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WO2004058392A2 - Intramolekular triplettsensibilisierte o-nitrophenylethyl-photoschutzgruppen - Google Patents

Intramolekular triplettsensibilisierte o-nitrophenylethyl-photoschutzgruppen Download PDF

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WO2004058392A2
WO2004058392A2 PCT/EP2003/014823 EP0314823W WO2004058392A2 WO 2004058392 A2 WO2004058392 A2 WO 2004058392A2 EP 0314823 W EP0314823 W EP 0314823W WO 2004058392 A2 WO2004058392 A2 WO 2004058392A2
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WO
WIPO (PCT)
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group
synthon
heteroaryl
aryloxy
heteroaryloxy
Prior art date
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Ceased
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PCT/EP2003/014823
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WO2004058392A3 (de
Inventor
Ramon GÜIMIL
Matthias Scheffler
Sven Stahl
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Febit AG
Original Assignee
Febit AG
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Publication date
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Priority claimed from DE10260592A external-priority patent/DE10260592A1/de
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Definitions

  • the present invention relates to new photoactivatable protective groups, the quantum yield of which is significantly increased by the provision of an intramolecular sensitizer, and to their use in the synthesis of biopolymers.
  • Biochips have become significantly more important for research and diagnostics because they allow fast and highly parallel processing of complex biological questions. For this, however, chips of the highest quality are required, so that there is great interest in new, more effective synthesis methods.
  • Photolabile nucleoside derivatives are used in the light-controlled synthesis of nucleic acid chips.
  • the chain structure of the nucleic acid fragments usually takes place by means of phosphoramidite synthons.
  • the blocks each have a temporary photo protection group that can be removed by exposure to light.
  • the principle of synthesis provides for a cyclic sequence of condensation and deprotection steps (by light).
  • the efficiency with which such a light-controlled synthesis can take place is essentially determined by the photolabile protective groups used, in particular by the efficiency with which these can be removed in the irradiation step.
  • the photo-protecting groups hitherto used for light-controlled synthesis are usually derivatives of ortho-nitrobenzyl (o-NB), the sensitivity of which to light has been known since 1 901.
  • photo-activatable groups based on fused hydrocarbons (aromatics) or heteroaromatics and mixed forms of the three substance classes listed are also used.
  • the most important representatives for light-controlled synthesis include the benzyl, the o-nitrobenzyl and the o- (nitrophenyl) ethyloxy protective group.
  • Nitrobenzyl derivatives were used for the first time by Patchornik 1970 (A. Patchomik, B. Amit, R.B. Woodward JACS, 1 970, 92, 6333) as a photo protection group. Important representatives of this protection group class are in the review by Pillai (1 980) and for nucleoside or nucleotide chemistry in particular (see, for example, Pillai, Org. Photochem. 9 (1 987), 225; Walker et al., J. Am Chem. Soc. 1 10 (1 988), 71 70).
  • NVOC- SPA Fodor et al., Science 251 (1 991), 767 ff.
  • MeNPOC- AC Pease et al., Proc. Natl. Acad. See 91 (1 994), 5022 ff.
  • nitrobenzyl derivatives are described in WO 02/201 50.
  • new o- (nitrophenyl) ethyl compounds which, on the one hand, increase the molar extinction coefficient at the irradiated wavelength on the basis of their substitution pattern, in order to contribute to a significant increase in the population in the triplet state, and on the other hand, this is important for the quantum yield, Stabilize tertiary radicals formed by intramolecular H abstraction in the aci-nitro form via I or M effects.
  • the present invention thus relates to compounds of the general formula (I)
  • R 1 is independently halogen, CN, NO 2 , an optionally substituted alkyl, alkenyl, alkynyl, alkoxy or alkoxycarbonyl radical, or an optionally substituted mono- or polycyclic aryl, aryloxy, heteroaryl or
  • R 2 is a mono- or polycyclic aryloxy or heteroaryloxy radical or polycyclic aryl or heteroaryl radical with at least three condensed rings
  • R 3 is a trialkylsilyl radical, an optionally substituted alkyl, alkenyl, alkynyl, alkoxy or alkoxycarbonyl radical, or an optionally substituted mono- or polycyclic aryl
  • Alkyl, alkenyl, alkynyl, alkoxy and alkoxycarbonyl radicals can be straight-chain, branched or cyclic.
