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具有受正交保护的酯部分的肽核酸(PNA)单体

阅读：323发布：2020-11-21

专利汇可以提供具有受正交保护的酯部分的肽核酸(PNA)单体专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请涉及受正交保护的肽核酸(PNA) 单体酯，这些酯基可在允许典型的主链和侧链酸和碱不稳定的保护基团保持基本完整的条件下被除去，从而允许高的PNA单体羧酸产率，这些PNA单体羧酸适用于PNA寡聚物合成。示例性酯基包括但不限于2,2,2-三氯乙基(TCE)、2,2,2-三溴乙基(TBE)、2-溴乙基(2-BE)和2-碘乙基(2-IE)。本发明还涉及用于合成主链酯化合物和相关主链酯酸盐的新颖方法。，下面是具有受正交保护的酯部分的肽核酸(PNA)单体专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种式II的化合物：
或其药学上可接受的盐，其中B是核碱基，任选地包含一个或多个保护基团；
Pg1是胺保护基团；
R1是式I的基团；
其中，
每个R11独立地是H、D、F、C1-C6烷基、C3-C6环烷基或芳基；
R12、R13和R14各自独立地是H、D、F、Cl、Br或I，但是条件是R12、R13和R14中的至少一个选自Cl、Br和I；
R2是H、D或C1-C4烷基；
R3、R4、R5和R6各自独立地选自由以下组成的组：H、D、F、和选自下组的侧链，该组由以下组成：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、和IIIz各自任选地包含保护基团；
其中，R9和R10各自独立地选自由以下组成的组：H、D和F；
R16选自H、D和C1-C4烷基；并且
n是从0至10的整数，包括0和10。
2.如权利要求1所述的化合物，其中每个R11独立地是H或D。
3.如权利要求1或2中任一项所述的化合物，其中R16选自由以下组成的组：甲基、乙基和叔丁基，并且n选自1、2、3和4。
4.如权利要求1或2中任一项所述的化合物，其中R9和R10各自独立地是H、D或F。
5.如权利要求1或2中任一项所述的化合物，其中R2是H、D或甲基。
6.如权利要求1或2中任一项所述的化合物，其中B独立地选自图2中鉴定的核碱基。
7.如权利要求1或2中任一项所述的化合物，其中B独立地选自图3中鉴定的核碱基。
8.如权利要求1或2中任一项所述的化合物，其中B独立地选自图18b中鉴定的核碱基。
9.如权利要求1或2中任一项所述的化合物，其中B独立地选自由以下组成的组：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶、假异胞嘧啶、2-硫代假异胞嘧啶、5-甲基胞嘧啶、5-羟甲基胞嘧啶、黄嘌呤、次黄嘌呤、2-氨基腺嘌呤(又称为2,6-二氨基嘌呤)、2-硫代尿嘧啶、
2-硫代胸腺嘧啶、2-硫代胞嘧啶、5-氯尿嘧啶、5-溴尿嘧啶、5-碘尿嘧啶、5-氯胞嘧啶、5-溴胞嘧啶、5-碘胞嘧啶、5-丙炔基尿嘧啶、5-丙炔基胞嘧啶、6-偶氮尿嘧啶、6-偶氮胞嘧啶、6-偶氮胸腺嘧啶、7-甲基鸟嘌呤、7-甲基腺嘌呤、8-氮杂鸟嘌呤、8-氮杂腺嘌呤、7-脱氮杂鸟嘌呤、7-脱氮杂腺嘌呤、3-脱氮杂鸟嘌呤、3-脱氮杂腺嘌呤、7-脱氮杂-8-氮杂鸟嘌呤、7-脱氮杂-8-氮杂腺嘌呤、5-丙炔基尿嘧啶和2-硫代-5-丙炔基尿嘧啶，包括任何前述项的互变异构形式。
10.如权利要求1所述的化合物，其中B独立地选自A、DAP、G、G*、C、5MC、T、T2T、U、U2T、J、J2T和Y；(i)其中A、C、DAP、G、G*、5MC、J和J2T核碱基的环外胺基团任选地被环外胺保护基团保护；
并且(ii)其中该G核碱基的O6 氧任选地被保护基团保护；(iii)其中该T或U核碱基的N3或O4任选地被酰亚胺或内酰胺保护基团保护；和/或(iv)其中该T2T、U2T或J2T核碱基的硫原子任选地被硫保护基团保护。
11.如权利要求10所述的化合物，其中该环外胺保护基团选自由以下组成的组：Boc、Bis-Boc、Trt、Ddz、Bpoc、Nps、Bhoc、Dmbhoc和Floc。
12.如权利要求11所述的化合物，Pg1选自由以下组成的组：Fmoc、Nsc、Bsmoc、Nsmoc、ivDde、Fmoc*、Fmoc(2F)、mio-Fmoc、dio-Fmoc、TCP、Pms、Esc、Sps和Cyoc。
13.如权利要求10所述的化合物，其中该环外胺保护基团选自由以下组成的组：甲酰基、乙酰基、异丁酰基、甲氧基乙酰基、异丙氧基乙酰基、Fmoc、Esc、Cyoc、Nsc、Clsc、Sps、Bsc、Bsmoc、乙酰丙酰基、3-甲氧基-4-苯氧基苯甲酰基、苯甲酰基、对甲氧基苯甲酰基、对氯苯甲酰基、对硝基苯甲酰基、对叔丁基苯甲酰基、苯氧基乙酰基、2-氯苯氧基乙酰基、4-氯苯氧基乙酰基和4-叔丁基苯氧基乙酰基。
14.如权利要求13所述的化合物，其中Pg1选自由以下组成的组：Boc、Trt、Ddz、Bpoc、Nps、Bhoc、Dmbhoc和Floc。
15.如权利要求1、2和10中任一项所述的化合物，
其中，R2是H或甲基，R9和R10各自是H，每个R11独立地是H或D；并且
(i)R3、R4、R5和R6之一独立地选自由以下组成的组：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自任选地包含保护基团；并且(ii)R3、R4、R5和R6中的另一些是H、D或F；并且
其中，R16选自甲基和叔丁基；并且n是1、2、3或4。
16.如权利要求15所述的化合物，其中R5和R6各自独立地是H或D。
17.如权利要求1、2和10中任一项所述的化合物，其中Pg1选自由以下组成的组：Fmoc、Nsc、Bsmoc、Nsmoc、ivDde、Fmoc*、Fmoc(2F)、mio-Fmoc、dio-Fmoc、TCP、Pms、Esc、Sps和Cyoc。
18.如权利要求1、2和10中任一项所述的化合物，其中Pg1选自由以下组成的组：Boc、Trt、Ddz、Bpoc、Nps、Bhoc、Dmbhoc和Floc。
19.如权利要求1、2和10中任一项所述的化合物，其中，R2是H，R9和R10各自是H，每个R11独立地是H或D；
(i)R3和R4之一独立地选自由以下组成的组：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自任选地包含保护基团；
(ii)R5和R6之一独立地选自由以下组成的组：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自任选地包含保护基团；
(iii)R3和R4中的另一个是H、D或F；
(iv)R5和R6中的另一个是H、D或F；并且
其中，R16选自甲基和叔丁基；并且n是1、2、3或4。
20.如权利要求1、2和10中任一项所述的化合物，其中R3或R4之一是式IIIaa或IIIab的基团：
并且R3和R4中的另一个是H、D或F，其中，n是0、1、2、3或4，并且R16是甲基或叔丁基。
21.如权利要求1、2和10中任一项所述的化合物，其中R1选自2,2,2-三氯乙基、2,2-二氯乙基、2-氯乙基、2,2,2-三溴乙基、2,2-二溴乙基、2-溴乙基和2-碘乙基。
22.如权利要求1、2和10中任一项所述的化合物，其中R1选自2,2,2-三氯乙基、2,2-二氯乙基、2-氯乙基、2,2,2-三溴乙基、2,2-二溴乙基、2-溴乙基和2-碘乙基。
23.如权利要求12所述的化合物，其中R1选自2,2,2-三氯乙基、2,2-二氯乙基、2-氯乙基、2,2,2-三溴乙基、2,2-二溴乙基、2-溴乙基和2-碘乙基。
24.如权利要求1、2和10中任一项所述的化合物，其中R1选自2,2,2-三氯乙基、2,2,2-三溴乙基、2-溴乙基和2-碘乙基。
25.一种方法，该方法包括：
a)提供如权利要求1、2和10中任一项所述的化合物；并且
b)在还原条件下用还原剂处理所述化合物，从而由式II的化合物的酯基R1产生羧酸化合物。
26.如权利要求25所述的方法，该方法进一步包括：分离所述羧酸化合物，其中所述羧酸化合物具有下式：
或其药学上可接受的盐，其中B是核碱基，任选地包含一个或多个保护基团；
Pg1是胺保护基团；
R2是H、D或C1-C4烷基；
R3、R4、R5和R6各自独立地选自由以下组成的组：H、D、F、和选自下组的侧链，该组由以下组成：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、和IIIz各自任选地包含保护基团；
并且
R9和R10各自独立地选自由以下组成的组：H、D和F；
R16选自H、D和C1-C4烷基；并且
n是从0至10的整数，包括0和10。
27.如权利要求26所述的方法，其中R1选自2,2,2-三氯乙基、2,2-二氯乙基、2-氯乙基、
2,2,2-三溴乙基、2,2-二溴乙基、2-溴乙基和2-碘乙基。
28.如权利要求25至27中任一项所述的方法，其中该还原剂是金属。
29.如权利要求28所述的方法，其中该金属是：(i)锌，(ii)铜，(iii)镁或(iv)金属对，其中“金属对”选自由以下组成的组：a)Zn-Cu，b)Zn-Pb，以及(v)混合稀土金属(MM)。
30.如权利要求26或27所述的方法，其中R1是2,2,2-三溴乙基或2-碘乙基。
31.如权利要求30所述的方法，其中该还原剂是有机膦。
32.如权利要求31所述的方法，其中该有机膦是三正丁基膦，并且R1是2,2,2-三溴乙基。
33.一种试剂盒，该试剂盒包括：a)如权利要求1、2和10中任一项所述的化合物；以及b)(i)说明书，(ii)还原剂；和/或(ii)溶剂。
34.一种式V的化合物或其药学上可接受的盐：
其中：Pg1是胺保护基团；
R1是式I的基团；
其中，
每个R11独立地是H、D、F、C1-C6烷基、C3-C6环烷基或芳基；
R12、R13和R14各自独立地选自H、D、F、Cl、Br和I，但是条件是R12、R13和R14中的至少一个选自Cl、Br和I；
R2是H、D或C1-C4烷基；
R3、R4、R5和R6各自独立地选自由以下组成的组：H、D、F、和选自下组的侧链，该组由以下组成：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自任选地包含保护基团；
其中，R16选自H、D和C1-C4烷基；并且
n是从0至10的整数，包括0和10。
35.如权利要求34所述的化合物，其中R16选自由以下组成的组：甲基、乙基和叔丁基，并且n选自1、2、3和4。
36.如权利要求34至35中任一项所述的化合物，其中R2是H、D或甲基。
37.如权利要求34至35中任一项所述的化合物，其中R2是H或甲基，R16是甲基或叔丁基，并且n是1、2、3或4。
38.如权利要求34所述的化合物，其中R2是H、D或甲基，R9和R10各自是H，每个R11独立地是H或D，R16是甲基或叔丁基，并且n是1、2、3或4；
R3、R4、R5和R6之一独立地选自由以下组成的组：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自任选地包含保护基团；并且R3、R4、R5和R6中的另一些是H或D。
39.如权利要求34所述的化合物，其中R2是H、D或甲基，R9和R10各自是H，每个R11独立地是H或D，R16是甲基或叔丁基，并且n是1、2、3或4；
R3和R4之一独立地选自由以下组成的组：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自任选地包含保护基团；并且
R3和R4中的另一个是H或D。
40.如权利要求34所述的化合物，其中R2是H或甲基，R9和R10各自是H，每个R11独立地是H或D，R3或R4之一是式IIIaa或IIIab的基团：
并且R3和R4中的另一个是H或D，其中，n是0、1、2、3或4，并且R16是H、甲基或叔丁基。
41.如权利要求34、38、39或40中任一项所述的化合物，其中Pg1选自由以下组成的组：
Fmoc、Nsc、Bsmoc、Nsmoc、ivDde、Fmoc*、Fmoc(2F)、mio-Fmoc、dio-Fmoc、TCP、Pms、Esc、Sps和Cyoc。
42.如权利要求34、38、39或40中任一项所述的化合物，其中Pg1选自由以下组成的组：
Boc、Trt、Ddz、Bpoc、Nps、Bhoc、Dmbhoc和Floc。
43.如权利要求34、38、39或40中任一项所述的化合物，其中R1是2,2,2-三氯乙基、2,2-二氯乙基、2-氯乙基、2,2,2-三溴乙基、2,2-二溴乙基、2-溴乙基或2-碘乙基。
44.如权利要求34、38、39或40中任一项所述的化合物，其中R1是2,2,2-三氯乙基、2,2,
2-三溴乙基、2-溴乙基或2-碘乙基。
45.一种试剂盒，该试剂盒包括：a)如权利要求34、38、39和40中任一项所述的化合物；
以及b)(i)说明书；(ii)碱基乙酸；和/或(iii)溶剂。
46.一种式VI的有机盐化合物：
其中：Y-是选自由以下组成的组的阴离子：氯离子、溴离子、碘离子、三氟乙酸根、乙酸根和柠檬酸根；
Pg1是胺保护基团；
R1是式I的基团；
其中，每个R11独立地是H、D、F、C1-C6烷基、C3-C6环烷基或芳基；
R12、R13和R14各自独立地选自H、D、F、Cl、Br和I，但是条件是R12、R13和R14中的至少一个选自Cl、Br和I；
R2是H、D或C1-C4烷基；
R3、R4、R5和R6各自独立地选自由以下组成的组：H、D、F、和选自下组的侧链，该组由以下组成：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自任选地包含保护基团；
其中，R16选自H、D和C1-C4烷基；并且
n是从0至10的整数，包括0和10。
47.如权利要求46所述的化合物，其中R16选自由以下组成的组：H、D、甲基、乙基和叔丁基，并且n选自1、2、3和4。
48.如权利要求46至47中任一项所述的化合物，其中R2是H、D或甲基。
49.如权利要求46至47中任一项所述的化合物，其中R2是H或甲基，R16是甲基或叔丁基，并且n是1、2、3或4。
50.如权利要求46所述的化合物，其中R2是H或甲基，R9和R10各自是H，每个R11独立地是H或D，R16是甲基或叔丁基，并且n是1、2、3或4；
R3、R4、R5和R6之一独立地选自由以下组成的组：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自任选地包含保护基团；并且R3、R4、R5和R6中的另一些是H或D。
51.如权利要求46所述的化合物，其中R2是H或甲基，R9和R10各自是H，每个R11独立地是H或D，R16是甲基或叔丁基，并且n是1、2、3或4；
R3和R4之一独立地选自由以下组成的组：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自任选地包含保护基团；并且
R3和R4中的另一个是H或D。
52.如权利要求46所述的化合物，其中R2是H或甲基，R9和R10各自是H，每个R11独立地是H或D，R3或R4之一是式IIIaa或IIIab的基团：
并且R3和R4中的另一个是H或D，其中，n是0、1、2、3或4，并且R16是H、甲基或叔丁基。
53.如权利要求46，50、51和52中任一项所述的化合物，其中Pg1选自由以下组成的组：
Fmoc、Nsc、Bsmoc、Nsmoc、ivDde、Fmoc*、Fmoc(2F)、mio-Fmoc、dio-Fmoc、TCP、Pms、Esc、Sps和Cyoc。
54.如权利要求46，50、51和52中任一项所述的化合物，其中Pg1选自由以下组成的组：
Boc、Trt、Ddz、Bpoc、Nps、Bhoc、Dmbhoc和Floc。
55.如权利要求46，50、51和52中任一项所述的化合物，其中R1是2,2,2-三氯乙基、2,2-二氯乙基、2-氯乙基、2,2,2-三溴乙基、2,2-二溴乙基、2-溴乙基或2-碘乙基。
56.如权利要求46，50、51和52中任一项所述的化合物，其中R1是2,2,2-三氯乙基、2,2,
2-三溴乙基、2-溴乙基或2-碘乙基。
57.一种试剂盒，该试剂盒包括：a)如权利要求46、50、51和52中任一项所述的化合物；
以及b)(i)说明书；(ii)碱基乙酸；和/或(iii)溶剂。
58.一种形成PNA寡聚物的方法，该方法包括：
a)提供式(II)的PNA 单体酯：
或其药学上可接受的盐，其中B是核碱基，任选地包含一个或多个保护基团；
Pg1是胺保护基团；
R1是式I的基团；
其中，
每个R11独立地是H、D、F、C1-C6烷基、C3-C6环烷基或芳基；
R12、R13和R14各自独立地是H、D、F、Cl、Br或I，但是条件是R12、R13和R14中的至少一个选自Cl、Br和I；
R2是H、D或C1-C4烷基；
R3、R4、R5和R6各自独立地选自由以下组成的组：H、D、F、和选自下组的侧链，该组由以下组成：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、和IIIz各自任选地包含保护基团；
其中，R9和R10各自独立地选自由以下组成的组：H、D和F；
R16选自H、D和C1-C4烷基；并且
n是从0至10的整数，包括0和10。
b)从该式(II)的PNA单体酯中除去R1以形成PNA单体和释放的保护基团PgY；并且
c)在允许在该PNA单体与具有反应性N-末端的PNA之间形成酰胺键的条件下，使该PNA单体与该具有反应性N-末端的PNA接触；
从而形成PNA寡聚物。
59.如权利要求58所述的方法，该方法进一步包括在步骤c)之前将步骤b)的PNA单体纯化。
60.如权利要求58所述的方法，其中该具有反应性N-末端的PNA通过接头与支持物连接。
61.如权利要求60所述的方法，其中该接头包含共价键。
62.如权利要求60所述的方法，其中该接头包含至少一个PNA单体。
63.如权利要求58所述的方法，该方法包括：从该PNA寡聚物中除去Pg1以形成具有反应性N-末端的PNA寡聚物。
64.如权利要求58所述的方法，其中该释放的保护基团PgY包含烯基。
65.如权利要求64所述的方法，其中该释放的保护基团PgY选自以下的组：二溴乙烯、二氯乙烯、氯乙烯、溴乙烯、碘乙烯和乙烯。
66.如权利要求58所述的方法，该方法包括：提供式(II)的第二PNA单体酯。
67.如权利要求66所述的方法，该方法包括：从该式(II)的第二PNA单体酯中除去R1以形成第二PNA单体。
68.如权利要求67所述的方法，该方法包括：在允许在该第二PNA单体与具有反应性N-末端的PNA寡聚物之间形成酰胺键的条件下，使该第二PNA单体与该包含反应性N-末端的PNA寡聚物接触，从而形成PNA寡聚物。
69.如权利要求68所述的方法，其中允许形成酰胺键的这些条件包括偶联剂(例如，DCC、EDC、HBTU或HATU)。
70.如权利要求66所述的方法，该方法包括：提供式(II)的第三PNA单体酯。
71.如权利要求70所述的方法，该方法包括：从该式(II)的第三PNA单体酯中除去R1以形成第三PNA单体。
72.如权利要求71所述的方法，该方法包括：在允许在该第三PNA单体与具有反应性N-末端的PNA寡聚物之间形成酰胺键的条件下，使该第三PNA单体与该包含反应性N-末端的PNA寡聚物接触，从而形成PNA寡聚物。
73.如权利要求58所述的方法，其中该式(II)的PNA单体酯包含图2中所绘示的核碱基。
74.如权利要求70所述的方法，其中该PNA寡聚物包含至少2、3、4、5个PNA亚基。
75.一种提供PNA单体的纯化制剂的方法，该方法包括：
将释放的保护基团PgY与该PNA单体分离，其中PgY包含烯基，从而提供纯化的PNA单体。
76.如权利要求75所述的方法，其中该释放的保护基团PgY选自以下的组：二溴乙烯、二氯乙烯、氯乙烯、溴乙烯、碘乙烯和乙烯。
77.如权利要求75所述的方法，其中该纯化制剂包含至少1克PNA单体(例如，至少2克、至少3克、至少4克、至少5克、至少10克、至少15克、至少20克、至少30克、至少40克、至少50克、至少75克、至少100克或更多的PNA单体)。
78.如权利要求75所述的方法，其中该纯化制剂包含小于约1克该释放的保护基团PgY(小于0.5克、小于0.1克、小于0.05克、小于0.01克、小于0.005克、或小于0.001克释放的保护基团PgY)。
79.一种提供PNA单体酯的纯化制剂的方法，该方法包括：将核碱基乙酸与该PNA单体酯分离，从而提供纯化的PNA单体酯。
80.如权利要求79所述的方法，其中该纯化制剂包含至少1克PNA单体酯(例如，至少2克、至少3克、至少4克、至少5克、至少10克、至少15克、至少20克、至少30克、至少40克、至少
50克、至少75克、至少100克或更多的PNA单体酯)。
81.如权利要求79所述的方法，其中该纯化制剂包含小于约1克该核碱基乙酸(小于0.5克、小于0.1克、小于0.05克、小于0.01克、小于0.005克、或小于0.001克核碱基乙酸)。
82.如权利要求79所述的方法，其中该核碱基乙酸包含核碱基，该核碱基选自由以下组成的组：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶、假异胞嘧啶、2-硫代假异胞嘧啶、5-甲基胞嘧啶、5-羟甲基胞嘧啶、黄嘌呤、次黄嘌呤、2-氨基腺嘌呤(又称为2,6-二氨基嘌呤)、2-硫代尿嘧啶、2-硫代胸腺嘧啶、2-硫代胞嘧啶、5-氯尿嘧啶、5-溴尿嘧啶、5-碘尿嘧啶、5-氯胞嘧啶、5-溴胞嘧啶、5-碘胞嘧啶、5-丙炔基尿嘧啶、5-丙炔基胞嘧啶、6-偶氮尿嘧啶、6-偶氮胞嘧啶、6-偶氮胸腺嘧啶、7-甲基鸟嘌呤、7-甲基腺嘌呤、8-氮杂鸟嘌呤、8-氮杂腺嘌呤、
7-脱氮杂鸟嘌呤、7-脱氮杂腺嘌呤、3-脱氮杂鸟嘌呤、3-脱氮杂腺嘌呤、7-脱氮杂-8-氮杂鸟嘌呤、7-脱氮杂-8-氮杂腺嘌呤、5-丙炔基尿嘧啶和2-硫代-5-丙炔基尿嘧啶，包括任何前述项的互变异构形式。
83.一种评估PNA单体制剂的方法，该方法包括：
a)例如通过LCMS或GCMS例如直接或间接地获取释放的保护基团PgY的水平的值；
b)例如通过将该释放的保护基团PgY的水平的值与参考值比较来评估该释放的保护基团PgY的水平；
从而评估该制剂。
84.如权利要求83所述的方法，其中该释放的保护基团PgY包含烯基。
85.如权利要求84所述的方法，其中该释放的保护基团PgY选自以下的组：二溴乙烯、二氯乙烯、氯乙烯、溴乙烯、碘乙烯和乙烯。
86.一种评估PNA单体酯制剂的方法，该方法包括：
a)例如通过LCMS例如直接或间接地获取杂质水平的值；
b)例如通过将该杂质水平的值与参考值比较来评估该杂质水平；
从而评估该制剂。
87.如权利要求86所述的方法，其中该杂质包括核碱基乙酸、碱、或偶联剂。
88.一种方法，该方法包括：
a)提供根据式3的醛化合物：
b)提供根据式15的氨基酸酯盐：
c)在还原条件下使所述醛化合物与所述氨基酸酯化合物反应，从而产生根据式Vb的主链酯化合物：
其中，Y-是阴离子；
Pg1是胺保护基团；
R2是H、D或C1-C4烷基；
R3、R4、R5和R6各自独立地选自由以下组成的组：H、D、F、和选自下组的侧链，该组由以下组成：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、和IIIz各自任选地包含保护基团；
其中，R9和R10各自独立地选自由以下组成的组：H、D和F；
每个R11独立地是H、D、F、C1-C6烷基、C3-C6环烷基或芳基；
R12、R13和R14各自独立地是H、D、F、Cl、Br或I，但是条件是R12、R13和R14中的至少一个选自Cl、Br和I；
R16选自H、D和C1-C4烷基；并且
n是从0至10的整数，包括0和10。
89.如权利要求88所述的方法，其中Pg1是Fmoc，R2是H或甲基，R9和R10各自是H，每个R11独立地是H或D，并且Y-选自由以下组成的组：氯离子、溴离子、碘离子、三氟乙酸根、乙酸根和柠檬酸根。
90.如权利要求88和89中任一项所述的方法，其中R12、R13和R14选自由以下组成的组：
(i)R12、R13和R14各自是Cl；(ii)R12、R13和R14各自是Br；(iii)R12、R13和R14中的两个是H并且R12、R13和R14中的另一个是Br；并且(iv)R12、R13和R14中的两个是H并且R12、R13和R14中的另一个是I。
91.如权利要求88所述的方法，该方法进一步包括：d)将所述式Vb的主链酯与酸混合以形成式VIb的主链酯酸盐：
-
其中，Y是该酸的阴离子；
Pg1是胺保护基团；
R2是H、D或C1-C4烷基；
R3、R4、R5和R6各自独立地选自由以下组成的组：H、D、F、和选自下组的侧链，该组由以下组成：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、和IIIz各自任选地包含保护基团；
R9和R10各自独立地选自由以下组成的组：H、D和F；
每个R11独立地是H、D、F、C1-C6烷基、C3-C6环烷基或芳基；
R12、R13和R14各自独立地是H、D、F、Cl、Br或I，但是条件是R12、R13和R14中的至少一个选自Cl、Br和I；
R16选自H、D和C1-C4烷基；并且
n是从0至10的整数，包括0和10。
92.如权利要求91所述的方法，其中Pg1是Fmoc，R2是H或甲基，R9和R10各自是H，每个R11独立地是H或D，并且Y-选自由以下组成的组：氯离子、溴离子、碘离子、三氟乙酸根、乙酸根和柠檬酸根。
93.如权利要求91和92中任一项所述的方法，其中R12、R13和R14选自由以下组成的组：
(i)R12、R13和R14各自是Cl；(ii)R12、R13和R14各自是Br；(iii)R12、R13和R14中的两个是H并且R12、R13和R14中的另一个是Br；并且(iv)R12、R13和R14中的两个是H并且R12、R13和R14中的另一个是I。
94.一种方法，该方法包括：
a)提供根据式Vb的主链酯或根据式VIb的主链酯酸盐：
b)提供式IX的核碱基乙酸：
c)在有机碱和羧酸活化剂的存在下，将所述核碱基乙酸的羧酸基团活化以产生活化的核碱基乙酸；并且
d)将该式Vb的主链酯或式VIb的主链酯酸盐与所述活化的核碱基乙酸混合，从而形成式IIb的PNA单体酯：
其中，B是核碱基，任选地包含一个或多个保护基团；
Y-是阴离子；
Pg1是胺保护基团；
R2是H、D或C1-C4烷基；
R3、R4、R5和R6各自独立地选自由以下组成的组：H、D、F、和选自下组的侧链，该组由以下组成：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、和IIIz各自任选地包含保护基团；
R9和R10各自独立地选自由以下组成的组：H、D和F；
每个R11独立地是H、D、F、C1-C6烷基、C3-C6环烷基或芳基；
R12、R13和R14各自独立地是H、D、F、Cl、Br或I，但是条件是R12、R13和R14中的至少一个选自Cl、Br和I；
R16选自H、D和C1-C4烷基；并且
n是从0至10的整数，包括0和10。
95.如权利要求94所述的方法，其中该核碱基B独立地选自由以下组成的组：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶、假异胞嘧啶、2-硫代假异胞嘧啶、5-甲基胞嘧啶、5-羟甲基胞嘧啶、黄嘌呤、次黄嘌呤、2-氨基腺嘌呤(又称为2,6-二氨基嘌呤)、2-硫代尿嘧啶、2-硫代胸腺嘧啶、2-硫代胞嘧啶、5-氯尿嘧啶、5-溴尿嘧啶、5-碘尿嘧啶、5-氯胞嘧啶、5-溴胞嘧啶、
5-碘胞嘧啶、5-丙炔基尿嘧啶、5-丙炔基胞嘧啶、6-偶氮尿嘧啶、6-偶氮胞嘧啶、6-偶氮胸腺嘧啶、7-甲基鸟嘌呤、7-甲基腺嘌呤、8-氮杂鸟嘌呤、8-氮杂腺嘌呤、7-脱氮杂鸟嘌呤、7-脱氮杂腺嘌呤、3-脱氮杂鸟嘌呤、3-脱氮杂腺嘌呤、7-脱氮杂-8-氮杂鸟嘌呤、7-脱氮杂-8-氮杂腺嘌呤、5-丙炔基尿嘧啶和2-硫代-5-丙炔基尿嘧啶，包括任何前述项的互变异构形式。
96.如权利要求95和96中任一项所述的方法，其中Pg1是Fmoc，R2是H或甲基，R9和R10各自是H，每个R11独立地是H或D，并且Y-选自由以下组成的组：氯离子、溴离子、碘离子、三氟乙酸根、乙酸根和柠檬酸根。
97.如权利要求95和96中任一项所述的方法，其中R12、R13和R14选自由以下组成的组：
(i)R12、R13和R14各自是Cl；(ii)R12、R13和R14各自是Br；(iii)R12、R13和R14中的两个是H并且R12、R13和R14中的另一个是Br；并且(iv)R12、R13和R14中的两个是H并且R12、R13和R14中的另一个是I。

