CN113943979A - 一种由On-DNA芳基卤代物制备On-DNA硫醚化合物的方法 - Google Patents

一种由On-DNA芳基卤代物制备On-DNA硫醚化合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种由On‑DNA芳基卤代物制备On‑DNA硫醚化合物的方法，该方法以On‑DNA芳基卤代物为底物，在Cu催化剂、配体、碱和添加剂的作用下，与硫酚或者硫醇发生偶联反应构筑C‑S键。本发明所提供的反应方法为On‑DNA芳基卤代物的偶联反应提供了新的方法，增强了DNA编码化合物库的多样性，并且该方法底物普适性广，收率高，条件温和，操作方便，适合于多孔板进行的DNA编码化合物库的合成。

Description

一种由On-DNA芳基卤代物制备On-DNA硫醚化合物的方法
技术领域
本发明属于编码化合物库技术领域，具体涉及一种DNA编码化合物库构建中On-DNA芳基卤代物和硫酚或硫醇通过偶联反应构筑C-S键的方法。
背景技术
在药物研发，尤其是新药研发中，针对生物靶标的高通量筛选是快速获得先导化合物的主要手段之一。然而，基于单个分子的传统高通量筛选所需时间长、设备投入巨大、库化合物数量有限(数百万)，且化合物库的建成需要数十年的积累，限制了先导化合物的发现效率与可能性。近年来出现的DNA编码化合物库技术(WO2005058479、WO2018166532、CN103882532)，结合了组合化学和分子生物学技术，在分子水平上将每个化合物加上一个DNA标签，并能在极短的时间内合成高达亿级的化合物库，成为下一代化合物库筛选技术的趋势，并开始在制药行业广泛应用，产生了诸多积极的效果(Accounts of ChemicalResearch,2014,47,1247-1255)。
DNA编码化合物库通过组合化学快速产生巨型化合物库，并且能高通量地筛选出先导化合物，使得先导化合物的筛选变得前所未有的快捷和高效。构建DNA编码化合物库的挑战之一就是需要在DNA上高收率地合成具有化学多样性的小分子。由于DNA需要在一定的条件下(溶剂、pH、温度、离子浓度)才能维持稳定，同时应用于DNA编码化合物库构建的On-DNA反应还需要有较高的产率。因此DNA上进行的化学反应(简称On-DNA反应)的试剂种类、反应种类、反应条件直接影响到DNA编码化合物库的丰富度和可选择性。从而开发能够与DNA兼容的化学反应也成为目前DNA编码化合物库技术的长期探索和研究方向，也直接影响了DNA编码化合物库的应用及商业价值。
目前DNA编码化合物库构建中有多种金属促进的偶联反应构筑C-C，C-N键。比如，构筑C-C键的反应与：Suzuki偶联反应，光促进的脱羧偶联，C-H键活化，RCM反应等。构筑C-N键的反应有：Buchwald偶联反应，ΜLlmann偶联反应等。
但是目前还没有公开报道的适合于DNA编码化合物库合成中C-S偶联的方法。为了解决C-S构建方法的空白，我们希望开发一种适合于DNA编码化合物库合成中C-S偶联的方法，并适合于多孔板进行的DNA编码化合物库的合成。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种由On-DNA芳基卤代物通过偶联反应制备On-DNA硫醚化合物的方法，该方法反应条件温和、选择性高、产率高、后处理简单的优点，适合DNA编码化合物库的生产，能显著提高化合物库分子的多样性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种由On-DNA芳基卤代物制备On-DNA硫醚化合物的方法，所述方法是以On-DNA芳基卤代物为底物，在Cu催化剂、配体、碱和添加剂的作用下，与硫酚或硫醇发生偶联反应得到On-DNA硫醚化合物，其中，所述On-DNA芳基卤代物的结构式DNA-Ar-X，硫酚或硫醇的结构式为RSH；
其中，结构式中的DNA包含由人工修饰的和/或未修饰的核苷酸单体聚合得到的单链或双链的核苷酸链，该核苷酸链通过一个或多个化学键或基团与Ar相连；所述单链或双链的核苷酸链的长度为10～200bp；所述On-DNA芳基卤代物的-X连接于Ar的环上，X是氯、溴或碘；
其中，结构式中的DNA与Ar通过一个化学键或多个化学键或基团连接；一个化学键时，是指结构式中的DNA与Ar直接相连；多个化学键或基团时，指结构式中的DNA与Ar之间间隔多个化学键相连，比如，DNA与Ar之间通过一个亚甲基(-CH2-)相连，即通过两个化学键连接；或DNA与Ar之间通过一个羰基(-CO-)连接DNA的氨基，也是通过两个化学键连接；或DNA与Ar通过一个亚甲基羰基(-CH2CO-)连接DNA的氨基，即通过三个连续的化学键连接。