  • several adjacent radicals R 1 can form a 5- or 6-membered saturated or unsaturated, carbocyclic or heterocyclic ring.
  • Substituents of alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aryloxy or heteroaryloxy groups are preferably selected from halogen, for example F, Cl, Br or I, OH, SH, -O-, OC r C 8 -alkyl, e.g.
  • the leaving group Y is a group which can be split off when the compound (I) reacts with another compound.
  • Y is preferably a leaving group which can be split off by reaction with a nucleophile, optionally in the presence of an auxiliary base such as pyridine.
  • Preferred examples of Y are: Cl, Br, I, aryl, e.g. B. phenyl, tosylate, mesylate, trifluorosulfonate,
  • R 3 is preferably a group with up to 6 carbon atoms, for example a trialkylsilyl radical, an alkyl, alkenyl, alkynyl, alkoxy or alkoxycarbonyl radical with up to 6 carbon atoms.
  • radicals R 2 are unsubstituted, mono-, di-, tri-, etc. substituted aryloxy or heteroaryloxy radicals which have one or more rings, for example 2, 3, 4, 5 or 6 fused rings, or aryl or Heteroaryl radicals which have 3 or more, for example 4, 5 or 6 fused rings, for.
  • Preferred aryl, aryloxy, heteroaryl or heteroaryloxy radicals R 2 are, for example, tetra-, penta- or hexacyclic ring systems.
  • Particularly preferred radicals R 2 which lead to a significant increase in the quantum yield and are furthermore distinguished by their own fluorescence, are, for example, pyrene, benzo [b] fluoranthene, fluoranthrene, 9, 10-diphenylanthracene or acenaphthylene or other radicals with 4 or more condensed or fused rings.
  • the protective groups according to the invention can be used in the particularly preferred fields of application for the synthesis or / and quality control of supports or biochips, for example in processes as described in WO 01/36086 or WO 02/16375, preferably in fluidic microprocessors as described in WO 00/13018. and are used for quality control in the special environment of Geniom ® technology from febit ag.
  • colored (compared to the cleavage products of the conventional photo protection groups) or possibly fluorescent cleavage products can now be used for an online quality control.
  • the condensation of the compounds (I) on the functional group (s) of substrates is preferably carried out via an oxycarbonyl (OCO) or sulfonyl group (SO 2 ).
  • OOCO oxycarbonyl
  • SO 2 sulfonyl group
  • the oxycarbonyl group is introduced either directly with phosgene or compounds derived therefrom (diphosgene, triphosgene, carbonyldiimidazole or disuccinimdyl carbonate).
  • Amino acids and amino acid-modified solid phases, peptides and peptide-modified solid phases, proteins and. are suitable as substrates protein-modified solid phases, antibodies and antibody-modified solid phases; 2'-, 3'- and / or 5'- protected (nucleosides, nucleotides, phosphoamidites, H-phosphonates, nucleoside triphosphates, oligonucleotides, as well as DNA, RNA, PNA, LNA analogues) as well as their solid-phase-bound derivatives; Sugar derivatives and sugar derivative-modified solid phases (e.g. mono-, di-, oligo-, polysaccharides etc.).
  • Linker and spacer molecules and their solid-phase-bound derivatives from the field of combinatorial chemistry, solid-phase-based biopolymer synthesis are also suitable substrates.
  • Other protecting groups e.g. Protective groups which can be split off chemically, optionally in solid-phase-supported form, are suitable as substrates.
  • the compounds (I) can be used as part of a two-stage tandem protective group, e.g. coupled to a trityl group.
  • These two-stage tandem protective groups can also preferably be used for the synthesis or / and quality control of microfluidic processors, e.g. used in GenionrT technology.
  • Another object of the invention is the use of a compound (I) for the production of protected synthons for the light-controlled synthesis of biopolymers, such as nucleic acids, for example DNA or RNA.
  • biopolymers such as nucleic acids, for example DNA or RNA.
  • the compounds are also suitable for the synthesis of other biopolymers, such as peptides, peptide nucleic acids (PNA) or saccharides.