说明书全文

具有受正交保护的酯部分的肽核酸(PNA)单体

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年3月23日提交的美国临时专利申请号62/475,429、2017年7月17日提

交的美国临时专利申请号62/533,582和2018年1月24日提交的美国临时专利申请号62/

621,514的权益。将前述申请中的每一个的披露内容通过引用以其全文并入本文。

关于联邦资助的研究或开发的声明

本申请是部分地在美国国立卫生研究院授予的授权号R44GM108187下由政府支持完成

的。美国政府享有本发明的一定的权利。

本文使用的节标题皆仅出于组织目的，而不应被解释为以任何方式限制所描述的主

题。

附图说明

熟练的技术人员将理解，以下描述的附图仅是出于说明目的。附图不旨在以任何方式

限制本教导的范围。附图不一定以任何比例呈现，并且不应被解释为意味着任何比例。在各种图和化学式中，为了清楚起见，有时展示与另一部分的附接点。

图1是示例性γ肽核酸(PNA)单体亚基(PNA寡聚物)的图示，其中鉴定了它的各种亚组。

图2是若干种常见(但非限制性)未受保护的核碱基(在图1中标识为‘B’)的图示，这些

核碱基可以与PNA单体(或聚合物/寡聚物的亚基)连接。对于具有环外胺部分的那些核碱

基，可以用保护基团保护所述环外胺。在一些实施例中，可以保护核碱基的内酰胺和/或环氮基团。在一些实施例中，可任选地保护核碱基的其他基团或原子(例如，硫)。

图3是常用于PNA合成的各种示例性核碱基的图示。对于具有环外胺部分的那些核碱

图4是若干种示例性碱不稳定的N-末端胺保护基团的图示，这些N-末端胺保护基团可

用于针对如本发明的一些实施例所预期的PNA单体或PNA单体酯(下文定义)的N-末端胺基

团的正交保护方案。

图5是若干种示例性酸不稳定的N-末端胺保护基团的图示，这些N-末端胺保护基团可

用于针对如本发明的一些实施例所预期的PNA单体或PNA单体酯(下文定义)的N-末端胺基

团的正交保护方案。

图6a是若干种示例性碱不稳定的环外胺保护基团的图示，这些环外胺保护基团可用于

针对如本发明的一些实施例所预期的PNA单体或PNA单体酯(下文定义)的核碱基的正交保

护方案。

图6b是若干种示例性酸不稳定的环外胺保护基团(或保护基团方案，诸如Bis-Boc)的

图示，这些环外胺保护基团或保护基团方案可用于针对如本发明的一些实施例所预期的

PNA单体或PNA单体酯(下文定义)的核碱基的正交保护方案。

图6c是若干种示例性酰亚胺和内酰胺保护基团的图示，这些酰亚胺和内酰胺保护基团

可用于针对如本发明的一些实施例所预期的PNA单体或PNA单体酯的核碱基的正交保护方

案。

图7是若干种示例性基团/部分的图示，这些基团/部分可作为与如本发明的一些实施

例所预期的PNA单体或PNA单体酯(下文定义)的主链的α和/或γ 碳连接的侧链呈现。因为

IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg和IIIh部分仅包含碳和氢，所以它们通常认为是相当不反应的并且因此典型地不需要保护基团。因为IIIi、IIIj、IIIk和IIIm部分包含胺官能团，所以在如本发明的一些实施例所预期的PNA单体或PNA单体酯中它们可以用胺保护基团

保护(参见例如：图9a和9b，下面)。因为IIIn、IIIo和IIIp部分包含硫原子，所以在如本发明的一些实施例所预期的PNA单体或PNA单体酯中它们可以用硫保护基团保护(参见例如：图

13a和13b，下面)。因为IIIq、IIIr和IIIs部分包含羟基，所以在如本发明的一些实施例所预期的PNA单体或PNA单体酯中它们可以用羟基保护基团保护(参见例如：图16a、16b、17a和

