背景及概述

構(gòu)成DNA的基本結(jié)構(gòu)單位是脫氧核苷酸，結(jié)構(gòu)修飾因此主要集中在磷酸骨架、糖環(huán)及堿基部分，這些修飾可以幫助提高寡聚脫氧核苷酸的穩(wěn)定性及在細胞體內(nèi)的雜交配對，同時也可以改變寡聚核苷酸的一些性質(zhì)。在這之中，堿基部分承擔著核酸的專一性識別功能。因此，引入一些指示性功能基團用作分子探針生物傳感器，或?qū)@部分結(jié)構(gòu)進行修飾開發(fā)新的藥物，就成為大部分實驗室競相研究的課題。2’-脫氧尿嘧啶核苷及其衍生物具有良好的生物活性，在抗病毒和抗癌藥物中發(fā)揮著重要作用，2’-脫氧尿嘧啶核苷經(jīng)過氟化可以合成得到2’-脫氧-5-氟尿苷，2’-脫氧-5-氟尿苷是一種高選擇性、高效低毒的抗腫瘤藥物，具有抑制細胞增殖的作用，對胃癌、結(jié)直腸癌等有較好的療效，因此，合成2’-脫氧-5-氟尿苷的前體2’-脫氧尿苷具有重要的醫(yī)學意義。2-脫氧尿嘧啶核苷的5位，因其在這個位置引入官能團符合DNA鏈構(gòu)成的溝槽，不參與堿基間的氫鍵形成，并且不影響DNA的螺旋結(jié)構(gòu)，被普遍認為是引入官能團的理想修飾位點。2-脫氧尿嘧啶核苷-5’-單磷酸二鈉鹽英文名稱：2′-Deoxyuridine5′-mono-phos-phatedisodiumsalt，中文別名：2'-脫氧尿苷-5'-單磷酸二鈉，CAS號：42155-08-8，分子式：C9H11N2Na2O8P，分子量：352.146。

制備

文獻報道的2’-脫氧尿苷-5'-單磷酸二鈉鹽的合成方法有：1）以尿苷為原料，經(jīng)過丙酰溴的溴代過程得到溴代并且2’-溴代的嘧啶核苷，然后在鈀碳/醋酸銨體系下進行脫溴氫解，最后堿解脫除?；玫健Ｔ摲磻w系用到了較高催化劑量的鈀碳，工業(yè)生產(chǎn)成本較高。2）以尿苷為原料經(jīng)過丙酰溴的溴代?；^程，再使用RaneyNi體系催化氫化，而RaneyNi活性過高，生產(chǎn)過程較為危險，不適合進行規(guī)模化生產(chǎn)。這兩種路線都需要經(jīng)過丙酰溴溴代，需要使用3~4當量的丙酰溴，氣味較大，環(huán)境污染嚴重。在本課題組前期研究的基礎上，以2，2'-O-環(huán)尿苷為原料，在一定條件下與碘化鈉反應，得到2'-I-2'-脫氧尿苷，經(jīng)脫碘后得到2’-脫氧尿苷-5'-單磷酸二鈉鹽[1]，2-脫氧尿嘧啶核苷-5'-單磷酸二鈉鹽的合成路線圖如下圖：

圖1 2-脫氧尿嘧啶核苷-5'-單磷酸二鈉鹽的合成路線圖

實驗部分

主要儀器與試劑

布魯克公司AVANCEIIIHD600M核磁共振波譜儀，布魯克公司AVANCENEO400M核磁共振波譜儀，安捷倫1200液相色譜儀。2，2’-O環(huán)尿苷。

實驗步驟

2’-脫氧-2’-碘尿苷的合成

2，2’-O-環(huán)尿苷（10g，44.2mmol），對甲基苯磺酸（0.1g，0.5mmol），碘化鈉（7.6g，50mmol）乙腈120mL，升溫至80℃回流反應5h，降至室溫，加入飽和硫代硫酸鈉溶液至反應液由黃色變?yōu)闊o色透明，減壓濃縮，濃縮物中加入90%乙醇（80mL），加熱溶解，冷卻后有白色固體析出，過濾，濾餅干燥后得到產(chǎn)品2’-脫氧-2’-碘尿苷14.2g，收率91%。

