3.90 (1H, dd, J = 4.5, 4.5 Hz, H-4’), 4.32 (1H, m, H-3’), 4.83, 4.83 (each 1H, each d, J = 16.0 Hz, -CH2-), 6.12 (1H, t, J = 6.5 Hz, H-1’), 6.43 (1H, d, J = 3.0 Hz, indole-3), 6.74 (4H, d, J = 8.5 Hz, Ar-H), 6.95 (1H, dd, J = 8.0 Hz, 8.0 Hz, indole-5), 7.09-7.37 (12H, m, Ar-H), 7.57 (1H, d, J = 8.0 Hz, indole-6), 7.67 (1H, d, J = 8.0 Hz, indole-4). 13C-NMR (CDCl3) δ: 40.0, 46.4, 55.2, 63.7, 71.9, 84.8, 85.5, 86.6, 102.6, 109.7, 113.1, 118.6, 119.6, 125.9, 126.9, 127.3, 127.9, 128.1, 130.1, 134.0, 134.6, 135.6, 135.7, 136.6, 144.6, 149.9, 158.5, 162.6. MS (FAB) m/z: 727 (MNa+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C39H56N4O9Na (MNa+) 727.2380. 実測値 727.2386。
(14)化合物7の合成
窒素気流下、上記(13)で得られた化合物6(0.35g,0.50mmol)の無水アセトニトリル溶液(5mL)に2-シアノエチル-N,N,N’,N’-テトライソプロピルホスホロジアミダイト(0.33mL,1.0mmol)および4,5-ジシアノイミダゾール(0.25Mアセトニトリル溶液,3.0mL,0.75mmol)を加えて室温にて2時間撹拌した。さらに飽和重曹水を加えて得られた混合液を酢酸エチルで抽出した。有機層を水、次いで食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=3:1(v/v))により精製し、化合物7(0.37g:収率81%)を黄色泡状物質として得た。
得られた化合物7の物性データは、以下のとおりであった:31P-NMR (CDCl3) δ: 148.8, 149.1. MS (FAB) m/z: 927 (MNa+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C48H54N6O10P (MH+) 905.3639. 実測値 905.3628。
(15)オリゴヌクレオチドの合成
上記(14)で得られた化合物7を含有する21merのオリゴヌクレオチド(ODN1:5’-GCTAAAAAGAXAGAGAGATCG-3’;X=化合物7)を、DNA合成機Expedite(登録商標)8909(ABI社製)を用いて、標準のホスホロアミダイト法により合成した。合成はすべて0.2μmolスケールのCPG(controlled pore glass)固相担体上で行い、トリチルオンで終了した。縮合反応の活性化剤には4,5-ジシアノイミダゾールを用いた。化合物7の縮合反応には、化合物7の0.067Mアセトニトリル溶液を用い、化合物7の縮合反応時間は5分とした。天然塩基の導入には、チミジンアミダイト、ベンゾイルシチジンアミダイト、ベンゾイルアデニンアミダイトおよびイソブチリルグアニンアミダイトを用いた。合成したオリゴヌクレオチドは、28%アンモニア水で室温にて1.5時間処理することにより固相担体からの切り出しおよびリン酸部の脱保護を行い、引き続き55℃にて7.5時間処理することにより塩基部の脱保護を行った。次いで、簡易逆相カラム(Waters社製Sep-Pak(登録商標)C18)による簡易精製とトリチル基の除去を行い、さらに逆相HPLCによる精製を行った。
上記(14)で得られた化合物7を含有する21merのオリゴヌクレオチド(ODN1:5’-GCTAAAAAGAXAGAGAGATCG-3’;X=化合物7)を、DNA合成機Expedite(登録商標)8909(ABI社製)を用いて、標準のホスホロアミダイト法により合成した。合成はすべて0.2μmolスケールのCPG(controlled pore glass)固相担体上で行い、トリチルオンで終了した。縮合反応の活性化剤には4,5-ジシアノイミダゾールを用いた。化合物7の縮合反応には、化合物7の0.067Mアセトニトリル溶液を用い、化合物7の縮合反応時間は5分とした。天然塩基の導入には、チミジンアミダイト、ベンゾイルシチジンアミダイト、ベンゾイルアデニンアミダイトおよびイソブチリルグアニンアミダイトを用いた。合成したオリゴヌクレオチドは、28%アンモニア水で室温にて1.5時間処理することにより固相担体からの切り出しおよびリン酸部の脱保護を行い、引き続き55℃にて7.5時間処理することにより塩基部の脱保護を行った。次いで、簡易逆相カラム(Waters社製Sep-Pak(登録商標)C18)による簡易精製とトリチル基の除去を行い、さらに逆相HPLCによる精製を行った。
簡易逆相カラムによる簡易精製とトリチル基の除去は、オリゴヌクレオチド水溶液、バッファー(0.1M酢酸トリエチルアンモニウムバッファー:アセトニトリル=1:9)(5mL)、0.5%トリフルオロ酢酸(20mL)、0.1M酢酸トリエチルアンモニウムバッファー(10mL)を順次流した後、35%メタノール水溶液でオリゴヌクレオチドを溶出した。ODN1とみられる溶出ピークの保持時間は23.0分だった。ODN1の精製および純度確認は、逆相HPLCにより行った。HPLCの条件は、以下に示すとおりである。
[HPLC条件]
移動相:A液 0.1M トリエチルアンモニウム酢酸バッファー,pH7.0
B液 0.1M トリエチルアンモニウム酢酸バッファー:アセトニトリル=1:1(v/v),pH7.0
グラジエント:6→12%(v/v)B液(30分)
