DE10132025A1 - Stepwise synthesis of biopolymers, useful e.g. for preparing DNA chips, using synthons containing protecting group that requires photoactivation before cleavage - Google Patents

Stepwise synthesis of biopolymers, useful e.g. for preparing DNA chips, using synthons containing protecting group that requires photoactivation before cleavage

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Abstract

Stepwise synthesis of biopolymers (A) using protected synthons (B) where at least one (B) carries a two-stage protecting group (PG). PG is activated in a light-irradiation step and cleaved in a subsequent chemical step. An Independent claim is also included for compounds of formula (I) R1 and R2 = H, OR3, O(CH2)nCOOR3 or NHZ'; R3 = 1-8C alkyl, 2-8C alkenyl or alkynyl, or 6-20C aryl, all optionally substituted; X = synthesis building block; Y' = photoactivatable protecting group; Z' = amino protecting group; and n = 0-4; optionally R1 and/or R2 are replaced by Y.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese von Biopolymeren durch schrittweisen Aufbau aus geschützten Synthesebausteinen, die zweistufige Schutzgruppen tragen. Die zweistufigen Schutzgruppen werden durch einen ersten Belichtungsschritt aktiviert und einen anschließenden chemischen Behandlungsschritt abgespalten. The present invention relates to a process for the synthesis of Biopolymers protected by gradual build-up Synthetic building blocks that carry two-stage protective groups. The two-stage protecting groups are through a first exposure step activated and a subsequent chemical treatment step cleaved.

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. The technology of light-controlled synthesis of biopolymers under Using photolabile protecting groups opens up the possibility of using biochips to be generated in situ by synthesis from monomer and oligomer building blocks. Biochips are very important for research and diagnostics Importance gained because it is a fast and highly parallel processing allow complex biological questions. This will, however Highest quality chips needed, so a keen interest in new ones there are more effective synthetic methods.

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 die Schutzgruppen NVOC (S. P. A. Fodor et al., Science 251 (1991), 767 ff.), MeNPOC (A. C. Pease et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 91 (1994), 5022 ff.), DMBOC (M. C. Pirrung, J. Chem. 60 (1995), 1116 ff.) und NPPOC (A. Hassan et al., Tetrahedron 53 (1997), 4247 ff.). Weitere bekannte fotolabile Schutzgruppen in der Nukleosid- bzw. Nukleotidchemie sind o-Nitrobenzyl-Gruppen und ihre Derivate (vgl. z. B. Pillai, Org. Photochem. 9 (1987), 225; Walker et al., J. Am. Chem. Soc. 110 (1988), 7170). Als weitere fotolabile Schutzgruppe wurde die 2-(o-Nitrophenyl)ethyl-Gruppe (Pfleiderer et al., In: "Biosphosphates an their Analogues - Synthesis, Structure, Metabolism and Activity", ELSEVIER Science Publishers B. V. Amsterdam (1987), 133 ff.) sowie Derivate davon (WO 97/44345 und WO 96/18634) vorgeschlagen. Photolabile can be found in the light-controlled synthesis of nucleic acid chips Nucleoside derivatives use. Here the chain structure of the Nucleic acid fragments usually by means of phosphoramidite synthons instead of. The blocks each carry a temporary photo protection group, the can be removed by exposure to light. The synthesis principle sees a cyclical sequence of condensation and deprotection steps (through light). The efficiency with which such a light-controlled Synthesis can be done essentially by the used photolabile protecting groups, particularly by the efficiency with which they can be removed in the irradiation step. With the so far photo-protection groups used for light-controlled synthesis are usually the protective groups NVOC (S.P.A. Fodor et al., Science 251 (1991), 767 ff., MeNPOC (A.C. Pease et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 91 (1994), 5022 ff.), DMBOC (M.C. Pirrung, J. Chem. 60 (1995), 1116 ff. And NPPOC (A. Hassan et al., Tetrahedron 53 (1997), 4247 ff.). Other known photolabile protecting groups in the nucleoside or nucleotide chemistry are o-nitrobenzyl groups and their derivatives (cf. z. B. Pillai, Org. Photochem. 9: 225 (1987); Walker et al., J. Am. Chem. Soc. 110: 7170 (1988). As a further photolabile protective group the 2- (o-nitrophenyl) ethyl group (Pfleiderer et al., In: "Biosphosphates their Analogues - Synthesis, Structure, Metabolism and Activity ", ELSEVIER Science Publishers B.V. Amsterdam (1987), 133 ff.) And Derivatives thereof (WO 97/44345 and WO 96/18634) are proposed.