17，下面)。

图8是若干种示例性(非限制性)基团/部分的图示，这些基团/部分可作为与如本发明

的一些实施例所预期的PNA单体或PNA单体酯的主链的α和/或γ碳连接的侧链呈现。因为

IIIt和IIIu部分包含羧酸官能团，所以在如本发明的一些实施例所预期的PNA单体或PNA单

体酯中它们可以用羧酸保护基团保护(参见例如：图10a和10b，下面)。因为IIIv和IIIw部分包含酰胺官能团，所以在如本发明的一些实施例所预期的PNA单体或PNA单体酯中它们可以

用酰胺保护基团保护(参见例如：图11，下面)。类似地，IIIx、IIIy和IIIz基团可包含适用于如本发明的一些实施例所预期的PNA单体或PNA单体酯中的所述精氨酸、色氨酸和组氨酸侧

链的保护基团(参见：分别地，图12a、12b、14a、14b、15a和15b)。如本发明的一些实施例所预期的PNA单体或PNA单体酯中的微PEG(miniPEG)侧链的优选实施例也如式IIIaa所展示或如

式IIIab的侧链所展示(其中R16和n是下文定义的)。

图9a是若干种示例性(非限制性)酸不稳定的保护基团的图示，这些保护基团可以尤其

用于保护含有胺的侧链部分，诸如下式的那些：IIIi、IIIj、IIIk和IIIm。

图9b是若干种示例性(非限制性)碱不稳定的保护基团的图示，这些保护基团可以尤其

用于保护含有胺的侧链部分，诸如下式的那些：IIIi、IIIj、IIIk和IIIm。

图10a是若干种示例性(非限制性)酸不稳定的保护基团的图示，这些保护基团可以尤

其用于保护含有羧酸的侧链部分，诸如下式的那些：IIIt和IIIu。

图10b是若干种示例性(非限制性)碱不稳定的保护基团的图示，这些保护基团可以尤

其用于保护含有羧酸的侧链部分，诸如下式的那些：IIIt和IIIu。

图11是若干种示例性(非限制性)酸不稳定的保护基团的图示，这些保护基团可以尤其

用于保护含有酰胺的侧链基团，诸如下式的那些：IIIv和IIIw。

图12a是若干种示例性(非限制性)酸不稳定的保护基团的图示，这些保护基团可以尤

其用于保护含有胍鎓的侧链部分，诸如式的那个，诸如下式的那些：IIIx。

图12b是若干种示例性(非限制性)碱不稳定的保护基团的图示，这些保护基团可以尤

其用于保护含有胍鎓的侧链部分，诸如式的那个，诸如下式的那些：IIIx。

图13a是若干种示例性(非限制性)酸不稳定的保护基团的图示，这些保护基团可以尤

其用于保护含有硫醇的侧链部分，诸如下式的那些：IIIn。

图13b是若干种示例性(非限制性)碱不稳定的保护基团的图示，这些保护基团可以尤

其用于保护含有硫醇的侧链部分，诸如下式的那些：IIIn。

图14a是若干种示例性(非限制性)酸不稳定的保护基团的图示，这些保护基团可以尤

其用于保护吲哚侧链部分，诸如下式的那些：IIIy。

图14b是若干种示例性(非限制性)其他保护基团的图示，这些保护基团可以尤其用于

保护吲哚侧链部分，诸如下式的那些：IIIy。

图15a是若干种示例性(非限制性)酸不稳定的保护基团的图示，这些保护基团可以尤

其用于保护咪唑侧链部分，诸如下式的那些：IIIz。

图15b是若干种示例性(非限制性)碱不稳定的保护基团的图示，这些保护基团可以尤

其用于保护咪唑侧链部分，诸如下式的那些：IIIz。

图16a是若干种示例性(非限制性)酸不稳定的保护基团的图示，这些保护基团可以尤

其用于保护含羟基的部分，诸如下式的那些：IIIq和IIIr。

图16b是若干种示例性(非限制性)其他保护基团的图示，这些保护基团可以尤其用于

保护含羟基的部分，诸如下式的那些：IIIq和III。

图17a是若干种示例性(非限制性)酸不稳定的保护基团的图示，这些保护基团可以尤

其用于保护含酚的部分，诸如下式的那些：IIIs。

图17b是若干种示例性(非限制性)其他保护基团的图示，这些保护基团可以尤其用于

保护含酚的部分，诸如下式的那些：IIIs。

图18a是可用于本发明的一些新型PNA单体酯实施例的合适核碱基(未受保护形式)的

各种(非限制性)实例的图示。

图18b是可用于本发明的一些新型PNA单体酯实施例的在图18a中展示的核碱基的合适

的受保护形式的各种(非限制性)实例的图示。

图19是用于制备用于本发明的一些实施例的各种氨基酸酯和氨基酸酯酸盐组合物的

示例性方法的图示。在图示中，PgX表示胺保护基团，PgA表示酸不稳定的胺保护基团(例如，Boc)，并且PgB表示碱不稳定的胺保护基团(例如，Fmoc)。R5、R6、R11、R12、R13、R14和Y-基团是下文定义的。

图20是得到醛组合物的若干种示例性合成路径的图示，这些醛组合物可用于制备如本

发明的一些实施例所预期的新型主链酯(下文定义)和主链酯酸盐(下文定义)组合物。Pg1、R2、R3和R4基团是如下定义的。

图21是一种(若干种)得到如本发明的一些实施例所预期的新型主链酯和主链酯酸盐

组合物的可能合成路线的图示。Pg1、R2、R3、R4、R5、R6、R11、R12、R13、R14和Y-基团是下文定义的。

图22是用于将主链酯和主链酯酸盐组合物转化为如本发明的一些实施例所预期的PNA

单体酯组合物的一些可能(非限制性)方法的图示。Pg1、R2、R3、R4、R5、R6、R9、R10、R11、R12、R13、R14和Y-基团是下文定义的。B是核碱基。

图23是用于将PNA单体酯组合物转化为如本发明的一些实施例所预期的PNA单体(如下

定义)组合物的一些可能(非限制性)方法的图示。

图24a是重叠HPLC迹线的图像，示出了在一定条件下示例性PNA单体酯组合物转化为

PNA单体组合物(参见：实例12)。

图24b是重叠HPLC迹线的图像，示出了在一定条件下示例性PNA单体酯组合物转化为

PNA单体组合物(参见：实例12)。

图25是重叠HPLC迹线的图像，示出了在一定条件下示例性PNA单体酯组合物转化为PNA

单体组合物(参见：实例13)。

图26a是重叠HPLC迹线的图像，示出了在一定条件下示例性PNA单体酯组合物转化为

PNA单体组合物(参见：实例13)。

图26b是重叠HPLC迹线的图像，示出了在一定条件下示例性PNA单体酯组合物转化为

PNA单体组合物(参见：实例13)。

图27A是用于生产主链酯酸盐组合物的新颖方法的图示。

图27B是用于生产主链酯酸盐组合物的新颖方法的图示。

图27C是将可商购的N-boc-乙二胺转化为包含诸如Fmoc的碱不稳定的保护基团的乙二

胺衍生物的方法的图示。

将本申请中引用的所有文献和类似材料，包括但不限于专利、专利申请、文章、书籍和

论文，无论此类文献或类似材料的形式如何，均出于任何和所有目的通过引用以其全文明

确地并入本文。

描述

1.技术领域

本申请和一个或多个相关发明涉及肽核酸(PNA)单体和寡聚物以及可用于制备PNA单

体前体(即，PNA单体酯、主链酯和主链酯酸盐，下文定义)的方法和组合物的领域，这些PNA单体前体可用于制备PNA单体，其中所述PNA单体可用于制备所述PNA寡聚物。

2.简介

肽核酸(PNA)寡聚物是可以高亲和力和序列特异性与核酸结合的聚合物核酸模拟物

(参见例如：参考文献A-1、B-1和B-2)。尽管它的名称，但是肽核酸既不是肽，也不是核酸。

PNA不是肽，因为它的单体亚基不是传统/天然氨基酸或天然存在的任何氨基酸(尽管天然

氨基酸及其侧链在一些实施例中可以作为PNA单体的亚组分掺入)。PNA不是核酸，因为它不是由核苷或核苷酸亚基构成的，并且也不是酸性的。PNA寡聚物是聚酰胺。因此，其主链典型地在一端包含胺末端并且在另一端包含羧酸末端(参见：图1)。

PNA寡聚物典型地(但不是唯一地)通过逐步增加PNA单体来构建。每个PNA单体典型地

(但不是必须)包含N-末端保护基团、用于其包含环外胺的核碱基侧链和C-末端羧酸部分的

不同/正交保护基团(注意，胸腺嘧啶和尿嘧啶衍生物通常不需要保护基团)二者。在某些情况下，需要其他保护基团；例如，当PNA单体包含具有亲核、亲电子或其他反应性部分(例如，赖氨酸、精氨酸、丝氨酸、天冬氨酸或谷氨酸侧链部分)的α、β或γ取代基时。参见图1，为PNA寡聚物的典型PNA亚基的各种亚组分的图示和命名。

尽管不是唯一选择，但是因为PNA是聚酰胺(就像肽一样)，所以PNA寡聚物合成传统上

利用了针对肽化学开发的许多合成方法和保护基团方案，从而促进其适应用于肽合成的自

动化仪器。例如，第一类可商购的PNA单体是使用通常称为boc-苄基(boc/Cbz)化学的方式

构建的(参见例如参考文献B-1和B-2)。更特别地，这些PNA单体(它们主要基于氨基乙基甘

氨酸主链)利用N-末端叔丁氧基羰基(boc或t-boc基团)来保护末端胺基团并且利用苄氧基

羰基(Cbz或Z基团)来保护腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)核碱基的环外胺基团(即，胸

腺嘧啶核碱基和尿嘧啶核碱基典型地不包含保护基团)。这些PNA单体通常称为‘boc/Z’或‘boc/cbz’PNA单体。虽然这种保护方案是可行的(并且典型地产生如与Fmoc化学相比纯度较优的产物)，但是因为boc基团需要在每个合成循环时向柱中输送诸如三氟乙酸(TFA)的

强酸，这个要求使此方法的自动化吸引力较小。值得注意的是，‘boc/Z’或‘boc/cbz’PNA单体不是真正正交的，因为boc和Cbz基团都是酸不稳定的，尽管的确Cbz基团需要如与boc保

护基团相比显著更强的酸来将其除去。

为避免使用TFA，碱不稳定的芴基甲氧基羰基(Fmoc)基团经常用于肽合成，包括自动化

肽合成。当今，大多数PNA寡聚物由PNA单体制备，这些PNA单体包含碱不稳定的Fmoc基团作为PNA单体的N-末端胺保护基团。对于核碱基的环外胺基团，已使用酸不稳定的保护基团二苯基甲氧基羰基(Bhoc)和t-boc(或Boc)(参见下文实例11和表11B中的讨论)。因此，这些

PNA单体通常称为Fmoc/Bhoc PNA单体或Fmoc/t-boc(或Fmoc/boc)PNA单体，这取决于在核

碱基的环外胺基团上使用的保护基团的性质。

无论所采用的N-末端保护基团方法的性质如何，PNA单体最通常通过以下方式制备：使

C-末端甲基或乙基酯与强碱(诸如氢氧化钠或氢氧化锂)进行皂化，接着进行酸化以从而产

生C-末端羧酸部分(参见例如参考文献A-2、A-3和B-3)。对于boc/Z保护方法，这种皂化方法效果很好，从而以高产率和高纯度产生PNA单体，因为boc基团和Cbz基团都不是碱不稳定

的。然而，如果PNA单体前体包含碱不稳定的保护基团(例如，Fmoc)，则这种方法通常导致差的PNA单体产率(典型地在柱纯化后小于50％)(尤其是随着规模增加时)，如与boc/Z PNA单

体对应物相比，该PNA单体通常纯度较差。

最近，已经采用PNA单体苄基酯的氢化来提高产率和纯度(参见：参考文献C-27)。如目

前所述，此方法需要大量溶剂并且存在C-单体的胞嘧啶环中的双键被氢化的风险。

也已使用烯丙基酯作为PNA单体制备中的前体(参见：参考文献C-36)。如所描述的，通

过使用昂贵的钯催化剂除去烯丙基酯。

3.定义和缩写

出于解释本说明书的目的，以下定义将适用，并且在任何适当时，以单数使用的术语也

将包括复数并且反之亦然。如果下面阐述的任何定义与所述词语在任何其他文档中的使用

相冲突，则出于解释本说明书及其相关权利要求的范围和意图的目的，应始终以下面阐述

的定义为准。尽管有前述内容，但通过引用并入本文的任何文件中包含的词语的范围和含

义不应通过下面给出的定义而被改变(出于解释所述文件的目的)。相反，所述并入的文件

(以及其中发现的词语)应当被解释为它/它们被普通从业者在其公布时基于其内容和披露

内容并且当根据本文提供的描述内容的上下文进行考虑时所理解的那样。

“或”的使用意指“和/或”，除非另有说明或者使用“和/或”明显不合适。“一个/种”的使用意指“一个/种或多个/种”，除非另有说明或者使用“一个/种或多个/种”明显不合适。“包含(“comprise”、“comprises”、“comprising”)”、“具有”、和“包括(“include,”、“includes”、“including”)”的使用是可互换的并且不旨在限制(即，开放式的)。此外，在一个或多个实施例的描述使用术语“包含”的情况下，本领域技术人员将理解，在一些特定情况下，可替代地使用语言“基本上由......组成”和/或“由......组成”来描述该一个或多个实施例。

本文所述的化合物还可以包含一种或多种同位素取代。例如，H可以呈任何同位素形

式，包括1H、2H(D或氘)、和3H(T或氚)；C可以呈任何同位素形式，包括12C、13C和14C；O可以呈任何同位素形式，包括16O和18O；等。

a.缩写：

如本文所用，除非本文另有明确说明(例如，在下文缩写表中的)，否则任何保护基团、

氨基酸、试剂和其他化合物的缩写符合它们的常用用法或IUPAC-IUB Commission on

Biochemical Nomenclature[IUPAC-IUB生物化学命名委员会],Biochem.[生物化学],11:

942-944(1972)。出于解释本说明书的目的，在缩写表中阐述的以下缩写替代任何其他参考源：

缩写表：

b.技术特定定义：

如本文所用，术语“核碱基”意指利用核酸技术或利用肽核酸技术从而产生聚合物的人

员已知的那些天然存在的和那些非天然存在的杂环部分，这些聚合物通过任何手段序列特

异性地与任何核酸杂交/结合，该手段包括但不限于通过沃森-克里克(Watson-Crick)和/

或胡斯坦(Hoogsteen)结合基序。核碱基的一些非限制性实例可以在图2、3、6c、18a和18b中找到。

如本文所用，术语“正交保护”是指允许一次一个地脱保护多个保护基团的策略，每个

保护基团采用一组专用的反应条件而不影响其他保护基团或由其保护的官能团。

如本文所用，术语“药学上可接受的盐”是指活性化合物的盐，这些活性化合物用相对

无毒的酸或碱制备，取决于本文所述的化合物上发现的具体取代基。当本发明的化合物含

有相对酸性的官能团时，碱加成盐可以通过使中性形式的此类化合物与足够量的所希望的

碱纯净地或于适合的惰性溶剂中接触来获得。药学上可接受的碱加成盐的实例包括钠、钾、钙、铵、有机氨基或镁盐，或类似的盐。当本发明的化合物含有相对碱性的官能团时，酸加成盐可以通过使中性形式的此类化合物与足够量的所希望的酸纯净地或于适合的惰性溶剂

中接触来获得。药学上可接受的酸加成盐的实例包括衍生自无机酸(如盐酸、氢溴酸、硝酸、碳酸、一氢碳酸、磷酸、一氢磷酸、二氢磷酸、硫酸、一氢硫酸、氢碘酸或亚磷酸等)的那些，以及衍生自有机酸(如乙酸、丙酸、异丁酸、马来酸、丙二酸、苯甲酸、琥珀酸、辛二酸、富马酸、乳酸、扁桃酸、邻苯二甲酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、柠檬酸、酒石酸、甲磺酸等)的盐。还包括氨基酸的盐，诸如精氨酸盐等；和有机酸，如葡糖醛酸或半乳糖醛酸等的盐(参见，例如，Berge等人,Journal of Pharmaceutical Science[药物科学杂志]66:1-19(1977))。本发明的某

些具体化合物含有允许这些化合物转化为碱或酸加成盐的碱性和酸性官能团两者。可以通

过本领域技术人员已知的方法制备这些盐。本领域技术人员已知的其他药学上可接受的载

体适用于本发明。在一些实施例中，药学上可接受的盐不是苯磺酸盐、对甲苯磺酰基磺酸

盐、或甲磺酸盐。

如本文所用，术语“保护基团”是指与分子中的官能团反应并且结合(至少在某个时间

段内)以防止所述官能团参与分子的反应的化学基团，但是该化学基团可随后被除去，从而再生所述官能团。另外的参考文献是：Oxford Dictionary of Biochemistry and

