Nucleoside phosphoramidite
ન્યુક્લિયોસાઇડ ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સ એ કુદરતી અથવા કૃત્રિમ ન્યુક્લિયોસાઇડ્સના વ્યુત્પન્ન છે. તેનો ઉપયોગ ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ્સ, ન્યુક્લિક એસિડના પ્રમાણમાં ટૂંકા ટુકડાઓ અને તેમના એનાલોગનું સંશ્લેષણ કરવા માટે થાય છે. ન્યુક્લિયોસાઇડ ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સ સૌપ્રથમ 1981માં બ્યુકેજ અને ક્યારુથર્સ દ્વારા રજૂ કરવામાં આવ્યા હતા. અનિચ્છનીય આડઅસરો ટાળવા માટે, કુદરતી અથવા કૃત્રિમ ન્યુક્લિયોસાઇડ્સમાં હાજર પ્રતિક્રિયાશીલ હાઇડ્રોક્સિ અને એક્સોસાયક્લિક એમિનો જૂથો યોગ્ય રીતે સુરક્ષિત છે. જ્યાં સુધી ન્યુક્લિયોસાઇડ એનાલોગમાં ઓછામાં ઓછું એક હાઇડ્રોક્સી જૂથ હોય, ત્યાં સુધી યોગ્ય રક્ષણાત્મક વ્યૂહરચનાનો ઉપયોગ તેને સંબંધિત ફોસ્ફોરામિડાઇટમાં રૂપાંતરિત કરવા અને પછીના કૃત્રિમ ન્યુક્લિક એસિડમાં સમાવિષ્ટ કરવાની મંજૂરી આપે છે. ફોસ્ફોરામિડાઇટ વ્યૂહરચનાનો ઉપયોગ કરીને ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ સાંકળની મધ્યમાં સમાવિષ્ટ થવા માટે, ન્યુક્લિયોસાઇડ એનાલોગમાં બે હાઇડ્રોક્સિ જૂથો અથવા, ઓછી વાર, એક હાઇડ્રોક્સિ જૂથ અને અન્ય ન્યુક્લિયોફિલિક જૂથ (એમિનો અથવા મર્કેપ્ટો) હોવું આવશ્યક છે. ઉદાહરણોમાં વૈકલ્પિક ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ, એલ. એન. એ., મોર્ફોલિનો, 2 '-સ્થિતિ (ઓ. એમ. ઈ., સંરક્ષિત એન. એચ. 2, એફ.) પર સુધારેલા ન્યુક્લિયોસાઇડ્સ, બિન-કેનોનિકલ પાયા ધરાવતા ન્યુક્લિયોસાઇડ્સ (અનુક્રમે કુદરતી ન્યુક્લિયોસાઇડ્સ ઇનોસિન અને ઝેન્થોસિનમાં સમાયેલ હાયપોક્સેન્થિન અને ઝેન્થિન, જી-ક્લેમ્પ જેવા ટ્રાઇસાયક્લિક પાયા વગેરે) નો સમાવેશ થાય છે, પરંતુ તે મર્યાદિત નથી. અથવા ફ્લોરોસન્ટ જૂથ અથવા લિંકર હાથથી વ્યુત્પન્ન પાયા. તૈયારી ન્યુક્લિયોસાઇડ ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સની તૈયારી માટે ત્રણ મુખ્ય પદ્ધતિઓ છે. સામાન્ય પદ્ધતિમાં નબળા એસિડની ઉત્પ્રેરક ક્રિયા હેઠળ ફોસ્ફોરોડિયમાઇડાઇટ સાથે એક મુક્ત હાઇડ્રોક્સી જૂથ ધરાવતા સંરક્ષિત ન્યુક્લિયોસાઇડની સારવારનો સમાવેશ થાય છે. કેટલાક બિસામિડાઇટ્સને ઉષ્મીય રીતે અસ્થિર સંયોજનો તરીકે નોંધવામાં આવ્યા હોવા છતાં, 2-સાયનોઇથિલ એન, એન, એન ', એન'-ટેટ્રાઇસોપ્રોપીલફોસ્ફોરોડિયમાઇડાઇટ, વ્યાપારી ન્યુક્લિયોસાઇડ ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સ તૈયાર કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા એમિડાઇટ પ્રમાણમાં સ્થિર છે. તેને બે-તબક્કાની, એક-ઘડો પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને સંશ્લેષણ કરી શકાય છે અને વેક્યૂમ નિસ્યંદન દ્વારા