JPH06256381A - ヌクレオシド誘導体 - Google Patents

ヌクレオシド誘導体

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JPH06256381A
JPH06256381A JP5075130A JP7513093A JPH06256381A JP H06256381 A JPH06256381 A JP H06256381A JP 5075130 A JP5075130 A JP 5075130A JP 7513093 A JP7513093 A JP 7513093A JP H06256381 A JPH06256381 A JP H06256381A
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JP
Japan
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formula
derivative
thiol
group
protecting group
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Application number
JP5075130A
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English (en)
Inventor
Hisatoyo Kato
久豊 加藤
Masao Yoshida
▲祇▼生 吉田
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Toagosei Co Ltd
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Toagosei Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/55Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups

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  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は修飾DNAの合成に際して重要とな
るヌクレオシド誘導体を提供するものである。 【構成】 2'-または3'-水酸基にチオールリンカーを
導入したヌクレオシド誘導体である。 【効果】 本発明で提供される2'-または3'-水酸基
にチオールリンカーあるいは非放射性標識を有するヌク
レオシド誘導体によりリンカー、または、非放射性標識
をオリゴマー中の任意の位置に任意の数だけ導入するこ
とができ、また、核酸本来の機能を損なう可能性も低い
という効果を奏することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえばDNA診断薬
の開発に利用するために必要な、オリゴマー中の任意の
位置に任意の数のチオールリンカーを導入した、修飾D
NAの合成に際して重要となるヌクレオシド誘導体を提
供するものであり、医薬業界で広く利用されるものであ
る。
【0002】
【従来技術】近年、分子生物学の発展にともなって、い
わゆるDNAプローブ法を用いた診断薬などの研究が活
発に行われている。これらの分野では、有機化学的合
成、生化学的合成を問わず、天然型DNAだけでなく特
定の修飾を施した、すなわち、チオールまたはアミノリ
ンカー、あるいは非同位体標識を導入したDNAが研究
材料として盛んに用いられており、その需要は急速に高
まっている。この需要に対応するため、有機合成化学の
分野で、修飾DNAの合成原料として用いることができ
る各種のヌクレオシド誘導体の合成研究が盛んに行われ
てきた。すなわち、核酸塩基部にリンカーあるいは非同
位体標識を導入したヌクレオシドの合成研究であり、下
記の文献等にその代表的成果を見ることができる。 J-P. Roduit, et al. Nucleosides, Nucleotides, 6, 3
49(1987) J. Haralambidis, et al. Nucleic Acids Res., 15, 48
57(1987) Institut Pasteur, WO-88/00593 A. F. Cook, et al., Nucleic Acids Res., 16, 4077(1
988) A. Roget, et al., Nucleic Acids Res., 17, 7643(198
9)コハ゜ニー・オリ・インタ゛ストリー・ソシエテ・アノニム , 公表特許公報 平3-5052