  • the synthon can be a monomeric building block, for example a nucleoside derivative or a peptide derivative, but also an oligomeric building block, for example a dimer or trimer, ie for example a di- or trinucleoside derivative or a di- or tripeptide derivative.
  • the synthon is particularly preferably a phosphoramidite building block.
  • nucleotide synthesis building blocks for example phosphate or phosphonate building blocks
  • Linker or spacer units for example as phosphoramidites, can also be used as synthons.
  • the compound (I) can also be coupled to another protective group, for example as described in DE 101 32 025.6 or PCT / EP02 / 07389.
  • Yet another object of the invention is a protected synthon for the light-controlled synthesis of biopolymers, which carries at least one photolabile protective group, which is formed by reaction (of the synthon) with compound (I) by substitution of Y.
  • synthons for building nucleic acid polymers are compounds of the general formulas (IIa), (IIb), (IIc) or (III):
  • B is hydrogen or an organic radical, for example an optionally substituted CC 10 alkyl radical such as CH 3 , and preferably a heterocyclic base, in particular a nucleobase, for example a pyrimidine base, selected from natural pyrimidine bases such as cytosine, thymine or uracil, and non-natural pyrimidine bases, such as 5- methylcytosine, or a purine base selected from natural ones Is purine bases, such as adenine or guanine, or non-natural purine bases, such as 2,6-diaminopurine, hypoxanthine or xanthine, and where the nucleobase can optionally carry one or more protective groups
  • Z is formed from the compound (I) by substitution of Y, R 5 is H, OH, R 8 or OR 8 , where R 8 each independently represents halogen, CN or an optionally substituted C r C 8 alkyl, C 2 -C 8 alkenyl, C 2 -C 8
  • the protected synthons according to the invention can be used for the light-controlled synthesis of biopolymers, in particular nucleic acids.
  • the splitting off of the protective group Z can be monitored optically.
  • Figure 2 describes a possible synthetic scheme for the representation of type II photoprotection groups using the example of anthracene.
  • the cup-scratch chemistry or the Stille or Suzuki coupling are used.
  • all other methods that are compatible with the functional groups or masked forms can also be used for C-C linking.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft neue photoaktivierbare Schutzgruppen, deren Quantenausbeute durch Bereitstellung eines intramolekularen Sensibilisators signifikant erhöht werden, und deren Verwendung bei der Synthese von Biopolymeren.

Description

Intramolekular triplettsensibilisierte o-Nitrophenylethyl- Photoschutzgruppen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft neue photoaktivierbare Schutzgruppen, deren Quantenausbeute durch Bereitstellung eines intramolekularen Sensibilisators signifikant erhöht werden, und deren Verwendung bei der Synthese von Biopolymeren.
Die Technologie der lichtgesteuerten Synthese von Biopolymeren unter Verwendung fotolabiler Schutzgruppen eröffnet die Möglichkeit, Biochips in situ durch Synthese aus Monomer- und Oligomerbausteinen zu erzeugen. Biochips haben für die Forschung und Diagnostik ganz erheblich an Bedeutung gewonnen, da sie eine schnelle und hochparallele Bearbeitung komplexer biologischer Fragestellungen erlauben. Hierzu werden jedoch Chips von höchster Qualität benötigt, so dass ein hohes Interesse an neuen effektiveren Synthesemethoden besteht.
Bei der lichtgesteuerten Synthese von Nukleinsäure-Chips finden fotolabile Nukleosid-Derivate Verwendung. Hierbei findet der Kettenaufbau der Nukleinsäure-Fragmente üblicherweise mittels Phosphoramidit-Synthonen statt. Die Bausteine tragen jeweils eine temporäre Fotoschutzgruppe, die durch Lichteinstrahlung entfernt werden kann. Das Syntheseprinzip sieht eine zyklische Abfolge von Kondensations- und Deprotektions-Schritten (durch Licht) vor. Die Effizienz, mit der eine solche lichtgesteuerte Synthese erfolgen kann, wird im Wesentlichen durch die verwendeten fotolabilen Schutzgruppen, insbesondere durch die Effizienz, mit der diese im Bestrahlungsschritt entfernt werden können, bestimmt. Bei den bislang zur lichtgesteuerten Synthese verwendeten Fotoschutzgruppen handelt es sich üblicherweise um Derivate des ortho-Nitrobenzyls (o-NB), dessen Lichtsensibilität seit 1 901 bekannt ist. Darüber hinaus kommen aber auch photoaktivierbare Gruppen auf der Basis anellierten Kohlenwasserstoffe (Aromaten) bzw. Heteroaromaten und Mischformen der drei aufgeführten Substanzklassen zum Einsatz.