使用カラム:(分析)Waters XTerra(登録商標) MS C18 2.5mm(4.6×50mm)
(精製)Waters XTerra(登録商標) MS C18 2.5mm(10×50mm)
流速:(分析)1.0mL/分
(精製)3.0mL/分
カラム温度:50℃
検出:UV(254nm)
移動相:A液 0.1M トリエチルアンモニウム酢酸バッファー,pH7.0
B液 0.1M トリエチルアンモニウム酢酸バッファー:アセトニトリル=1:1(v/v),pH7.0
グラジエント:6→12%(v/v)B液(30分)
使用カラム:(分析)Waters XTerra(登録商標) MS C18 2.5mm(4.6×50mm)
(精製)Waters XTerra(登録商標) MS C18 2.5mm(10×50mm)
流速:(分析)1.0mL/分
(精製)3.0mL/分
カラム温度:50℃
検出:UV(254nm)
オリゴヌクレオチドの組成は、MALDI-TOF MS(Bruker Daltonics(登録商標) Autoflex II TOF/TOF)を用いて確認した。まず、マトリックス溶液(3-ヒドロキシピコリン酸:クエン酸水素二アンモニウム=1:1)1.0mLをサンプルプレート上で乾燥させた後、オリゴヌクレオチド溶液1.0mLをマトリックス上にのせて乾燥させることで測定サンプルを調製した。測定はネガティブモードで行った。オリゴヌクレオチドの定量はBeckman DU-7400を用いて260nmでの紫外部吸収を測定することで行った。結果を表1に示す。
(実施例7)5-(7-ニトロインドール-1-イルメチル)-2’-デオキシシチジンを含有するオリゴヌクレオチド(ODN3)の合成
(16)化合物8の合成
窒素気流下、1,2,4-トリアゾール(260mg,3.7mmol)の無水アセトニトリル懸濁液(10mL)に、氷冷下、ホスホリルクロリド(80μL,0.86mmol)を滴下して10分間撹拌した。得られた混合液に、トリエチルアミン(0.60mL,4.3mmol)を加えて室温まで昇温し、1時間撹拌した。得られた溶液に、上記(14)で得られた化合物7(100mg,0.11mmol)の無水アセトニトリル溶液(2mL)を加えて2時間半撹拌した。さらに飽和重曹水を加えて得られた混合液を酢酸エチルで抽出した。有機層を水、次いで食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、残渣の酢酸エチル溶液を、氷冷下、n-ヘキサンに滴下して再沈殿を行い、化合物8(80mg:収率76%)を黄色固体として得た。
得られた化合物8の物性データは、以下のとおりであった:31P-NMR (CDCl3) δ: 149.2, 149.6. MS (FAB) m/z : 978 (MNa+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C50H54N9O9PNa (MNa+) 978.3680. 実測値 978.3692。
(17)オリゴヌクレオチドの合成
上記(15)と同様にして、上記(16)で得られた化合物8を含有する21merのオリゴヌクレオチド(ODN3の前駆体:5’-GCTAAAAAGAXAGAGAGATCG-3’;X=化合物8)を合成した。ただし、合成したオリゴヌクレオチドは、28%アンモニア水で室温にて24時間処理することによりカラム担体からの切り出しならびにリン酸部および塩基部の脱保護を行い、さらにニトロインドールトリアゾリルシチジン部のトリアゾリル基をアミノ基へと置換し、ニトロインドールシチジン体へと変換した。得られたオリゴヌクレオチド(ODN3:5’-GCTAAAAAGAXAGAGAGATCG-3’;X=化合物11)について、精製、純度確認、組成確認、および定量を行った。結果を表1に示す。ODN3とみられる溶出ピークの保持時間は20.2分だった。
上記(15)と同様にして、上記(16)で得られた化合物8を含有する21merのオリゴヌクレオチド(ODN3の前駆体:5’-GCTAAAAAGAXAGAGAGATCG-3’;X=化合物8)を合成した。ただし、合成したオリゴヌクレオチドは、28%アンモニア水で室温にて24時間処理することによりカラム担体からの切り出しならびにリン酸部および塩基部の脱保護を行い、さらにニトロインドールトリアゾリルシチジン部のトリアゾリル基をアミノ基へと置換し、ニトロインドールシチジン体へと変換した。得られたオリゴヌクレオチド(ODN3:5’-GCTAAAAAGAXAGAGAGATCG-3’;X=化合物11)について、精製、純度確認、組成確認、および定量を行った。結果を表1に示す。ODN3とみられる溶出ピークの保持時間は20.2分だった。
(実施例8)5-(6,8-ジメトキシ-4H-ベンゾ[d][1,3]ジオキシン-2-イル)-2’-デオキシウリジンを含有するオリゴヌクレオチド(ODN2)の合成
(18)化合物16の合成
窒素気流下、上記(7)で得られた化合物15(63mg,0.15mmol)の無水ピリジン溶液(1.5mL)に4,4’-ジメトキシトリチルクロライド(76mg,0.23mmol)を加えて室温にて4時間撹拌した。さらに飽和重曹水を加えて得られた混合液を酢酸エチルで抽出した。有機層を水、次いで食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム:メタノール=50:1→10:1(v/v))により精製し、化合物16(93mg:収率86%)の立体異性体混合物を白色泡状物質として得た。