09 これらの業績は、分子生物学の分野に対して新規な修飾
DNAを提供することで、多大な貢献をしてきているも
のである。しかしながら、上記の文献等に記載されたヌ
クレオシド誘導体は、その合成経路において、高価なハ
ロゲン化あるいはチオ化されたヌクレオシドまたは核酸
塩基を必要としているため、合成される修飾DNAも高
価なものとなり、また、核酸塩基部にリンカーあるいは
非放射性標識を導入した場合、核酸塩基が持つ水素結合
性等の機能に変化を生ずさせる恐れがあるものである。
【0003】他の研究者らは、核酸塩基部ではなく、ヌ
クレオシドを構成するフラノース環の特定部分に非放射
性標識等を導入する方法を開発しており、次の公報にそ
の内容が開示されている。カルホルニア・インステイテュート・オフ゛・テクノロシ゛ー , 特許公報 平4-60600ヘキスト・アクチエンケ゛セ゛ルシヤフト , 公開特許公報 平4-290896 しかしこれらの誘導体は、フラノース環の水酸基をアミ
ノ基またはチオール基に変換したことにその構造的特徴
があり、リンカー(スペーサー)部分が含まれていな
い。したがって、これらの誘導体は、J Haralambidisら
が主張する(Nucleic AcidsRes.,15,4857(1987))、長鎖
のリンカーを有している修飾DNAほど二本鎖形成能が
高いという問題に対する満足な解答を与えるものではな
い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】分子生物学の分野で需
要が急速に高まっている修飾DNAを提供するに際して
必要となるヌクレオシドを、チオールリンカーが核酸塩
基部ではなく、ヌクレオシドを構成するフラノース環の
特定部分に結合したヌクレオシド誘導体を提供すること
及びそれを入手容易な天然型ヌクレオシドを出発物質と
して合成する方法を提供することは重要な課題である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意研究を行った結果、核酸塩基部では
なく、ヌクレオシドを構成するフラノース環の特定部分
にチオールリンカーまたはリンカーを介して非放射性標
識が結合したヌクレオシド誘導体を開発することに成功
し、本発明を完成したのである。すなわち、本発明は次
の式[I]で示されるヌクレオシド誘導体に関するもので
ある。
【0006】
【化2】
【0007】但し、式中のBは、プリンまたはピリミジ
ン塩基、R1は水素原子または水酸基の保護基、R2、R
3は、いずれか一方が水素原子、他方が(CH2)n4であ
り、nは3以上の任意の整数を示し、R4は、保護基も
しくは非放射性標識を有することもあるチオール基を示
す。
【0008】 ○式[I]で示されるヌクレオシド誘導体の合成方法 式[I]で示されるヌクレオシド誘導体は、例えば、以下
の様にして、合成することができる。市販のリボヌクレ
オシドを公知の方法(たとえば、H.G.Khorana, et.al.
J.A.Chem.Soc., 84, 430(1962) および86, 4188(196
4),K.K.Ogilvie, et.al. Can.J.Chem., 56, 2768(197
8)および57, 2230(1979))により調製した下記式[II]で
示される5'-水酸基を保護したヌクレオシド誘導体に、
適当な有機溶媒中で、塩基を作用させてアルコキシドを
形成させる。
【0009】
【化3】
【0010】式中、R5は水酸基の保護基であり、Bは
プリンまたはピリミジン残基を示し、好ましくはアデニ
ン残基、グアニン残基、シトシン残基およびウラシル残
基である。
【0011】アルコキシドが形成されたヌクレオシド誘
導体に、X(CH2)nX(Xはハロゲン原子、好ましくは
臭素原子であり、nは3以上の整数である)およびN,N-
ジメチルホルムアミドを加えて数時間から数日間加熱還
流すると、上記式で示されたヌクレオシド誘導体の水酸
基に(CH2)nX基が導入された下記式[III]又は[IV]で
示される2種の誘導体が混合物として生成する。この混
合物はシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製
されそれぞれの化合物に単離できる。
【0012】
【化4】
【0013】
【化5】
【0014】この反応で用いる有機溶媒としては、本反
応の進行を妨害するものでなければ良いが、なかでも、
テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ピリジン、ジメ
トキシエタン、ジエチルエーテルおよびこれらの混合物
が好ましい。塩基としては、水素化金属、アルキル金
属、グリニャール試薬などを用いることができ、好まし