Zu den wichtigsten Vertretern für die lichtgesteuerte Synthese gehören die Benzyl-, die o-Nitrobenzyl und die o-(Nitrophenyl)ethyloxyschutzgruppe.
Nitrobenzylderivate wurden erstmalig durch Patchornik 1970 (A. Patchomik, B. Amit, R.B. Woodward JACS, 1 970, 92, 6333) als Photoschutzgruppe verwendet. Wichtige Vertreter d ieser Schutzgruppenklasse sind im Review von Pillai ( 1 980) und für die Nukleosid- bzw. Nukleotidchemie im besonderen (vgl. z.B. Pillai, Org. Photochem. 9 ( 1 987), 225; Walker et al., J. Am. Chem.Soc. 1 10 ( 1 988), 71 70) publiziert. Die beiden Gruppen, die die größte wirtschaftliche Relevanz besitzen, sind die NVOC- (S. P. A. Fodor et al., Science 251 ( 1 991 ), 767 ff.) und die MeNPOC- (A. C. Pease et al., Proc. Natl. Acad. Sei. 91 ( 1 994), 5022 ff.) Photoschutzgruppe. Weitere Nitrobenzylderivate sind in WO 02/201 50 beschrieben.
Muller und seine Mitarbeiter haben in die NVOC-Schutzgruppe eine fluoreszierende Coumaringruppe eingeführt. (C. Muller et al, Helv. Chim Acta 2001 , 84, 3735-3740). Dies erlaubt den Einsatz im Rahmen einer
Qualitätskontrolle, dient aber nicht dazu den Triplettzustand zu populieren.
Verlängert man die Methylkette des Benzyls um ein CH2-Fragment, gelangt man zu den 2-(Nitrophenyl)ethyl-photoschutzgruppen. Derartige Schutzgruppen werden z.B. in DE-A-44 44 996, DE-A-1 96 20 1 70, DE-A- 198 58 440, US-A-5,763,599, WO 00/35931 , DE-A-1 99 52 1 13, WO 00/61 594 und WO 02/201 50 beschrieben. Bisherige Schutzgruppen auf Basis von o-Nitrobenzyl oder o-Nitrophenyl- ethyl, wie z.B. NVOC, MeNPOC bzw. NPPOC, zeichnen sich durch niedrige Absorptionskoeffizienten bei der eingestrahlten Wellenlänge des anregenden Lichts aus. Dies führt zu einer geringen Population des ersten angeregten Elektronenzustands der Nitrogruppe (n/7*), so dass nur ein kleiner Teil durch ISC in den Triplettzustand übergehen kann. Dies führt zu einer geringen Quanteneffizienz und zu Nachteilen bei der Verwendung als Photoschutzgruppen bei der Synthese von Biopolymeren.