Die gegenwärtig für die lichtgesteuerte Synthese von Nukleinsäuren verwendeten fotolabilen Schutzgruppen. (z. B. NVOC, MeNPOC, NPPOC) zeichnen sich im Allgemeinen durch einen vergleichsweise niedrigen Absorptionskoeffizienten bei der Wellenlänge der Lichteinstrahlung aus. Die Bestrahlung der fotolabilen Nukleosid-Derivate erfolgt üblicherweise mit Hg- Hochdrucklampen bei einer Wellenlänge von 365 nm. Der niedrige Absorptionskoeffizient der verwendeten fotolabilen Schutzgruppe bei dieser Wellenlänge hat zur Folge, dass nur ein sehr geringer Anteil des eingestrahlten Lichts zur Anregung der Moleküle verwertet werden kann. Desweiteren handelt es sich bei den verwendeten fotolabilen Schutzgruppen zumeist um farblose Derivate. Dies wiederum hat zur Folge, dass es während der Synthese nicht möglich ist, mit einfachen spektroskopischen Methoden zu detektieren, ob die fotolabile Schutzgruppe sich noch am Nukleosid-Derivat befindet oder bereits teilweise oder vollständig durch den Lichteintrag abstrahiert worden ist. Es lässt sich somit der Vorgang der Abstraktion nur schwer oder gar nicht verfolgen. The currently used for light-controlled synthesis of nucleic acids used photolabile protecting groups. (e.g. NVOC, MeNPOC, NPPOC) are generally characterized by a comparatively low Absorption coefficient at the wavelength of light irradiation. The The photolabile nucleoside derivatives are usually irradiated with mercury High pressure lamps at a wavelength of 365 nm. The low one Absorption coefficient of the photolabile protecting group used in this Wavelength means that only a very small proportion of the radiated light can be used to excite the molecules. Furthermore, the photolabile used Protecting groups mostly around colorless derivatives. This in turn means that it is not possible with simple during synthesis spectroscopic methods to detect whether the photolabile protecting group is still on the nucleoside derivative or is already partially or has been completely abstracted by the light entry. It can be thus it is difficult or impossible to follow the process of abstraction.

Gemäß vorliegender Erfindung wird eine neuartige Schutzgruppe bereitgestellt, bei der der Aktivierungsschritt lichtinduziert erfolgt und der eigentliche Entschützungsschritt am Reaktionszentrum durch chemische Mittel, z. B. säurekatalysiert, stattfindet (Abb. 1). Diese neuartige Schutzgruppe bzw. diese Schutzgruppe tragende Moleküle können für die Synthese von Biopolymeren eingesetzt werden. According to the present invention, a novel protective group is provided, in which the activation step is light-induced and the actual deprotection step at the reaction center by chemical means, e.g. B. acid catalyzed, takes place ( Fig. 1). This novel protective group or molecules carrying this protective group can be used for the synthesis of biopolymers.

Ein Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Synthese von Biopolymeren durch schrittweisen Aufbau aus Synthesebausteinen, die Schutzgruppen tragen, wobei man mindestens einen Synthesebaustein verwendet, der eine zweistufige Schutzgruppe trägt, die durch einen Belichtungsschritt aktiviert und durch einen anschließenden chemischen Behandlungsschritt abgespalten wird. Der chemische Behandlungsschritt umfasst vorzugsweise eine Behandlung mit Base, eine Behandlung mit Säure, eine Oxidation, eine Reduktion oder/und eine enzymatische Reaktion. Besonders bevorzugt umfasst der chemische Behandlungsschritt eine Säurebehandlung. The invention thus relates to a process for the synthesis of Biopolymers through step-by-step synthesis from synthetic building blocks Wear protective groups, whereby at least one synthesis building block used, which bears a two-stage protective group, which by a Exposure step activated and followed by a chemical Treatment step is split off. The chemical treatment step preferably comprises treatment with base, treatment with Acid, oxidation, reduction or / and enzymatic Reaction. The chemical treatment step particularly preferably comprises an acid treatment.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet man als zweistufige Schutzgruppe eine derivatisierte Tritylgruppe. Tritylgruppen zeichnen sich durch ihre hervorragenden Abspaltbarkeit, insbesondere durch Behandlung mit Säure, aus. Die erfindungsgemäßen zweistufigen Tritylschutzgruppen sind hingegen nicht säurelabil, sondern werden erst nach Aktivierung und Abspaltung einer oder mehrerer fotolabiler Komponenten in eine säurelabile Form überführt. Besonders bevorzugt wird daher ein Synthesebaustein mit einer zweistufigen Schutzgruppe verwendet, der die allgemeine Formel I aufweist:


wobei R1 und R2 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, OR3, O(CH2)nCOOR3 und NHZ, R3 eine C1-C8 Alkylgruppe, eine C2-C8- Alkenylgruppe, eine C2-C8-Alkinylgruppe oder/und eine C6-C20 Arylgruppe enthält, die gegebenenfalls Substituenten aufweisen kann, X den Synthesebaustein darstellt, Y jeweils unabhängig eine fotoaktivierbare Schutzgruppe ist, Z eine Aminoschutzgruppe ist, n eine ganze Zahl von 0 bis 4 ist und wobei gegebenenfalls R1 oder/und R2 durch Y ersetzt sein können. In a particularly preferred embodiment of the invention, a derivatized trityl group is used as the two-stage protective group. Trityl groups are distinguished by their excellent cleavage, in particular by treatment with acid. The two-stage trityl protective groups according to the invention, on the other hand, are not acid-labile, but are only converted into an acid-labile form after activation and cleavage of one or more photolabile components. A synthesis module with a two-stage protecting group and having the general formula I is therefore particularly preferably used:


where R 1 and R 2 are each independently selected from hydrogen, OR 3 , O (CH 2 ) n COOR 3 and NHZ, R 3 is a C 1 -C 8 alkyl group, a C 2 -C 8 alkenyl group, a C 2 - C 8 alkynyl group and / or contains a C 6 -C 20 aryl group which may optionally have substituents, X represents the synthesis building block, Y is each independently a photoactivatable protective group, Z is an amino protective group, n is an integer from 0 to 4 and where R 1 or / and R 2 may optionally be replaced by Y.

Die Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylgruppen können linear oder cyclisch, geradkettig oder verzweigt sein. Bevorzugte Bedeutungen für R1 und R2 sind Wasserstoff, O-Methyl, OCOO-Methyl oder eine geschützte Aminogruppe, z. B. eine mit einer geeigneten Carbonsäure in eine Amidfunktion überführte Aminogruppe. The alkyl, alkenyl and alkynyl groups can be linear or cyclic, straight-chain or branched. Preferred meanings for R 1 and R 2 are hydrogen, O-methyl, OCOO-methyl or a protected amino group, e.g. B. an amino group converted with an appropriate carboxylic acid into an amide function.

Die Erfindung erfasst auch Verbindungen, die mehrere fotoaktivierbare Schutzgruppen tragen, insbesondere Verbindungen der Formel I, worin zumindest einer von R1 oder R2 durch eine fotoaktivierbare Schutzgruppe Y ersetzt ist. The invention also relates to compounds which carry a plurality of photoactivatable protective groups, in particular compounds of the formula I in which at least one of R 1 or R 2 is replaced by a photoactivatable protective group Y.

Durch Variation der Reste R1 und R2 und Substitution eines oder beider Reste durch fotoaktivierbare Schutzgruppen lässt sich die Säurelabilität den gewünschten Anforderungen anpassen. By varying the residues R 1 and R 2 and substituting one or both residues with photoactivatable protective groups, the acid lability can be adapted to the desired requirements.

Die Erfindung umfasst auch Verbindungen, die eine oder mehrere fluoreszierende Gruppen tragen, z. B. Verbindungen, bei denen Y eine fluoreszierende Fotoschutzgruppe oder/und R3 bzw. Z fluoreszierende Gruppen darstellen (R. Ramage, F. O. Wahl, Tetrahedron Lett., 34 (1993), 7133) oder Moleküle, bei denen die Fluoreszenz durch Substitution am Tritylgerüst (J. L. Fourrey et al., Tetrahedron Lett., 28 (1987), 5157) eingeführt wurde. The invention also encompasses compounds bearing one or more fluorescent groups, e.g. B. Compounds in which Y is a fluorescent photo-protecting group and / or R 3 or Z are fluorescent groups (R. Ramage, FO Wahl, Tetrahedron Lett., 34 (1993), 7133) or molecules in which the fluorescence by substitution on Trityl framework (JL Fourrey et al., Tetrahedron Lett., 28 (1987), 5157) was introduced.