くは、塩化tert-ブチルマグネシウム、塩化sec-ブチル
マグネシウム、tert-ブチルリチウム、sec-ブチルリチ
ウムである。また、触媒として、臭化テトラn-ブチルア
ンモニウム、トリス[2-(2-メトキシエトキシ)エチル]
アミンなどを加えることもできる。水酸基の保護基とし
ては、トリチル型保護基、ベンジルおよびアリル型保護
基、アシル型保護基、シリル型保護基などが例示され、
本発明にとり好ましいものは、4,4'- ジメトキシトリチ
ル基、4-メトキシトリチル基、および、tert-ブチルジ
メチルシリル基である。前記式[III]又は[IV]を用い
て、常法によりチオールあるいはチオカルボン酸などと
の反応を行い、精製物を単離すると、前記式[I]で示さ
れる2'-にアルキレン基を介してチオール基、保護基を
有するチオール基または、非放射性標識を有するチオー
ル基が付加した各種のヌクレオシド誘導体を得ることが
できる。チオール基の保護基は、通常の有機合成手法で
用いられるものであり、トリチル型保護基、ベンジルお
よびアリル型保護基、アシル型保護基、マロネート型保
護基、炭酸エステル型保護基などが例示され、本発明に
とり好ましいものは、アセチル基、ベンゾイル基または
トリチル基である。非放射性標識としては、プローブの
検出などに用いることができるものであり、ビオチン誘
導体、ジニトロフェニル誘導体、ダンシル誘導体、フル
オロセイン誘導体、ローダミン誘導体、アミノフルオレ
ン誘導体などが例示され、本発明にとり好ましいもの
は、ビオチニル、ダンシル、フルオロセインイソチオシ
アニル、スルホローダミニル(テキサスレッド)、また
は、2,4-ジニトロフェニル基である。なお、これらの反
応においては、必要に応じてプリンまたはピリミジン残
基に公知の方法により保護基を導入することができる。
アルキル基の鎖長を示すnは3以上の任意の整数を示す
ものであるが、原料入手の困難性を考慮すると20以下
の整数が本発明にとり好ましい。
【0015】○利用方法 本発明の式[I]で示される2'-、または、3'-水酸基にチ
オールリンカーあるいは該リンカーを介して非放射性標
識を有するヌクレオシド誘導体は、DNA、RNAなど
のオリゴマー中の任意の位置に任意の数のチオールリン
カーあるいは非放射性標識を導入し、他の物質との共有
結合体の調製、あるいは、プローブの検出などに利用さ
れるものであるが、DNA、RNAなどのオリゴマーに
導入するには公知の方法を用いることができ、リン酸ト
リエステル法、ホスホロアミダイト法、H−ホスホネー
ト法あるいはチオホスファイト法などの有機化学的手法
および5'-三リン酸誘導体に変換した後、酵素の作用を
利用する生化学的手法を例示することができる。
【0016】
【作用】本発明の2'-、または、3'-水酸基にリンカーあ
るいは非放射性標識を有するヌクレオシド誘導体におい
ては、リンカー、または、非放射性標識をオリゴマー中
の任意の位置に任意の数だけ導入することができるこ
と、および、従来の核酸塩基部に導入する方法あるい
は、ヌクレオシドを構成するフラノース環の特定部分に
非放射性標識を直接導入する方法に比較して、核酸本来
の機能を損なう可能性が低いという作用を示す。
【0017】
【実施例】以下、実施例により本発明で提供される2'
-、または、3'-水酸基にリンカーを有するヌクレオシド
誘導体の合成例について説明するが、本発明は、これら
の実施例に限定されるものではない。なお、以下の構造
式においては、次の略号を使用する。すなわち、Ad=
アデニン残基、DMTr=4,4'-ジメトキシトリチル基で
ある。
【0018】[実施例5]まず、下記式で示される化合
物1を合成する。
【0019】
【化6】
【0020】5'-O-4,4'-ジメトキシトリチル-アデノシ
ン2.37 g(4.16mmol)のテトラヒドロフラン30ml溶
液に氷冷下で、2.0Mの塩化sec-ブチルマグネシウム/
ジエチルエーテル溶液2.10mlを滴下し15分間攪拌し
たのち、1,10-ジブロモデカン6.24g(20.8mmol)、お
よび臭化テトラ-n-ブチルアンモニウム1.34g(4.16mm
ol)のN,N-ジメチルホルムアミド15ml溶液を加え、5
0時間加熱還流した。放冷後、酢酸エチルで抽出し、飽
和食塩水で洗浄した。無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃
縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製
を行い、淡褐色粉末状の化合物0.25g(収率8%)を
得た。1H−NMR、13C−NMRおよびIR分析によ
り上記化合物1であることを確認した。1H−NMRお
