2'-脱氧腺苷的合成和生物活性

简介

现代生物学已充分证实，2'-脱氧腺苷是脱氧核糖核酸(DNA)的结构片段，几乎参与所有生物细胞的遗传信息的传递，并且其与蛋白质的合成以及多聚糖的代谢也息息相关，它对生物体内细胞的生长、增殖、分化和抑制都起着十分重要的调控作用。因此，2'-脱氧腺苷具有良好的生物活性并被广泛地应用于合成寡聚核苷酸和基因工程的研究中[1]。

图1 2'-脱氧腺苷的结构式。

合成

图2 2'-脱氧腺苷的合成路线[2]。

dAR和5-MU的生产将培养混合物（0.6 ml，混合物1:0.3 ml BL21/pET28a TP培养物和0.3 ml BL21/pET28a PNP培养物；混合物2:0.3 ml BL21-pET28a-UNP培养物和0.3ml BL21/pET28a-TP培养物；将上述所有培养物在ZYM-Fe-5052培养基中生长8 h）加入9.4 ml适当的反应混合物中（混合物1:60 mMβ-胸苷与30 mM腺嘌呤；混合物2:60 mM尿苷与60 mM胸腺嘧啶；两种混合物均在50 mmol/L磷酸钾缓冲液中，pH 8.0）。然后将这些最终混合物在60℃下孵育1或2小时，用水稀释100倍使反应停止，并通过0.45lm硝酸纤维素膜过滤得到标题化合物2'-脱氧腺苷。合成路线如图2所示。

图3 2'-脱氧腺苷的合成路线[3]。

步骤1：向化合物146（34克，67毫摩尔）中加入乙腈（280毫升）、DMAP（16.5克，135毫摩尔）和苯基氯硫代碳酸酯（10.2毫升，73毫摩尔）。将该溶液在室温下搅拌12小时。蒸发溶剂，将残余物分散在乙酸乙酯（400ml）和HCl 0.5N溶液（400mL）之间。有机层用HCl 0.5N溶液（400ml）和水（2×400ml）洗涤，用硫酸钠干燥，过滤并蒸发至干，得到浅黄色固体的中间体。将粗品147溶于二恶烷（ml）中，加入AIBN（3.3g，20mmol）和TTMSS（33ml，107mmol）。将溶液逐渐加热至回流并搅拌2小时。将反应物浓缩成黄色油状物，将其色谱分离（洗脱液二氯甲烷/甲醇95/5），得到化合物148（23g，无色泡沫，70%）。用乙醇/石油醚将等分试样结晶。3'，5'-O-（1，1，3，3-四异丙基-1，3-二硅氧烷基）-2'-脱氧-β-L-腺苷148，产率（23 g，70%），熔点110-111°C。（EtOH/石油醚）（升（5）mp 113-114°C）。（EtOH））1H NMR（200 MHz，CDCl3）：δ8.33和8.03（2s，2H，H2和H8），6.30+

步骤2：将3'，5'-O-（1，1，3，3-四异丙基-1，3-二硅氧烷基）-T-脱氧-L-腺苷148（32g，65mmol）和氟化铵（32g、mmol）在甲醇中的溶液回流搅拌2小时。加入硅胶，小心蒸发混合物，得到白色粉末。将该粉末添加到硅胶柱的tpo上，用二氯甲烷/甲醇9/1洗脱。合并适当的馏分并蒸发得到白色粉末，其从乙醇95（12.1g，75%）中结晶得到2'-脱氧腺苷，产率（12.1 g，75%），熔点189-190°C。（EtOH 95）（与市售2'-脱氧-D-腺苷相同）1H NMR（200 MHz，DMSO-D6）：δ8.35和8.14（2s，H2和H8），7.34（s1，2H，NH2），6.35（dd，1H，Hr，J=6.1 Hz，J=7.85 Hz），5.33（D，1H，OH2'，J=4.0 Hz），5.28（dd，3H，H3'，J=4.95 Hz；J 6.6 Hz），4.42（m，1H、OH5'），3.88（m，2H、H4'），3.63-3.52（m、2H，H5’a和H5’b）、2.71（m，1H，H2’a）、2.28（m，H，H2’b）。合成路线如图3所示。

