邻苷合成的活化剂

近年来由于核酸修饰和递送载体的突破，带来了变革性疗法的创新浪潮，其中被认为是继小分子药物、抗体药物之后第三代创新药物核酸药物迎来了爆发式增长，其优势在于广泛的可成药靶点、特异性强、安全性高、效果持久、开发成功率高和制造成本低等。寡核苷酸药物，即小核酸药物，是由十几个到几十个核苷酸串联组成的短链核酸，目前小核酸药物主要包括 RNAi 药物和 ASO 药物，作用于pre-mRNA或mRNA，通过干预靶标基因表达实现疾病治疗目的。目前小核酸药物大多通过亚磷酰胺三酯合成法进行合成。化学合成按照3'-5'的方向进行。常用的固相载体为可控微孔玻璃珠（CPG）或者聚苯乙烯微珠（PS beads），固相载体通过linker与初始核苷酸核糖的3'-OH共价结合，而核糖的2'-OH用诸如叔丁基二甲基硅基(TBDMS)的保护试剂进行保护，或是核糖的2端有甲氧基、F代、甲氧乙基等修饰，5'-OH则用双甲氧基三苯甲基（DMT）保护。此外，由于腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶存在伯氨基团，也需要用酰基试剂（例如苯甲酰基）进行保护。固相合成每个循环主要包括四个步骤：脱保护、偶联、氧化和加帽。第一步 脱保护（Detritylation）使用溶解在二氯甲烷/甲苯中的二氯乙酸（DCA）或三氯乙酸（TCA）移除核糖5端的DMT基团，暴露5'-OH，以供下一步偶联。脱保护时间取决于流速和柱子尺寸，反应时间不够/脱保护剂酸性太弱会产生n-1杂质（与完整长度为n的寡核苷酸相比仅相差一个核苷酸）；反应时间太长/脱保护剂酸性太强则导致序列中脱嘌呤的产生。反应完成后，用乙腈洗涤去除残留的脱保护剂，此步骤中乙腈含水量一般小于20ppm，乙腈需要使用较高流速去冲洗合成柱，脱保护试剂冲洗不干净导致n+杂质的产生。第二步 偶联（Coupling）合成目标的原料，亚磷酰胺保护核苷酸单体，与活化剂四氮唑混合，得到核苷亚磷酸活化中间体，它的3端被活化，5端羟基仍然被DMT保护，与溶液中游离的5端羟基发生偶联反应。为了保证较高的总产率，每个循环中都需要有较高的偶联效率。n-1杂质是偶联中最常见的杂质，它们是偶联效率低于100%的结果。与FLP相比，更高分子量的杂质（例如n+1）也存在于偶联步骤中，n+杂质的形成归因于活化剂四氮唑的弱酸性能移除一部分亚磷酰胺溶液中的DMT基团。第三步 氧化（Oxidation）偶联反应后新加上的核苷酸通过亚磷酯键（三价磷）与固相载体上的寡核苷酸链相连。亚磷酯键不稳定，易被酸、碱水解，在下一个循环的脱保护酸性环境中不稳定，因此需要被氧化成稳定的五价的磷。磷酸二酯键中的2-氰乙基保护基团可以使其在后续合成中更稳定。常用碘溶液将亚磷酰转化为磷酸三酯，得到稳定的寡核苷酸。此外通过将一个硫原子转移到P（三价）上也可以将其转化为P（五价），从而形成硫代磷酸酯键。氧化剂与固相载体的接触时间通常为1-4分钟。第四步 加帽（Capping）由于不可能达到100%的偶联效率，仍存在脱保护后没有反应的5'-OH活性基团（一般少于2%），如果不加处理，那这些基团在下一个循环中仍能发生偶联，产生n-1杂质。通常使用两种试剂（通常使用醋酸酐和N-甲基咪唑的混合液作为加帽试剂）来酰化5'-OH。经过以上四个步骤，一个核苷酸碱基被连接到固相载体的核苷酸上，再以酸脱去它的5'-羟基上的保护基团DMT，重复以上步骤，直到所有要求合成的碱基被接上去。核酸合成系统就是将上述一系列化学合成过程进行自动化，精准化可控制的设备。仪器主要由柱塞系统泵、试剂阀、单体阀、试剂循环阀、紫外检测器、电导率、惰性气体控制盒、压力监测器、合成柱及软件控制系统等多个部分组成。大规模寡核苷酸合成系统采用流穿合成技术，泵精度高，规模广泛，滞留体积低，适用于不同规模和类型的寡核苷酸。其以灵活简便的方式创建和转移方法，为工艺开发和优化提供支持，同时系统先进的数据处理能力和分析工具可高效监测和控制合成。英赛斯大规模核酸合成系统

CEM Liberty PRO横空出世，多肽合成生产技术的重大突破CEM是微波多肽合成领域的发明者和领导者，是最早开发采用微波能量用于全过程多肽反应专利技术的公司，利用其独特的环形电磁场技术和多项化学辅助技术方案，创多肽合成的多项世界纪录。Liberty能够在分子层面上直接促进极性离子的脱保护、偶联以及裂解反应，提高了多肽合成的速度、纯度和产率，而且大大降低了成本。CEM研发级多肽合成Liberty Blue 0.005-5mmol性能优异，一直在全球占据垄断地位，而生产级Liberty PRO 1000mmol的推出预示着大规模多肽合成的重大突破。目前，传统大规模多肽合成的研究和生产都面临着严峻挑战——反应釜体积大，工作流程缓慢且浪费严重，亟需优化。