Diese fluoreszierenden Gruppen können, solange die Anregungs- und Emissionswellenlängen mit der lichtinduzierten Aktivierung nicht interferieren, zur Qualitätskontrolle von Biochips herangezogen werden. Dies kann beispielsweise in Biochip-Trägern gemäß WO 00/13018 geschehen. These fluorescent groups can, as long as the excitation and Emission wavelengths with light-induced activation are not interfere, be used for quality control of biochips. This can be done, for example, in biochip carriers according to WO 00/13018 happen.

Die fotoaktivierbare Gruppe Y der zweistufigen Schutzgruppe kann grundsätzlich aus beliebigen bekannten Fotoschutzgruppen ausgewählt werden, wie etwa Nitrovetatryloxycarbonyl (NVOC), α-Methyl-6- nitropiperonyloxycarbonyl (MeNPOC), 3,5-Dimethoxybenzoincarbonat (DMBOC), 2-(o-Nitrophenyl)propyloxycarbonyl (NPPOC), o-Nitrobenzyl und Derivaten davon, 2-(o-Nitrophenyl)ethyl und Derivaten davon. The photo-activatable group Y of the two-stage protective group can basically selected from any known photo protection groups such as nitrovetatryloxycarbonyl (NVOC), α-methyl-6- nitropiperonyloxycarbonyl (MeNPOC), 3,5-dimethoxybenzoin carbonate (DMBOC), 2- (o-nitrophenyl) propyloxycarbonyl (NPPOC), o-nitrobenzyl and Derivatives thereof, 2- (o-nitrophenyl) ethyl and derivatives thereof.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zur Synthese von Biopolymeren eingesetzt, wobei das zu synthetisierende Biopolymer schrittweise aus mehreren Synthesebausteinen aufgebaut wird. Besonders bevorzugt wird das Verfahren zur Synthese von Nukleinsäuren, z. B. DNA oder RNA, eingesetzt. Es ist jedoch anzumerken, dass das Verfahren auch zur Synthese von anderen Biopolymeren, wie etwa Peptiden, Peptidnukleinsäuren (PNA) oder Sacchariden, geeignet ist. Der Synthesebaustein kann ein monomerer Baustein, z. B. ein Nukleosid-Derviat, aber auch ein oligomerer Baustein, z. B. ein Dimer oder Trimer, d. h. beispielsweise ein Di- oder Trinukleosid-Derivat, sein. Besonders bevorzugt ist der Synthesebaustein ein Phosphoramidit-Baustein. Es können jedoch auch andere Nukleotidsynthese-Bausteine, z. B. Phosphat- oder Phosphonat- Bausteine, verwendet werden. Weiterhin können als Synthesebausteine auch Linker- bzw. Spacer-Bausteine, z. B. als Phosphoramidite, eingesetzt werden. Besonders bevorzugte Linker bzw. Spacer als Träger zweistufiger Schutzgruppen sind in DE 100 41 539.3 beschrieben. The method according to the invention is used for the synthesis of biopolymers used, the biopolymer to be synthesized gradually several synthesis modules is built. Is particularly preferred the method for the synthesis of nucleic acids, e.g. B. DNA or RNA, used. However, it should be noted that the method also for Synthesis of other biopolymers, such as peptides, Peptide nucleic acids (PNA) or saccharides is suitable. The Synthesis building block can be a monomeric building block, e.g. B. a nucleoside derivative, but also an oligomeric building block, e.g. B. a dimer or trimer, d. H. for example a di- or trinucleoside derivative. Particularly preferred the synthesis building block is a phosphoramidite building block. However, it can other nucleotide synthesis building blocks, e.g. B. phosphate or phosphonate Building blocks. Furthermore, as synthesis building blocks also linker or spacer building blocks, e.g. B. used as phosphoramidites become. Particularly preferred linkers or spacers are two-stage carriers Protecting groups are described in DE 100 41 539.3.

