用于綴合生物分子的化合物和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于修飾生物分子的低銅點(diǎn)擊化學(xué)、1.3-偶極環(huán)加成反應(yīng)和Staudinger連接反應(yīng)。還提供涉及低銅點(diǎn)擊化學(xué)、1.3-偶極環(huán)加成反應(yīng)和Staudinger連接反應(yīng)的組合物、方法和試劑盒。
【專利說明】用于綴合生物分子的化合物和方法
相關(guān)申請
[0001]本申請要求2011年3月4日提交的美國臨時申請第61/449，396號和2011年11月10日提交的美國臨時申請第61/558，148號的優(yōu)先權(quán)，所述文獻(xiàn)的公開內(nèi)容通過引用的方式完整并入本文。
發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于綴合生物分子的點(diǎn)擊化學(xué)、1.3-兩極環(huán)加成反應(yīng)和Staudinger連接反應(yīng)。
[0003]對生物分子如多核苷酸、蛋白質(zhì)、脂類等的綴合可以用于生物分子的檢測、分離和/或鑒定。作為將兩個分子連接在一起的穩(wěn)健和特異性方法，K.Barry Sharpless開發(fā)了點(diǎn)擊化學(xué)。參見，例如，Kolb 等人，Angew.Chemie Intern.40 (11): 2004-21 (2001)。為了高效進(jìn)行，經(jīng)典的點(diǎn)擊反應(yīng)一般需要Cu(I)離子。然而，Cu(I)離子能夠?qū)?xì)胞和生物分子產(chǎn)生有害作用。因此，減少點(diǎn)擊反應(yīng)中所用的Cu(I)離子的量和/或可及性可能有益于綴合生物分子。
概述
[0004]在一個方面，本發(fā)明提供下式的化合物:
【權(quán)利要求】
1.一種下式的化合物:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物，其中所述化合物具有下式:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化合物，其中所述化合物具有下式:
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化合物，其中所述化合物具有下式:
5.—種下式的化合物:
6.—種下式的化合物:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的化合物，其中所述化合物具有式(VI)，并且HRjPR4獨(dú)立地選自氫、鹵素、-S03X、羧酸、羧酸的鹽、CN、硝基、羥基、氨基、烷基、雜烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)烷基、取代的烷基、取代的雜烷基、取代的環(huán)烷基、取代的雜環(huán)烷基、烷氧基、取代的烷氧基、燒基硫基，烷?；被⑼榘被驶?、芳基、雜芳基、取代的芳基、芳基烷基、取代的芳基烷基和取代的雜芳基、芳基羧酰胺基，烷基和芳基部分任選地由鹵素、-S03X、羧酸、羧酸的鹽、CN、硝基、羥基、氣基、烷基、雜烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)烷基、取代的烷基、取代的雜烷基、取代的環(huán)燒基、取代的雜環(huán)烷基、烷氧基、取代的烷氧基、烷基硫基、燒酸基氣基、燒氣基擬基、芳基、雜芳基、取代的芳基、芳基烷基、取代的芳基烷基和取代的雜芳基、芳基羧酰胺基取代一次或多次；或R1與R2、R2與R3、R3與R4共同形成選自以下的稠合部分:環(huán)烷基、雜環(huán)烷基、取代的環(huán)烷基、取代的雜環(huán)烷基、芳基、雜芳基、取代的芳基、芳基烷基、取代的芳基烷基和取代的雜芳基，并且R5和R6獨(dú)立地選自氣、鹵素、烷基、雜烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)烷基、取代的烷基、取代的雜烷基、取代的環(huán)烷基、取代的雜環(huán)烷基、烷氧基、取代的烷氧基、芳基、雜芳基、取代的芳基、芳基烷基、取代的芳基烷基和取代的雜芳基。
8.一種下式的化合物:
9.一種下式的化合物:
10.一種下式的化合物:
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的化合物，其中除一個R取代基之外，全部R取代基均是H。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的化合物，其中L是具有O至15個原子的鏈長度的烷基。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的化合物，其中L是具有O至5個原子的鏈長度的烷基。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的化合物，其中L是-NH-(CH2)n_NH_C (O)-，其中η是I至12。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的化合物，其中所述報告分子包括發(fā)色團(tuán)、熒光團(tuán)、熒光蛋白、磷光染料、疊層染料、粒子、半抗原、酶或放射性同位素。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的化合物，其中所述熒光團(tuán)是咕噸、香豆素、花青、芘、噁嗪、borapoIyazaindacene 或 carbopyranine。