In der vorliegenden Anmeldung werden neue o-(Nitrophenyl)ethyl- Verbindungen bereitgestellt, die aufgrund ihre Substitutionsmusters einerseits den molaren Extinktionskoeffizienten bei der eingestrahlten Wellenlänge erhöhen, um so an einer signifikanten Erhöhung der Population im Triplettzustand beizutragen, und anderseits das für die Quantenausbeute bedeutsame, durch intramolekulare H-Abstraktion gebildete tertiäre Radikal in der aci-nitro Form über I- oder M-Effekte stabilisieren.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit Verbindungen der allgemeinen Formel (I)
Figure imgf000004_0001
worin R1 jeweils unabhängig Halogen, CN, NO2, ein gegebenenfalls substituierter Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Alkoxy- oder Alkoxycarbonylrest ist, oder ein gegebenenfalls substituierter mono- oder polycyclischer Aryl-, Aryloxy-, Heteroaryl- oder
Heteroaryloxyrest ist, und wobei gegebenenfalls benachbarte Reste R1 unter Bildung eines
5- oder 6-gliedrigen gegebenenfalls Heteroatome enthaltenden Ringes verbrückt sein können,
R2 ein mono- oder polycyclischer Aryloxy- oder Heteroaryloxyrest oder polycyclischer Aryl- oder Heteroarylrest mit mindestens drei kondensierten Ringen ist, R3 ein Trialkylsilylrest, ein gegebenenfalls substituierter Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Alkoxy- oder Alkoxycarbonylrest ist, oder ein gegebenenfalls substituierter mono- oder polycyclischer Aryl-,
Aryloxy-, Heteroaryl- oder Heteroaryloxyrest ist, m eine ganze Zahl von 0-4 ist, p 0 oder 1 ist, X eine Gruppe ausgewählt aus -C( = O)-, -O-C( = O)-, -O-C( = S)- oder
S( = O)2 ist und Y H, eine Abgangsgruppe oder ein Substrat ist.
Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Alkoxy- und Alkoxycarbonylreste können geradkettig, verzweigt oder cyclisch sein. Gegebenenfalls können mehrere benachbarte Reste R1 einen 5- oder 6-gliedrigen gesättigten oder ungesättigten, carbocyclischen oder heterocyclischen Ring bilden.
Substituenten von Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl, Aryl-, Heteroaryl-, Aryloxy- oder Heteroaryloxygruppen sind vorzugsweise ausgewählt aus Halogen, z.B. F, Cl, Br oder I, OH, SH, -O-, O-CrC8-Alkyl, z.B. OCH3, S-CrC8-Alkyl, CO-CrC8-Alkyl, COO-CrC8-Alkyl, COOH, OCO-CrC8-Alkyl, -S-, -S(O)2-, NO2/ CN, NR4-(CrC8-)-Alkyl oder N,N Di-(C C8-)-Alkyl, wobei R4 H oder eine Aminoschutzgruppe ist. Die Substituenten können an dem betreffenden Rest einfach oder mehrfach vorliegen. Heteroaryl- oder Heteroaryloxygruppen umfassen aromatische Ringsysteme mit Heteroatomen, wie O, N oder/und S. Das Symbol m ist vorzugsweise eine ganze Zahl von 0 bis 2, besonders bevorzugt 0 oder 1 .
Die Abgangsgruppe Y ist eine Gruppe, die bei Reaktion der Verbindung (I) mit einer anderen Verbindung abgespalten werden kann. Vorzugsweise ist Y eine durch Reaktion mit einem Nukleophil gegebenenfalls in Gegenwart einer Hilfsbase wie Pyridin abspaltbare Abgangsgruppe. Bevorzugte Beispiele für Y sind: Cl, Br, I, Aryl, z. B. Phenyl, Tosylat, Mesylat, Trifluorsulfonat,
Figure imgf000006_0001
*t _ "N02 -+
Die Anzahl der Kohlenstoffatome in den Resten R1 und R3 der Verbindung (I) ist vorzugsweise auf jeweils 25 beschränkt. R3 ist vorzugsweise eine Gruppe mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, z.B. ein Trialkylsilylrest, ein Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Alkoxy- oder Alkoxycarbonylrest mit bis zu 6 Kohlenstoff atomen.
Beispiele für geeignete Reste R2 sind nichtsubstituierte, mono-, di-, tri-, etc. substituierte Aryloxy- oder Heteroaryloxyreste, die einen Ring oder mehrere, z.B. 2, 3, 4, 5 oder 6 kondensierte Ringe aufweisen, oder Aryl- oder Heteroarylreste, die 3 oder mehr, z.B. 4, 5 oder 6 kondensierte Ringe aufweisen, z. B. Phenyloxy-, Naphthyloxy-, Anthracenyl-, Anthracenyloxy-, Phenanthrenyl-, Phenanthrenyloxy-, etc. Ringsysteme, sowie deren Oxa-, Aza- und Thia- bzw. Oxo-, Azo-, Thio-Derivate, z.B. Pyridyloxy-, Pyrrolyloxy-Gruppen. Bevorzugte Aryl-, Aryloxy-, Heteroaryl- oder Heteroaryloxyreste R2 sind z.B. tetra-, penta- oder hexacyclische Ringsysteme. Besonders bevorzugte Reste R2, die zu einer signifikanten Erhöhung der Quantenausbeute führen, und sich darüber hinaus noch durch eine Eigenfluoreszenz auszeichnen, sind z.B. Pyrene, Benzo[b]fluoranthene, Fluoranthrene, 9, 10-Diphenylanthracene oder Acenaphthylene oder andere Reste mit 4 oder mehr kondensierten bzw. anellierten Ringen.