Molecular Biology[牛津生物化学和分子生物学词典],牛津大学出版社(Oxford

University Press),牛津,1997，作为保护基团是在有机化学领域中已确立好的术语的证

据。

本发明的某些化合物可以非溶剂化形式以及溶剂化形式(包括水合形式)存在。一般来

说，这些溶剂化形式等效于非溶剂化形式，并且涵盖在本发明的范围内。本发明的某些化合物可以多种结晶或无定形形式存在。一般来说，所有物理形式对于由本发明所设想的用途

是等效的并且旨在属于本发明的范围内。

如本文所用，术语“溶剂化物”是指通常通过溶剂分解反应与溶剂缔合的化合物的形

式。这种物理缔合可以包括氢键结合。常规的溶剂包括水、甲醇、乙醇、乙酸、DMSO、THF、乙醚等。

如本文所用，术语“水合物”是指与水缔合的化合物。典型地，在化合物的水合物中所含

的水分子的数目与水合物中的化合物分子的数目呈一定的比率。因此，化合物的水合物可

以例如由通式R·x H2O表示，其中R是化合物并且其中x是大于0的数字。

如本文所用，如本文所用的术语“互变异构体”是指这样的化合物，这些化合物是特定

化合物结构的可互换形式并且在氢原子和电子移位方面变化。因此，两种结构可以通过π电子和原子(通常是H)的运动处于平衡。例如，烯醇和酮是互变异构体，因为通过用酸或碱的处理它们快速地相互转化。互变异构形式可以与获得感兴趣的化合物的最优化学反应性和

生物活性相关。

c.化学定义：

下面更详细地描述了特定官能团和化学术语的定义。化学元素根据the Periodic

Table of the Elements[化学元素周期表],CAS版,Handbook of Chemistry and Physics

[化学和物理手册],第75版,封二来鉴定，并且特定官能团总体上如其中所述来定义。另外，有机化学的通用原理以及特定的官能部分和反应性描述于Thomas Sorrell,Organic

Chemistry[有机化学],University Science Books[大学科学书籍],索萨利托

(Sausalito),1999；Smith和March，March’s Advanced Organic Chemistry,[March高级有机化学],第5版,约翰威利父子公司(John Wiley&Sons,Inc.),纽约,2001；Larock,

Comprehensive Organic Transformations[综合有机转化],VCH出版社(VCH Publishers,

Inc.),纽约,1989；和Carruthers,Some Modern Methods of Organic Synthesis,[一些现

代有机合成方法],第3版,剑桥大学出版社(Cambridge University Press),剑桥,1987。

本文所用的缩写具有它们在化学和生物学领域中的常规含义。本文所阐述的化学结构

和式是根据化学领域中已知的化学价的标准规则构建的。

当列举数值范围时，旨在涵盖在该范围内的每个值和子范围。例如，“C1-C6烷基”旨在

涵盖C1、C2、C3、C4、C5、C6、C1-C6、C1-C5、C1-C4、C1-C3、C1-C2、C2-C6、C2-C5、C2-C4、C2-C3、C3-C6、C3-C5、C3-C4、C4-C6、C4-C5、以及C5-C6烷基。

以下术语旨在具有其在下文中所呈现的含义，并且可用于理解本发明的描述和预期范

围。

如本文所用，“烷基”是指具有从1至8个碳原子的直链或支链饱和烃基(“C1-C8烷基”)

的基团。在一些实施例中，烷基具有1至6个碳原子(“C1-C6烷基”)。在一些实施例中，烷基具有1至5个碳原子(“C1-C5烷基”)。在一些实施例中，烷基具有1至4个碳原子(“C1-C4烷基”)。

在一些实施例中，烷基具有1至3个碳原子(“C1-C3烷基”)。在一些实施例中，烷基具有1至2个碳原子(“C1-C2烷基”)。在一些实施例中，烷基具有1个碳原子(“C1烷基”)。在一些实施例中，烷基具有2至6个碳原子(“C2-C6烷基”)。C1-C6烷基的实例包括甲基(C1)、乙基(C2)、正丙基(C3)、异丙基(C3)、正丁基(C4)、叔丁基(C4)、仲丁基(C4)、异丁基(C4)、正戊基(C5)、3-戊烷基(C5)、戊基(C5)、新戊基(C5)、3-甲基-2-丁烷基(C5)、叔戊基(C5)、以及正己基(C6)。烷基的另外的实例包括正庚基(C7)、正辛基(C8)等。每个烷基的每个实例可以是独立地任选经取代

的，即，未经取代的(“未经取代的烷基”)或被一个或两个取代基(例如，诸如从1至5个取代基、从1至3个取代基或1个取代基)取代的(“经取代的烷基”)。在某些实施例中，烷基是经取代的C1-6烷基。

如本文所用的“烯基”是指具有从2至10个碳原子、一个或多个碳碳双键并且没有碳碳

三键的直链或支链的烃基(“C2-C10烯基”)的基团。在一些实施例中，烯基具有2至8个碳原子(“C2-C8烯基”)。在一些实施例中，烯基具有2至6个碳原子(“C2-C6烯基”)。在一些实施例中，烯基具有2至5个碳原子(“C2-C5烯基”)。在一些实施例中，烯基具有2至4个碳原子(“C2-C4烯基”)。在一些实施例中，烯基具有2至3个碳原子(“C2-C3烯基”)。在一些实施例中，烯基具有2个碳原子(“C2烯基”)。该一个或多个碳碳双键可以是内部的(诸如在2-丁烯基中)或末端的(诸如在1-丁烯基中)。C2-C4烯基的实例包括乙烯基(C2)、1-丙烯基(C3)、2-丙烯基(C3)、1-丁烯基(C4)、2-丁烯基(C4)、丁二烯(C4)等。C2-C6烯基的实例包括上述C2-4烯基，以及戊烯基(C5)、戊二烯基(C5)、己烯基(C6)等。烯基的另外的实例包括庚烯基(C7)、辛烯基(C8)、辛三烯基(C8)等。烯基的每个实例可以是独立地任选经取代的，即，未经取代的(“未经取代的烯基”)或被一个或多个取代基(例如，诸如从1至5个取代基、1至3个取代基或1个取代基)取代的(“经取代的烯基”)。在某些实施例中，烯基是未经取代的C2-10烯基。在某些实施例中，烯基是经取代的C2-6烯基。

如本文所用，术语“炔基”是指具有2至10个碳原子、一个或多个碳碳三键的直链或支链

的烃基(“C2-C24烯基”)的基团。在一些实施例中，炔基具有2至8个碳原子(“C2-C8炔基”)。在一些实施例中，炔基具有2至6个碳原子(“C2-C6炔基”)。在一些实施例中，炔基具有2至5个碳原子(“C2-C5炔基”)。在一些实施例中，炔基具有2至4个碳原子(“C2-C4炔基”)。在一些实施例中，炔基具有2至3个碳原子(“C2-C3炔基”)。在一些实施例中，炔基具有2个碳原子(“C2炔基”)。该一个或多个碳碳三键可以是内部的(诸如在2-丁炔基中)或末端的(诸如在1-丁炔

基中)。C2-C4炔基的实例包括乙炔基(C2)、1-丙炔基(C3)、2-丙炔基(C3)、1-丁炔基(C4)、2-丁炔基(C4)等。炔基的每个实例可以是独立地任选经取代的，即，未经取代的(“未经取代的炔基”)或被一个或多个取代基(例如，诸如从1至5个取代基、1至3个取代基或1个取代基)取代的(“经取代的炔基”)。在某些实施例中，炔基是未经取代的C2-10炔基。在某些实施例中，炔基是经取代的C2-6炔基。

除非另有说明，否则术语“亚烷基”、“亚烯基”、“亚炔基”或“亚杂烷基”单独地或作为另一取代基的一部分分别意指衍生自烷基、烯基、炔基或杂烷基的二价基团。除非另有说明，否则术语“亚烯基”本身或作为另一个取代基的一部分意指衍生自烯烃的二价基团。亚烷

基、亚烯基、亚炔基或亚杂烷基可描述为例如C1-C6元亚烷基、C1-C6元亚烯基、C1-C6元亚炔基、或C1-C6元亚杂烷基，其中术语“元”是指该部分内的非氢原子。在亚杂烷基的情况下，杂原子还可以占据链末端的任何一端或两端(例如，亚烷基氧基、亚烷基二氧基、亚烷基氨基、亚烷基二氨基等)。此外，对于亚烷基和亚杂烷基连接基团，所书写的连接基团的式的方向不暗示连接基团的取向。例如，式-C(O)2R’-可以表示-C(O)2R’-和-R’C(O)2-。亚烷基、亚烯基、亚炔基或亚杂烷基的每个实例可以是独立地任选经取代的，即，未经取代的(“未经取代的亚烷基”)或被一个或多个取代基取代的(“经取代的亚杂烷基”)。

如本文所用，“芳基”是指具有提供在芳香族环体系中的6-14个环碳原子和0个杂原子

的单环或多环(例如，双环或三环)4n+2芳香族环体系的基团(例如，具有在环状阵列中共享的6、10或14个π电子)(“C6-C14芳基”)。在一些实施例中，芳基具有6个环碳原子(“C6芳基”；

例如，苯基)。在一些实施例中，芳基具有10个环碳原子(“C10芳基”；例如，萘基，诸如1-萘基和2-萘基)。在一些实施例中，芳基具有14个环碳原子(“C14芳基”；例如，蒽基)。芳基可以描述为例如C6-C10元芳基，其中术语“元”是指该部分内的非氢环原子。芳基包括苯基、萘基、茚基和四氢萘基。每个芳基的每个实例可以是独立地任选经取代的，即，未经取代的(“未经取代的芳基”)或被一个或多个取代基取代的(“经取代的芳基”)。在某些实施例中，芳基是未经取代的C6-C14芳基。在某些实施例中，芳基是经取代的C6-C14芳基。

如本文所用，术语“亚芳基”和“亚杂芳基”(单独地或作为另一个取代基的一部分)分别

意指衍生自芳基和杂芳基的二价基团。亚芳基或亚杂芳基的每个实例可以是独立地任选经

取代的，即，未经取代的(“未经取代的亚芳基”)或被一个或多个取代基取代的(“经取代的亚杂芳基”)。

如本文所用，术语“芳基烷基”是指经由亚烷基接头与另一个部分附接的芳基或杂芳

基。如本文所用，术语“芳基烷基”是指可以是经取代或未经取代的基团。术语“芳基烷基”还旨在是指其中芳基烷基的烷基链中的一个或多个亚甲基可被杂原子诸如-O-、-Si-或-S-替

代的那些化合物。

如本文所用，“环烷基”是指在非芳香族环体系中具有从3至7个环碳原子(“C3-C7环烷

基”)和零个杂原子的非芳香族环状烃基的基团。在一些实施例中，环烷基具有3至6个环碳原子(“C3-C6环烷基”)。在一些实施例中，环烷基具有3至6个环碳原子(“C3-C6环烷基”)。在一些实施例中，环烷基具有5至7个环碳原子(“C5-C7环烷基”)。环烷基可以描述为例如C4-C7元环烷基，其中术语“元”是指该部分内的非氢环原子。示例性C3-C6环烷基包括但不限于环丙基(C3)、环丙烯基(C3)、环丁基(C4)、环丁烯基(C4)、环戊基(C5)、环戊烯基(C5)、环己基(C6)、环己烯基(C6)、环己二烯基(C6)等。示例性C3-C7环烷基包括但不限于前述C3-C6环烷基，以及环庚基(C7)、环庚烯基(C7)、环庚二烯基(C7)和环庚三烯基(C7)，双环[2.1.1]己烷基(C6)、双环[3.1.1]庚烷基(C7)等。示例性C3-C10环烷基包括但不限于前述C3-C8环烷基，以及环壬基(C9)、环壬烯基(C9)、环癸基(C10)、环癸烯基(C10)、八氢-1H-茚基(C9)、十氢萘基(C10)、螺[4.5]癸烷基(C10)等。如前述实例所说明的，在某些实施例中，环烷基是单环的(“单环环烷基”)或含有稠合的、桥联的或螺的环体系(诸如双环体系(“双环环烷基”))并且可以是饱和的或可以是部分不饱和的。“环烷基”还包括其中如上所定义的环烷基环与一个或多个芳基稠合的环体系，其中附接点在环烷基环上，并且在此类情况下，碳的数目继续指示该环烷基环体系中的碳的数目。环烷基的每个实例可以是独立地任选经取代的，即，未经取代的(“未经取代的环烷基”)或被一个或多个取代基取代的(“经取代的环烷基”)。

如本文所用，术语“杂烷基”是指非环状稳定的直链或支链或其组合，包含至少一个碳

原子和至少一个选自由O、N、P、Si和S组成的组的杂原子，并且其中氮和硫原子可任选地被氧化并且氮杂原子可任选地被季铵化。一个或多个杂原子O、N、P、S和Si可被置于杂烷基的任意位置处。示例性杂烷基包括但不限于：-CH2-CH2-O-CH3、-CH2-CH2-NH-CH3、-CH2-CH2-N(CH3)-CH3、-CH2-S-CH2-CH3、-CH2-CH2、-S(O)-CH3、-CH2-CH2-S(O)2-CH3、-CH＝CH-O-CH3、-Si(CH3)3、-CH2-CH＝N-OCH3、-CH＝CH-N(CH3)-CH3、-O-CH3和-O-CH2-CH3。至多两个或三个杂原子可以是连续的，例如像-CH2-NH-OCH3和-CH2-O-Si(CH3)3。

如本文所用，术语“杂芳基”是指芳香族杂环，其包含1、2、3或4个彼此独立地选自氮、硫和氧的杂原子。如本文所用，术语“杂芳基”是指可以是经取代或未经取代的基团。杂芳基可以稠合到一个或两个环(诸如环烷基、芳基或杂芳基环)上。杂芳基与分子的附接点可以在

杂芳基、环烷基、杂环烷基或芳基环上，并且杂芳基可以通过碳或杂原子附接。杂芳基的实例包括咪唑基、呋喃基、吡咯基、噻吩基、噻唑基、异噁唑基、异噻唑基、噻二唑基、噁二唑基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、哒嗪基、喹啉基、异喹啉基、吲唑基、苯并噁唑基、苯并异噁唑基、苯并呋喃基、苯并噻唑基、吲嗪基、咪唑并吡啶基、吡唑基、三唑基、噁唑基、四唑基、苯并咪唑基、苯并异噻唑基、苯并噻二唑基、苯并噁二唑基、吲哚基、四氢吲哚基、氮杂吲哚基、咪唑并吡啶基、喹唑啉基、嘌呤基、吡咯并[2,3]嘧啶基、吡唑并[3,4]嘧啶基或苯并(b)噻吩基，其中每一个可任选地被取代。

如本文所用，术语“杂环”是指在一个或多个环中包含至少两种不同元素的原子的任何

环状分子结构。杂环的环可以包括杂芳基环。另外的参考文献是：Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology[牛津生物化学和分子生物学词典],牛津大学出版

社(Oxford University Press),牛津,1997，作为杂环的环是在有机化学领域中已确立好

的术语的证据。

d.立体化学考虑因素

本文所述的化合物可以包含一个或多个不对称中心，并且因此能够以多种异构体形式

存在，例如，对映异构体和/或非对映异构体。例如，本文所述的化合物可以呈单独的对映异构体、非对映异构体或几何异构体的形式，或可以呈立体异构体混合物的形式，这些立体异构体混合物包括外消旋混合物以及富含一种或多种立体异构体的混合物。可以通过本领域

技术人员已知的方法从混合物中分离出异构体，这些方法包括手性高压液相色谱法(HPLC)

和手性盐的形成和结晶；或者优选的异构体可以通过不对称合成来制备。参见，例如，

Jacques等人,Enantiomers,Racemates and Resolutions[对映异构体、外消旋体和拆分]

(威利国际科学出版社(Wiley Interscience),纽约,1981)；Wilen等人,Tetrahedron[四面

体]33:2725(1977)；Eliel,Stereochemistry of Carbon Compounds[碳化合物的立体化

学](McGraw-Hill,纽约,1962)；和Wilen,Tables of Resolving Agents and Optical

Resolutions[拆分剂表和光学拆分]第268页(E.L.Eliel编辑,巴黎圣母院大学出版社

(Univ.of Notre Dame Press),巴黎圣母院(Notre Dame),1972年)。本发明另外地涵盖在

本文中作为基本上不含有其他异构体的单独异构体以及可替代地作为各种异构体的混合

物而描述的化合物。

如本文所用，纯对映异构体化合物基本上不含该化合物的其他对映异构体或立体异构

体(即，是对映异构体过量的)。换句话说，化合物的“S”形式基本上不含该化合物的“R”形式，因此是“R”形式对映异构体过量的。在一些实施例中，‘基本上不含’是指：(i)含有小于