得られた化合物16の物性データは、以下のとおりであった:IR (KBr): 3216, 3064, 2949, 2833, 1692, 1610, 1507, 1472, 1367, 1249, 1216, 1052 cm-1. 1H-NMR (CDCl3) δ: 2.15-2.22 (2H, m), 2.26-2.38 (2H, m), 3.18 (1H, dd, J = 3.5, 10.5 Hz), 3.26 (1H, dd, J = 3.5, 10.5 Hz), 3.36 (1H, dd, J = 4.5, 10.5 Hz), 3.43 (1H, dd, J = 2.0, 10.5 Hz), 3.59, 3.62, 3.62, 3.64, 3.64, 3.65, 3.65, 3.69 (each 3H, each s, each OMe), 3.89-3.96 (3H, m), 4.14 (1H, d, J = 14.5 Hz), 4.33-4.38 (2H, m), 4.64 (1H, d, J = 14.5 Hz), 4.68 (1H, d, J = 15.0 Hz), 5.69 (1H, s), 5.76 (1H, s), 5.78 (1H, d, J = 2.5 Hz), 5.84 (1H, d, J = 2.5 Hz), 6.19 (1H, dd, J = 6.0, 8.0 Hz), 6.26-6.31 (3H, m), 6.64-6.70 (8H, m), 6.99-7.35 (20H, m), 8.06, 8.08 (each 1H, each s).13C-NMR (CDCl3) δ: 40.8, 41.1, 54.9, 55.0, 55.0, 55.5, 55.7, 55.8, 63.3, 63.4, 66.4, 72.0, 72.4, 84.9, 85.7, 86.0, 86.2, 86.5, 86.6, 92.6, 93.0, 98.6, 98.7, 98.8, 111.3, 111.7, 113.0, 121.3, 121.3, 126.6, 127.7, 127.7, 127.9, 128.0, 129.8, 129.9, 130.0, 135.4, 135.4, 135.6, 135.8, 136.8, 136.8, 144.2, 144.6, 148.8, 148.9, 149.9, 150.0, 154.2, 154.3, 158.3, 158.3, 158.3, 158.3, 161.5, 161.5. MS (FAB) m/z: 747 (MNa+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C40H40N2O11Na (MNa+) 747.2530. 実測値 747.2520。
(19)化合物17の合成
窒素気流下、上記(18)で得られた化合物16(0.90g,1.3mmol)の無水アセトニトリル溶液(12.5mL)に2-シアノエチル-N,N,N’,N’-テトライソプロピルホスホロジアミダイト(0.80mL,2.5mmol)および4,5-ジシアノイミダゾール(0.25Mアセトニトリル溶液,7.2mL,1.8mmol)を加えて室温にて2時間撹拌した。さらに飽和重曹水を加えて得られた混合液を酢酸エチルで抽出した。有機層を水、次いで食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=1:1(v/v))により精製し、得られた化合物の酢酸エチル溶液を、氷冷下、n-ヘキサンに滴下して再沈殿を行い、化合物17(0.73g:収率63%)の立体異性体混合物を白色粉状物質として得た。
得られた化合物17の物性データは、以下のとおりであった:31P-NMR (CDCl3) δ: 148.6, 148.7, 149.3, 149.5. MS (FAB) m/z: 947 (MNa+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C49H58N4O12P (MH+) 925.3789 実測値 925.3799。
(20)オリゴヌクレオチドの合成
上記(15)と同様にして、上記(19)で得られた化合物17を含有する21merのオリゴヌクレオチド(ODN2:5’-GCTAAAAAGAXAGAGAGATCG-3’;X=化合物17)を合成した。得られたオリゴヌクレオチドについて、精製、純度確認、組成確認、および定量を行った。ただし、天然塩基の導入には、t-ブチルフェノキシアセチルアデニンアミダイト、t-ブチルフェノキシアセチルグアニンアミダイトまたはアセチルシチジンアミダイトを用い、キャッピング溶液には無水t-ブチルフェノキシ酢酸を用いた。合成したオリゴヌクレオチドは、0.05M炭酸カリウムメタノール溶液で室温にて6時間処理することによりカラム担体からの切り出しならびにリン酸部および塩基部の脱保護を行った。結果を表1に示す。ODN2とみられる溶出ピークの保持時間は20.4分および22.3分だった。
上記(15)と同様にして、上記(19)で得られた化合物17を含有する21merのオリゴヌクレオチド(ODN2:5’-GCTAAAAAGAXAGAGAGATCG-3’;X=化合物17)を合成した。得られたオリゴヌクレオチドについて、精製、純度確認、組成確認、および定量を行った。ただし、天然塩基の導入には、t-ブチルフェノキシアセチルアデニンアミダイト、t-ブチルフェノキシアセチルグアニンアミダイトまたはアセチルシチジンアミダイトを用い、キャッピング溶液には無水t-ブチルフェノキシ酢酸を用いた。合成したオリゴヌクレオチドは、0.05M炭酸カリウムメタノール溶液で室温にて6時間処理することによりカラム担体からの切り出しならびにリン酸部および塩基部の脱保護を行った。結果を表1に示す。ODN2とみられる溶出ピークの保持時間は20.4分および22.3分だった。
(実施例9)5-(6,8-ジメトキシ-4H-ベンゾ[d][1,3]ジオキシン-2-イル)-2’-デオキシシチジンを含有するオリゴヌクレオチド(ODN4)の合成
(21)化合物18の合成
窒素気流下、1,2,4-トリアゾール(250mg,3.7mmol)の無水アセトニトリル懸濁液(10mL)に、氷冷下でホスホリルクロリド(80μL,0.86mmol)を滴下して10分間撹拌した。得られた混合液に、トリエチルアミン(0.59mL,4.2mmol)を加えて室温まで昇温し、1時間撹拌した。得られた溶液に、上記(19)で得られた化合物17(100mg,0.11mmol)の無水アセトニトリル溶液(2mL)を加えて2時間半撹拌した。さらに飽和重曹水を加えて得られた混合液を酢酸エチルで抽出した。有機層を水、次いで食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、残渣の酢酸エチル溶液を、氷冷下、n-ヘキサンに滴下して再沈殿を行い、化合物18(80mg:収率75%)の立体異性体混合物を白色固体として得た。