传统固相合成偶联时间需要几小时，约占了单次循环80%以上的时间，一条30个氨基酸的多肽合成可能需要一到两个月，而且长时间的偶联必然带来更多的副反应，降低产率和纯度。CEM全自动大规模多肽合成仪Liberty PRO&trade ，突破了传统多肽合成制造的局限，利用其独特的全过程微波电磁技术，保证反应边界条件高定量性和重复性。在特殊环形电磁场中，氨基酸构成的卷曲肽链充分展开，进行彻底的脱保护、偶联和裂解，达到神奇的反应效果和速度。CEM的HE-SPPS专利技术是唯一可以将微波能量用于整个多肽反应的全过程。从而帮助化学家进行前沿性多肽R&D 研究和工业生产的技术。Liberty PRO&trade 使用创新硬件与精确控制微波能量相结合的方式，有助于优化化学条件从而获得纯度更高，产率更大的药物相关肽。借助CEM多项技术专利的基础，如一锅法偶联和脱保护技术、CarboMAX增强型偶联方法、以及No Wash免洗工艺，实现了多肽合成速度和成果的重大突破，能够完成传统方法难以达成的复杂多肽合成。把偶联时间缩短为几分钟，快速完成更多更长的氨基酸偶联，防止长链多肽聚合，消除双重偶联和差向异构化现象，同时降低树脂的要求，并且减少95% 的DMF试剂的使用，30个氨基酸的合成如今仅需一两天便可完成生产。一线工作人员可以前所未有速度的进行多肽合成高效安全的生产。1. 1000mmol自动化合成 2. 15-45min循环时间3. 反应速度快、纯度高4. 减少85-90%碱基使用量5. 免清洗减少 95% DMF 用量6. 15 AA配置,3个活化剂位置7. 减少废液量，降低处理成本8. 研发到生产，可直接转换9. cGMP设备单元化设计10. 体积小节省厂房面积Liberty PRO&trade 工业级微波多肽自动合成设备，符合cGMP规范，满足不同规模的全自动生产需求。Liberty PRO&trade 仅需15-45分钟即可完成氨基酸的偶联循环，使得多肽合成技术速度比传统提高了10-20倍，每批次可生产出1000mmol的多肽，可以在一天内生产相当于传统100-300升反应器产量的肽。标准的10肽 ACP 序列合成纯度竟达到 98%，使后续的纯化更容易。Liberty PRO&trade 技术相较于传统多肽合成方法，提供了卓越的产品纯度和极快的周转时间，同时降低了多达90%的整体循环成本。自动化的Liberty PRO&trade 在一天之内可实现多批次多肽生产，以前所未有的速度、纯度完成多肽合成自动工业生产。1） One-Pot Coupling/Deprotection一锅法偶联和脱保护全过程微波多肽合成，这项技术的核心在于将脱保护试剂直接加入到未经排液处理的后偶联反应混合物中。从而快速完成脱保护与偶联步骤，省略升温时间提高反应效率；在液相中，更快的反应动力学加速了活泼酯的水解或自发偶联反应，从而避免树脂结合的氨基官能团处的潜在副反应。保持较高温度下不间断地进行Fmoc去除反应，通过优化脱保护试剂的使用量，确保了在脱保护步骤完成时，反应体系基本保持中性状态。2） CarboMAXTM 增强型偶联方法：碳二亚胺偶联反应的优势在于降低半胱氨酸和精氨酸中的γ-内酰胺的差向异构化作用，然而其活化速度相对较慢。CEM开发了增强型偶联工艺，通过在微波下提高碳二亚胺的当量，可以更快地形成关键的O -酰基脲中间体。从而更快更多的形成活化氨基酸，使得随后的偶联反应更快发生。另外，许多重要的侧链修饰对Oxyma Pure和HOBt酸性活化剂敏感。传统碳二亚胺化学反应可导致敏感基团的裂解，例如磷酸和O-连接的糖类化合物。CEM的专利工艺，在微波下使用碳二亚胺类活化剂并且通过碱平衡技术以稳定敏感的化学键，从而获得无与伦比的速度和纯度。总之，CarboMAXTM技术减少了氨基酸的活化时间，减少差向异构化，提高了产率和纯度。提高合成困难肽和长序列肽分子结构的稳定性。 3）No Wash 全过程免洗技术：CEM采用蒸馏法取代和去除了偶联和脱保护步骤后的洗涤过程。这一发明不仅提高了反应速度，而且减少了95% DMF溶剂的使用量。同时，所需的碱基使用量也显著减少，仅为标准用量的10-15%。而且保持了多肽合成的高纯度。这不仅降低合成成本，省去清洗时间，还节约了企业对后期处理有毒废液而产生的巨大费用。如此大幅度的节约试剂，前所未有的降低企业成本、降低安全风险、提高生产效益。Liberty PRO&trade 是一套完整的、符合cGMP标准的全自动大规模多肽合成模块化解决方案。它采用符合医药领域cGMP要求的惰性材料，并设计了满足可追溯性法律法规要求的硬件和软件系统，确保了反应边界条件的高精确度和优异的重复性。采用全新的流体输送技术，配备NIST可追溯性的内置温控模块，以及整合了优化的机械搅拌和氮气鼓泡的双重搅拌系统，确保了批次间的高度稳定性。