其中，结构式中的Ar是选自分子量1000以下，可选取代的芳环或芳杂环；R选自分子量1000以下与巯基直接相连的基团。
优选地；所述的Ar选自以下基团：
Figure BDA0002584805320000021
其中，所述Ar上可以有一个或多个取代基，所述取代基为氢、卤素、羧基、氰基、羟基、烷基、取代烷基、烷氧基、取代烷氧基、-C(O)OR1、-OC(O)R1、-C(O)R2中的任意一种或多种的随机组合，所述的R1选自C1～C20烷基，所述的R2选自氢或C1～C20烷基；所述烷基为C1-C20的直链或支链烷基；所述的烷氧基为C1-C20的直链或支链烷氧基；
取代烷基的取代基的数量为一个或多个，取代烷基的取代基是相互独立的选自卤素、氰基、羧基中的一种或多种；
取代烷氧基的取代基的数量为一个或多个，取代烷氧基的取代基是相互独立的选自卤素、氰基、羧基中的一种或多种。
作为优选，所述On-DNA芳基卤代物具体选自以下结构：
Figure BDA0002584805320000031
所述的硫酚或硫醇的结构式为RSH，其中R选自C1～C20烷基或0～5个R3取代的5～12元的芳环或芳杂环；所述的R3为氢、卤素、羧基、氰基、羟基、烷基、取代烷基、烷氧基中的任意一种或多种的随机组合；所述烷基为C1-C20的直链或支链烷基；所述的烷氧基为C1-C20的直链或支链烷氧基；
所述取代烷基的取代基的数量为一个或多个；取代烷基的取代基是相互独立的选自卤素、羧基。
作为优选，所述烷氧基选自C1-C6烷氧基，具体选自甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、戊烷氧基、己烷氧基。
作为优选，所述的R选自0～5个R3取代的5～12元的芳环或芳杂环，其中，所述的5～12元的芳香环或芳香杂环选自以下基团：
Figure BDA0002584805320000032
作为优选，所述的硫酚具体选自以下结构：
Figure BDA0002584805320000041
一种由On-DNA芳基卤代物制备On-DNA硫醚化合物的方法，包括以下步骤：向摩尔当量为1，摩尔浓度为0.5-5mM的芳基卤代物溶液中，加入硫醇或者硫酚、碱、添加剂、铜催化剂和配体，在20℃～80℃下反应2-48小时至反应结束。
化学反应方程式反应如下：
Figure BDA0002584805320000042
优选地，所述铜催化剂为碘化亚铜、乙酰丙酮酸铜、氧化亚铜、溴化酮、溴化亚铜、三氟甲磺酰铜、三氟乙酸铜、硫酸铜、醋酸铜或氯化铜，进一步地，所述铜催化剂为碘化亚铜或三氟乙酸铜。
优选地，所述配体为1,10-菲罗啉(1,10-Phen)或联吡啶。
优选地，所述碱为t-Bu4NOH，K3PO4，NaOH，KOH，CsOH，Na2CO3，K2CO3或Cs2CO3进一步地，所述的碱为NaOH。
优选地，所述添加剂为四正丁基碘化铵或四正丁基溴化铵，进一步地，所述添加剂为四正丁基碘化铵。
优选地，所述反应在溶剂中进行，溶剂是水、DMSO、乙腈、DMA、丙酮、甲醇、NMP、THF中的一种或几种含水的混合溶剂；进一步地，溶剂为H2O和DMA混合溶剂。
优选地，反应温度为40℃、50℃、60℃、70℃或80℃。
优选地，反应时间为1小时、2小时、4小时或16小时。
优选地，所述方法中On-DNA芳基卤代物的摩尔当量为1，铜催化剂的摩尔当量为5-50，配体的摩尔当量为10-100，碱的摩尔当量为100-1000，硫酚或者硫醇的摩尔当量为50-1000，添加剂的摩尔当量为10-100；进一步地，所述铜催化剂的摩尔当量为50，配体的摩尔当量为100，碱的摩尔当量为500，硫酚或者硫醇的摩尔当量为100，添加剂的摩尔当量为50。
进一步地，所述反应的加料顺序为预先混合铜催化剂和配体，向On-DNA芳基卤代物的溶液中，加入硫醇或者硫酚，碱，添加剂，最后加入铜催化剂和配体的混合溶液。
进一步地，上述方法用于批量的多孔板操作。
进一步地，上述方法用于多孔板的DNA编码化合物库的合成。
本发明方法可以实现在DNA编码化合物库构建中On-DNA芳基卤代化合物与硫酚或者硫醇在铜的催化下发生偶联反应构筑C-S键，该方法收率高，产物单一，能够在有机溶剂/水相的混合水相中进行，操作简单，适合使用多孔板进行的DNA编码化合物库的合成。