得られた化合物18の物性データは、以下のとおりであった:31P-NMR (CDCl3) δ: 148.8, 148.9, 149.5, 149.8. MS (FAB) m/z: 998 (MNa+). 高分解能 MS (FAB): 計算値 C51H59N7O11P (MH+) 976.4029. 実測値 976.4010。
(22)オリゴヌクレオチドの合成
上記(20)と同様にして、上記(21)で得られた化合物18を含有する21merのオリゴヌクレオチド(ODN4の前駆体:5’-GCTAAAAAGAXAGAGAGATCG-3’;X=化合物18)を合成した。ただし、合成したオリゴヌクレオチドは、28%アンモニア水で室温にて7.5時間処理することによりカラム担体からの切り出しならびにリン酸部および塩基部の脱保護を行い、さらにホルミルトリアゾリルシチジンサリチルアセタール部のトリアゾリル基をアミノ基へと置換し、ホルミルシチジンサリチルアセタール体へと変換した。得られたオリゴヌクレオチド(ODN4:5’-GCTAAAAAGAXAGAGAGATCG-3’;X=化合物21)について、精製、純度確認、組成確認、および定量を行った。結果を表1に示す。ODN4とみられる溶出ピークの保持時間は20.4分および21.4分だった。
上記(20)と同様にして、上記(21)で得られた化合物18を含有する21merのオリゴヌクレオチド(ODN4の前駆体:5’-GCTAAAAAGAXAGAGAGATCG-3’;X=化合物18)を合成した。ただし、合成したオリゴヌクレオチドは、28%アンモニア水で室温にて7.5時間処理することによりカラム担体からの切り出しならびにリン酸部および塩基部の脱保護を行い、さらにホルミルトリアゾリルシチジンサリチルアセタール部のトリアゾリル基をアミノ基へと置換し、ホルミルシチジンサリチルアセタール体へと変換した。得られたオリゴヌクレオチド(ODN4:5’-GCTAAAAAGAXAGAGAGATCG-3’;X=化合物21)について、精製、純度確認、組成確認、および定量を行った。結果を表1に示す。ODN4とみられる溶出ピークの保持時間は20.4分および21.4分だった。
(実施例10)5-(7-ニトロインドール-1-イルメチル)-2’-デオキシウリジン(化合物5)に対する光照射
検体として、化合物5を水に溶解し、2.5mMの水溶液を調製した。UV-LED照射器(オムロン株式会社製ZUV-C30H、365nm)にレンズ(オムロン株式会社製ZUV-L8H)を装着し、レンズから2cmの距離に置いた10μLの検体に対し、光照射を5分間行った。HPLCによって5-ホルミルデオキシウリジンの発生を確認した。HPLCの標準品として、過ヨウ素酸ナトリウム法(非特許文献1)により調製した5-ホルミルデオキシウリジンを用いた。HPLCの条件は、以下に示すとおりである。
検体として、化合物5を水に溶解し、2.5mMの水溶液を調製した。UV-LED照射器(オムロン株式会社製ZUV-C30H、365nm)にレンズ(オムロン株式会社製ZUV-L8H)を装着し、レンズから2cmの距離に置いた10μLの検体に対し、光照射を5分間行った。HPLCによって5-ホルミルデオキシウリジンの発生を確認した。HPLCの標準品として、過ヨウ素酸ナトリウム法(非特許文献1)により調製した5-ホルミルデオキシウリジンを用いた。HPLCの条件は、以下に示すとおりである。
[HPLC条件]
移動相:A液 0.1M トリエチルアンモニウム酢酸バッファー,pH7.0
B液 0.1M トリエチルアンモニウム酢酸バッファー:アセトニトリル=1:1(v/v),pH7.0
グラジエント:2→100%(v/v)B液(15分)
使用カラム:Waters XTerra(登録商標) MS C18 2.5μm(4.6×50mm)
流速:1.0mL/分
カラム温度:50℃
検出:UV(254nm)
移動相:A液 0.1M トリエチルアンモニウム酢酸バッファー,pH7.0
B液 0.1M トリエチルアンモニウム酢酸バッファー:アセトニトリル=1:1(v/v),pH7.0
グラジエント:2→100%(v/v)B液(15分)
使用カラム:Waters XTerra(登録商標) MS C18 2.5μm(4.6×50mm)
流速:1.0mL/分
カラム温度:50℃
検出:UV(254nm)
結果を図1に示す。図1から、光照射により、化合物5から5-ホルミル-2’-デオキシウリジンが生成したことがわかった。
(実施例11)5-(7-ニトロインドール-1-イルメチル)-2’-デオキシシチジン(化合物11)に対する光照射
検体として、化合物11を1%(v/v)ジメチルスルホキシド(DMSO)水溶液に溶解し、2.0mMの水溶液を調製し、光照射を3分間行い、HPLCの標準品として、過ヨウ素酸ナトリウム法(非特許文献2)により調製した5-ホルミルデオキシシチジンを用い、HPLCのグラジエントを2%(3分);2→100%(v/v)B液(15分)とし、使用カラムをWaters Xbridge(登録商標) RP 2.5μm(4.6×50mm)とした以外は、実施例10と同様にして、5-ホルミルデオキシシチジンの発生を確認した。
検体として、化合物11を1%(v/v)ジメチルスルホキシド(DMSO)水溶液に溶解し、2.0mMの水溶液を調製し、光照射を3分間行い、HPLCの標準品として、過ヨウ素酸ナトリウム法(非特許文献2)により調製した5-ホルミルデオキシシチジンを用い、HPLCのグラジエントを2%(3分);2→100%(v/v)B液(15分)とし、使用カラムをWaters Xbridge(登録商標) RP 2.5μm(4.6×50mm)とした以外は、実施例10と同様にして、5-ホルミルデオキシシチジンの発生を確認した。
結果を図2に示す。図2から、光照射により、化合物11から5-ホルミル-2’-デオキシシチジンが生成したことがわかった。