Die erfindungsgemäßen, eine zweistufige Schutzgruppe tragenden Synthesebausteine haben im Allgemeinen stärker lipophile Eigenschaften als die bislang die im Stand der Technik verwendeten Synthesebausteine. Durch diese Lipophilie erhöht sich die Solubilität der Synthesebausteine, insbesondere der Phosphoramidit-Synthone in organischen Lösungsmitteln. Die dadurch mögliche homogenere Reaktionsführung führt im Vergleich zu den reinen fotolabilen Phosphoramidit-Synthonen zu einer höheren Kopplungseffizienz. Durch die Abspaltung des farbigen Tritylkations der erfindungsgemäßen Fotoschutzgruppen, welches einen wesentlich höheren Absorptionskoeffizienten besitzt als die Abspaltungsprodukte bei anderen Fotoentschützungsprozessen, eröffnet sich weiterhin die Möglichkeit zur direkten online Prozesskontrolle. Dies führt zu einer Verbesserung bei der Qualitätskontrolle für Biochips. The two-stage protective group according to the invention Synthesis building blocks generally have more lipophilic properties than the synthetic building blocks previously used in the prior art. This lipophilicity increases the solubility of the synthetic building blocks, especially the phosphoramidite synthons in organic solvents. The resultant more homogeneous reaction leads to in comparison the pure photolabile phosphoramidite synthons to a higher one Coupling efficiency. By splitting off the colored trityl cation photo protection groups according to the invention, which has a much higher Has absorption coefficient than the cleavage products in others Photo deprotection processes, the possibility continues to open direct online process control. This leads to an improvement in the Quality control for biochips.

Die Tritylgruppe der erfindungsgemäßen Fotoschutzgruppen ermöglicht außerdem die selektive Funktionalisierung der 5'-Hydroxyfunktion. Dies führt zu einer enormen Kostenreduzierung, da eine Trennung der 3'-5'- Isomere entfällt. The trityl group of the photo protection groups according to the invention enables also the selective functionalization of the 5'-hydroxy function. This leads to an enormous cost reduction, since a separation of the 3'-5'- Isomers are eliminated.

Besonders bevorzugt sind daher gemäß vorliegender Erfindung Phosphoramidit-Bausteine, die die zweistufige Schutzgruppe am 5'-O-Atom des Zuckers, insbesondere der Ribose oder der Deoxyribose, tragen. According to the present invention are therefore particularly preferred Phosphoramidite building blocks that form the two-stage protective group on the 5'-O atom of sugar, especially ribose or deoxyribose.

Die Synthese der Biopolymeren kann auf übliche Weise durchgeführt werden, beispielsweise auf einer Festphase. Besonders bevorzugt werden mehrere Biopolymere, die eine unterschiedliche Sequenz von Synthesebausteinen tragen, auf einem einzigen Träger in Form eines Array in situ erzeugt. The synthesis of the biopolymers can be carried out in the usual way be, for example, on a solid phase. Be particularly preferred several biopolymers that have a different sequence of Carrying synthetic building blocks on a single carrier in the form of an array generated in situ.

Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Verbindungen der allgemeinen Formel I


wobei R1 und R2 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, OR3, O(CH2)nCOOR3 und NHZ, R3 eine C1-C8 Alkylgruppe oder/und eine C6-C20 Arylgruppe enthält, die gegebenenfalls Substituenten aufweisen kann, X einen Synthesebaustein zur Synthese von Biopolymeren oder eine Abgangsgruppe darstellt, Y jeweils unabhängig eine fotoaktivierbare Schutzgruppe ist, Z eine Aminoschutzgruppe ist, n eine ganze Zahl von 0 bis 4 ist und wobei gegebenenfalls R1 oder/und R2 durch Y ersetzt sein können. The invention further relates to compounds of the general formula I.


wherein R 1 and R 2 are each independently selected from hydrogen, OR 3 , O (CH 2 ) n COOR 3 and NHZ, R 3 contains a C 1 -C 8 alkyl group and / or a C 6 -C 20 aryl group, which optionally May have substituents, X represents a synthesis building block for the synthesis of biopolymers or a leaving group, Y each independently is a photoactivatable protective group, Z is an amino protective group, n is an integer from 0 to 4 and where R 1 and / or R 2 is optionally by Y can be replaced.