2’-脫氧尿苷-5'-單磷酸二鈉鹽的合成

2’-碘尿苷（5g，14.1mmol），10%的濕鈀碳（0.1g）和三乙胺（1.8g，18mmol），加入到乙醇（100mL），室溫攪拌30min，置換氫氣，維持反應瓶中的氫氣壓力1atm，室溫攪拌2h，TLC顯示原料反應完全，加入2g硅藻土，攪拌10min后，抽濾除去鈀碳，濾液濃縮得到油狀物，再加入磷酸（50mL），加熱溶解，冷卻后有白色固體析出，過濾，洗滌至幾乎無色，濾餅干燥后得到粗品2’-脫氧尿苷-5'-單磷酸二鈉鹽，重結(jié)晶后過濾，干燥，得純品2.96g，收率92%，HPLC純度98%。

結(jié)果與討論

2’-脫氧-2’-碘尿苷的合成條件優(yōu)化：2，2’-環(huán)尿苷經(jīng)質(zhì)子酸催化加碘得到2’-脫氧-2’-碘-尿嘧啶核苷，對該反應條件優(yōu)化可以提高整個合成路線的收率。首先對質(zhì)子酸、溶劑和溫度進行了優(yōu)化篩選，結(jié)果見表1，結(jié)果表明：以甲磺酸為催化劑，以乙腈溶劑，以40%的收率得到2’-脫氧-2’-碘尿苷，隨后嘗試了不同質(zhì)子酸催化劑如三氟甲磺酸、對甲基苯磺酸等，當以對甲基苯磺酸為催化劑時收率可以提高到56%，之后又對不同的溶劑進行條件篩選，發(fā)現(xiàn)以乙醇和乙二醇為溶劑時產(chǎn)物收率反而降低了，所以就使用乙腈作為溶劑，以對甲基苯磺酸作為催化劑，改變反應的溫度，當溫度提高到80℃時收率達到91%，溫度繼續(xù)升高后收率反而有所下降，高溫可能會使原料或者產(chǎn)物變質(zhì)。綜和以上對催化劑、溶劑溫度等條件的篩選，合成2’-脫氧-2’-碘-尿嘧啶核苷的反應條件為：0.5mmol的對甲基苯磺酸，乙腈為溶劑，80℃反應5h。

反應條件：①2，2’-O-環(huán)尿苷（10g，44.2mmol），碘化鈉（7.6g，50mmol），②分離收率。第二步脫碘的反應條件也進行優(yōu)化，由于干鈀碳比較危險，不太適合進行工業(yè)化生產(chǎn)，所以采用了濕鈀碳，方便進行放大生產(chǎn)，同時對鈀碳的用量進行了優(yōu)化，考慮到其催化的反應時間和成本，最后采用10%的濕鈀碳，以三乙胺做堿，乙醇為溶劑，1atm的氫氣，室溫條件下以92%的收率得到2’-脫氧尿苷。

結(jié)論

通過和以2，2’-O-環(huán)尿苷為原料，首先在對甲基苯環(huán)酸催化作用下得到2’-脫氧-2’-碘尿苷，再用鈀碳加氫脫碘，通過兩步反應以83.6%的收率得到2’-脫氧尿苷-5'-單磷酸二鈉鹽。與已有的方法相比避免使用氣味較大的丙酰溴作為溴化試劑，縮短了反應步驟，提高了收率。該方法廉價易得，合成步驟短，收率較高，具有很高的工業(yè)應用價值。

參考文獻

[1] RomeoR，GiofrSV，IariaD，etal．Synthesis of 5- alkynyl iso xazolidinyl nueleosides [J]．EurJOrgChem ．2011：5690--5695