(実施例12)5-(6,8-ジメトキシ-4H-ベンゾ[d][1,3]ジオキシン-2-イル)-2’-デオキシウリジン(化合物15)に対する光照射
検体として、化合物15を1%(v/v)DMSO水溶液に溶解し、2.0mMの水溶液を調製し、光照射を30分間行った以外は、実施例10と同様にして、5-ホルミルデオキシウリジンの発生を確認した。
検体として、化合物15を1%(v/v)DMSO水溶液に溶解し、2.0mMの水溶液を調製し、光照射を30分間行った以外は、実施例10と同様にして、5-ホルミルデオキシウリジンの発生を確認した。
結果を図3に示す。図3から、光照射により、化合物15から5-ホルミル-2’-デオキシウリジンが生成したことがわかった。
(実施例13)5-(6,8-ジメトキシ-4H-ベンゾ[d][1,3]ジオキシン-2-イル)-2’-デオキシシチジン(化合物21)に対する光照射
検体として、化合物21を1%(v/v)DMSO水溶液に溶解し、2.0mMの水溶液を調製し、光照射を45分間行った以外は、実施例11と同様にして、5-ホルミルデオキシシチジンの発生を確認した。
検体として、化合物21を1%(v/v)DMSO水溶液に溶解し、2.0mMの水溶液を調製し、光照射を45分間行った以外は、実施例11と同様にして、5-ホルミルデオキシシチジンの発生を確認した。
結果を図4に示す。図4から、光照射により、化合物21から5-ホルミル-2’-デオキシシチジンが生成したことがわかった。
(実施例14)5-(7-ニトロインドール-1-イルメチル)-2’-デオキシウリジンを含有するオリゴヌクレオチド(ODN1)に対する光照射
ODN1に対する相補オリゴヌクレオチド(ODNC:5’-CGATCTCTCTATCTTTTTAGC-3’)を、DNA合成機Expedite(登録商標)8909(ABI社製)を用いて、標準のホスホロアミダイト法により合成し、精製した。
ODN1に対する相補オリゴヌクレオチド(ODNC:5’-CGATCTCTCTATCTTTTTAGC-3’)を、DNA合成機Expedite(登録商標)8909(ABI社製)を用いて、標準のホスホロアミダイト法により合成し、精製した。
10-20μMのODN1およびODNCを含有し、ODN1とODNCとがDNA二重鎖を形成している水溶液3μL、100mMリン酸バッファー(pH7.0)1μLおよび蒸留水6μLを合わせて全量を10μLとして、検体を調製した。UV-LED照射器(オムロン株式会社製ZUV-C30H、365nm)にレンズ(オムロン株式会社製ZUV-L8H)を装着し、レンズから2cmの距離に置いた10μLの検体に対し、光照射を5分間行った。HPLCによって5-ホルミルオリゴヌクレオチドの発生を確認した。HPLCの条件は、以下に示すとおりである。
[HPLC条件]
移動相:A液 0.1M トリエチルアンモニウム酢酸バッファー,pH7.0
B液 0.1M トリエチルアンモニウム酢酸バッファー:アセトニトリル=1:1(v/v),pH7.0
グラジエント:6→12%(v/v)B液(30分)
使用カラム:Waters XTerra(登録商標) MS C18 2.5μm(4.6×50mm)
流速:1.0mL/分
カラム温度:50℃
検出:UV(254nm)
移動相:A液 0.1M トリエチルアンモニウム酢酸バッファー,pH7.0
B液 0.1M トリエチルアンモニウム酢酸バッファー:アセトニトリル=1:1(v/v),pH7.0
グラジエント:6→12%(v/v)B液(30分)
使用カラム:Waters XTerra(登録商標) MS C18 2.5μm(4.6×50mm)
流速:1.0mL/分
カラム温度:50℃
検出:UV(254nm)
結果を図5に示す。図5から、光照射により、ODN1とODNCとからなるDNA二重鎖から5-ホルミルオリゴヌクレオチドが生成したことがわかった。
(実施例15)5-(7-ニトロインドール-1-イルメチル)-2’-デオキシシチジンを含有するオリゴヌクレオチド(ODN3)に対する光照射
ODN1とODNCとがDNA二重鎖を形成している水溶液の代わりにODN3とODNCとがDNA二重鎖を形成している水溶液を用いたこと以外は、実施例14と同様にして、5-ホルミルデオキオリゴヌクレオチドの発生を確認した。
ODN1とODNCとがDNA二重鎖を形成している水溶液の代わりにODN3とODNCとがDNA二重鎖を形成している水溶液を用いたこと以外は、実施例14と同様にして、5-ホルミルデオキオリゴヌクレオチドの発生を確認した。
結果を図6に示す。図6から、光照射により、ODN3とODNCとからなるDNA二重鎖から5-ホルミルオリゴヌクレオチドが生成したことがわかった。
(実施例16)5-(6,8-ジメトキシ-4H-ベンゾ[d][1,3]ジオキシン-2-イル)-2’-デオキシウリジンを含有するオリゴヌクレオチド(ODN2)に対する光照射
30-45μMのODN2(HPLC保持時間20.4分のピーク)を含有する水溶液1μL、50mMリン酸バッファー(pH7.0)2μLおよびアセトニトリル水溶液(アセトニトリル:蒸留水=5:2)7μLを合わせて全量を10μLとして、検体を調製した。UV-LED照射器(オムロン株式会社製ZUV-C30H、365nm)にレンズ(オムロン株式会社製ZUV-L8H)を装着し、レンズから2cmの距離に置いた10μLの検体に対し、光照射を1時間行った。HPLCによって5-ホルミルオリゴヌクレオチドの発生を確認した。HPLCの条件は、実施例15と同様である。
30-45μMのODN2(HPLC保持時間20.4分のピーク)を含有する水溶液1μL、50mMリン酸バッファー(pH7.0)2μLおよびアセトニトリル水溶液(アセトニトリル:蒸留水=5:2)7μLを合わせて全量を10μLとして、検体を調製した。UV-LED照射器(オムロン株式会社製ZUV-C30H、365nm)にレンズ(オムロン株式会社製ZUV-L8H)を装着し、レンズから2cmの距離に置いた10μLの検体に対し、光照射を1時間行った。HPLCによって5-ホルミルオリゴヌクレオチドの発生を確認した。HPLCの条件は、実施例15と同様である。