よび13C−NMRシグナルのケミカルシフト、IRシグ
ナルの波数およびシリカゲル薄層クロマトグラフィーの
移動度を以下に示し、1H−NMRチャートを図1、13
C−NMRチャートを図2、IRチャートを図3に示
す。 1 H−NMR(CDCl3)δ:0.83 −2.00 (16
H,m) 3.00 −3.80 (13H,m) 4.00 −4.57 (3H,m) 5.83 −6.34 (3H,m) 6.50 −6.80 (4H,m) 6.93 −7.80 (9H,m) 7.88 (1H,s),8.11 (1H,s)13 C−NMR(CDCl3)δ:25.90 ,28.15 ,
28.71 ,29.28 ,29.33 ,29.37 ,29.57 ,
32.81 ,34.02 ,55.23 ,63.08 ,69.90 ,
71.45 ,81.64 ,83.96 ,86.61 ,86.96 ,
113.20 ,120.13 ,126.94 ,127.89 ,
128.22 ,130.14 ,135.77 ,139.14 ,1
44.57 ,149.63 ,153.09 ,155.36 ,15
8.58 IR(KBr)cm-1:3340,2930,161
0,1510,1250 シリカゲル薄層クロマトグラフィー:Rf:0.42(ク
ロロホルム:メタノール=10:1) 得られた化合物1を用い本発明の下記式で示される化合
物2を合成する。
【0021】
【化7】
【0022】トリチルチオール100mg(0.362mmol)
のN,N-ジメチルホルムアミド2ml溶液に室温下で、60
%油性水素化ナトリウム15.0mg(0.375mmol)を加
え、15分間攪拌後、前記化合物1の140mg(0.17
7mmol)を加え、室温下で16時間攪拌した後、クロロ
ホルムルで抽出し、水および飽和食塩水で洗浄した。無
水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮後、シリカゲルカラム
クロマトグラフィーによる精製を行い、淡黄色粉末状の
化合物0.12gを得た(収率69%)。1H−NMRお
よびIR分析により上記化合物であることを確認し
た。1H−NMRシグナルのケミカルシフト、IRシグ
ナルの波数およびシリカゲル薄層クロマトグラフィーの
移動度を以下に示し、IRチャートを図4に示す。 1 H−NMR(CDCl3)δ:0.87 −1.83 (16
H,m) 1.97 −2.33 (2H,m) 2.77 −4.40 (14H,m) 5.73 −6.20 (3H,m) 6.53 −6.93 (4H,m) 7.03 −7.60 (28H,m) 8.00 (1H,s),8.23 (1H,s) IR(KBr)cm-1:3340,2930,161
0,1510,1250 シリカゲル薄層クロマトグラフィー:Rf:0.50(ク
ロロホルム:メタノール=10:1)
【0023】
【発明の効果】本発明で提供される2'-、または、3'-水
酸基にリンカーあるいは非放射性標識を有するヌクレオ
シド誘導体においては、リンカー、または、非放射性標
識をオリゴマー中の任意の位置に任意の数だけ導入する
ことができること、および、従来の核酸塩基部に導入す
る方法あるいは、ヌクレオシドを構成するフラノース環
の特定部分に非放射性標識を直接導入する方法に比較し
て、核酸本来の機能を損なう可能性が低いという特徴を
有しているため、その利用価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施例1で得られた化合物1の 1H−N
MRチャート。
【図2】図2は実施例1で得られた化合物1の13C−N
MRチャート。
【図3】図3は実施例1で得られた化合物1のIRチャ
ート。
【図4】図4は実施例1で得られた化合物2のIRチャ
ート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12Q 1/68 Z 7823−4B

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の式[I]で示されるヌクレオシド誘導
    体。 【化1】 但し、式中のBは、プリンまたはピリミジン塩基、R1
    は水素原子または水酸基の保護基、R2、R3は、いずれ
    か一方が水素原子で他方が(CH2)n4であり、nは3
    以上の任意の整数を示し、R4は、保護基もしくは非放
    射性標識を有することもあるチオール基を示す。
JP5075130A 1993-03-09 1993-03-09 ヌクレオシド誘導体 Pending JPH06256381A (ja)

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