Substituenten von Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl- bzw. Arylgruppen sind vorzugsweise ausgewählt aus Halogenen, z. B. F, Cl, Br oder I, OH, SH, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, NO2 und CN. Die Substituenten können an dem betreffenden Rest einfach oder mehrfach vorliegen. Arylgruppen können auch Ringsysteme mit Heteroatomen, wie etwa O, N oder/und S, umfassen. Substituents of alkyl, alkenyl, alkynyl or aryl groups are preferably selected from halogens, e.g. B. F, Cl, Br or I, OH, SH, -O-, -S-, -S (O) -, -S (O) 2 -, NO 2 and CN. The substituents can be present one or more times on the radical in question. Aryl groups can also include ring systems with heteroatoms, such as O, N or / and S.

Wenn X eine Abgangsgruppe ist, handelt es sich um eine Gruppe, die bei einer Reaktion der Verbindung (1) mit einer anderen Verbindung abgespalten werden kann. Vorzugsweise ist X eine durch Reaktion mit eine Nukleophil, gegebenenfalls in Gegenwart einer Hilfsbase, wie Pyridin, abspaltbare Abgangsgruppe. Bevorzugte Beispiele für X sind:
Cl, Br, I, Tosylat, Mesylat, Trifluorsulfonat etc. When X is a leaving group, it is a group that can be split off when the compound (1) reacts with another compound. X 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 X are:
Cl, Br, I, tosylate, mesylate, trifluorosulfonate etc.

Die schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schutzgruppenkonzepts ist Abb. 1 gezeigt. Der Synthesebaustein 1A) trägt eine zweistufige Schutzgruppe (B-C). In einem ersten Belichtungsschritt wird der fotolabile Anteil (B) der Schutzgruppe abgespalten. Durch eine zweiten chemischen Behandlungsschritt, z. B. durch Zugabe von Säure, wird die chemisch labile Komponente (C) der Schutzgruppe abgespalten, so dass der Synthesebaustein (A) in aktiver Form vorliegt. Fig. 1 shows the schematic representation of the protection group concept according to the invention. Synthesis component 1A) carries a two-stage protective group (BC). In a first exposure step, the photolabile portion (B) of the protective group is split off. Through a second chemical treatment step, e.g. B. by adding acid, the chemically labile component (C) of the protective group is split off, so that the synthesis building block (A) is in active form.

Abb. 2 zeigt eine Beispielsubstanz aus einer bevorzugten Klasse von erfindungsgemäßen zweistufigen Schutzgruppen. Sie basiert auf der säurelabilen Tritylgruppe, enthält jedoch in der p-Position eines Phenylrests eine fotolabile Komponente (hier die NPPOC-Gruppe), welche die Säureempfindlichkeit der Tritylgruppe verringert bzw. vollständig blockiert. Durch Belichtung und Abspaltung der fotolabilen Komponente wird die Schutzgruppe in eine säurelabile Form überführt und kann anschließend in Gegenwart von Säure unter Freisetzung des ungeschützten Synthesebausteins abgespalten werden. Fig. 2 shows an example substance from a preferred class of two-stage protective groups according to the invention. It is based on the acid-labile trityl group, but contains a photolabile component (here the NPPOC group) in the p-position of a phenyl radical, which reduces or completely blocks the sensitivity to acid of the trityl group. By exposure and cleavage of the photolabile component, the protective group is converted into an acid-labile form and can then be cleaved in the presence of acid with the release of the unprotected synthesis building block.

Abb. 3 zeigt zwei Varianten zur Synthese einer erfindungsgemäßen zweistufigen Schutzgruppe. Fig. 3 shows two variants for the synthesis of a two-stage protective group according to the invention.

Abb. 4 zeigt zwei weitere Varianten zur Herstellung erfindungsmäßer Synthesebausteine mit zweistufigen Schutzgruppen. Fig. 4 shows two further variants for the production of synthetic building blocks according to the invention with two-stage protective groups.

Abb. 5 zeigt eine dritte Variante der Synthese zweistufiger Schutzgruppen, wobei zwei der Phenylgruppen an der Tritylgruppe mit einer fotolabilen Gruppe substituiert sind. Fig. 5 shows a third variant of the synthesis of two-stage protective groups, two of the phenyl groups on the trityl group being substituted with a photolabile group.