結果を図7に示す。図7から、光照射により、ODN2から5-ホルミルオリゴヌクレオチドが生成したことがわかった。
(実施例17)5-(6,8-ジメトキシ-4H-ベンゾ[d][1,3]ジオキシン-2-イル)-2’-デオキシシチジンを含有するオリゴヌクレオチド(ODN4)に対する光照射
ODN2の代わりにODN4(HPLC保持時間20.4分のピーク)を用い、光照射を45分間行ったこと以外は、実施例16と同様にして、5-ホルミルデオキオリゴヌクレオチドの発生を確認した。
ODN2の代わりにODN4(HPLC保持時間20.4分のピーク)を用い、光照射を45分間行ったこと以外は、実施例16と同様にして、5-ホルミルデオキオリゴヌクレオチドの発生を確認した。
結果を図8に示す。図8から、光照射により、ODN4から5-ホルミルオリゴヌクレオチドが生成したことがわかった。
(実施例18)5-(7-ニトロインドール-1-イルメチル)-2’-デオキシシチジン(化合物11)による細胞障害活性1
細胞培養液に化合物11を添加し、光照射の有無による細胞障害作用を比較した。5-ブロモデオキシウリジン(5-BrU)をコントロールとして用いた。
細胞培養液に化合物11を添加し、光照射の有無による細胞障害作用を比較した。5-ブロモデオキシウリジン(5-BrU)をコントロールとして用いた。
1.0×105細胞/mLになるようにHepG2細胞液を調製し、96ウェルプレートに100μL/ウェルずつ播種して24時間前培養した(37℃、5%CO2;n=3)。各ウェルに化合物11のDMSO溶液(10mM)を1μL添加し(最終濃度100μM)、24時間培養(37℃、5%CO2)を行った。次いで、光照射(LED、365nm)を1分間行い、再び24時間培養(37℃、5%CO2)を行った。細胞の生存率をMTTアッセイにより評価した。MTT溶液(ナカライテスク株式会社のMTT細胞数測定キット)を10μL添加した。インキュベーター内で4時間の呈色反応を行い、可溶化溶液(0.04M塩酸/2-プロパノール溶液)100μLを添加して、沈殿物を溶解した。次いで、マイクロプレートリーダーを用いて、各ウェルの570nmの吸光度を測定した。測定結果より、化合物11を含有しないDMSOを添加したウェルの細胞の生存率を100%とし、これに対する相対的な細胞の生存率を求めた。
結果を図9に示す。図9から、化合物11を添加したウェルの細胞は、光照射により、生存率が大きく低下したことがわかった。これは、細胞内において、化合物11が細胞のDNAに取り込まれた後、光照射により細胞障害活性のある5-ホルミル核酸が生成したことを示唆する。
(実施例19)5-(7-ニトロインドール-1-イルメチル)-2’-デオキシシチジン(化合物11)による細胞障害活性2
細胞培養液に濃度の異なる化合物11を添加し、光照射の有無による細胞障害作用を比較した。
細胞培養液に濃度の異なる化合物11を添加し、光照射の有無による細胞障害作用を比較した。
1.0×105細胞/mLになるようにHepG2細胞液を調製し、96ウェルプレートに100μL/ウェルずつ播種して24時間前培養した(37℃、5%CO2;n=3)。各ウェルに化合物11のDMSO溶液(10mMまたは1mM)を1μL添加し(最終濃度100μMまたは10μM)、24時間培養(37℃、5%CO2)を行った。次いで、光照射(LED、365nm)を1分間行い、再び24時間培養(37℃、5%CO2)を行った。細胞の生存率をMTTアッセイにより評価した。MTT溶液(ナカライテスク株式会社のMTT細胞数測定キット)を10μL添加した。インキュベーター内で4時間の呈色反応を行い、可溶化溶液(0.04M塩酸/2-プロパノール溶液)100μLを添加して、沈殿物を溶解した。次いで、マイクロプレートリーダーを用いて、各ウェルの570nmの吸光度を測定した。各ウェルの測定結果につき、[サンプルの吸光度-ブランクの吸光度]/[コントロールの吸光度-ブランクの吸光度]を求め、この平均値および標準偏差を算出した。化合物の添加および光照射を行わなかった細胞をコントロールとした。
結果を図10に示す。図10の横軸の0は、化合物を添加せずに光照射を行った細胞の結果を示す。図10から、化合物11は光照射により濃度依存的に細胞毒性を示すことがわかった。
(実施例20)5-(7-ニトロインドール-1-イルメチル)-2’-デオキシウリジン(化合物5)による細胞障害活性
化合物11の代わりに化合物5を用いたこと以外は、実施例19と同様にして、光照射の有無による細胞障害作用を比較した。
化合物11の代わりに化合物5を用いたこと以外は、実施例19と同様にして、光照射の有無による細胞障害作用を比較した。
結果を図11に示す。図11から、化合物5は光照射により濃度依存的に細胞毒性を示すことがわかった。
(実施例21)5-(6,8-ジメトキシ-4H-ベンゾ[d][1,3]ジオキシン-2-イル)-2’-デオキシウリジン(化合物15)による細胞障害活性
化合物11の代わりに化合物15を用いたこと以外は、実施例19と同様にして、光照射の有無による細胞障害作用を比較した。
化合物11の代わりに化合物15を用いたこと以外は、実施例19と同様にして、光照射の有無による細胞障害作用を比較した。
結果を図12に示す。図12から、化合物15は光照射により濃度依存的に細胞毒性を示すことがわかった。図10~12から、化合物5が最も強い細胞毒性を示すことがわかった。
(実施例22)5-(7-ニトロインドール-1-イルメチル)-2’-デオキシウリジン三リン酸(化合物26)のDNAポリメラーゼによるDNA二重鎖への取り込み
(23)化合物26の合成
M. Kuwaharaら、Nucl. Acids Res.、2008年、第36巻、第13号、p. 4257-4265に従い、化合物5から化合物26を合成した。配列番号1で示される塩基配列からなるプライマーDNAおよび配列番号2~5で示される塩基配列(図13)からなるテンプレートDNAを用い、化合物26がヒトDNAポリメラーゼ(Bio-Rad社,Klenow Fragment without exonuclease activity,KF(exo-))によりプライマーDNAの3’末端に付加されるかどうかを調べた。