શુદ્ધ કરી શકાય છે. એક ઉત્તમ સમીક્ષા ન્યુક્લિયોસિડિક અને નોન-ન્યુક્લિયોસિડિક ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સની તૈયારીમાં પછીના રીએજન્ટના ઉપયોગની ખૂબ વિગતવાર રૂપરેખા આપે છે. બીજી પદ્ધતિમાં, સંરક્ષિત ન્યુક્લિયોસાઇડને કાર્બનિક આધારની હાજરીમાં ફોસ્ફોરોક્લોરાઇડાઇટ સાથે સારવાર કરવામાં આવે છે, જે સામાન્ય રીતે એન-ઇથાઇલ-એન, એન-ડાયસોપ્રોપીલામાઇન (હ્યુનિગનો આધાર) હોય છે. ત્રીજી પદ્ધતિમાં, સંરક્ષિત ન્યુક્લિયોસાઇડને સૌપ્રથમ ક્લોરો એન, એન, એન ', એન'-ટેટ્રાઇસોપ્રોપીલ ફોસ્ફોરોડિયમાઇડાઇટ સાથે કાર્બનિક આધારની હાજરીમાં સારવાર કરવામાં આવે છે, જે સામાન્ય રીતે એન-ઇથાઇલ-એન, એન-ડાયસોપ્રોપીલામાઇન (હ્યુનિગનો આધાર) સાથે સંરક્ષિત ન્યુક્લિયોસાઇડ ડાયમિડાઇટ બનાવે છે. બાદમાં ઇચ્છિત ફોસ્ફાઇટ રક્ષણ જૂથ સાથે સંબંધિત આલ્કોહોલ સાથે સારવાર કરવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, 2-સાયનોઇથેનોલ, નબળા એસિડની હાજરીમાં. ન્યુક્લિયોસાઇડ ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સ સિલિકા જેલ પર કૉલમ ક્રોમેટોગ્રાફી દ્વારા શુદ્ધ થાય છે. ફોસ્ફોરામિડાઇટ ભાગની સ્થિરતાની બાંયધરી આપવા માટે, 3 થી 5 ટકા ટ્રાઇએથિલામાઇન ધરાવતા ઇલુઅન્ટ સાથે સ્તંભને સંતુલિત કરવાની અને વિભાજનના સમગ્ર સમયગાળા દરમિયાન ઇલુઅન્ટમાં આ સાંદ્રતા જાળવવાની સલાહ આપવામાં આવે છે. ફોસ્ફોરામિડાઇટની શુદ્ધતાનું મૂલ્યાંકન 31 પી એન. એમ. આર. સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી દ્વારા કરી શકાય છે. ન્યુક્લિયોસાઇડ ફોસ્ફોરામિડાઇટમાં પી (III) અણુ કિરાલ હોવાથી, તે સંયોજનના બે ડાયસ્ટેરિયોમર્સને અનુરૂપ લગભગ 149 પીપીએમ પર બે શિખરો પ્રદર્શિત કરે છે. સંભવિત હાજર ફોસ્ફાઇટ ટ્રાઇસ્ટર અશુદ્ધિ 138-140 પીપીએમ પર ટોચ દર્શાવે છે. એચ-ફોસ્ફોનેટ અશુદ્ધિઓ 8 અને 10 પીપીએમ પર શિખરો દર્શાવે છે. ફોસ્ફોરામિડાઇટ ભાગ ન્યુક્લિયોસાઇડ ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સના રાસાયણિક ગુણધર્મો પ્રમાણમાં સ્થિર સંયોજનો છે, જે 4 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી નીચેના તાપમાને હવાની ગેરહાજરીમાં નિર્જલીકૃત પરિસ્થિતિઓમાં પાવડર તરીકે સંગ્રહિત થાય ત્યારે લાંબા સમય સુધી ટકી રહે છે. એમીડાઈટ્સ હળવી મૂળભૂત પરિસ્થિતિઓનો સામનો કરે છે. તેનાથી વિપરીત, હળવા એસિડની હાજરીમાં પણ, ફોસ્ફોરામિડાઇટ લગભગ તરત જ નાશ પામે છે. ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સ તટસ્થ પરિસ્થિતિઓમાં હાઇડ્રોલિસિસ માટે પ્રમાણમાં સ્થિર હોય છે. દાખલા તરીકે, 25 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર 95 ટકા જલીય એસિટોનિટ્રાઇલમાં 2-સાયનોઇથિલ 5 '-O-(4,4'-ડાઇમેથોક્સિટ્રાઇલ) થાઇમિડીન-3 '-O-(N, N-ડાયસોપ્રોપીલામિનો) ફોસ્ફાઇટનું અર્ધ-જીવન 200 કલાક છે. ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સનું સૌથી મહત્વપૂર્ણ લક્ષણ એ છે કે તેઓ ફોસ્ફોરામિડાઇટ જોડાણ પ્રતિક્રિયામાંથી પસાર થવાની ક્ષમતા ધરાવે છે, જે એસિડિક એઝોલ ઉત્પ્રેરક, 1H-ટેટ્રાઝોલ, 2-ઇથાઇલથિઓટેટ્રાઝોલ, 2-બેન્ઝિલથિઓટેટ્રાઝોલ, 4,5-ડાયસાયનોઇમિડાઝોલની હાજરીમાં ન્યુક્લિયોફિલિક જૂથો સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. પ્રતિક્રિયા અત્યંત ઝડપથી આગળ વધે છે. આ જ લક્ષણ ન્યુક્લિયોસાઇડ ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સને ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ સંશ્લેષણમાં ઉપયોગી મધ્યવર્તી બનાવે છે. સ્ટીરિયોકેમિકલી રીતે, ફોસ્ફોરામિડાઇટ જોડાણ પી (III) કિરાલ કેન્દ્રમાં એપીમેરાઇઝેશન (ડાયસ્ટેરિયોમર્સની રચના) તરફ દોરી જાય છે. જ્યારે પાણીને ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે પીરસવામાં આવે છે, ત્યારે ઉત્પાદન ઉપરની યોજનામાં બતાવ્યા પ્રમાણે એચ-ફોસ્ફોનેટ ડાઇસ્ટર છે. દ્રાવકો અને રીએજન્ટ્સમાં શેષ પાણીની હાજરીને કારણે, ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સના પ્રારંભિક ઉપયોગમાં, ખાસ કરીને ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ સંશ્લેષણમાં, પછીના સંયોજનની રચના એ સૌથી સામાન્ય ગૂંચવણ છે. ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સ નબળા ઓક્સિડેટિંગ રીએજન્ટ્સ સાથે સહેલાઈથી ઓક્સિડાઇઝ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, નબળા પાયાની હાજરીમાં જલીય આયોડિન સાથે અથવા સંબંધિત ફોસ્ફોરામિડેટ્સ બનાવવા માટે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સાથે. તેવી જ રીતે, ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સ અન્ય કેલ્કોજેન્સ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. જ્યારે સલ્ફરના દ્રાવણ અથવા સામૂહિક રીતે સલ્ફ્યુરાઇઝિંગ એજન્ટો તરીકે ઓળખાતા સંખ્યાબંધ સંયોજનોના સંપર્કમાં લાવવામાં આવે છે, ત્યારે ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સ માત્રાત્મક રીતે ફોસ્ફોરોથિઓમિડેટ્સ બનાવે છે. સેલેનિયમ અથવા સેલેનિયમ વ્યુત્પન્ન સાથેની પ્રતિક્રિયા ફોસ્ફોરોસેલેનોએમિડેટ્સ ઉત્પન્ન કરે છે. આ પ્રકારની તમામ પ્રતિક્રિયાઓમાં, ફોસ્ફરસ અણુ પરનું રૂપરેખાંકન જાળવી રાખવામાં આવે છે. ન્યુક્લિયોસાઇડ ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સ સંબંધિત ફોસ્ફોનામિડેટ્સ રચવા માટે માઇકલિસ-અર્બુઝોવ પ્રતિક્રિયામાંથી પસાર થાય છે. એક ઉદાહરણ એક્રિલોનાઇટ્રાઇલની હાજરીમાં ફોસ્ફોનામિડેટ્સની તૈયારીનું વર્ણન કરે છે. અહેવાલ મુજબ, ઓરડાના તાપમાને