Die erfindungsgemäßen Schutzgruppen können in den besonders bevorzugten Applikationsfeldern zur Synthese oder/und Qualitätskontrolle von Trägern bzw. Biochips, z.B. in Verfahren wie in WO 01 /36086 oder WO 02/16375 beschrieben, vorzugsweise bei fluidischen Mikroprozessoren, wie in WO 00/13018 beschrieben, und in dem besonderen Umfeld der Geniom® Technologie der febit ag zur Qualitätskontrolle zum Einsatz kommen. Neben dem Fluoreszenzsignal können nun farbige (im Vergleich zu den Abspaltungsprodukten der konventionellen Photoschutzgruppen) bzw. eventuell fluoreszierende Abspaltungsprodukte zu einer online Qualitätskontrolle herangezogen werden.
Abbildung 1 zeigt einige besonders bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verbindungen mit R2 = Aryloxy oder Heteroaryloxy (Typ I) und Verbindungen mit R2 = Aryl oder Heteroaryl (Typ II).
Darüber hinaus sind alle Verbindungen (I) besonders bevorzugt, die in p- Position zur NO2-Gruppe, Cl, Br oder J als Rest R1 enthalten.
Die Kondensation der Verbindungen (I) an die funktionelle(n) Gruppe(n) von Substraten erfolgt vorzugsweise über eine Oxycarbonyl- (OCO) oder Sulfonylgruppe (SO2). Die Einführung der Oxycarbonylgruppe erfolgt entweder direkt mit Phosgen oder sich davon ableitenden Verbindungen (Diphosgen, Triphosgen, Carbonyldiimidazol oder Disuccinimdylcarbonat).
Als Substrate geeignet sind Aminosäuren und aminosäuremodifizierte Festphasen, Peptide und peptidmodifizierte Festphasen, Proteine und proteinmodifizierte Festphasen, Antikörper und antikörpermodifizierte Festphasen; 2'-, 3'- oder/und 5'- geschützte (Nucleoside, Nucleotide, Phosphoamidite, H-Phosphonate, Nucleosidtriphosphate, Oligonukleotide, sowie DNA, RNA, PNA, LNA-Analoga) so wie deren festphasengebundene Derivate; Zuckerderivate und zuckerderivatmodifizierte Festphasen (z.B. Mono-, Di-, Oligo-, Polysaccharide etc.).
Linker- und Spacermoleküle und deren festphasengebundene Derivate aus dem Bereich der kombinatorischen Chemie, der Festphasen-gestützten Biopolymersynthesen sind ebenfalls geeignete Substrate. Auch andere Schutzgruppen, z.B. chemisch abspaltbare Schutzgruppen gegebenenfalls in festphasengestützter Form, sind als Substrate geeignet.