关于本发明的使用术语的定义：除非另有说明，本文中基团或者术语提供的初始定义适用于整篇说明书的该基团或者术语；对于本文没有具体定义的术语，应该根据公开内容和上下文，给出本领域技术人员能够给予它们的含义。
“取代”是指分子中的氢原子被其它不同的原子或分子所替换。
碳氢基团中碳原子含量的最小值和最大值通过前缀表示，例如，前缀(Ca～Cb)烷基表明任何含“a”至“b”个碳原子的烷基。因此，例如，C1～C20烷基是指包含1～20个碳原子的直链或支链的烷基。
烷基是指烷烃分子中少掉一个氢原子而成的直链或支链的烃基，例如甲基-CH3，乙基-CH2CH3；烷基基团也可以是其他基团的一部分，所述其他基团为例如C1～C6烷氧基。
卤素为氟、氯、溴或碘。
烷氧基：是指烷基与氧原子连接形成取代基，例如甲氧基为-OCH3。
5～12元芳环：是指不含杂原子，由C原子构成的芳香性单一环状或多个环状。
5～12元芳杂环是指5～12个的C、O、S、N等原子构成具有芳香性的单一环或多个环。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1：实施例1中化合物3的LC-Ms谱图和Ms谱图。
图2：实施例2中化合物4的LC-Ms谱图和Ms谱图。
图3：实施例3中化合物5的LC-Ms谱图和Ms谱图。
图4：实施例4中化合物6的LC-Ms谱图和Ms谱图。
图5：实施例5中化合物7的LC-Ms谱图和Ms谱图。
图6：实施例6中化合物8的LC-Ms谱图和Ms谱图。
图7：实施例7中化合物9的LC-Ms谱图和Ms谱图。
图8：实施例8中化合物10b的LC-Ms谱图和Ms谱图。
图9：实施例9中化合物11b的LC-Ms谱图和Ms谱图。
图10：实施例10中化合物12b的LC-Ms谱图和Ms谱图。
图11：实施例11中化合物13b的LC-Ms谱图和Ms谱图。
图12：实施例12中化合物14b的LC-Ms谱图和Ms谱图。
图13：实施例13中化合物15b的LC-Ms谱图和Ms谱图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行完整的，清楚的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明所用原料与设备均为已知产品，通过购买市售产品所得。
本发明中DNA-NH2为单链或双链DNA与接头基团形成的带有-NH2接头的DNA结构，例如WO2005058479中“compound1”的DNA-NH2结构。也例如下述的DNA结构：
Figure BDA0002584805320000061
其中，A为腺嘌呤，T为胸腺嘧啶，C为胞嘧啶，G为鸟嘌呤。
本发明中，“室温”指20～25℃。
DMA：二甲基乙酰胺；HATU：2-(7-氮杂苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯。DIPEA：N,N-二异丙基乙胺；CAS：7087-68-5。BBS buffer：硼酸盐缓冲溶液。
DMSO：二甲基亚砜；THF：四氢呋喃；NMP：N-甲基吡咯烷酮；DDCC：二乙基二硫代氨基甲酸酯(盐)。
实施例1、On-DNA硫醚化合物3的合成
Figure BDA0002584805320000062
将化合物1(20μL)溶于硼酸盐缓冲溶液(pH＝9.4,250mM)中，配成1mM的起始浓度；混合预先分别放置于-20℃冰箱中降温5分钟的对碘苯甲酸(10μL，100当量，200mM的DMA溶液)，HATU(5μL，100当量，400mM的DMA溶液)和DIPEA(5μL，100当量，400mM的DMA溶液)，然后放置于4℃冰箱中保存5分钟，将上述混合物加入到化合物1的溶液中，再将反应液用涡旋振荡充分混匀，将反应液置于室温条件下12小时。
反应完毕后进行：乙醇沉淀，向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA芳基碘化合物2。
将On-DNA芳基碘化合物2(20μL)溶解到去离子水，配制成1mM浓度的水溶液，向溶液中依次加入硫酚(10μL，400当量，200mM的DMA溶液)，氢氧化钠(10μL,500当量，1M水溶液)，四丁基碘化铵(10μL,50当量，100mM的DMA溶液)和预混合CuI(5μL,50当量，200mM的DMA溶液)，1,10-Phen(5μL,100当量，400mM的DMA溶液)的溶液，混合均匀，80℃反应16小时。
