一种扩展型荧光核苷类似物及其制备方法与流程

本发明是一种扩展型荧光核苷类似物及其制备方法，两个噻吩通过炔键与嘧啶环形成共轭结构，使天然核苷显示出良好的荧光特性，可作为荧光核苷探针，在生物化学及医药等领域有很好的应用前景。

技术背景

核酸是生命体的重要遗传物质，在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中，扮演着至关重要的角色，其研究早已成为分子生物学、生物化学等各个研究领域的焦点。核苷类化合物在抗肿瘤、抗病毒和抗艾滋病药物中占有重要的地位，是目前公认有抗病毒潜能的一类药物。

目前，核酸的研究工作，主要依赖于荧光光谱、电泳、核磁共振和X-射线单晶衍射等技术手段。其中，荧光光谱以其操作简单、灵敏度高、选择性强等特点，受到众多研究者的青睐，已广泛用于核酸的构象转变过程及其构象动力学的研究中。

常见荧光探针结构较大，且对生物活性有一定影响，在生物检测等领域的应用受到限制。而荧光核苷类似物由于其特殊的结构，使得它在细胞中比其它荧光探针具有更好的生物兼容性。因此，越来越多的化学工作者开始对天然核苷进行结构修饰以增加其荧光强度。国外对荧光核苷的研究比较活跃，已开发了一系列衍生物，在单核苷的多态性(SNP)检测及核酸结构和功能的研究等方面应用广泛，而国内发展则相对缓慢。核苷类似物的合成存在反应步骤长，条件苛刻，后处理繁琐且生成物的产率低等缺点。

技术实现要素：

本发明通过选用2,2'-二噻吩与5-碘尿苷经Sonogashira偶联反应得到具有荧光特性的核苷类似物。本发明与先合成修饰碱基再进行糖苷化合成方法相比，具有反应条件温和、易控制和产率高等特点。

具体方法是第一步先将2,2'-二噻吩碘化；第二步将5-碘-2,2'-二噻吩与三甲基硅乙炔等进行炔基化反应；第三步则是将2,2'-二噻吩炔基化产物与5-碘尿苷在钯催化剂下，进行Sonogashira偶联反应，得到荧光核苷类似物。

本发明采用的技术方案如下：

一种新型荧光核苷类似物及其制备方法，包括以下步骤：

1)以2,2'-二噻吩与N-碘代丁二酰亚胺为原料，在20～50℃条件下反应得5-碘-2,2'-二噻吩。

2)5-碘-2,2'-二噻吩与三甲基硅乙炔为原料，在钯催化剂、碘化亚铜、三乙胺作用下，50～70℃下搅拌一段时间后，用碳酸钾反应脱去三甲基甲硅烷基，得到2,2'-二噻吩炔化物，无需提纯，直接进行下一步反应。

3)将上述步骤得到的产物和5-碘尿苷加入含有N,N-二甲基甲酰胺的圆底烧瓶中，再分别加入一定量的钯催化剂和碘化亚铜，65～70℃下反应一段时间，过滤、洗涤、萃取和柱层析色谱得到最终产物。

上述方法中，2,2'-二噻吩与N-碘代丁二酰亚胺的反应时间为5～8小时，得到白色固体。

上述方法中，2,2'-二噻吩炔基化的反应时间为7～10小时，得到浅褐色固体。

上述方法中，2,2'-二噻吩炔基化产物和5-碘尿苷反应时间为2～5小时，过滤、洗涤、萃取和柱层析色谱得淡黄色固体。

本发明是一种新型的荧光核苷类似物的制备方法，该产物具有优良的荧光性质，可作为荧光探针，在生物化学和医药学等领域应用广泛。

附图说明

图1 5-碘-2,2'-二噻吩的制备

图2 2,2'-二噻吩炔化物的制备

图3荧光核苷类似物的制备

具体实施方式

以下为本发明的具体实施方式，具体合成路线分为三步。

第一步，制备5-碘-2,2'-二噻吩。以氯仿为溶剂，2,2'-二噻吩和N-碘代丁二酰亚胺在20～50℃下反应5～8小时，其反应表达式见图1。

第二步，制备2,2'-二噻吩炔化物。将第一步得到的产物和三甲基硅乙炔加入含有N,N-二甲基甲酰胺的圆底烧瓶中，加入一定量的钯催化剂、碘化亚铜和三乙胺，在50～70℃下反应4～6小时，降至室温后加入碳酸钾，继续反应3～5小时，其反应表达式见图2。

第三步，制备核苷类似物，将2,2'-二噻吩炔化物和5-碘尿苷溶于N,N-二甲基甲酰胺，再加入一定量钯催化剂、碘化亚铜和三乙胺，在65～70℃下反应2～5小时，过滤、洗涤、萃取和柱层析色谱得到最终产物，其反应表达式见图3。

实例一：5-碘-2,2'-二噻吩的合成

在圆底烧瓶中分别加入0.499g(3mmol)2,2'-二噻吩，0.810g(3.6mmol)N-碘代丁二酰亚胺和30ml氯仿，然后搅拌升温至20～50℃反应7小时。冷却至室温，加入5ml去离子水析出杂质，再用乙酸乙酯萃取(3×5ml)，旋转蒸发后得白色固体0.75g，产率为86％。

实例二：2,2'-二噻吩炔化物的合成

氮气保护下，在反应管中分别加入上步反应的产物5-碘-2,2'-二噻吩粗产品、25ml N,N-二甲基甲酰胺、0.46ml(3.6mmol)三甲基硅乙炔、0.08g(0.12mmol)双三苯基磷二氯化钯、0.11g(0.57mmol)碘化亚铜和1,7ml(12mmol)三乙胺，升温至50～70℃反应4小时。温度降至室温后加入1g(4.5mmol)碳酸钾，常温搅拌3小时，溶液呈浅褐色。过滤、旋蒸后，加入10ml去离子水，用乙酸乙酯萃取(3×5ml)，合并有机相旋转蒸发后，得浅褐色固体0.39g，产率为83％。

实例三：荧光核苷类似物的合成

在氮气保护下，向反应管中分别加入上步反应得到的2,2'-二噻吩炔化物、0.37g(1mmol)5-碘尿苷、0.06g(0.05mmol)双三苯基磷二氯化钯、0.01g(0.07mmol)碘化亚铜、0.7ml(5.3mmol)三乙胺以及20ml N,N-二甲基甲酰胺，在65～70℃反应4小时。过滤除去固体，滤液浓缩后加入10ml二氯甲烷稀释，用饱和食盐水洗三遍，有机相用无水硫酸钠干燥过夜。过滤、旋蒸后，用甲醇/二氯甲烷混合溶剂过柱得核苷衍生物0.60g(淡黄色固体)，产率为70％。