Weiterhin können die Verbindungen (I) als Teil einer zweistufigen Tandemschutzgruppe eingesetzt werden, z.B. gekoppelt an eine Tritylgruppe. Diese zweistufigen Tandemschutzgruppen können ebenfalls bevorzugt zur Synthese oder/und Qualitätskontrolle von mikrofluidischen Prozessoren, z.B. in der GenionrT Technologie zur Anwendung gelangen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer Verbindung (I) zur Herstellung von geschützten Synthonen für die lichtgesteuerte Synthese von Biopolymeren, wie etwa Nukleinsäuren, z.B. DNA oder RNA. Es ist jedoch anzumerken, dass die Verbindungen auch zur Synthese von anderen Biopolymeren, wie etwa Peptiden, Peptidnukleinsäuren (PNA) oder Sacchariden, geeignet sind. Das Synthon kann ein monomerer Baustein, z.B. ein Nukleosidderivat oder ein Peptidderivat, aber auch ein oligomerer Baustein, z.B. ein Dimer oder Trimer, d.h. beispielsweise ein Di- oder Trinukleosidderivat oder ein Di- oder Tripeptidderivat, sein. Besonders bevorzugt ist das Synthon ein Phosphoramidit-Baustein . Es können jedoch auch andere Nukleotidsynthese-Bausteine, z.B. Phosphat-, oder Phosphonat-Bausteine, verwendet werden. Weiterhin können als Synthone auch Linker- bzw. Spacerbausteine, z.B. als Phosphoramidite, eingesetzt werden. Die Verbindung (I) kann auch an eine andere Schutzgruppe gekoppelt sein, z.B. wie in DE 101 32 025.6 oder PCT/EP02/07389 beschrieben.
Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein geschütztes Synthon für die lichtgesteuerte Synthese von Biopolymeren, das mindestens eine fotolabile Schutzgruppe trägt, die durch Reaktion (des Synthons) mit Verbindung (I) durch Substitution von Y hervorgegangen ist.
Bevorzugte Beispiele für Synthone zum Aufbau von Nukleinsäurepolymeren sind Verbindungen der allgemeinen Formeln (lla), (llb), (llc) oder (lld):
Figure imgf000009_0001
worin B Wasserstoff oder ein organischer Rest, z.B. ein gegebenenfalls substituierter C C10 Alkylrest wie CH3, und vorzugsweise eine heterocyclische Base, insbesondere eine Nukleobase, beispielsweise eine Pyrimidinbase, ausgewählt aus natürlichen Pyrimidinbasen wie Cytosin, Thymin oder Uracil, und nicht natürlichen Pyrimidinbasen, wie 5- Methylcytosin, oder eine Purinbase, ausgewählt aus natürlichen Purinbasen, wie Adenin oder Guanin, oder nicht natürlichen Purinbasen, wie 2,6-Diaminopurin, Hypoxanthin oder Xanthin ist, und wobei die Nukleobase gegebenenfalls eine oder mehrere Schutzgruppen tragen kann, Z aus der Verbindung (I) durch Substitution von Y gebildet ist, R5 H, OH, R8 oder OR8 ist, wobei R8 jeweils unabhängig Halogen, CN oder ein gegebenenfalls substituierter CrC8-Alkyl-, C2-C8-Alkenyl-, C2-C8-Alkinyl- oder C,-C8-Alkoxyrest ist, der ebenfalls - sofern erforderlich - eine Schutzgruppe tragen kann, einer von R6 und R7 eine gegebenenfalls geschützte Phosphat-, Phosphonat- oder Phosphoramiditgruppe ist und der andere H oder eine Schutzgruppe ist, wobei als Schutzgruppen auf dem Gebiet der Festphasen-Nukleinsäuresynthese übliche Schutzgruppen verwendet werden können, sofern sie nicht mit der Schutzgruppe Z oder anderen in der Verbindung vorhandenen Schutzgruppen interferieren.
Die erfindungsgemäßen geschützten Synthone können zur lichtgesteuerten Synthese von Biopolymeren, insbesondere von Nukleinsäuren eingesetzt werden. Dabei kann zur Verbesserung der Syntheseeffizienz eine optische Überwachung der Abspaltung der Schutzgruppe Z erfolgen.
Die Synthese der Verbindungen (I) und diese Verbindungen enthaltender Synthone erfolgt im Wesentlichen nach den in WO96/18634 und WO97/44345 beschriebenen Verfahren.
In Abbildung 2 ist ein mögliches Syntheseschema zur Darstellung der Photoschutzgruppen des Typs II am Beispiel von Anthracen beschrieben. Zur C-C-Verknüpfung werden die Cupratchemie oder die Stille- bzw. Suzuki-Kopplung herangezogen. Darüber hinaus kommen aber auch alle anderen Methoden, die zu den funktionellen Gruppen oder maskierten Formen kompatibel sind, zur C-C-Verknüpfung in Frage.