反应完毕后进行：(1)除铜处理：加入DDTC(20μL，100当量，100mM的DMA溶液)，混合均匀放置半小时；(2)乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物；(3)醇洗：向上一步处理后的样品中加入75％乙醇(80μL)，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物，转化率74％。
实施例2、On-DNA硫醚化合物4的合成
Figure BDA0002584805320000071
将On-DNA芳基碘化合物2(20μL)溶解到去离子水，配制成1mM浓度的水溶液，向溶液中依次加入硫酚(10μL，400当量，200mM的DMA溶液)，氢氧化钠(10μL,500当量，1M水溶液)，四丁基碘化铵(10μL,50当量，100mM的DMA溶液)和预混合CuI(5μL,50当量，200mM的DMA溶液)，1,10-Phen(5μL,100当量，400mM的DMA溶液)的溶液，混合均匀，80℃反应16小时。
反应完毕后进行：(1)除铜处理：加入DDTC(20μL，100当量，100mM DMA溶液)，混合均匀放置半小时；(2)乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物；(3)醇洗：向上一步处理后的样品中加入75％乙醇(80μL)，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物，转化率62％。
实施例3、On-DNA硫醚化合物5的合成
Figure BDA0002584805320000081
将On-DNA芳基碘化合物2(20μL)溶解到去离子水，配制成1mM浓度的水溶液，向溶液中依次加入硫酚(10μL，400当量，200mM的DMA溶液)，氢氧化钠(10μL,500当量，1M水溶液)，四丁基碘化铵(10μL,50当量，100mM的DMA溶液)和预混合CuI(5μL,50当量，200mM的DMA溶液)，1,10-Phen(5μL,100当量，400mM的DMA溶液)的溶液。混合均匀，80℃反应16小时。
反应完毕后进行：(1)除铜处理：加入DDTC(20μL，100当量，100mM DMA溶液)，混合均匀放置半小时；(2)乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物；(3)醇洗：向上一步处理后的样品中加入75％乙醇(80μL)，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物，转化率62％。
实施例4、On-DNA硫醚化合物6的合成
Figure BDA0002584805320000082
将On-DNA芳基碘化合物2(20μL)溶解到去离子水，配制成1mM浓度的水溶液，向溶液中依次加入硫酚(10μL，400当量，200mM的DMA溶液)，氢氧化钠(10μL,500当量，1M水溶液)，四丁基碘化铵(10μL,50当量，100mM的DMA溶液)和预混合CuI(5μL,50当量，200mM的DMA溶液)，1,10-Phen(5μL,100当量，400mM的DMA溶液)的溶液，混合均匀，80℃反应16小时。
反应完毕后进行：(1)除铜处理：加入DDTC(20μL，100当量，100mM的DMA溶液)，混合均匀放置半小时；(2)乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物；(3)醇洗：向上一步处理后的样品中加入75％乙醇(80μL)，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物，转化率63％。
实施例5、On-DNA硫醚化合物7的合成
Figure BDA0002584805320000091
将On-DNA芳基碘化合物2(20μL)溶解到去离子水，配制成1mM浓度的水溶液，向溶液中依次加入硫酚(10μL，400当量，200mM DMA溶液)，氢氧化钠(10μL,500当量，1M水溶液)，四丁基碘化铵(10μL,50当量，100mM的DMA溶液)和预混合CuI(5μL,50当量，200mM的DMA溶液)，1,10-Phen(5μL,100当量，400mM的DMA溶液)的溶液，混合均匀，80℃反应16小时。