CEM提供全系列的多肽合成装置，研究人员可基于Liberty Blue&trade 小规模0.005-5mmol级自动合成系统，在实验室中轻松开发和优化多肽合成方法。随后，可迅速在大规模cGMP工业级的Liberty PRO&trade 上无缝再现反应结果，保证从毫克级到千克级多肽生产的重复性和一致性。 Liberty PRO&trade 多肽合成技术代表了速度、纯度和可扩展性的完美结合，设备具备高性能、高可靠性、高灵活性，在遵循cGMP管理准则的同时，能够轻松调整合成序列大规模生产具有生物活性的API多肽原料药。不仅大幅削减了成本，还显著提升了交货速度，非常适合CDMO多肽合成服务。Liberty PRO&trade 彻底改变了传统的多肽合成思想观念，其高机动性的生产方式和管理方式，实现了灵活性、经济性，化整为零，降低了生产风险。其小型化、标准化和模块化，使得任何一个单元出现故障，都不会影响整个生产管理。Liberty PRO&trade 单元化组合的合成模块，彻底颠覆了传统多合成生产线生产方式，使得合成生产更经济、更灵活。而且，CDMO企业可以随时根据订单多肽序列和产量的不同，随时改变生产流程和重新配置。这标志着现代CDMO企业可采用前沿的多肽合成技术，构建全新的cGMP生产管理模式。

p　　从简单易得的分子尤其是几乎无处不在的烃类化合物出发，简便高效地合成复杂的多环化物是有机合成工作中的一大挑战。近十年来，由于茂基三价钴、铑催化剂对碳氢键活化有着独特的活性、选择性以及官能团兼容性而被广泛研究。近期，中科院大连化物所金属络合物与分子活化研究组(209组)在这一领域取得了一系列进展，相关工作在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 15351)和(Angew. Chem. Int. Ed. DOI:10.1002/anie.201704036)上先后发表。/pp　　硝酮化合物通常作为经典的1,3-偶极子参与各类环加成反应。该团队在2013年首次实现了硝酮定位碳氢键的活化。但是将其作为芳烃底物实现碳氢键活化和偶极加成相结合之前尚无报道。最近，该团队利用硝酮作为偶极子定位基，首先经碳氢键活化和环丙烯酮实现酰基化，在原位条件下，活化的C=C双键和硝酮发生分子内的1，3-偶极加成，得到桥环化合物。反应对于邻位含有较大位阻的N-叔丁基以及N-芳基硝酮均可适用，对于N-叔丁基硝酮，碳氢活化发生在唯一的苯环邻位 而对于N-芳基硝酮，反应则发生在N-芳环上，因此得到的产物的结构有所不同。值得一提的是，对于N-叔丁基硝酮，反应呈现出硝酮底物位阻控制的选择性。当N-叔丁基硝酮的邻位取代基位阻较小时，反应虽然也经历C-H活化和对三元环的插入开环，但是产生的烯基铑碳键并没有被质子解，而是发生了对亲电的亚胺片段的插入，之后经历了β-碳原子消除和质子解，得到最终的1-萘酚产物。反应中硝酮起到了亲电性无痕导向基的作用。此部分工作发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 15351上。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/471915f3-bd4d-4007-9bab-375252f8942e.jpg" title="W020170525567525355764.jpg"//pp　　含炔烃片段的环己二烯酮由于同时具有活泼的末端炔烃和α,β-不饱和酮结构，所以有多种的反应可能性，一直以来是研究的热点之一，但是大部分研究都是围绕着底物的亲核性展开。将其与天然产物中广泛存在的吲哚结合，发生分子内的狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)反应尚属首次报道。该反应首先经过碳氢键活化形成金属碳键, 之后发生炔烃的插入原位形成二烯中间体，随后与亲二烯体(环己二烯酮)发生分子内的Diel-Alder反应，反应过程中金属始终参与。反应能得到结构截然不同的桥环和并环化合物。当利用铑作为催化剂时，铑碳键对炔烃发生常见的2,1-插入随后和第一类D-A环化串联得到并环，用半径更小的三价钴催化剂时发生罕见的1,2-插入并和第二类D-A环化串联得到结构罕见的桥环。这一工作近期发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. DOI:10.1002/anie.201704036)上。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/6e10e342-1381-4c91-9df1-b6b7ebb774f1.jpg" title="W020170525567525358639.jpg"//pp　　该系列工作得到了国家杰出青年基金和中科院先导专项的支持。/p