プライマーDNA溶液(2.5μM)14.4μL、テンプレートDNA溶液(2.5μM)14.4μL、10×KF(exo-)バッファー(Bio-Rad社)12μLおよび水57.6μLを混合し、この混合溶液16μLに、化合物26(2mM)、デオキシチミジン三リン酸(dTTP,2mM)または水を2μL添加した。次いで、この混合液を95℃に加熱後ゆっくり冷却した。KF(exo-)(0.05u/mL)2μLを添加した混合液を37℃にて30秒間または5分間静置し、DNAポリメラーゼを反応させた。各時間経過後、反応液を液体窒素にて凍結し、電気泳動バッファー(7M尿素,3mM EDTA,ブロモフェノールブルー)28μLと混合し、変性20%ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)にて解析した。プライマーDNAの5’末端は、蛍光色素のFAM(6-CarboxyFluorescein-Aminohexyl:6-カルボキシフルオレセイン-アミノヘキシル基)で標識されており、電気泳動後のゲルの蛍光を検出することにより、プライマーDNAの分子量を評価できる。
テンプレートDNAとしてtemplate A(配列番号2)を用いた場合の結果を図14に示す。図14から、30秒間および5分間のいずれの反応時間においても、化合物26は天然基質のdTTPより効率はやや低いが、プライマーDNAの3’末端に付加されたことがわかった。これは、細胞内において、化合物26がDNAポリメラーゼによりDNA二重鎖に取り込まれることを示す。
テンプレートDNAとして、template A(配列番号2)、template T(配列番号3)、template C(配列番号4)およびtemplate G(配列番号5)を用いた場合のDNAポリメラーゼを5分間反応させた結果を図15に示す。図15から、予想に反し、テンプレートDNAとしてtemplate T(配列番号3)を用いた場合も、化合物26はプライマーDNAの3’末端に付加されたことがわかった。テンプレートDNAとしてtemplate C(配列番号4)またはtemplate G(配列番号5)を用いた場合は、予想どおり、化合物26はプライマーDNAの3’末端に付加されなかった。
(実施例23)5-ホルミルヌクレオシド前駆体のUV吸収スペクトル
化合物5、11、15、21、23および25のUV吸収スペクトルを以下の溶媒にて測定した。
化合物5、11、15、21、23および25のUV吸収スペクトルを以下の溶媒にて測定した。
[測定溶媒]
メタノール:化合物5、11および21
1%(v/v)DMSO水溶液:化合物15、23および25
メタノール:化合物5、11および21
1%(v/v)DMSO水溶液:化合物15、23および25
結果を図16~21に示す。これらのスペクトルから、化合物5、11および15については400nm程度の光照射においても365nmの光照射と同等の効率で5-ホルミルヌクレオシドが生成することが推測される。化合物21、23および25についてはより短波長の光照射でより効率的な5-ホルミルヌクレオシドの生成が推測される。
(実施例24)化合物5、15および23からの光照射による5-ホルミルウリジンの生成における波長の影響
UV-LED照射器(365nm)および高圧水銀灯(254、365、405、436、546、577および579nmの各波長の輝線が同時に同程度放出される)を用いて、化合物5、15および2に対し、光照射を行い、TLC(Thin Layer Chromatography:薄相クロマトグラフィー)によって5-ホルミルウリジンの生成を確認した。光照射の条件は実施例10、12に準じた。各化合物のTLCの条件およびRf値は、以下に示すとおりである。
UV-LED照射器(365nm)および高圧水銀灯(254、365、405、436、546、577および579nmの各波長の輝線が同時に同程度放出される)を用いて、化合物5、15および2に対し、光照射を行い、TLC(Thin Layer Chromatography:薄相クロマトグラフィー)によって5-ホルミルウリジンの生成を確認した。光照射の条件は実施例10、12に準じた。各化合物のTLCの条件およびRf値は、以下に示すとおりである。
[TLC条件、Rf値]
化合物5
担体 シリカゲル、溶媒 クロロホルム:メタノール=10:1(v/v)
Rf=0.23
化合物15
担体 シリカゲル、溶媒 クロロホルム:メタノール=5:1(v/v)
Rf=0.63
化合物23
担体 シリカゲル、溶媒 クロロホルム:メタノール=5:1(v/v)
Rf=0.2
担体 アルミナ、溶媒 クロロホルム:メタノール=5:1(v/v)(2回)
Rf=0.4
5-ホルミルウリジン
担体 シリカゲル、溶媒 クロロホルム:メタノール=10:1(v/v)
Rf=0.1
担体 シリカゲル、溶媒 クロロホルム:メタノール=5:1(v/v)
Rf=0.3
化合物5
担体 シリカゲル、溶媒 クロロホルム:メタノール=10:1(v/v)
Rf=0.23
化合物15
担体 シリカゲル、溶媒 クロロホルム:メタノール=5:1(v/v)
Rf=0.63
化合物23
担体 シリカゲル、溶媒 クロロホルム:メタノール=5:1(v/v)
Rf=0.2
担体 アルミナ、溶媒 クロロホルム:メタノール=5:1(v/v)(2回)
Rf=0.4
5-ホルミルウリジン
担体 シリカゲル、溶媒 クロロホルム:メタノール=10:1(v/v)
Rf=0.1
担体 シリカゲル、溶媒 クロロホルム:メタノール=5:1(v/v)
Rf=0.3