反应完毕后进行：(1)除铜处理：加入DDTC(20μL，100当量，100mM DMA溶液)，混合均匀放置半小时；(2)乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物；(3)醇洗：向上一步处理后的样品中加入75％乙醇(80μL)，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物，转化率75％。
实施例6、On-DNA硫醚化合物8的合成
Figure BDA0002584805320000101
将On-DNA芳基碘化合物2(20μL)溶解到去离子水，配制成1mM浓度的水溶液，向溶液中依次加入硫酚(10μL，400当量，200mM的DMA溶液)，氢氧化钠(10μL,500当量，1M水溶液)，四丁基碘化铵(10μL,50当量，100mM的DMA溶液)和预混合CuI(5μL,50当量，200mM的DMA溶液)，1,10-Phen(5μL,100当量，400mM的DMA溶液)的溶液，混合均匀，80℃反应16小时。
反应完毕后进行：(1)除铜处理：加入DDTC(20μL，100当量，100mM DMA溶液)，混合均匀放置半小时；(2)乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物；(3)醇洗：向上一步处理后的样品中加入75％乙醇(80μL)，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物，转化率51％。
实施例7、On-DNA硫醚化合物9的合成
Figure BDA0002584805320000102
将On-DNA芳基碘化合物2(20μL)溶解到去离子水，配制成1mM浓度的水溶液，向溶液中依次加入硫酚(10μL，400当量，200mM的DMA溶液)，氢氧化钠(10μL,500当量，1M水溶液)，四丁基碘化铵(10μL,50当量，100mM的DMA溶液)和预混合CuI(5μL,50当量，200mM的DMA溶液)，1,10-Phen(5μL,100当量，400mM的DMA溶液)的溶液。混合均匀，80℃反应16小时。
反应完毕后进行：(1)除铜处理：加入DDTC(20μL，100当量，100mM的DMA溶液)，混合均匀放置半小时；(2)乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物；(3)醇洗：向上一步处理后的样品中加入75％乙醇(80μL)，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物，转化率79％。
实施例8、On-DNA硫醚化合物10b的合成
Figure BDA0002584805320000111
将化合物1(20μL)溶于硼酸盐缓冲溶液(pH＝9.4,250mM)中，配成1mM的起始浓度；混合预先分别放置于-20℃冰箱中降温5分钟的邻碘苯甲酸(10μL，100当量，200mM的DMA溶液)，HATU(5μL，100当量，400mM的DMA溶液)和DIPEA(5μL，100当量，400mM的DMA溶液)，然后放置于4℃冰箱中保存5分钟，将上述混合物加入到化合物1的溶液中，再将反应液用涡旋振荡充分混匀，将反应液置于室温条件下12小时。
反应完毕后进行：乙醇沉淀。向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA芳基碘化合物。
将On-DNA芳基碘化合物10a(20μL)溶解到去离子水，配制成1mM浓度的水溶液，向溶液中依次加入硫酚(10μL，400当量，200mM的DMA溶液)，氢氧化钠(10μL,500当量，1M水溶液)，四丁基碘化铵(10μL,50当量，100mM的DMA溶液)和预混合CuI(5μL,50当量，200mM的DMA溶液)，1,10-Phen(5μL,100当量，400mM的DMA溶液)的溶液，混合均匀，80℃反应16小时。
反应完毕后进行：(1)除铜处理：加入DDTC(20μL，100当量，100mM的DMA溶液)，混合均匀放置半小时；(2)乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物；(3)醇洗：向上一步处理后的样品中加入75％乙醇(80μL)，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物，转化率64％。
实施例9、On-DNA硫醚化合物11b的合成
Figure BDA0002584805320000121