2％的“S”形式的一等份“R”形式化合物；或(ii)含有小于2％的“R”形式的一等份“S”形式化合物。术语“对映异构体纯的”或“纯的对映异构体”表示该化合物包含按重量计大于90％、按重量计大于91％、按重量计大于92％、按重量计大于93％、按重量计大于94％、按重量计大于95％、按重量计大于96％、按重量计大于97％、按重量计大于98％、按重量计大于99％、按重量计大于99.5％、或按重量计大于99.9％的对映异构体。在某些实施例中，重量基于化合物的所有对映异构体或立体异构体的总重量。

在本文提供的组合物中，对映异构体纯的化合物可以与其他活性或非活性成分一起存

在。例如，包含对映异构体纯的“R”形式化合物的药物组合物可以包含例如约90％赋形剂和约10％对映异构体纯的“R”形式化合物。在某些实施例中，此类组合物中的对映异构体纯的“R”形式化合物可以例如包含按重量计至少约95％的“R”形式的化合物和按重量计至多约

5％的“S”形式的化合物，按化合物的总重量计。例如，包含对映异构体纯的“S”形式化合物的药物组合物可以包含例如约90％赋形剂和约10％对映异构体纯的“S”形式化合物。在某些实施例中，此类组合物中的对映异构体纯的“S”形式化合物可以例如包含按重量计至少约95％的“S”形式的化合物和按重量计至多约5％的“R”形式的化合物，按化合物的总重量计。在某些实施例中，活性成分可以用很少或不用赋形剂或载体配制。

4.通用

应理解，下面在本节“通用”中阐述的讨论可以涉及本文所述的一个或多个本发明的各

种实施例中的一些或全部。

本文描述了可用于生产PNA单体酯的替代方法和组合物，其可以在可顺应规模化的方

法中以高产率和高纯度生产PNA单体(作为游离羧酸)，而无需考虑诸如Fmoc的碱性不稳定

的保护基团的存在。

I.PNA单体、PNA亚基和PNA寡聚物的命名法

参考图1，在括号内区域内展示了‘经典’PNA寡聚物的单个亚基。‘经典’，我们意指包含未经取代的氨基乙基甘氨酸主链(即，-N-C-C-N-C-C(＝O)-)的PNA，其中将氨基乙基亚基/

基团和甘氨酸亚基/基团罗列出并且鉴定了此氨基乙基甘氨酸主链的α、β和γ碳原子。因为PNA是聚酰胺，所以每个亚基(并且寡聚物也)包含胺末端(即，N-末端)和羧基末端(即，C-末端)。每个PNA亚基还包含核碱基侧链，其中该核碱基(在图中称为B)通常(但不是唯一地)通过亚甲基羰基接头与主链附接(如图所绘示)。

尽管图1中展示了‘经典’PNA亚基，但是PNA亚基可以在其α、β和/或γ碳原子上包含连

接的部分并且这些连接的部分也称为侧链(或取代基)或更具体地，α-侧链(或α-取代基)、β-侧链(或β-取代基)或γ-侧链(或γ-取代基)。当在其α、β或γ碳原子上取代时，PNA亚基(或寡聚物)不再被称为‘经典’。

如本文所用，PNA寡聚物是包含两个或更多个式XV的PNA亚基的物质的任何聚合物组合

物：

其中，B、R2、R3、R4、R5、R6、R9和R10是如本文任何地方所定义的，并且亚基在聚合物内的附接点如所展示。在一些实施例中，PNA亚基直接与再一个其他PNA亚基连接。在一些实施例中，两个或更多个PNA亚基不直接与另一个PNA亚基连接。

II.主链

由于天然存在的L-氨基酸(和对应物非天然存在的D-氨基酸(即，对映异构体))以及可

用于生产PNA主链的一些方法(如本文所展示并且在以下实例中证明的)的可得性，可以通

过明智地选择输入的起始材料容易地实现在PNA主链的α-碳和γ-碳上用一个或多个氨基

酸侧链部分进行取代。因此，‘经典’PNA亚基/主链的无数修饰是可能的。

虽然在不显著抑制杂交特性的情况下许多侧链修饰(即，在氨基乙基甘氨酸单元的α、β

和/或γ碳原子上连接的部分)是可能的，但是已显示通常改变沿PNA主链上的基础的六个

原子(即，构成氨基乙基甘氨酸单元的碳和氮原子(即，-N-C-C-N-C-C(＝O)-)会破坏(或显

著降低)所得寡聚物的杂交潜力。因此，氨基乙基甘氨酸单元(即，-N-C-C-N-C-C(＝O)-，无论是经取代的还是未经取代的)是最常用/描述的PNA寡聚物的特征。此外，像DNA或RNA的重复的糖-磷酸二酯主链一样，PNA的重复的氨基乙基甘氨酸主链是核碱基以一种方式连接至

其上的支架，该方式提供正好恰当的间距、灵活性和取向以允许这些聚合物与其他PNA寡聚物和互补DNA和RNA分子进行序列特异性沃森-克里克和胡斯坦结合/杂交。

III.核碱基

如上所注，核碱基常典型地经由亚甲基羰基键附接到每个PNA亚基的主链上(参见图

1)。可与PNA附接的核碱基通常不以除了通过它们在结合基序中与其互补核碱基结合的其

可用性或其固有特性之外的任何特定方式受限制。如众所周知，核碱基通常是嘌呤或嘧啶，其中(在沃森-克里克结合中)嘌呤通过氢键结合(和碱基堆积)相互作用与互补嘧啶结合。

存在许多经修饰的核碱基，这些经修饰的核碱基随着时间的推移而发展并且测试在核

酸化学中的功能或独特的结合或其他特性。这些经修饰的核碱基与用于PNA寡聚物实验的

候选者同样令人感兴趣。因此，图2提供了许多核碱基的图示，这些核碱基可以掺入PNA单体中从而产生包含所述核碱基的PNA亚基，其中描绘了与PNA亚基的附接点。图3中展示了一些更常见的核碱基，其中描绘了与PNA亚基的附接点。用于生产可与主链连接的核碱基乙酸的方法(例如，如本文实例10中所述)是众所周知的(参见例如：参考文献：A-1、A-2、A-3、A-4、B-1、B-2和C-27)。核碱基的所有这些实施例(以及可用于核酸化学的任何其他实施例)被认为对本发明的一些实施例(并且在所有实施例的范围内)是有用的。在一些实施例中，所使

用的核碱基可以包含一个或多个保护基团。

核碱基的非限制性列表包括：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶、假异胞嘧啶、

2-硫代假异胞嘧啶、5-甲基胞嘧啶、5-羟甲基胞嘧啶、黄嘌呤、次黄嘌呤、2-氨基腺嘌呤(又称为2,6-二氨基嘌呤)、2-硫代尿嘧啶、2-硫代胸腺嘧啶、2-硫代胞嘧啶、5-氯尿嘧啶、5-溴尿嘧啶、5-碘尿嘧啶、5-氯胞嘧啶、5-溴胞嘧啶、5-碘胞嘧啶、5-丙炔基尿嘧啶、5-丙炔基胞嘧啶、6-偶氮尿嘧啶、6-偶氮胞嘧啶、6-偶氮胸腺嘧啶、7-甲基鸟嘌呤、7-甲基腺嘌呤、8-氮杂鸟嘌呤、8-氮杂腺嘌呤、7-脱氮杂鸟嘌呤、7-脱氮杂腺嘌呤、3-脱氮杂鸟嘌呤、3-脱氮杂腺嘌呤、7-脱氮杂-8-氮杂鸟嘌呤、7-脱氮杂-8-氮杂腺嘌呤、5-丙炔基尿嘧啶和2-硫代-5-丙炔基尿嘧啶，包括任何前述项的互变异构形式。

IV.PNA单体和PNA寡聚物合成

PNA寡聚物常通过逐步增加PNA单体以形成生长的聚酰胺链或者通过将较小的PNA片段

偶联在一起以产生所希望的PNA寡聚物来制备。PNA寡聚物的合成可以使用固相或溶液相技

术。在一些实施例中，在固体支持物上制备PNA寡聚物，其中第一步需要将第一PNA单体与树脂结合的接头连接。通常使用自动化仪器在固体支持物上进行合成，该自动化仪器以逐步

(和/或序列)的方式将试剂递送至该支持物，但是合成可以在溶液中进行，如果希望这样的话。简言之，PNA合成通常反映肽合成，尽管采用PNA单体作为标准氨基酸单体的替代物。在此方法中，每个PNA单体将PNA亚基增加到生长的聚酰胺上。因为PNA是聚酰胺(像肽一样)，所以已从标准肽合成方案中采用许多保护基团方案、方法、树脂、偶联剂、接头和保护基团。

因此，PNA单体通常模拟适用于肽合成的受保护氨基酸。事实上，由于相似性，所以PNA单体和受保护的氨基酸常以相同的方案使用以产生包含PNA亚基和氨基酸亚基二者的杂交寡聚

物。有关PNA合成方法和保护方案的更深入综述，请参见：Peptide Nucleic Acids,

Protocols and Applications[肽核酸、方案和应用],第二版,Peter E.Nielsen编辑,

Horizon Bioscience[地平线生物科学],2004(ISBN 0-9545232-5)，通过引用并入本文。

V.N-末端保护基团

PNA单体的N-末端通常包含适当的胺保护基团。在标准PNA合成中(如在肽合成中)，这

种基团在将PNA单体偶联到生长的聚酰胺(或到支持物上，视情况而定)的过程中保护末端

胺(即，在PNA合成中-氨基乙基甘氨酸单元的粗体下划线的氮(-N-C-C-N-C-C(＝O)-))免遭

反应；其中所述偶联是通过使树脂结合的胺基团与PNA单体的羧酸官能团反应进行酰胺键

形成来进行的。

通过明智地选择用于氨基酸单体的保护基团，已显示肽合成通过使用酸不稳定和碱不

稳定的N-末端胺保护基团二者来进行(参见：参考文献：C-11标题：氨基酸保护基团，以及其中引用的参考文献；该参考文献提供了用于氨基酸合成的保护基团的全面综述)。通过类

推，PNA单体的N-末端胺的酸不稳定保护(参见：参考文献A-4、A-4、B-1、B-2、B-4)和N-末端胺的碱不稳定保护(参见：参考文献A-2、A-5、B-3和B-5)二者的使用已成功用于PNA寡聚物合成。

因此，如本文所用，缩写Pg1或PgX用来表示N-末端胺保护基团，其可以是酸不稳定的或

可以是碱不稳定的。当旨在表示N-末端胺保护基团是酸不稳定的时，使用缩写PgA。当旨在表示N-末端胺保护基团是碱不稳定的时，使用缩写PgB。

可用于根据本发明实施例的PNA单体的合适的碱不稳定的N-末端胺保护基团(即，PgB)

的非限制性实例包括：Fmoc、Nsc、Bsmoc、Nsmoc、ivDde、Fmoc*、Fmoc(2F)、mio-Fmoc、dio-Fmoc、TCP、Pms、Esc、Sps和Cyoc。这些碱不稳定的保护基团如图4所展示并且可以在参考文献A-4和参考文献C-11及其中引用的参考文献中描述的条件下除去。

可用于根据本发明实施例的PNA单体的合适的酸不稳定的N-末端胺保护基团(即，PgA)

的非限制性实例包括：Boc(或boc)、Trt、Ddz、Bpoc、Nps、Bhoc、Dmbhoc和Floc。这些基团如图

5所展示并且可以在参考文献A-4和参考文献C-11及其中引用的参考文献中描述的条件下

除去。

VI.核碱基和核碱基保护基团

如在化学DNA合成中，在PNA合成期间，(PNA单体和生长的PNA寡聚物的)某些核碱基的

官能团受到最好的保护。然而，存在在没有核碱基保护的情况下进行PNA合成的报道(参见

例如：参考文献B-5)，并且此类实施例也在本发明的范围内。出于这个原因，据说核碱基“任选地包含一个或多个保护基团”。由于核酸合成化学的长且发展良好的历史，因此化学文献中存在众多现有的核碱基保护基团。通常，这些与PNA合成相容。关于核酸领域中已知的各种已知核碱基保护基团的列表，请参见参考文献C-13以及其中引用的参考文献。可以在参

考文献A-1至A-5和B-1至B-5中找到已用于PNA合成的各种其他核碱基保护基团。

例如，如果N-末端胺保护基团(其典型地在每个合成循环时被除去)是酸不稳定的(即，

表示为PgA)，则通常选择碱不稳定的或在中性pH条件下被除去的任何核碱基保护基团。简

言之，用于N-末端胺的保护基团和用于核碱基的保护基团应该很可能是正交的。例如，典型地在PNA合成期间将核碱基的环外胺基团保护，使得通过与这些胺基团反应不发生不希望

的PNA单体偶联。参考图6a，展示了许多碱不稳定的保护基团，并且可用于保护可用于本发明的实施例的PNA单体及其合成中间体的环外胺基团。这些包括(但不限于)甲酰基、乙酰

基、异丁酰基、甲氧基乙酰基、异丙氧基乙酰基、Fmoc、Esc、Cyoc、Nsc、Clsc、Sps、Bsc、Bsmoc、乙酰丙酰基、3-甲氧基-4-苯氧基苯甲酰基、苯甲酰基(和各种其他苯甲酰基衍生物)和苯氧基乙酰基(和各种其他苯氧基乙酰基衍生物)。核碱基保护基团的其他实例可在参考文献C-

13中找到。

类似地，如果N-末端胺保护基团是碱不稳定的(即，表示为PgB)，则通常选择酸不稳定

的或在中性pH条件下被除去的任何核碱基保护基团。参考图6b，展示了许多酸不稳定的保

护基，并且可用于保护可用于本发明的实施例的PNA单体及其合成中间体的环外胺基团。这些包括(但不限于)Boc(有时缩写为boc或t-boc)、Bis-Boc(这意指与同一胺基团连接的两

个boc基团-如图6b所展示)、Bhoc、Dmbhoc、Floc、Bpoc、Ddz、Trt、Mtt、Mmt和2-Cl-Trt。

某些核碱基，诸如胸腺嘧啶和尿嘧啶，通常不包含用于PNA合成的保护基团。然而，在一

些实施例中，可以保护嘧啶核碱基的酰亚胺/内酰胺官能团。类似地，尽管典型地不保护鸟嘌呤的O-6，但是在一些实施例中可以保护它。可以在本发明的实施例中使用以保护嘧啶核碱基的N3/O4(展示示例性化合物1001或1002)或嘌呤核碱基的O6(展示示例性化合物1000)

的保护基团的一些非限制性实例可以在图6c中找到。

除了图2、3和6c中所展示的那些核碱基之外，图18a展示了若干种常见核碱基，本文标

识为：呈未受保护形式的A、DAP、G、G*、C、5MC、T、T2T、U、U2T、Y、J和J2T。图18b展示了这些核碱基AP MC 2T 2T 2T

A、D 、G、G*、C、5 、T、T 、U、U 、Y、J和J ，它们可以用酸不稳定的保护基团保护以进行PNA合成(例如在选择Pg1是碱不稳定的情况下使用)。

核碱基的非限制性列表包括：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶、假异胞嘧啶、

VII.氨基酸侧链及其保护基团

如本文更详细描述的，在本发明的一些实施例中，主链酯组合物、主链酯酸盐组合物和

PNA单体酯组合物可以包含一个或多个α-或γ-取代基(即，侧链)。在一些实施例中，这些α-或γ-取代基衍生自天然或非天然存在的氨基酸侧链(或具有其化学组成)。

例如并且参考图7，在一些实施例中，α-或γ-取代基可以是下式的组合物：IIIa(例如，

衍生自丙氨酸)、IIIb(例如，衍生自氨基丁酸)、IIIc(例如，衍生自缬氨酸)、IIId(例如，衍生自亮氨酸)、IIIe(例如，衍生自异亮氨酸)、IIIf(例如，衍生自正缬氨酸)、IIIg(例如，衍生自苯丙氨酸)和/或IIIh(例如，衍生自正亮氨酸)。这些α-或γ-取代基都是烷烃，并且因此通常被认为在用于PNA合成的条件下不反应。因此，它们典型地不包含任何保护基团。

再次参考图7，在一些实施例中，α-或γ-取代基可以是下式的组合物：IIIi(例如，衍生

自3-氨基丙氨酸)、IIIk(例如，衍生自2,4-二氨基丁酸)、IIIj(例如，衍生自鸟氨酸)和/或IIIm(例如，衍生自赖氨酸)。这些α-或γ-取代基均包含胺基团。因此，这些取代基的胺基团将典型地包含保护基团。然而，因为这是在PNA寡聚物的整个合成过程中通常保持完整的侧链保护基团，所以此侧链保护基团可以与针对N-末端胺而选择的保护基团(即，表示为Pg1)正交。因此，如果Pg1是碱不稳定的，则可以将此侧链保护基团选择为是酸不稳定的或在中性pH条件下除去的。此类酸不稳定的胺侧链保护基团的非限制性列表展示于图9a中。这些