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的化合物，其中所述酶是辣根過氧化物酶、堿性磷酸酶、β -半乳糖苷酶或β -內(nèi)酰胺酶。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的化合物，其中所述粒子是半導(dǎo)體納米晶體。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的化合物，其中所述載體分子是氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、多糖、核苷、核苷酸、寡核苷酸、核酸、半抗原、補(bǔ)骨脂素、藥物、激素、脂質(zhì)、脂質(zhì)組合體、酪胺、合成聚合物、聚合物微粒子、生物細(xì)胞、細(xì)胞組分、離子螯合部分、酶底物或病毒。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的化合物，其中所述載體分子是抗體、抗體片段、抗原、抗生物素蛋白、鏈霉親和素、生物素、葡聚糖、IgG結(jié)合蛋白、熒光蛋白、瓊脂糖或非生物微粒子。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的化合物，其中所述固相支持物是氣凝膠、水凝膠、樹脂、珠、生物芯片、微流體芯片、硅芯片、多孔板、膜、傳導(dǎo)性金屬、非傳導(dǎo)性金屬、玻璃或磁性支持物。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的化合物，其中所述固相支持物是硅膠、聚合物膜、粒子、衍生化塑料薄膜、玻璃珠、棉花、塑料珠、氧化鋁凝膠、多糖、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、多元醇、瓊脂糖、瓊脂、纖維素、葡聚糖、淀粉、FICOLL、肝素、糖原、支鏈淀粉、甘露聚糖、菊糖、硝酸纖維素、重氮纖維素、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、尼龍、膠乳珠、磁珠、順磁珠、超順磁珠或淀粉。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的化合物，其中所述治療性分子是紫杉酚、松胞菌素B、短桿菌肽D、溴化乙錠、依米丁、絲裂霉素、依托泊苷、替尼泊苷、長春新堿、長春花堿、秋水仙堿、多柔比星、柔紅霉素、二羥基炭疽菌素二酮、米托蒽醌、光神霉素、放線菌素D、1-去氫睪酮、糖皮質(zhì)激素、普魯卡因、丁卡因、利多卡因、普萘洛爾、嘌呤霉素、或其類似物或同系物。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的化合物，其中所述治療性分子是抗代謝物、烷基化劑、蒽環(huán)類、抗生素或抗有絲分裂藥。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的化合物，其中所述治療性分子是相思豆毒蛋白、蓖麻毒蛋白A、假單胞菌外毒素、白喉毒素、腫瘤壞死因子、Y -干擾素、α -干擾素、神經(jīng)生長因子、血小板衍生生長因子、組織纖溶酶原激活物、白介素-1、白介素_2、白介素-6、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子或粒細(xì)胞集落刺激因子。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的化合物，其中G是炔反應(yīng)基。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的化合物，其中所述炔反應(yīng)基是疊氮化物。
28.根據(jù)權(quán)利要求1至 25中任一項所述的化合物，其中G是疊氮化物反應(yīng)基。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的化合物，其中所述疊氮化物反應(yīng)基是末端炔。
30.修飾生物分子的方法，其包括以下步驟:在溶液中使包含疊氮化物反應(yīng)性部分的生物分子與根據(jù)權(quán)利要求24所述的化合物反應(yīng)以提供修飾的生物分子。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述疊氮化物反應(yīng)性部分包括末端炔、活化炔或三芳基膦。
32.修飾生物分子的方法，其包括以下步驟:在溶液中使包含炔反應(yīng)性部分的生物分子與根據(jù)權(quán)利要求26所述的化合物反應(yīng)以提供修飾的生物分子。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述炔反應(yīng)性部分包含疊氮化物。
34.根據(jù)權(quán)利要求30至33中任一項所述的方法，其中所述生物分子是核酸、寡核苷酸、蛋白質(zhì)、肽、糖類、多糖、糖蛋白、脂質(zhì)、激素、藥物或前藥。
35.根據(jù)權(quán)利要求30至34中任一項所述的方法，其中所述溶液還包含銅離子。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述方法還包含至少一個還原劑。