发展现状

人们最初从生物体中分离提取核苷化合物进行生化研究，并逐渐认识到核苷化合物重要的生物活性，并用它们解决了生物学、化学、医学中的一些难题，极大地改善了人们的生活质量。但是由于需求量的日益增加以及有限的天然资源和分离提取的操作困难，进一步激化了脱氧核苷需求的矛盾，促使人们深入开展了脱氧核苷的开发研究工作，获得了较好的研究成果。作为其中的一种，2'-脱氧核苷的合成研究工作也得到了极大地发展。由于化学法合成核苷具有多方面的优点，如合成步骤较少，可以大规模地工业化生产，产量高;可根据需要用化学方法合成单一核苷和各种修饰性核苷及其衍生物等[4]。

用途

此外，人们研究发现，经过化学结构改造得到的2'-脱氧腺苷类似物具有良好的抗肿瘤活性，目前临床应用的药物以Fludarabine和Cladribine为代表，Fludarabine主要用于慢性淋巴细胞白血病的治疗，Cladribin主要用于非霍奇金淋巴癌的治疗。此外， 2'-脱氧腺苷还是合成一些抗病毒核苷类药物的重要中间体，特别是抗人类免疫缺陷病毒(HIV)药物合成的中间体。然而，人们对2'-脱氧腺苷的合成方法的研究还不够深入，因此，对2'-脱氧腺苷的合成方法的研究，具有重要的理论意义[4]。

生物活性

人类嘌呤分解代谢酶腺苷脱氨酶（ADA）的遗传缺陷主要导致严重的淋巴细胞减少症和免疫缺陷，可导致受影响个体在生命早期死亡。免疫缺陷的代谢基础可能与淋巴细胞对ADA底物腺苷和2'-脱氧腺苷积累的敏感性有关。使用ADA缺陷小鼠的研究提供了令人信服的证据，以支持T和B细胞对浓度增加的2'-脱氧腺苷敏感的假设，这种腺苷通过dATP的积累和诱导凋亡的机制杀死细胞。除了对发育中的免疫系统的影响外，ADA缺乏的人类在其他生理系统中表现出表型，包括肾、神经、骨骼和肺系统。ADA缺陷小鼠出现类似的异常，依赖于腺苷和2'-脱氧腺苷的积累。对ADA缺陷小鼠肺功能不全的详细分析表明，腺苷在肺中的积累可以直接进入导致慢性肺病发展和恶化的细胞信号通路。腺苷调节慢性肺病各方面的能力可能是通过与关键调节细胞上腺苷受体亚型的2'-脱氧腺苷的特异性相互作用介导的。因此，ADA缺乏的检查已经确定了2'-脱氧腺苷信号在淋巴发育过程中以及在慢性肺病方面的调节中的重要性[5]。

参考文献

[1]王晓萌.2’-脱氧腺苷相关中间体的合成路线研究[D].北京交通大学,2008.

[2] V. Kuttappan-Nair, F. Samson-Thibault, J.R. Wagner, Generation of 2'-Deoxyadenosine N6-Aminyl Radicals from the Photolysis of Phenylhydrazone Derivatives, Chem. Res. Toxicol. 23(1) (2010) 48-54.

[3] G. Gosselin, J.-L. Imbach, M.L. Bryant, β-L-2'-deoxy-nucleosides for the treatment of hepatitis B, Idenix Pharmaceuticals, Inc., USA; Centre National de la Recherche Scientifique; L'Universite Montpellier II . 2010, pp. 29pp., Cont.-in-part of U.S. Ser. No. 929,807.

[4]董春红,田郑刚.2'-脱氧腺苷的化学合成法研究进展[J].焦作大学学报,2007(02):77-78.

[5] M.R. Blackburn, R.E. Kellems, Adenosine deaminase deficiency: Metabolic basis of immune deficiency and pulmonary inflammation, in: F.W. Alt (Ed.), ADVANCES IN IMMUNOLOGY, VOL 862005, pp. 1-41.