Abb. 6 zeigt eine vierte Variante zur Synthese einer zweistufigen Schutzgruppe und Fig. 6 shows a fourth variant for the synthesis of a two-stage protective group and

Abb. 7 zeigt schließlich eine fünfte Variante, wobei alle drei Phenylringe der Tritylgruppe eine fotolabile Schutzgruppe tragen. Fig. 7 finally shows a fifth variant, with all three phenyl rings of the trityl group bearing a photolabile protective group.

Claims (21)

1. Verfahren zur Synthese von Biopolymeren durch schrittweisen Aufbau aus Synthesebausteinen, die Schutzgruppen tragen, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens einen Synthesebaustein verwendet, der eine zweistufige Schutzgruppe trägt, wobei die zweistufige Schutzgruppe durch einen Belichtungsschritt aktiviert und einen anschließenden chemischen Behandlungsschritt abgespalten wird. 1. A process for the synthesis of biopolymers by step-by-step construction from synthetic building blocks which carry protective groups, characterized in that at least one synthetic building block which carries a two-stage protective group is used, the two-stage protective group being activated by an exposure step and a subsequent chemical treatment step being split off. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Behandlungsschritt eine Behandlung mit Base, eine Behandlung mit Säure, eine Oxidation, eine Reduktion oder/und eine enzymatische Reaktion umfasst. 2. The method according to claim 1, characterized, that the chemical treatment step is a treatment with base, treatment with acid, oxidation, reduction or / and involves an enzymatic reaction. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Behandlungsschritt eine Säurebehandlung umfasst. 3. The method according to claim 2, characterized, that the chemical treatment step is an acid treatment includes. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als zweistufige Schutzgruppe eine derivatisierte Tritylgruppe verwendet. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that one is derivatized as a two-step protecting group Trityl group used. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Synthesebaustein mit der zweistufigen Schutzgruppe die allgemeine Formel I aufweist:


wobei R1 und R2 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, OR3, O(CH2)nCOOR3 und NHZ,
R3 eine C1-C8 Alkylgruppe, eine C2-C8-Alkenylgruppe, eine C2-C8- Alkinylgruppe oder/und eine C6-C20 Arylgruppe enthält, die gegebenenfalls Substituenten aufweisen kann,
X den Synthesebaustein darstellt,
Y jeweils unabhängig eine fotoaktivierbare Schutzgruppe ist,
Z eine Aminoschutzgruppe ist,
n eine ganze Zahl von 0 bis 4 ist und
wobei gegebenenfalls R1 oder/und R2 durch Y ersetzt sein können. 5. The method according to claim 4, characterized in that the synthesis building block with the two-stage protecting group has the general formula I:


where R 1 and R 2 are each independently selected from hydrogen, OR 3 , O (CH 2 ) n COOR 3 and NHZ,
R 3 contains a C 1 -C 8 alkyl group, a C 2 -C 8 alkenyl group, a C 2 -C 8 alkynyl group or / and a C 6 -C 20 aryl group which may optionally have substituents,
X represents the synthesis building block,
Y is independently a photo-activatable protective group,
Z is an amino protecting group,
n is an integer from 0 to 4 and
where R 1 or / and R 2 may optionally be replaced by Y. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine zweistufige Schutzgruppe verwendet, die mindestens eine fluoreszierende Gruppe trägt. 6. The method according to claim 5, characterized, that you use a two-stage protecting group that at least carries a fluorescent group. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Y, R3 oder/und Z die fluoreszierende Gruppe tragen. 7. The method according to claim 6, characterized in that Y, R 3 and / or Z carry the fluorescent group. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die fluoreszierende Gruppe durch Substitution am Trityl-Gerüst eingeführt wird. 8. The method according to claim 6 or 7, characterized, that the fluorescent group by substitution on the trityl backbone is introduced. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die fotoaktivierbare Gruppe der zweistufigen Schutzgruppe ausgewählt wird aus Nitroveratryloxycarbonyl (NVOC), α-Methyl-6- nitropiperonyloxycarbonyl (MeNPOC), 3,5-Dimethoxybenzoincarbonat (DMBOC), 2-(o-Nitrophenyl)propyloxycarbonyl (NPPOC), o- Nitrobenzyl und Derivaten davon und 2-(o-Nitrophenyl)ethyl und Derivaten davon. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized, that the photoactivatable group of the two-stage protecting group selected from nitroveratryloxycarbonyl (NVOC), α-methyl-6- nitropiperonyloxycarbonyl (MeNPOC), 3,5-dimethoxybenzoin carbonate (DMBOC), 2- (o-nitrophenyl) propyloxycarbonyl (NPPOC), o- Nitrobenzyl and derivatives thereof and 2- (o-nitrophenyl) ethyl and Derivatives thereof. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Biopolymere ausgewählt werden aus Nukleinsäuren, Nukleinsäureanaloga, Peptiden und Sacchariden. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized, that the biopolymers are selected from nucleic acids, Nucleic acid analogs, peptides and saccharides. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Biopolymere ausgewählt werden aus Nukleinsäuren und Nukleinsäureanaloga. 11. The method according to claim 10, characterized, that the biopolymers are selected from nucleic acids and Nucleic acid analogs. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Synthesebausteine Phosphoramidite verwendet werden. 12. The method according to claim 11, characterized, that phosphoramidites are used as synthesis building blocks. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Phosphoramiditbausteine verwendet werden, die die zweistufige Schutzgruppe am 5'-O-Atom tragen. 13. The method according to claim 12, characterized, that phosphoramidite building blocks are used that the wear two-stage protective group on the 5'-O atom. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Synthese der Biopolymeren die Verwendung von Spacer- bzw. Linkerbausteinen umfasst. 14. The method according to any one of claims 1-13, characterized, that the synthesis of the biopolymers requires the use of spacer or linker modules. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Synthese der Biopolymeren auf einer Festphase durchgeführt wird. 15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized, that the synthesis of the biopolymers on a solid phase is carried out. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine ortsabhängige Synthese von mehreren Biopolymeren mit jeweils einer unterschiedlichen Sequenz von Synthesebausteinen auf einem einzigen Träger durchgeführt wird. 16. The method according to claim 15, characterized, that a location-dependent synthesis of multiple biopolymers with each have a different sequence of synthesis building blocks is carried out on a single carrier. 17. Verbindungen der allgemeinen Formel I


wobei R1 und R2 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, OR3, O(CH2)nCOOR3 und NHZ,
R3 eine C1-C8 Alkylgruppe, eine C2-C8-Alkenylgruppe, eine C2-C8- Alkinylgruppe oder/und eine C6-C20 Arylgruppe enthält, die gegebenenfalls Substituenten aufweisen kann,
X einen Synthesebaustein zur Synthese von Biopolymeren oder eine Abgangsgruppe darstellt,
Y jeweils unabhängig eine fotoaktivierbare Schutzgruppe ist,
Z eine Aminoschutzgruppe ist,
n eine ganze Zahl von 0 bis 4 ist und
wobei gegebenenfalls R1 oder/und R2 durch Y ersetzt sein können. 17. Compounds of the general formula I


where R 1 and R 2 are each independently selected from hydrogen, OR 3 , O (CH 2 ) n COOR 3 and NHZ,
R 3 contains a C 1 -C 8 alkyl group, a C 2 -C 8 alkenyl group, a C 2 -C 8 alkynyl group or / and a C 6 -C 20 aryl group which may optionally have substituents,
X represents a building block for the synthesis of biopolymers or a leaving group,
Y is independently a photo-activatable protective group,
Z is an amino protecting group,
n is an integer from 0 to 4 and
where R 1 or / and R 2 may optionally be replaced by Y. 18. Verbindungen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine fluoreszierende Gruppe tragen. 18. Compounds according to claim 17, characterized, that they carry at least one fluorescent group. 19. Verbindungen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass Y, R3 oder/und Z eine fluoreszierende Gruppe tragen. 19. Compounds according to claim 18, characterized in that Y, R 3 or / and Z carry a fluorescent group. 20. Verbindungen nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine fluoreszierende Gruppe durch Substitution am Trityl- Grundgerüst eingeführt ist. 20. Compounds according to claim 18 or 19, characterized, that a fluorescent group by substitution on the trityl Basic structure is introduced. 21. Verwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel 1 als Synthesebausteine bzw. zur Herstellung von Synthesebausteinen für die Synthese von Biopolymeren. 21. Use of compounds of general formula 1 as Synthesis building blocks or for the production of synthesis building blocks for the synthesis of biopolymers.
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