将化合物1(20μL)溶于硼酸盐缓冲溶液(pH＝9.4,250mM)中，配成1mM的起始浓度；混合预先分别放置于-20℃冰箱中降温5分钟的羧酸(10μL，100当量，200mM的DMA溶液)，HATU(5μL，100当量，400mM的DMA溶液)和DIPEA(5μL，100当量，400mM的DMA溶液)，然后放置于4摄氏度冰箱中保存5分钟，将上述混合物加入到化合物1的溶液中，再将反应液用涡旋振荡充分混匀，将反应液置于室温条件下12小时。
反应完毕后进行：乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA芳基碘化合物。
将On-DNA芳基碘化合物11a(20μL)溶解到去离子水，配制成1mM浓度的水溶液，向溶液中依次加入硫酚(10μL，400当量，200mM的DMA溶液)，氢氧化钠(10μL,500当量，1M水溶液)，四丁基碘化铵(10μL,50当量，100mM的DMA溶液)和预混合CuI(5μL,50当量，200mM的DMA溶液)，1,10-Phen(5μL,100当量，400mM的DMA溶液)的溶液。混合均匀，80℃反应16小时。
反应完毕后进行：(1)除铜处理：加入DDTC(20μL，100当量，100mM的DMA溶液)，混合均匀放置半小时；(2)乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物；(3)醇洗：向上一步处理后的样品中加入75％乙醇(80μL)，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物，转化率53％。
实施例10、On-DNA硫醚化合物12b的合成
Figure BDA0002584805320000122
将化合物1(20μL)溶于硼酸盐缓冲溶液(pH＝9.4,250mM)中，配成1mM的起始浓度；混合预先分别放置于-20℃冰箱中降温5分钟的羧酸(10μL，100当量，200mM的DMA溶液)，HATU(5μL，100当量，400mM的DMA溶液)和DIPEA(5μL，100当量，400mM的DMA溶液)，然后放置于4℃冰箱中保存5分钟，将上述混合物加入到化合物1的溶液中，再将反应液用涡旋振荡充分混匀。将反应液置于室温条件下12小时。
反应完毕后进行：乙醇沉淀。向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA芳基碘化合物。
将On-DNA芳基碘化合物12a(20μL)溶解到去离子水，配制成1mM浓度的水溶液，向溶液中依次加入硫酚(10μL，400当量，200mM的DMA溶液)，氢氧化钠(10μL,500当量，1M水溶液)，四丁基碘化铵(10μL,50当量，100mM的DMA溶液)和预混合CuI(5μL,50当量，200mM的DMA溶液)，1,10-Phen(5μL,100当量，400mM的DMA溶液)的溶液。混合均匀，80℃反应16小时。
反应完毕后进行：(1)除铜处理：加入DDTC(20μL，100当量，100mM DMA溶液)，混合均匀放置半小时；(2)乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物；(3)醇洗：向上一步处理后的样品中加入75％乙醇(80μL)，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物，转化率57％。
实施例11、On-DNA硫醚化合物13b的合成
Figure BDA0002584805320000131
将化合物1(20μL)溶于硼酸盐缓冲溶液(pH＝9.4,250mM)中，配成1mM的起始浓度；混合预先分别放置于-20℃冰箱中降温5分钟的羧酸(10μL，100当量，200mM的DMA溶液)，HATU(5μL，100当量，400mM的DMA溶液)和DIPEA(5μL，100当量，400mM的DMA溶液)，然后放置于4℃冰箱中保存5分钟，将上述混合物加入到化合物1的溶液中，再将反应液用涡旋振荡充分混匀。将反应液置于室温条件下12小时。
反应完毕后进行：乙醇沉淀。向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA芳基碘化合物。
将On-DNA芳基碘化合物13a(20μL)溶解到去离子水，配制成1mM浓度的水溶液，向溶液中依次加入硫酚(10μL，400当量，200mM的DMA溶液)，氢氧化钠(10μL,500当量，1M水溶液)，四丁基碘化铵(10μL,50当量，100mM的DMA溶液)和预混合CuI(5μL,50当量，200mM的DMA溶液)，1,10-Phen(5μL,100当量，400mM的DMA溶液)的溶液。混合均匀，80℃反应16小时。