包括但不限于Cl-Z、boc、Bpoc、Bhoc、Dmbhoc、Nps、Floc、Ddz和Mmt。

类似地，如果Pg1是酸不稳定的，则可以将此侧链保护基团选择为是碱不稳定的或在中

性pH条件下除去的。此类碱不稳定的胺侧链保护基团的非限制性列表展示于图9b中。这些

包括但不限于Fmoc、ivDde、Msc、tfa、Nsc、TCP、Bsmoc、Sps、Esc和Cyoc。

再次参考图7，在一些实施例中，α-或γ-取代基可以是下式的组合物：IIIn(例如，衍生

自半胱氨酸)、IIIo(例如，衍生自S-甲基-半胱氨酸)和/或IIIp(例如，衍生自甲硫氨酸)。这些α-或γ-取代基均包含硫原子。虽然式IIIo或IIIp的化合物包含保护基团不是必须的(但是它们可任选地被保护)，但是式IIIn的含硫醇的化合物典型地包含保护基团。然而，因为此侧链保护基团在PNA寡聚物的整个合成过程中通常保持完整，所以此侧链保护基团可以

与针对N-末端胺而选择的保护基团(即，Pg1)正交。因此，如果Pg1是碱不稳定的，则可以将此侧链保护基团选择为是酸不稳定的或在中性pH条件下除去的。适用于含硫醇的侧链部分的

此类酸不稳定的保护基团的非限制性列表展示于图13a中。这些包括但不限于Meb、Mob、

Trt、Mmt、Tmob、Xan、Bn、mBn、1-Ada、Pmbr和tBu。

类似地，如果Pg1是酸不稳定的，则可以将此侧链保护基团选择为是碱不稳定的或在中

性pH条件下除去的。适用于含有硫醇的侧链部分的此类碱不稳定的保护基团的非限制性列

表展示于图13b中。这些包括但不限于Fm、Dnpe和Fmoc。

再次参考图7，在一些实施例中，α-或γ-取代基可以是下式的组合物：IIIq(例如，衍生

自丝氨酸)、IIIr(例如，衍生自苏氨酸)和/或IIIs(例如，衍生自酪氨酸)。这些α-或γ-取代基均包含-OH(羟基或苯酚)基团。式IIIq、IIIr和IIIs的化合物将在PNA合成期间典型地包

含保护基团。然而，因为这是在PNA寡聚物的整个合成过程中通常保持完整的侧链保护基

团，所以此羟基侧链保护基团可以与针对N-末端胺而选择的保护基团(即，Pg1)正交。

因此，如果Pg1是碱不稳定的，则可以将该侧链保护基团选择为是酸不稳定的或在中性

pH条件下除去的。适用于含羟基的部分的此类酸不稳定的保护基团的非限制性列表展示于

图16a中。这些包括但不限于Bn、Trt、cHx、TBDMS和tBu。因为酪氨酸(Tyr)的-OH是酚类，所以存在潜在更广泛的可用保护基团的组。用于包含苯酚的侧链部分的此类酸不稳定的保护基

团的非限制性列表展示于图17a中。这些包括但不限于Bn、tBu、BrBn、Dcb、Z、BrZ、Pen、Boc、Trt、2-Cl-Trt和TEGBn。

类似地，如果Pg1是酸不稳定的，则可以将该侧链保护基团选择为是碱不稳定的或在中

性pH条件下除去的。可在中性pH条件下除去的用于含有羟基的部分的保护基团的非限制性

列表展示于图16b中。这些包括但不限于TBDPS、Dmnb和Poc。因为酪氨酸(Tyr)的-OH是酚类，所以存在潜在更广泛的可用保护基团的组。可在中性pH条件下除去的用于包含苯酚的侧链

部分的保护基团的非限制性列表展示于图17b中。这些包括但不限于Al、oBN、Poc和Boc-

Nmec。

参考图8，在一些实施例中，α-或γ-取代基可以是下式的组合物：IIIt(例如，衍生自谷

氨酸)和/或IIIu(例如，衍生自天冬氨酸)。这些α-或γ-取代基均包含-COOH(羧酸)基团。式IIIt和IIIu的化合物将在PNA合成期间典型地包含保护基团，从而在偶联反应过程中抑制

羧酸基团的活化。然而，因为这是在PNA寡聚物的整个合成过程中通常保持完整的侧链保护基团，所以此侧链保护基团可以与针对N-末端胺而选择的保护基团(即，Pg1)正交。

因此，如果Pg1是碱不稳定的，则可以将该侧链保护基团选择为是酸不稳定的或在中性

pH条件下除去的。适用于含有羧酸的侧链部分的此类酸不稳定的保护基团的非限制性列表

展示于图10a中。这些包括但不限于Bn、cHx、tBu、Mpe、Men、2-PhiPr和TEGBz。

类似地，如果Pg1是酸不稳定的，则可以将该侧链保护基团选择为是碱不稳定的或在中

性pH条件下除去的。适用于含有羧酸的侧链部分的此类碱不稳定保护基团的非限制性列表

展示于图10b中。这些包括但不限于Fm和Dmab。

参考图8，在一些实施例中，α-或γ-取代基可以是下式的组合物：IIIv(例如，衍生自谷

氨酰胺)和/或IIIw(例如，衍生自天冬酰胺)。这些α-或γ-取代基均包含-C(＝O)NH2(酰胺)基团。式IIIv和IIIw的化合物在PNA合成过程中不一定需要保护基团，但是然而，可以使用用于肽合成的标准保护基团。当使用时，此侧链保护基团可以与针对N-末端胺而选择的保

护基团(即，Pg1)正交。

因此，如果Pg1是碱不稳定的，则可以将该侧链保护基团选择为是酸不稳定的或在中性

pH条件下除去的。用于含有酰胺的侧链部分的此类酸不稳定的保护基团的非限制性列表展

示于图11中。这些包括但不限于Xan、Trt、Mtt、Cpd.、Mbh和Tmob。类似地，如果Pg1是酸不稳定的，则可以将该侧链保护基团选择为是碱不稳定的或在中性pH条件下除去的。

参考图8，在一些实施例中，α-或γ-取代基可以是下式的组合物：IIIx(例如，衍生自精

氨酸(Arg)-并且含有胍基部分)、IIIy(衍生自色氨酸(Trp)-并且含有吲哚部分)和/或IIIz

(例如，衍生自组氨酸(His)-并且含有咪唑部分)。式IIIx、IIIy和IIIz的化合物将在PNA合成期间典型地包含保护基团。然而，因为此侧链保护基团在PNA寡聚物的整个合成过程中通常保持完整，所以此侧链保护基团可以与针对N-末端胺而选择的保护基团(即，Pg1)正交。

因此，如果Pg1是碱不稳定的，则可以将该侧链保护基团选择为是酸不稳定的或在中性

pH条件下除去的。适用于含有胍基的侧链部分的此类酸不稳定的侧链保护基团的非限制性

列表展示于图12a中。这些包括但不限于Tos、Pmc、Pbf、Mts、Mtr、MIS、Sub、Suben、MeSub、boc和NO2。适用于含有吲哚的侧链部分的此类酸不稳定的侧链保护基团的非限制性列表展示

于图14a中。这些包括但不限于For、Boc、Hoc和Mts。适用于含有咪唑的侧链部分的此类酸不稳定的侧链保护基团的非限制性列表展示于图15a中。这些包括但不限于Tos、Boc、Doc、

Trt、Mmt、Mtt、Bom和Bum。

类似地，如果Pg1是酸不稳定的，则可以将该侧链保护基团选择为是碱不稳定的或在中

性pH条件下除去的。适用于含有胍基的侧链部分的此类碱不稳定的侧链保护基团的非限制

性列表展示于图12b中。这些包括但不限于tfa。适用于含有吲哚的侧链部分的此类碱不稳

定的侧链保护基团的非限制性列表展示于图14b中。这些包括但不限于Alloc。适用于含有

咪唑的侧链部分的此类碱不稳定的侧链保护基团的非限制性列表展示于图15b中。这些包

括但不限于Fmoc和Dmbz。

如Ly等人所示出的(参见：参考文献A-5和B-5)，在一些实施例中，α-或γ-取代基(即，

侧链)可以是式IIIaa的部分(又称为，微PEG侧链)；

其中，R16选自H、D和C1-C4烷基；并且n可以是从0至10的整数，包括0和10。在一些实施例中，α-或γ-取代基(即，侧链)可以是式IIIab的部分：

其中，R16选自H、D和C1-C4烷基；并且n可以是从0至10的整数，包括0和10。此式的侧链可以与Ly等人使用的相同方式生产，不同之处在于取代高丝氨酸而不是丝氨酸起始材料将产

生包含式IIIab而不是式IIIaa的主链部分。

VIII.能够特异性除去的乙基酯

如在简介中所讨论的，PNA单体通常通过将完全受保护的PNA单体酯的酯基皂化(使用

强碱)来制备。然而，当PNA单体酯包含在N-末端胺基团上的碱不稳定的保护基团或核碱基

保护基团时，所述碱不稳定的保护基团总是在这些条件下至少部分脱保护；(在申请人的经验中)导致产率差和品质差(即，不纯)的产品，这些产品需要柱色谱法以达到用于PNA寡聚

物合成的足够纯度水平。

为了避免在每个合成循环期间使用TFA并且由于其与氨基酸合成的相容性，Fmoc是在

PNA单体制备中用作Pg1的最常见基团。因此，包含Fmoc作为Pg1的PNA单体酯的酯基的皂化导致显著产生二苯并富烯(碱诱导的Fmoc除去的产物)和至少一些不包含N-末端胺保护基团

的PNA单体。在PNA单体用于PNA合成之前，应除去这些杂质(尤其是该PNA单体不包含N-末端胺保护基团)。在申请人的经验中，随着PNA单体变得更易溶于水，单体纯度并且特别是产率受到负面影响。简单地说，如果在除去酯以产生PNA单体时其他保护基团被除去，则PNA单体酯的酯基不是受正交保护的。不希望的杂质的产生单纯地降低了产率并且使产物的纯化复

杂化。

为了避免与此方法相关的复杂化，申请人试图寻找真正正交的保护方案，借此可以除

去PNA单体的酯基而不显著除去在PNA单体中使用的任何其他保护基团(即，用作Pg1的保护

基团或任何核碱基保护基团)。因此，此酯应该对可用于除去与肽和PNA合成相关的酸不稳

定和碱不稳定的保护基团的条件是稳定的。为此，通式II的PNA单体酯(本文称为PNA单体

酯)满足这些标准。因此，在一些实施例中，本发明涉及PNA单体酯，是通式II的化合物：

或其药学上可接受的盐，其中，B是核碱基，任选地包含一个或多个保护基团(参见例

如，上面第4(VI)节，关于核碱基保护基团的讨论)；Pg1是胺保护基团并且R1是式I的基团；

其中，每个R11独立地是H、D、F、C1-C6烷基、C3-C6环烷基或芳基；R12、R13和R14各自独立地选自H、D、F、Cl、Br和I，但是条件是R12、R13和R14中的至少一个独立地选自Cl、Br和I。关于式II，R2可以是H、D或C1-C4烷基；R3、R4、R5和R6各自可以独立地选自由以下组成的组：H、D、F、和选自下组的侧链，该组由以下组成：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自独立地并且任选地包含保护基团(参见例如，上面第4(VII)节，关于各种氨基酸侧链保护基团的讨论)；

R9和R10各自可以独立地选自由以下组成的组：H(氢)、D(氘)和F(氟)；R16可以选自H、D

和C1-C4烷基；并且n可以是从0至10的整数，包括0和10。

在一些实施例中，B是天然存在的核碱基或非天然存在的核碱基。在一些实施例中，B是

经修饰的核碱基。在一些实施例中，B是未经修饰的核碱基。在一些实施例中，B选自由以下组成的组：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶、假异胞嘧啶、2-硫代假异胞嘧啶、5-甲基胞嘧啶、5-羟甲基胞嘧啶、黄嘌呤、次黄嘌呤、2-氨基腺嘌呤(又称为2,6-二氨基嘌呤)、

2-硫代尿嘧啶、2-硫代胸腺嘧啶、2-硫代胞嘧啶、5-氯尿嘧啶、5-溴尿嘧啶、5-碘尿嘧啶、5-氯胞嘧啶、5-溴胞嘧啶、5-碘胞嘧啶、5-丙炔基尿嘧啶、5-丙炔基胞嘧啶、6-偶氮尿嘧啶、6-偶氮胞嘧啶、6-偶氮胸腺嘧啶、7-甲基鸟嘌呤、7-甲基腺嘌呤、8-氮杂鸟嘌呤、8-氮杂腺嘌呤、7-脱氮杂鸟嘌呤、7-脱氮杂腺嘌呤、3-脱氮杂鸟嘌呤、3-脱氮杂腺嘌呤、7-脱氮杂-8-氮杂鸟嘌呤、7-脱氮杂-8-氮杂腺嘌呤、5-丙炔基尿嘧啶和2-硫代-5-丙炔基尿嘧啶，包括任何前述项的互变异构形式。

在式I的基团的一些实施例中，每个R11是相同的。在式I的基团的一些实施例中，每个

R11是不同的。关于式I，R12、R13和R14之一选自氯(Cl)、溴(Br)和碘(I)。不受理论束缚，Hans等人针对式I的基团的除去描述的机制(参见：参考文献C-7)涉及‘氧化还原缩合’，借此所述氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)原子作为R12、R13或R14与金属(诸如锌)或有机膦(例如：直链、支链和环状三烷基膦，诸如三甲基膦、三乙基膦、三正丙基膦、三正丁基膦、三异丙基膦、三异丁基膦、和三环己基膦；芳基和芳基烷基取代的膦，诸如三苄基膦、二乙基苯基膦、二甲基苯基膦；以及磷三酰胺，诸如六甲基磷三酰胺和六乙基膦三酰胺)的反应导致所述氯(Cl)、溴

(Br)或碘(I)被抽出以形成盐。此反应导致从PNA单体酯中除去式I的酯保护基团并且导致

羧酸的产生(为了我们将PNA单体酯转化为PNA单体的目的)。可以在不需要达到可能导致除

去Pg1或环外核碱基保护基团的极端pH值的情况下进行反应。当然，因为此反应涉及氧化还原反应，所以经受氧化或还原条件的保护基团通常应被避免。然而，不得不说的是，当确定存在通过使PNA单体酯经受氧化或还原条件而发生的不希望的副反应时，式II的化合物仍

然可以经受更常见的酯皂化程序(即，用氢氧化锂或氢氧化钠的处理)。申请人还出人意料

地观察到，式I的保护基团对至少温和还原的条件(诸如用氰基硼氢化钠的处理)是基本稳

定的。

在一些实施例中，R12、R13和R14中的两个独立地选自氯(Cl)、溴(Br)和碘(I)。在一些实

施例中，R12、R13和R14中的全部三个独立地选自氯(Cl)、溴(Br)和碘(I)。在一些实施例中，R12、R13和R14中的每一个是氯(Cl)。在一些实施例中，R12、R13和R14中的每一个是溴(Br)。在一些实施例中，R12、R13和R14之一是碘(I)，并且R12、R13和R14中的另一些是H。在一些实施例中，R12、R13和R14之一是溴(Br)，并且R12、R13和R14中的另一些是H。

所有2,2,2-三氯乙醇、2,2,2-三溴乙醇、2-溴乙醇和2-碘乙醇都可作为起始材料商购。

本披露内容证明，可以有效地除去2,2,2-三氯乙基酯(TCE)、2,2,2-三溴乙基酯(TBE)和2-

碘乙基酯(2-IE)以高产率且高纯度地产生所希望的PNA单体。在至少一种情况下，通过在

260nm处HPLC分析发现PNA单体纯度大于99.5％纯。然而，这不旨在是限制性的，因为式I的所有部分应该是反应性的。使用2,2,2-三氯乙基-和/或2,2,2-三溴乙基-的基团作为保护

基团已报道在至少以下出版物中(参见：A-2、A-3、C-2、C-4、C-6、C-7、C-14、C-16、C-23、C-

25、C-28和C-29)；但这些出版物都不涉及它们作为用于PNA单体的C-末端酯的正交保护基

团的用途。

IX.含有特定酯的主链和其他组合物的合成

尽管不旨在限制，但是已经确定(参考图21)，可用于合成PNA单体酯的合适的主链酯和

主链酯酸盐(参见：图22)可以通过以下方式制备：由适当选择的醛(式3)和适当选择的氨基酸酯盐(式15)进行还原胺化。最有利的是，每种醛(式3)和每种氨基酸酯盐(式15)本身可以衍生自天然和非天然存在的氨基酸。甚至式IIIaa的微PEG侧链也可以衍生自丝氨酸氨基酸

(参见：参考文献A-5和B-5)，并且式IIIab的侧链部分可以衍生自高丝氨酸氨基酸。因此，通过明智地选择正确的起始材料，R3、R4、R5和R6基团中的一个或多个可以是下式的基团：

IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab。氘代氨基酸起始材料也是可商购的。还可以制备氟化氨基酸(参见：参考文献C-10)。这些都被认为是用于下述方法的合适起始材料。

a)氨基酸酯和氨基酸酯盐的制备

参考图19，展示了用于将氨基酸转化为受保护的氨基酸酯并且然后最终转化为氨基酸

酯盐的合适方法。在一些实施例中，式10的化合物是用酸不稳定或碱不稳定的保护基团PgX N-保护的甘氨酸氨基酸。因为甘氨酸是非手性的，所以没有关于差向异构化的顾虑。因此，通过使10与式Ia的醇(乙醇衍生物)反应，可以有效地制备受保护的甘氨酸的酯：

(其中，R11、R12、R13和R14是先前如针对式II所定义的)。在一些实施例中，反应在诸如

DCM的非质子有机溶剂中在至少一当量DCC(或EDC)和催化量的DMAP的存在下进行(参见：实

例1)。参考图19，产生式12的N-保护的甘氨酸酯化合物。

此方法也将对手性氨基酸奏效，但众所周知会引起手性中心的差向异构化，导致氨基

酸产物的手性纯度降级。出于这个原因，当需要手性氨基酸的酯时，已知用于避免手性中心的差向异构化(或至少使其最小化)的羧酸活化剂是优选的。羧酸活化试剂(偶联剂)HATU和

HBTU在肽化学中众所周知用于使羧酸活化成亲核攻击而同时保持氨基酸的手性纯度。因

此，参考图19，当希望N-保护的手性氨基酸的酯(即，式13的化合物)作为产物时，可以使式

11的N-保护的手性氨基酸化合物与式Ia的醇在至少一当量有机碱(诸如TEA、NMM或DIPEA)

和至少一当量HATU或HBTU的存在下反应。参考图19，产生所希望的手性氨基酸的N-保护的

酯(即，式13的化合物)(参见：实例2)。为避免疑义，R5和R6基团可以包含如本文所述的适当的侧链保护基团(包括天然氨基酸侧链)。

如图21所展示，主链酯和主链酯酸盐化合物的生产可以使用其中游离N-末端胺被质子

化的化合物(即，式15化合物)。还值得注意的是，游离胺(即，质子化胺基团)的酸盐如与游离氨基酸酯(即，式14的化合物-其例如可以与自身通过将胺附接在酯上反应以形成二聚

体、三聚体等)相比更稳定。参考图19，PgX可以是酸不稳定的保护基团(PgA-式13-1的化合物)或碱不稳定的保护基团(PgB-式13-2的化合物)。因此，参考图19，如果N-胺保护基是酸不稳定的(PgA-式13-1的化合物)，则脱保护通常将提供作为其酸盐的N-末端胺(即，式15的化合物-参见：实例3)。可替代地，如果N-胺保护基团是碱不稳定的(PgB-式13-2的化合物)，则脱保护通常将提供可通过用酸处理而转化为酸盐(即，式15的化合物)的游离胺(即，式14的化合物)(参见：实例4)。合适的酸包括但不限于盐酸(HCl)、氢溴酸(HBr)、氢碘酸(HI)、乙酸、三氟乙酸和柠檬酸，其中Y-是抗衡离子Cl-、Br-、I-、AcO-、CF3CO2-和柠檬酸的阴离子。

因此，从前述内容中应显而易见的是，通过遵循本文提供的披露内容，根据式15的任何

氨基酸酯盐：

可以使用本文披露的程序来制备，其中Y-、R5、R6、R11、R12、R13和R14是如本文所定义的。

b)醛的制备

参考图20，展示了用于制备适用于生产主链酯和主链酯酸盐的醛的方法。在申请人观

点中，得到醛的甘氨酸等当体(非手性形式-式3-1)的最有效当前途径是通过以下方式：用

适当的保护基团Pg1(如上所定义，可以是酸不稳定的保护基团(例如，boc)或碱不稳定的保护基团(例如，Fmoc))保护3-氨基-1,2-丙二醇(式1)的氨基，从而产生N-保护的3-氨基-1,

2-丙二醇(式2的化合物-参见：实例5)。然后可以通过用过量偏高碘酸钠(NaIO4)处理通过

在等于或低于室温下在双相(水和有机溶剂混合物)中处理将N-保护的3-氨基-1,2-丙二醇

(式2)氧化成醛(式3-1的化合物)(参见：实例5)。以我们的掌握，这种方法以高产率生产非常干净的醛产物(化合物3-1)。

参考图20，存在通过使用氨基酸及其相关的氨基醇得到根据式3的醛(手性和非手性)

的若干种途径。由式4展示的N-保护的氨基酸可从肽合成试剂的众多商业来源商购。从这些相同的商业来源，可购买根据式5的结构的氨基醇和根据式6的结构的N-保护的氨基醇(参

见：化学进出口公司(Chem Impex)在线目录和巴亨公司(Bachem)在线目录)。

当不可商购时，根据式5的结构的氨基醇可以如例如由Ramesh等人(参考文献C-20)和

Abiko等人(参考文献C-1)所描述的直接由氨基酸制备。然后可以通过与所希望的胺保护基

团(Pg1-参见：实例6)反应，将根据式5的结构的氨基醇转化为根据式6的N-保护的氨基醇。

可替代地，存在许多关于以高光学纯度将N-保护的氨基酸(相应于式4)转化为其对应

物N-保护的氨基醇(根据式6)的报道。例如，所述转化可以根据Rodriguez等人报道的程序

对首先形成的混合酸酐使用硼氢化钠还原来完成(参考文献C-21并且参见：实例7)。尽管采用不同的试剂和保护基团策略，但是科学文献中已经常描述将式4的N-保护的氨基酸转化

为根据式6的其相应的N-保护的氨基醇(参见：参考文献C-1、C-3、C-5、C-15和C-24)。总之，这些报道和本文提供的信息提供了获得几乎任何希望的根据式6的N-保护的氨基醇的途

径，其中R3和R4是本文中定义的(呈侧链保护或侧链脱保护的形式)。

参考图20，然后可以将任何根据式6的N-保护的氨基醇转化为根据式3的N-保护的氨基

醛。存在若干文献制备，其可用于将根据式6的N-保护的氨基醇转化为根据式3的相应的N-

保护的氨基醛(参见例如：参考文献C-12和C-26、C-30、C-32-C-33和C-35)。存在这样的顾虑：在醇转化为醛的过程中可能发生差向异构化。出于这个原因，申请人已选择遵循Myers等人的程序(参考文献C-18)，其中使用作为氧化剂的戴斯-马丁氧化剂(Dess-Martin

Periodinane)和湿DCM(参考文献C-17)，因为据报道此程序对于保留手性纯度是优异的(参

见：实例8)。确实，下面实例中提供的数据证明，当以高光学纯度的起始材料开始时，可以获得具有高光学纯度的主链酯和主链酯酸盐。还有最近的报道，其中式4的N-保护的氨基酸直接转化为其相应的式3的N-保护的氨基醛化合物(参见：参考文献C-12)。

因此，从前述内容中应显而易见的是，通过遵循本文提供的披露内容，可以制备根据式

3的任何N-保护的醛：

其中Pg1、R2、R3和R4如本文所定义。

c)将氨基酸酯与醛组合以形成主链酯或主链酯酸盐

参考图21，在适于进行还原胺化的条件下，使根据式3的N-保护的醛与根据式15的氨基

酸酯盐反应，从而产生根据式Vb的主链酯：

其中Pg1、R2、R3、R4、R5、R6、R11、R12、R13和R14是先前定义的。

与Salvi等人的报道(参考文献C-22)相反，当使N-Fmoc-氨基乙醛与作为其TFA盐的甘

氨酸的TBE或TCE酯反应时，申请人能够生产所希望的产物(参见：实例9)(表9B)；尽管低于显著的产率(所述产率已通过随后的检查改进-参见实例9B和9C)。为了降低双醛加合物的

发生率，将反应冷却至0℃或更低(例如，至-15℃至-10℃)并且可以使用乙醇作为溶剂。可以监测反应的pH(例如，通过pH试纸)并且通过添加过量的羧酸(例如，乙酸)总体上保持在

3-5的范围内(对氰基硼氢化钠最佳)。对于在实例9中进行的那些反应，使用氰基硼氢化钠

作为还原剂。尽管反应在还原条件下进行，但是似乎没有任何氰基硼氢化物还原剂与TCE、TBE或2-IE酯之间直接反应的迹象。因此，有些出人意料地似乎是，根据式15的氨基酸酯盐在某些类型的还原条件下是稳定的，使得这些酯可用于生产式Vb的主链酯。

据至少两次报道，还原胺化反应成功地产生PNA单体(参见：参考文献C-8和C-9)。然而，

这些报道与Salvi等人的不一致，Salvi等人报道了如果醛被取代，则成功有限(参考文献C-

8在醛中使用受保护的谷氨酸侧链，并且参考文献C-9在醛中使用受保护的赖氨酸侧链)。

在申请人的经验中，根据式Vb的主链酯相当不稳定并且甚至当在冰箱或冷冻箱中储存

过夜时也开始分解。不旨在受任何理论束缚，据信在式Vb的化合物中仲胺的存在可能导致

Fmoc迁移(从伯胺到仲胺)并且还由于仲胺的碱性而失去碱不稳定的Fmoc保护基团。同样，

不旨在受任何理论束缚，也可能的是通过攻击酯基上受保护的胺而使主链酯环化以形成酮

哌嗪。

无论如何，可以立即使用根据式Vb的主链酯(其典型地是油)，或者在一些实施例中，它

们可以与合适的酸反应以形成其相应的酸盐(即，式VIb的主链酯酸盐)，如图21所展示(也

参见实例9)。

申请人已发现此类主链酯酸盐是固体，这些固体易于称重和处理并且它们似乎长期稳

定。可以制备的胺的合适的盐包括：盐酸盐、氢溴酸盐、氢碘盐(hydroiodo salts)、乙酸盐、三氟乙酸盐、柠檬酸盐、甲苯磺酰基盐等。在一些实施例中，盐是通过添加对甲苯磺酸形成的甲苯磺酸盐(通常作为其一水合物-参见：实例9C)。

d)PNA单体酯的制备

在主链酯和/或主链酯酸盐可用的情况下，可以使用开发好的程序进行PNA单体酯的生

产(参见参考文献A-1至A-5和B-1至B-5)。参考图22，核碱基乙酸的羧酸基团被活化为亲核

置换。许多方法是可用的并且是本领域中已知的。然而，图22展示了两个(非限制性)选项。

在一些实施例中，核碱基乙酸的羧酸基团可通过形成混合酸酐来活化。例如，可以用有

机碱(诸如NMM、TEA或DIPEA-通常过量)和至少一当量三甲基乙酰氯(TMAC)处理核碱基乙

酸，从而形成混合酸酐作为中间体。一旦形成，就可以使该混合酸酐中间体与主链酯(式Vb)反应，或者与主链酯酸盐(式VIb)(只要存在足够的有机碱使其去质子化)反应。然后，可以使主链酯(包括通过主链酯酸盐的原位去质子化产生的主链酯)的仲胺与混合酸酐反应以

形成PNA单体酯(式IIb-参见：实例10)。

可替代地，在一些实施例中，将核碱基乙酸用有机碱(通常过量)和至少一当量活化剂

诸如HATU或HBTU处理以形成活化的中间体。一旦形成，就可以使该活化的中间体与主链酯

(式Vb)反应，或者在只要存在足够的有机碱使其去质子化的情况下与主链酯酸盐(式VIb)

反应。然后，可以使主链酯(包括通过主链酯酸盐的原位去质子化产生的主链酯)的仲胺与

活化的中间体反应以形成PNA单体酯(式IIb)。

可以保护或不保护核碱基乙酸，但是如果它们具有可能干扰以下的官能团，则它们通

常会被保护：(i)用于生产PNA单体酯的化学；(ii)用于制造PNA寡聚物的化学；或(iii)用于脱保护和后处理PNA寡聚物的条件(合成后)。

这些PNA单体制备反应通常在非质子有机溶剂中进行。合适的溶剂的一些非限制性实

例包括：ACN、THF、1,4-二噁烷、DMF和NMP。

e)由PNA单体酯合成PNA单体

存在许多关于使用TCE和TBE基团作为保护基团的报道(参见例如：参考文献C-2、C-4、

C-6、C-7、C-11、C-14、C-16、C-23、C-25、C-28和C-29)。然而，鉴于PNA单体合成中涉及的独特特性、保护基团策略和复杂合成方案，从这些参考文献中不显而易见的是，TCE、TBE和/或2-IE酯可成功用于生产PNA单体酯(式II或IIb的)或所述PNA单体酯可用于如此干净地生产适

用于PNA寡聚物合成的PNA单体。此外，以下实例中呈现的数据证明(鉴于它们的复杂性和文献中缺少任何相关讨论，有些出乎意料地)，使用包含TCE、TBE和/或2-IE酯基的PNA单体酯可以产生PNA单体，具有高产率、高纯度，包括高光学纯度。

参考图23，申请人发现了至少两种非常选择性地裂解式II或IIb的化合物的酯基的途

径。在一个实施例中，将锌(呈粉末或细颗粒形式)与乙酸和磷酸二氢钾在THF混合物水溶液中组合。此反应优选在0℃下进行并且通常在2至24小时内完成，这取决于酯的性质(参见：

实例11)。如通过化合物30-10中的大部分三键的保留确定，这些还原条件相对温和。

可替代地，在一些实施例中，可以用有机膦试剂、任选地DMAP和有机碱(诸如NMM)在非

质子溶剂诸如THF或DMF中处理PNA单体酯(参见：实例12和13)。图24a、24b、25、26a和26b是使用LC/MS仪器产生的色谱图，并且证明了这种方法的成功。

X.得到主链酯和主链酯酸盐的替代和新型路线

申请人努力检查得到主链酯的替代路线，希望改进该方法。参考图27A至27C，展示了得

到主链酯和主链酯酸盐的替代合成路线。

许多溴乙酸酯是可商购的。例如，许多供应商销售溴乙酸甲酯、溴乙酸乙酯、溴乙酸叔

丁酯和/或溴乙酸苄酯。许多其他的也是可商购的或可作为定制合成来制造。然而，如果希望的溴乙酸酯不可商购，则参考图27A，可以使例如(化合物50)溴乙酰溴(或等效试剂，诸如氯乙酰氯、溴乙酰氯、碘乙酰溴、碘乙酰碘或碘乙酰氯)与相应的醇(化合物51)反应，该醇基于所希望的酯类型来选择。例如，如果希望三氯乙基酯、三溴乙基酯、2-溴乙基或2-碘乙基酯，则选择的醇可以分别是2,2,2-三氯乙醇(56)、2,2,2-三溴乙醇(57)、2-溴乙醇(81)或2-碘乙醇(58)。醇的一些其他非限制性实例包括烯丙醇(59)、叔丁基二甲基甲硅烷基醇(60)、三异丙基甲硅烷基醇(61)、2-氯乙醇(80)、2,2-氯乙醇(82)、2-溴乙醇(81)和2,2-二溴乙醇(83)。在一些实施例中，醇选自2,2,2-三氯乙醇(56)、2,2,2-三溴乙醇(57)和2-碘乙醇

(58)。在一些实施例中，醇选自2-氯乙醇(80)或2-溴乙醇(81)。在一些实施例中，醇选自2,

2-二氯乙醇(82)和2,2-二溴乙醇(83)。

可以使用吡啶(或三甲吡啶)作为碱在基于醚的溶剂诸如乙醚、四氢呋喃或1,4-二噁烷

中进行反应，优选以干(无水)形式获得。反应优选在干/无水条件下进行。反应产物是所希望的溴乙酸酯(化合物52)。例如，化合物52可以是溴乙酸2-氯乙酯、溴乙酸2,2-二氯乙酯、溴乙酸2,2,2-三氯乙酯、溴乙酸2-溴乙酯、溴乙酸2,2-二溴乙酯、溴乙酸2,2,2-三溴乙酯、溴乙酸2-碘乙酯、溴乙酸烯丙酯、溴乙酸三异丙基甲硅烷基酯、或溴乙酸叔丁基二甲基甲硅烷基酯。通常，可以提取粗反应产物并且将粗产物通过真空蒸馏或柱色谱法纯化。

再次，参考图27A，可以使购买或制备的溴乙酸酯(化合物52)与单保护的乙二胺(化合

物53)在缓冲反应中反应以产生主链酯化合物(化合物54)。将反应缓冲以使胺的双烷基化

最小化。优选将反应缓冲，但是可能含有过量的叔胺，因此它是碱性的。Feagin等人(参考文献C-31)已报道了类似的烷基化反应，但是仅使用单-boc保护的乙二胺。Feagin等人没有用N-Fmoc保护的乙二胺进行反应，尽管最终产生Fmoc保护的氨基乙基甘氨酸主链。这说明了