પ્રતિક્રિયા ફોસ્ફરસના કેન્દ્રમાં રૂપરેખાંકનની જાળવણી સાથે સ્ટીરિયોસેલેક્ટિવ છે. તેનાથી વિપરીત, જ્યારે 55 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર કરવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રતિક્રિયા રેસમાઇઝ્ડ ઉત્પાદનો તરફ દોરી જાય છે. તેવી જ રીતે ફોસ્ફાઇન્સ અને તૃતીય ફોસ્ફાઇટ્સ માટે, ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સ સહેલાઈથી સ્ટાઉડિંગર પ્રતિક્રિયામાંથી પસાર થાય છે. (RO) 2P-N (R1) 2 + R2-N3 + H2O---(RO) 2P (= O)-N (R1) 2 + R2-NH2 + N2; રક્ષણાત્મક વ્યૂહરચના કુદરતી રીતે બનતા ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ (ન્યુક્લિયોસાઇડ-3 '-અથવા 5'-ફોસ્ફેટ્સ) અને તેમના ફોસ્ફોડીસ્ટર એનાલોગ ઊંચી ઉપજમાં ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ્સની ઝડપી કૃત્રિમ તૈયારી પરવડી શકે તે માટે અપૂરતી પ્રતિક્રિયાશીલ છે. ન્યુક્લિયોસાઇડ્સ (ન્યુક્લિયોસાઇડ ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સ) ના 3 '-O-(N, N-ડાયસોપ્રોપીલ ફોસ્ફોરામિડાઇટ) વ્યુત્પન્નોનો ઉપયોગ કરીને ઇન્ટર્નક્યુલોસિડિક જોડાણોની પસંદગી અને રચનાના દરમાં નાટ્યાત્મક રીતે સુધારો કરવામાં આવે છે જે ફોસ્ફાઇટ ટ્રાઇસ્ટર પદ્ધતિમાં બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ તરીકે કામ કરે છે. અનિચ્છનીય આડઅસરોને રોકવા માટે, ન્યુક્લિયોસાઇડ્સમાં હાજર અન્ય તમામ કાર્યાત્મક જૂથોને રક્ષણાત્મક જૂથોને જોડીને પ્રતિક્રિયા ન કરવી જોઈએ (સુરક્ષિત). ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ ચેઇન એસેમ્બલી પૂર્ણ થયા પછી, ઇચ્છિત ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ મેળવવા માટે તમામ રક્ષણાત્મક જૂથોને દૂર કરવામાં આવે છે. નીચે, હાલમાં વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ અને સૌથી સામાન્ય ન્યુક્લિયોસાઇડ ફોસ્ફોરામિડાઇટ બિલ્ડિંગ બ્લોક્સમાં ઉપયોગમાં લેવાતા રક્ષણ જૂથોની ટૂંકમાં સમીક્ષા કરવામાં આવી છેઃ 5 '-હાઇડ્રોક્સિલ જૂથ એસિડ-લેબલ ડીએમટી (4,4'-ડાઇમેથોક્સિટ્રાઇલ) જૂથ દ્વારા સુરક્ષિત છે. થાઇમિન અને યુરેસિલ, અનુક્રમે થાઇમિન અને યુરિડિનના ન્યુક્લિક પાયા, તેમાં એક્સોસાયક્લિક એમિનો જૂથો નથી અને તેથી તેમને કોઈ સુરક્ષાની જરૂર નથી. તેનાથી વિપરીત, ન્યુક્લીક પાયા એડેનિન, સાયટોસિન અને ગુઆનિન એ એક્સોસાયક્લિક એમિનો જૂથો ધરાવે છે, જે જોડાણ પ્રતિક્રિયાની શરતો હેઠળ સક્રિય ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સ સાથે પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે. જો કે, કૃત્રિમ ચક્રમાં વધારાના પગલાંના ભોગે, ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ સાંકળ એસેમ્બલી