一类新型的并六元杂环尿嘧啶肽核酸单体的合成

摘要

肽核酸(peptide nucleic acid,PNA)是核酸(DNA／RNA)的结构模拟分子,PNA的骨架为非手性和中性的仿肽链,而不是核酸中的负电性的磷酯链,因此,PNA不仅保留了碱基间的分子识别性能和序列识别性能,可以序列特异性地识别互补序列的单链DNA或RNA,通过Watson-Crick以及hoosteen氢键形式,形成PNA／DNA或PNA／RNA的双链或三链结构。由于PNA分子为电中性的,大大减弱了天然核酸双链或三链结构结构间的静电排斥作用,因此,PNA／DNA或PNA／RNA双链或三链结构的热稳定性要大大高于天然核酸的双链或三链结构的热稳定性。由于PNA的骨架是通过N-(2-氨基乙基)甘氨酸单元间的氨基与羧基缩合形成的仿肽链,因此,PNA可以借助成熟的固相合成技术来相对大量地合成。正是由于这些原因,PNA作为被广泛用于核酸探针、疾病诊断与治疗,可用于反义和反基因治疗。
　　 然而,PNA应用于诊断和研究方面还存在许多缺陷,诸如水溶性差,容易发生自聚集,细胞通透性差等。因此,研究人员努力通过骨架修饰和核酸碱基修饰等途径来修饰PNA的化学结构,规避其缺陷,优化其性能。
　　 腺嘌呤和胸腺嘧啶(尿嘧啶)在生物领域是十分重要的核酸碱基,由于负责生物化学过程,如基因信息存储和转录等,是碱基间分子识别性能中的完全的碱基配对。因此,人们在腺嘌呤和胸腺嘧啶以及它们的衍生物的性质方面做了很多的努力。为了克服PNA应用方面的缺陷,我们设计并制备了七种腺嘌呤和尿嘧啶衍生物的PNA单体。尤其值得注意的是,我们提出了一种新的方便可行的一步合成并六员杂环尿嘧啶衍生物的方法,符合绿色合成化学,并尝试提出相应的反应机理。所有的产物通过了1H NMR,13C NMR,质谱的表征。由我们合成的PNA单体再合成其相应的寡聚体,有望克服PNA的某些缺陷,并检测与PNA,DNA,RNA的杂交能力。