这样的问题：在碱性条件下用碱不稳定的保护基团诸如Fmoc进行烷基化预期不会成功。

在某些情况下可以购买单保护的乙二胺(化合物53)。例如，N-boc-乙二胺是可商购的。

可以通过使用US 6,063,569中描述的方法用其他保护基团(例如，用Dmbhoc)来单保护乙二

胺(参见例如图1和实例2)。此程序对酸不稳定的保护基团特别有用。

作为其酸盐的单Fmoc保护的乙二胺(和用其他碱不稳定的保护基团单保护的乙二胺)

可由N-boc-乙二胺制备，如图27C所展示。如所展示，使N-boc-乙二胺(53b)与Fmoc-O-Su(下文定义)在含有碳酸氢钠和碳酸钠的混合物的溶液中反应。此反应可在水和诸如丙酮或乙

腈的有机溶剂的混合物中进行。碳酸氢钠和碳酸钠的混合物将溶液缓冲以允许游离胺与

Fmoc-O-Su反应。当反应完成时，可以将所有碳酸钠和碳酸氢钠用等当量的强酸诸如HCl中

和以给出单Fmoc-单boc保护的乙二胺(化合物75)。用过量强酸诸如HCl或TFA处理化合物75

将除去boc保护基团并且产生Fmoc(或其他碱不稳定的单)保护的乙二胺的酸盐(化合物

53a)。

参考图27B，可以使单boc-乙二胺(化合物53-图27A)、包含碱不稳定的保护基团的单保

护的乙二胺的形式(化合物53a)与溴乙酸酯(52)在叔碱诸如DIEA(或TEA或NMM)的存在下反

应，从而产生主链酯(54a)。在一些实施例中，PgB是Fmoc。在一些实施例中，PgB选自由以下组成的组：Nsc、Bsmoc、Nsmoc、ivDde、Fmoc*、Fmoc(2F)、mio-Fmoc、dio-Fmoc、TCP、Pms、Esc、Sps和Cyoc。

如图27A和图27B所展示，可以通过用磺酸处理将主链酯(54和54a)转化为它们的磺酸

盐。磺酸包括但不限于苯磺酸、萘磺酸、对二甲苯-2-磺酸、2,4,5-三氯苯磺酸、2,6-二甲基苯磺酸、2-均三甲苯磺酸(或二水合物)、2-甲基苯磺酸、2-乙基苯磺酸、2-异丙基苯磺酸、2,

3-二甲基苯磺酸、2,4,6-三甲基苯磺酸和2,4,6-三异丙基苯磺酸。申请人已发现对甲苯磺

酸(TSA)特别有用，并且这种类型的主链酯酸盐倾向于从乙酸乙酯或乙酸乙酯和乙醚的混

合物中以高纯度结晶。通常，可以在纯化步骤(例如，柱色谱法)之前或之后将磺酸添加到主链酯中。

如上所述，Feagin等人(参考文献C-31)没有在N-保护基团是碱不稳定的保护基团的情

况下使任何N-保护的乙二胺部分与溴乙酸酯反应。实际上，可以预期，适应此类烷基化反应所需的碱性条件可能导致如此多的副反应，使得不可能分离产物或至少不产生非常好的产

率。然而，申请人已经确定，此反应可以在反应以合理的纯度进行的条件下进行，使得可以获得作为其磺酸盐的纯产物，产率在约40％-60％范围内。因此，在一些实施例中，本发明涉及一种用于制备通式54a的化合物的简化方法：

其中，PgB是碱不稳定的胺保护基团(例如，Fmoc、Nsc、Bsmoc、Nsmoc、ivDde、Fmoc*、Fmoc(2F)、mio-Fmoc、dio-Fmoc、TCP、Pms、Esc、Sps或Cyoc)，R20可以是选自由以下组成的组的部分：甲基(70)、乙基(71)、叔丁基(74)、苄基(76)、2-氯乙基(86)、2,2-二氯乙基(88)、2,2,2-三氯乙基(66)、2-溴乙基(85)、2,2-二溴乙基(87)、2,2,2-三溴乙基(67)、2-碘乙基(68)、烯丙基(69)、三异丙基甲硅烷基(73)和叔丁基二甲基甲硅烷基(72)，并且SA-是磺酸阴离子。

在一些实施例中，R20选自2,2,2-三氯乙基(66)、2-溴乙基(85)、2,2,2-三溴乙基(67)和2-碘乙基(68)。在一些实施例中，PgB是Fmoc。在一些实施例中，PgB是Fmoc，并且R20选自2,2,2-三氯乙基(66)、2-溴乙基(85)、2,2,2-三溴乙基(67)和2-碘乙基(68)。

根据该方法，使通式53a的化合物：

与通式52的化合物：

反应，其中，PgB和R20是先前定义的。阴离子Y-可以是任何阴离子。例如，阴离子Y-可以

- - - - -

是I、Br、Cl 、AcO (乙酸根)、CF3COO (三氟乙酸根)、柠檬酸根或甲苯磺酸根。反应可在叔碱诸如DIEA、TEA或NMM的存在下进行。反应可在干/无水基于醚的溶剂诸如乙醚、THF或1,4-二噁烷中进行。这种方法消除了需要从主链酯中除去酸不稳定的保护基团(即，boc)并且将其用碱不稳定的保护基团替代所需的两个额外步骤(如Feagin等人所做的那样(参考文献C-

31))。

在一些实施例中，可以将式54a的产物：

通过用磺酸的处理转化为磺酸盐，从而产生式55a的化合物：

其中，PgB、R20和SA-是如先前所定义的。

这种新颖的方法非常适合于生产可用于生产经典PNA单体(即，具有N-Fmoc-2-(氨基乙

基)甘氨酸主链的单体)的主链酯和主链酯酸盐。采用可用的经取代的手性胺，可以将此程

序扩展为生产包含β-或γ-主链修饰的主链。类似地，采用可用的经手性取代的溴乙酸酯，可以将此程序扩展为生产包含α-主链修饰的主链。

XI.优点

本发明的一个优点是，PNA单体前体(即，PNA单体酯)包含可与在分子上存在的所有其

他保护基团完全正交的酯基。本发明的另一个优点是，所述酯基可以被快速且干净地除去，使得可以高产率和不一定需要柱色谱法的纯度(以及高的光学纯度，如果输入起始材料具

有高的光学纯度的话-特别参见表11B中的化合物30-20和30-24以及相关的脚注)生产所得

PNA单体，该柱色谱法是使所述PNA单体处于其在PNA寡聚物合成中高效利用的状态下而进

行的。此外，如果任选地通过柱或结晶将PNA单体纯化，则对于PNA单体，通常可以保持高产率并且常规地获得高于大多数标准商业产品的单体纯度的单体纯度(包括在一种情况下通

过在260nm处HPLC，大于99.5％的纯度)(参见：化合物30-21；表11B和相关的脚注)。

本发明的主链酯的磺酸盐的一个优点是，它们通常是稳定的、高度结晶的，并且可以重

结晶。因此，在某些情况下，可以在不进行柱纯化的情况下制备主链酯酸盐(作为它们的磺酸盐)。

申请人已经证明，通过除去PNA单体酯的2,2,2-三溴乙基保护基团和2-碘乙基保护基

团而产生的PNA单体通常可以产生比由具有可比较的纯度规格但杂质分布不同(数据未示

出)的可商购的PNA单体生产的PNA寡聚物更高纯度的PNA寡聚物。此外，另外的数据已显示，因为可商购的PNA单体的杂质分布与由此方法产生的那些不同，所以对于具有可比较的纯

度规格(即，如通过在260m处的HPLC分析测定的其百分比纯度)的PNA单体，通过此方法产生的PNA单体通常产生更高品质的PNA寡聚物(即，基于相同条件下的HPLC分析当在260nm处分

析时，更高纯度的PNA寡聚物)。

5.本发明的各种实施例

关于本节5和权利要求，应当理解，步骤顺序或执行某些动作的顺序是不重要的，只要

本教导保持可操作或除非另有指定。此外，在一些实施例中，两个或更多个步骤或动作可以同时进行，只要本教导保持可操作或除非另有指定。

I.PNA单体酯化合物

在一些实施例中，本发明涉及新型PNA单体酯化合物(例如，化合物II-1至II-12-Ts和

II-14和II-16至II-22-Ts和II-24-Ts)，这些化合物具有酯基，该酯基可通过使用还原剂除去以从而产生PNA单体。这种选择避免了在严酷的酸性或碱性条件下(以除去PNA单体酯前

体的酯)处理，这些条件可能(至少部分地)除去通常在PNA单体酯前体中发现的其他保护基

团(例如，Boc和Fmoc)以得到标准PNA单体。如下面提供的实例所展示，申请人已证明，式II的新型PNA单体酯可用于以高产率生产PNA单体，其品质适合于PNA寡聚物合成，其中化学是如此干净的，在用于PNA寡聚物合成之前，用还原剂处理产生的PNA单体产物在某些情况下

仅需萃取(而不通过柱纯化)。如实例所展示，这种化学可广泛应用于各种核碱基(和核碱基以及主链侧链保护方案)，并且可广泛应用于各种主链修饰(诸如常见的天然存在的氨基酸

侧链和微PEG侧链)和相关的氨基酸侧链保护方案。

因此，在一些实施例中，本发明涉及通式II的新型PNA单体酯；

或其药学上可接受的盐，其中，B是核碱基，任选地包含一个或多个保护基团(参见上面

第4(VI)节，关于核碱基保护基团的讨论)；Pg1是胺保护基团并且R1是式I的基团；

其中，每个R11独立地是H、D、F、C1-C6烷基、C3-C6环烷基或芳基；R12、R13和R14各自独立地选自H、D、F、Cl、Br和I，但是条件是R12、R13和R14中的至少一个独立地选自Cl、Br和I。关于式II，R2可以是H、D或C1-C4烷基；R3、R4、R5和R6各自可以独立地选自由以下组成的组：H、D、F、和选自下组的侧链，该组由以下组成：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自任选地包含保护基团(参见第4(VII)节，关于各种氨基酸侧链保护基团的讨论)；

R9和R10各自可以独立地选自由以下组成的组：H、D和F；R16可以选自H、D和C1-C4烷基；并且n可以是从0至10的整数，包括0和10。

在式II的一些实施例中，每个R11独立地是H或D。在一些实施例中，R9和R10各自独立地

是H或D。在一些实施例中，R2是H或D。在一些实施例中，每个R11是H，R9和R10各自是H，并且R2是H。

在式II的一些实施例中，每个R11独立地是H，R9和R10各自独立地是H，并且R2是H。

在式II的一些实施例中，R16选自由以下组成的组：H、D、甲基、乙基和叔丁基，并且n选

自1、2、3和4。在一些实施例中，R16是H、甲基或叔丁基，并且n是1、2或3。

在式II的一些实施例中，核碱基B可以独立地选自在图2或图3中鉴定的核碱基。在式II

AP MC 2T 2T 2T

的一些实施例中，B可以独立地选自A、D 、G、G*、C、5 、T、T 、U、U 、J、J 和Y(参见：图18a，关于呈未受保护形式的每个核碱基的结构，以及图18b，关于这些核碱基的一些可能的保护形式)。例如，如图6c和18b所展示，A、C、DAP、G、G*和5MC的环外胺基可以用环外胺保护基团保护；并且(ii)G核碱基的O6可以用保护基团保护；(iii)T或U核碱基的N3或O4可以用酰亚胺

或内酰胺保护基团保护；和/或(iv)T2T、U2T或J2T的硫原子可以用硫保护基团保护。

在式II的一些实施例中，环外胺保护基团可以是选自由以下组成的组的酸不稳定的保

护基团：Boc、Bis-Boc、Trt、Ddz、Bpoc、Nps、Bhoc、Dmbhoc和Floc。在式II的一些实施例中，环外胺保护基团可以是选自由以下组成的组的碱不稳定的保护基团：甲酰基、乙酰基、异丁酰基、甲氧基乙酰基、异丙氧基乙酰基、Fmoc、Esc、Cyoc、Nsc、Clsc、Sps、Bsc、Bsmoc、乙酰丙酰基、3-甲氧基-4-苯氧基苯甲酰基、苯甲酰基、对甲氧基苯甲酰基、对氯苯甲酰基、对硝基苯甲酰基、对叔丁基苯甲酰基、苯氧基乙酰基、2-氯苯氧基乙酰基、4-氯苯氧基乙酰基和4-叔丁基苯氧基乙酰基。

在式II的一些实施例中，(i)R3、R4、R5和R6之一独立地选自由以下组成的组：IIIa、

IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自任选地包含保护基团；并且(ii)R3、R4、R5和R6中的另一些是H、D或F。在一些实施例中，R16可以选自H、甲基和叔丁基；并且n是1、2、3或4。在一些实施例中，R2可以是H或CH3，R16可以是甲基或叔丁基，并且n可以是1、2或3。

在式II的一些实施例中，(i)R3和R4之一是由以下组成的组：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、

IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自任选地包含保护基团；并且；(ii)R3和R4中的另一个是H、D或F。在一些实施例中，R5和R6各自可以独立地是H、D或F；R16可以选自H、甲基和叔丁基；并且n是1、2或3。在一些实施例中，R2可以是H或CH3，R16可以是甲基或叔丁基，并且n可以是1、2或3。

在式II的一些实施例中，(i)R3和R4之一独立地选自由以下组成的组：IIIa、IIIb、

IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自任选地包含保护基团；并且(ii)R5和R6之一独立地选自由以下组成的组：IIIa、IIIb、IIIc、IIId、IIIe、IIIf、IIIg、IIIh、IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy、IIIz、IIIaa和IIIab，其中IIIi、IIIj、IIIk、IIIm、IIIn、IIIo、IIIp、IIIq、IIIr、IIIs、IIIt、IIIu、IIIv、IIIw、IIIx、IIIy和IIIz各自任选地包含保护基团；(iii)R3和R4中的另一个是H、D或F；并且(iv)R5和R6中的另一个是H、D或F。在一些实施例中，R16可以选自H、甲基和叔丁基；并且n是1、2、3或4。在一些实施例中，R2可以是H或CH3，R16可以是甲基或叔丁基，并且n可以是1、2或3。

在式II的一些实施例中：(i)R3和R4之一是式IIIaa的基团；并且(ii)R3和R4中的另一个

是H、D或F；R5和R6各自独立地是H、D或F，R16选自H、甲基和叔丁基；并且n是1、2、3或4。在一些实施例中，R2可以是H或CH3，R16可以是甲基或叔丁基，并且n可以是1、2或3。

在式II的一些实施例中，R3和R4各自独立地是H或D。

在式II的一些实施例中，R5和R6各自独立地是H或D。

在式II的一些实施例中，R3或R4之一是式IIIaa的基团：

并且R3和R4中的另一个是H，其中，n是0、1、2或3，并且R16是H、甲基或叔丁基。

在式II的一些实施例中，Pg1是选自由以下组成的组的碱不稳定的保护基团：Fmoc、

Nsc、Bsmoc、Nsmoc、ivDde、Fmoc*、Fmoc(2F)、mio-Fmoc、dio-Fmoc、TCP、Pms、Esc、Sps和Cyoc。

在式II的一些实施例中，Pg1是选自由以下组成的组的碱不稳定的保护基团：Fmoc、Nsc、

Bsmoc、Nsmoc、Fmoc*、Fmoc(2F)、mio-Fmoc、dio-Fmoc、Pms和Cyoc。在式II的一些实施例中，Pg1是Fmoc或Bsmoc。在式II的一些实施例中，Pg1是Fmoc。

在式II的一些实施例中，Pg1是选自由以下组成的组的酸不稳定的保护基团：Boc、Trt、

Ddz、Bpoc、Nps、Bhoc、Dmbhoc和Floc。在式II的一些实施例中，Pg1是选自由以下组成的组的酸不稳定的保护基团：Boc、Trt、Bhoc和Dmbhoc。在式II的一些实施例中，Pg1是Boc或Trt。在式II的一些实施例中，Pg1是Boc。在式II的一些实施例中，Pg1是Dmbhoc。

在式II的一些实施例中，R1选自2,2,2-三氯乙基(TCE)、2,2-二氯乙基、2-氯乙基、2,2,

2-三溴乙基(TBE)、2,2-二溴乙基、2-溴乙基(2-BE)和2-碘乙基(2-IE)。在式II的一些实施例中，R1是2,2,2-三氯乙基(TCE)或2,2,2-三溴乙基(TBE)。在式II的一些实施例中，R1是2,

2,2-三溴乙基(TBE)和2-碘乙基(2-IE)。在式II的一些实施例中，R1是2,2,2-三溴乙基

(TBE)。在式II的一些实施例中，R1是2-溴乙基(2-BE)。在式II的一些实施例中，R1是2-碘乙基(2-IE)。

在一些实施例中，式II的化合物具有结构II-A：