反应完毕后进行：(1)除铜处理：加入DDTC(20μL，100当量，100mM DMA溶液)，混合均匀放置半小时；(2)乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物；(3)醇洗：向上一步处理后的样品中加入75％乙醇(80μL)，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物，转化率64％。
实施例12、On-DNA硫醚化合物14b的合成
Figure BDA0002584805320000141
将化合物1(20μL)溶于硼酸盐缓冲溶液(pH＝9.4,250mM)中，配成1mM的起始浓度，混合预先分别放置于-20℃冰箱中降温5分钟的羧酸(10μL，100当量，200mM的DMA溶液)，HATU(5μL，100当量，400mM的DMA溶液)和DIPEA(5μL，100当量，400mM的DMA溶液)，然后放置于4℃冰箱中保存5分钟，将上述混合物加入到化合物1的溶液中，再将反应液用涡旋振荡充分混匀，将反应液置于室温条件下12小时。
反应完毕后进行：乙醇沉淀。向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA芳基碘化合物。
将On-DNA芳基碘化合物14a(20μL)溶解到去离子水，配制成1mM浓度的水溶液，向溶液中依次加入硫酚(10μL，400当量，200mM的DMA溶液)，氢氧化钠(10μL,500当量，1M水溶液)，四丁基碘化铵(10μL,50当量，100mM的DMA溶液)和预混合CuI(5μL,50当量，200mM的DMA溶液)，1,10-Phen(5μL,100当量，400mM的DMA溶液)的溶液，混合均匀，80℃反应16小时。
反应完毕后进行：(1)除铜处理：加入DDTC(20μL，100当量，100mM DMA溶液)，混合均匀放置半小时；(2)乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物；(3)醇洗：向上一步处理后的样品中加入75％乙醇(80μL)，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物，转化率62％。
实施例13、On-DNA硫醚化合物15b合成
Figure BDA0002584805320000151
将化合物1(20μL)溶于硼酸盐缓冲溶液(pH＝9.4,250mM)中，配成1mM的起始浓度，混合预先分别放置于-20℃冰箱中降温5分钟的羧酸(10μL，100当量，200mM的DMA溶液)，HATU(5μL，100当量，400mM的DMA溶液)和DIPEA(5μL，100当量，400mM的DMA溶液)，然后放置于4℃冰箱中保存5分钟，将上述混合物加入到化合物1的溶液中，再将反应液用涡旋振荡充分混匀。将反应液置于室温条件下12小时。
反应完毕后进行：乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA芳基碘化合物。
将On-DNA芳基碘化合物12a(20μL)溶解到去离子水，配制成1mM浓度的水溶液，向溶液中依次加入硫酚(10μL，400当量，200mM的DMA溶液)，氢氧化钠(10μL,500当量，1M水溶液)，四丁基碘化铵(10μL,50当量，100mM的DMA溶液)和预混合CuI(5μL,50当量，200mM的DMA溶液)，1,10-Phen(5μL,100当量，400mM的DMA溶液)的溶液，混合均匀，80℃反应16小时。
反应完毕后进行：(1)除铜处理：加入DDTC(20μL，100当量，100mM DMA溶液)，混合均匀放置半小时；(2)乙醇沉淀：向溶液中加入总体积10％的5M的氯化钠溶液，然后继续加入总体积的3倍的无水乙醇，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物；(3)醇洗：向上一步处理后的样品中加入75％乙醇(80μL)，振荡均匀后，将反应置于干冰中冷冻2小时，之后在12000rpm的转速下离心半个小时，倒掉上清液，余下沉淀用去离子水溶解，得到On-DNA硫醚化合物，转化率52％。

Claims (12)