Claims

Ansprüche
Verbindung der allgemeinen Formel (I)
Figure imgf000011_0001
worin
R1 jeweils unabhängig Halogen, CN, NO2, ein gegebenenfalls substituierter Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Alkoxy- oder
Alkoxycarbonylrest ist, oder ein gegebenenfalls substituierter mono- oder polycyclischer Aryl-, Aryloxy-, Heteroaryl- oder
Heteroaryloxyrest ist, und wobei gegebenenfalls benachbarte Reste R1 unter Bildung eines 5- oder 6-gliedrigen gegebenenfalls Heteroatome enthaltenden Ringes verbrückt sein können, R2 ein mono- oder polycyclischer Aryloxy- oder Heteroaryloxyrest oder polycyclischer Aryl- oder Heteroarylrest mit mindestens
3 kondensierten Ringen ist, R3 ein Trialkylsilylrest, ein gegebenenfalls substituierter Alkyl-,
Alkenyl-, Alkinyl-, Alkoxy- oder Alkoxycarbonylrest ist, oder ein gegebenenfalls substituierter mono- oder polycyclischer
Aryl-, Aryloxy-, Heteroaryl- oder Heteroaryloxyrest ist, m eine ganze Zahl von 0-4 ist, p 0 oder 1 ist,
X eine Gruppe ausgewählt aus -C( = O)-, -O-C( = O)-, -O-C( = S)- oder S( = O)2 ist und Y H, eine Abgangsgruppe oder ein Substrat ist.
2. Verbindung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass R2 eine polycyclische Aryl-, Aryloxy-, Heteroaryl- oder Heteroaryloxygruppe mit mindestens drei kondensierten Ringen ist.
3. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass R2 eine Aryl-, Aryloxy-, Heteroaryl- oder Heteroaryloxygruppe mit mindestens vier kondensierten Ringen ist.
4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass R2 eine Pyren-, Pyrenoxy-, Benzo[b]fluoranthren-, Benzo[b]fluoranthrenoxy-, Fluoranthren-, Fluoranthrenoxy-, 9, 10- Diphenylanthracen-, 9, 10-Diphenylanthracenoxy-, Acenaphthylen- oder Acenaphthylenoxygruppe ist.
5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass R3 eine Gruppe mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen darstellt.
6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Y eine durch Reaktion mit einem Nukleophil gegebenenfalls in Gegenwart einer Hilfsbase abspaltbare Abgangsgruppe ist.
7. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Y ausgewählt ist aus:
Cl, Br, I, Aryl, Tosylat, Mesylat, Trifluorsulfonat
Figure imgf000013_0001
8. Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung von geschützten Synthonen für die lichtgesteuerte
Synthese von Biopolymeren.
9. Verwendung nach Anspruch 8 für die Synthese von Nukleinsäuren, z.B. DNA oder RNA, oder Peptiden.
10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Synthon ein Phosphoramidit ist.
1 1 . Geschütztes Synthon für die lichtgesteuerte Synthese von
Biopolymeren, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine fotolabile Schutzgruppe trägt, die durch
Reaktion des Synthons mit einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durch Substitution von Y hervorgegangen ist.
2. Synthon nach Anspruch 1 1 mit der allgemeinen Formel (lla), (llb), (llc) oder (lld):
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000014_0002
wobei
B Wasserstoff oder ein organischer Rest, insbesondere eine heterocyclische Base ist, Z aus der Verbindung (I) durch Substitution von Y gebildet ist,
R5 H, OH, R8 oder OR8 ist, wobei R8 jeweils unabhängig
Halogen, CN oder ein gegebenenfalls substituierter C,-C8-
Alkyl-, C2-C8-Alkenyl-, C2-C8-Alkinyl- oder C2-C8-Alkoxyrest ist, einer von R6 und R7 eine gegebenenfalls geschützte Phosphat-,
Phosphonat- oder Phosphoramiditgruppe ist und der andere H oder eine Schutzgruppe ist.
3. Synthon nach Anspruch 1 1 oder 1 2, dadurch gekennzeichnet, dass B eine natürliche oder nicht natürliche Nukleobase ist.
4. Verwendung eines geschützten Synthons nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13 zur lichtgesteuerten Synthese von Biopolymeren.
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