37.根據(jù)權(quán)利要求35或權(quán)利要求36所述的方法，其中所述方法還包含銅螯合劑。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中至少一種還原劑是抗壞血酸、三(2-羧乙基)膦(TCEP)、TCP (2，4，6-三氯酚)、NADH、NADPH、硫代硫酸鹽、2-巰基乙醇、二硫蘇糖醇、谷胱甘肽、半胱氨酸、金屬銅、醌、氫醌、維生素Κ1、Fe2+、Co2+或施加的電勢。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述至少一種還原劑是抗壞血酸。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述銅螯合劑是銅I螯合劑。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述銅螯合劑是下式的化合物:
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中選自X、Y和Z的至少一種取代基的RpRyRyR4和R5各自是H。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中X、Y和Z的每一個的HR3> R4和R5各自是H0
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中1^、1^和L3各自是具有1-5個原子的鏈長度的烷基。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中U、L2和L3各自是-CH2CH2-。
46.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述銅螯合劑是N，N，N'，N'-四(2-吡啶基甲基)乙二胺(TPEN)、EDTA、新亞銅試劑、N-(2-乙酰氨基)亞氨基二乙酸(ADA)、吡啶_2，6-二羧酸(PDA)、S-羧甲基-L-半胱氨酸(SCMC)、I, 10菲咯啉、或其衍生物、曲恩汀、谷胱甘肽、組氨酸、聚組氨酸、三(羥丙基三唑基甲基)胺(THPTA)或四乙撐多胺(ΤΕΡΑ)。
47.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述銅螯合劑是1，10菲咯啉、紅菲繞啉二磺酸(4，7-二苯基-1，10-菲咯啉二磺酸)或浴酮靈二磺酸(2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉二磺酸鹽)。
48.試劑盒，其包含根據(jù)權(quán)利要求1至29中任一項所述的化合物。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的試劑盒，其中所述試劑盒還包含銅離子源。
50.根據(jù)權(quán)利要求48或權(quán)利要求49所述的試劑盒，其中所述試劑盒還包含至少一種還原劑。
51.根據(jù)權(quán)利要求48至50中任一項所述的試劑盒，其中所述試劑盒還包含銅螯合劑。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的試劑盒，其中所述至少一種還原劑是抗壞血酸、三(2-羧乙基)膦(TCEP)、TCP (2，4，6-三氯苯酚)、NADH、NADPH、硫代硫酸鹽、2-巰基乙醇、二硫蘇糖醇、谷胱甘肽、半胱氨酸、金屬銅、醌、氫醌、維生素K1、Fe2+、Co2+或施加的電勢。
53.根據(jù)權(quán)利要求50所述的試劑盒，其中所述至少一種還原劑是抗壞血酸。
54.根據(jù)權(quán)利要求51所述的試劑盒，其中所述銅螯合劑是銅I螯合劑。
55.根據(jù)權(quán)利要求51所述的試劑盒，其中述銅螯合劑是下式的化合物:


56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的試劑盒，其中選自X、Y和Z的至少一種取代基的&、民、1?3、R4和R5各自是H。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的試劑盒，其中X、Y和Z的每一個的HR3> R4和R5各自是Ho
58.根據(jù)權(quán)利要求55所述的試劑盒，其中U、L2和L3各自是具有1-5個原子的鏈長度的烷基。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的試劑盒，其中U、L2和L3各自是-CH2CH2-。
60.根據(jù)權(quán)利要求51所述的試劑盒，其中所述銅螯合劑是N，N，N'，N'-四(2-吡啶基甲基)乙二胺(TPEN)、EDTA、新亞銅試劑、N-(2-乙酰氨基)亞氨基二乙酸(ADA)、吡啶-2，6- 二羧酸(PDA)、S-羧甲基-L-半胱氨酸(SCMC)、1，10菲咯啉或其衍生物、曲恩汀、谷胱甘肽、組氨酸、聚組氨酸、三(羥丙基三唑基甲基)胺(THPTA)或四乙撐多胺(ΤΕΡΑ)。
61.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中所述銅螯合劑是1，10菲咯啉、紅菲繞啉二磺酸(4，7-二苯基-1，10-菲咯啉二磺酸)或浴酮靈二磺酸(2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉二磺酸鹽)。
62.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物，它們選 自:
63.根據(jù)權(quán)利要求6所述的化合物，其是

f?~Vj3
Ho
64.根據(jù)權(quán)利要求12所述的化合物，其是
65.一種化合物，其選自:
66.一種組合物，其包含:(a)下式的化合物:
【文檔編號】C07D213/78GK103502218SQ201280011560
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月4日
【發(fā)明者】K.吉, U.辛赫, S.格雷恰恩 申請人:生命科技公司