この結果、化合物5は、LED(365nm)を用いると、5分程度後に消失し、5-ホルミルウリジンが生成した。高圧水銀灯を用いると、120分後に消失し、5-ホルミルウリジンが生成した。化合物15は、LED(365nm)を用いると、30分後に消失し、5-ホルミルウリジンが生成した。高圧水銀灯を用いると、20分後に消失し、5-ホルミルウリジンが生成した。ただし、5-ホルミルウリジンとは異なる化合物(Rf=0.17)もわずかに副生した。化合物23は、LED(365nm)を用いると、10秒後に消失し、5-ホルミルウリジンが生成した。高圧水銀灯を用いると、20分後に消失し、5-ホルミルウリジンが生成した。光照射の波長は5-ホルミルウリジンの生成効率に影響を及ぼし、その影響は5-ホルミルウリジン前駆体化合物によって異なることがわかった。
本発明の5-ホルミル核酸の生成方法は、任意の位置のヌクレオシドに5-ホルミル基を導入することができる。損傷核酸の一種である5-ホルミル核酸の人為的な生成は、損傷核酸の生成後の種々のタンパク質発現の経時変化を解析することで、核酸損傷に対する生体の防御機構の解明に役立つことが期待され、創薬開発を強力に支援する研究用試薬に広く利用されることが期待される。本発明の5-ホルミル核酸の生成方法は、過ヨウ素酸などの酸化剤を用いないため、糖類やRNAなどの1,2-ジオール含有化合物や生細胞にも適用できるという利点を有する。
Claims (4)
- 以下の式Iで表される化合物またはその塩:
Base1は、以下の式IIで表される化合物:
R1は、以下の式IIIで表される化合物:
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基、分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基、α群:
水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、およびハロゲン原子;
から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいアシル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいシリル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいリン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、-P(R4)R5[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数1から5のアルキルチオ基、炭素数1から6のシアノアルコキシ基、または炭素数1から6のアルキル基で置換されたアミノ基を表す]を表す)。 - 5-ホルミル核酸の生成方法であって、
以下の式Iで表される化合物またはその塩:
Base1は、以下の式IIで表される化合物:
R1は、以下の式IIIで表される化合物:
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基、分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基、α群:
水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、およびハロゲン原子;
から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいアシル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいシリル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいリン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、-P(R4)R5[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数1から5のアルキルチオ基、炭素数1から6のシアノアルコキシ基、または炭素数1から6のアルキル基で置換されたアミノ基を表す]を表す)に光を照射して、以下の式Vで表される化合物またはその塩:
Base2は、以下の式VIで表される化合物:
R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、核酸合成の水酸基の保護基、分岐または環を形成していてもよい炭素数1から7のアルキル基、分岐または環を形成していてもよい炭素数2から7のアルケニル基、α群:
水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、炭素数1から6の直鎖アルキル基、炭素数1から6の直鎖アルコキシ基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、炭素数1から6の直鎖アルキルチオ基、アミノ基、炭素数1から6の直鎖アルキルアミノ基、核酸合成の保護基で保護されたアミノ基、およびハロゲン原子;
から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよくそしてヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数3から12のアリール部分を有するアラルキル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいアシル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいシリル基、該α群から選択される任意の置換基を1以上有していてもよいリン酸基、核酸合成の保護基で保護されたリン酸基、-P(R4)R5[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水酸基、核酸合成の保護基で保護された水酸基、メルカプト基、核酸合成の保護基で保護されたメルカプト基、アミノ基、炭素数1から5のアルコキシ基、炭素数1から5のアルキルチオ基、炭素数1から6のシアノアルコキシ基、または炭素数1から6のアルキル基で置換されたアミノ基を表す]を表す)を得る工程
を含む、方法。
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