1.一种由On-DNA芳基卤代物制备On-DNA硫醚化合物的方法，其特征在于：以On-DNA芳基卤代物为底物，在Cu催化剂、配体、碱和添加剂的作用下，与硫酚或硫醇发生偶联反应得到On-DNA硫醚化合物，其中，所述On-DNA芳基卤代物的结构式DNA-Ar-X，硫酚或硫醇的结构式为RSH；
其中，结构式中的DNA包含由人工修饰的和/或未修饰的核苷酸单体聚合得到的单链或双链的核苷酸链，该核苷酸链通过一个或多个化学键或基团与Ar相连；所述单链或双链的核苷酸链的长度为5～200bp；所述On-DNA芳基卤代物的-X连接于Ar的环上，X是氯、溴或碘；
其中，结构式中的Ar是选自可选取代的芳环或芳杂环；R选自分子量1000以下与巯基直接相连的基团。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的Ar选自以下基团：
Figure FDA0002584805310000011
其中，所述Ar上可以有一个或多个取代基，所述取代基为氢、卤素、羧基、氰基、羟基、烷基、取代烷基、烷氧基、取代烷氧基、-C(O)OR1、-OC(O)R1、-C(O)R2中的任意一种或多种的随机组合，所述的R1选自C1～C20烷基，所述的R2选自氢或C1～C20烷基；所述烷基为C1-C20的直链或支链烷基；所述的烷氧基为C1-C20的直链或支链烷氧基；
取代烷基的取代基的数量为一个或多个，取代烷基的取代基是相互独立的选自卤素、氰基、羧基中的一种或多种；
取代烷氧基的取代基的数量为一个或多个，取代烷氧基的取代基是相互独立的选自卤素、氰基、羧基中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的R选自C1～C20烷基或0～5个R3取代的5～12元的芳环或芳杂环；所述的R3为氢、卤素、羧基、氰基、羟基、烷基、取代烷基、烷氧基中的任意一种或多种的随机组合；所述烷基为C1-C20的直链或支链烷基；所述的烷氧基为C1-C20的直链或支链烷氧基；所述取代烷基的取代基的数量为一个或多个；取代烷基的取代基是相互独立的选自卤素、羧基。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应的步骤为：向摩尔当量为1，摩尔浓度为0.5-5mM的芳基卤代物溶液中，加入硫醇或者硫酚、碱、添加剂、铜催化剂和配体，在20℃～80℃下反应1-24小时至反应结束。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述铜催化剂选自碘化亚铜、乙酰丙酮酸铜、氧化亚铜、溴化酮、溴化亚铜、三氟甲磺酰铜、三氟乙酸铜、硫酸铜、醋酸铜或氯化铜；所述配体为1,10-菲罗啉或联吡啶；所述碱为t-Bu4NOH，K3PO4，NaOH，KOH，CsOH，Na2CO3，K2CO3或Cs2CO3；所述添加剂为四正丁基碘化铵或四正丁基溴化铵。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述反应溶液是包含水、DMSO、乙腈、DMA、丙酮、甲醇、NMP、THF中的一种或几种含水的混合溶剂。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述反应温度为40℃、50℃、60℃、70℃或80℃。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述反应时间为2小时、4小时、6小时、8小时或16小时。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述On-DNA芳基卤代物的摩尔当量为1，铜催化剂的摩尔当量为5-50，配体的摩尔当量为10-100，碱的摩尔当量为100-1000，硫酚或者硫醇的摩尔当量为50-1000，添加剂的摩尔当量为10-100。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：上述反应的加料顺序为预先混合铜催化剂和配体，向On-DNA芳基卤代物的溶液中，加入硫醇或者硫酚，碱，添加剂，最后加入铜催化剂和配体的混合溶液。
11.根据权利要求1-10任一项所述的方法，其特征在于：所述方法用于批量的多孔板操作。
12.根据权利要求1-10任一项所述的方法，其特征在于：所述方法用于多孔板的DNA编码化合物库的合成。
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