અસુરક્ષિત એમિનો જૂથો સાથે ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સનો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવી શકે છે, મોટાભાગે આને ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ સાંકળ એસેમ્બલીની સમગ્ર લંબાઈ પર કાયમી ધોરણે સુરક્ષિત રાખવામાં આવે છે. એક્સોસાયક્લિક એમિનો જૂથોનું રક્ષણ 5 '-હાઇડ્રોક્સી જૂથનું ઓર્થોગોનલ હોવું જોઈએ કારણ કે બાદમાં દરેક કૃત્રિમ ચક્રના અંતે દૂર કરવામાં આવે છે. અમલમાં મૂકવા માટે સૌથી સરળ અને તેથી સૌથી વધુ સ્વીકૃત વ્યૂહરચના એ છે કે જ્યાં એક્સોસાયક્લિક એમિનો જૂથો બેઝ-લેબલ રક્ષણ ધરાવે છે. મોટે ભાગે, બે સુરક્ષા યોજનાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. પ્રથમમાં, પ્રમાણભૂત અને વધુ મજબૂત યોજના (આકૃતિ), Bz (બેન્ઝોલ) સંરક્ષણનો ઉપયોગ A, dA, C, dC, G માટે થાય છે અને dG આઇસોબ્યુટ્રિલ જૂથ સાથે સુરક્ષિત છે. તાજેતરમાં, આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે એસી (એસિટિલ) જૂથનો ઉપયોગ ઘણીવાર સી અને ડીસીને સુરક્ષિત કરવા માટે થાય છે. બીજી, હળવી સુરક્ષા યોજનામાં, એ અને ડી. એ. ને આઇસોબ્યુટ્રિલ અથવા ફીનોક્સીએસિટિલ જૂથો (પી. એ. સી.) દ્વારા સુરક્ષિત કરવામાં આવે છે. સી અને ડી. સી. એસિટિલ રક્ષણ આપે છે, અને જી અને ડી. જી. 4-આઇસોપ્રોપીલફેનોક્સીએસિટિલ (આઈ-પી. આર.-પી. એ. સી.) અથવા ડાઇમિથાઇલફોર્મામિડિનો (ડી. એમ. એફ.) જૂથો દ્વારા સુરક્ષિત છે. પ્રમાણભૂત રક્ષણ જૂથો કરતાં હળવા રક્ષણ જૂથોને વધુ સરળતાથી દૂર કરવામાં આવે છે. જો કે, આ જૂથો ધરાવતા ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સ જ્યારે દ્રાવણમાં સંગ્રહિત થાય છે ત્યારે ઓછા સ્થિર હોય છે. ફોસ્ફાઇટ જૂથ બેઝ-લેબલ 2-સાયનોઇથિલ જૂથ દ્વારા સુરક્ષિત છે. એકવાર ફોસ્ફોરામિડાઇટને ઘન આધાર-બંધાયેલ ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ સાથે જોડવામાં આવે અને ફોસ્ફાઇટ મોઈટીઝને પી (વી) પ્રજાતિમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે, પછી વધુ જોડાણ પ્રતિક્રિયાઓના સફળ સંચાલન માટે ફોસ્ફેટ સંરક્ષણની હાજરી ફરજિયાત નથી. આર. એન. એ. સંશ્લેષણમાં, 2 '-હાઇડ્રોક્સી જૂથ ટી. બી. ડી. એમ. એસ. (ટી-બ્યુટિલ્ડાઇમિથાઇલસિલ) જૂથ દ્વારા સુરક્ષિત છે. અથવા ટી. ઓ. એમ. (ટ્રાઇ-ઇસો-પ્રોપીલસિલિલોક્સીમિથાઇલ) જૂથ સાથે, બંને ફ્લોરાઇડ આયન સાથે સારવાર દ્વારા દૂર કરી શકાય છે. ફોસ્ફાઇટનો ભાગ એસિડિક પરિસ્થિતિઓમાં ડાયસોપ્રોપીલામિનો (આઈ. પી. આર. 2. એન.) જૂથ પ્રતિક્રિયાશીલ પણ ધરાવે છે. સક્રિય થવા પર, ડાયસોપ્રોપીલામિનો જૂથ છોડે છે, જે આધાર-બંધાયેલ ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડના 5 '-હાઇડ્રોક્સી જૂથ દ્વારા બદલવામાં આવે છે. ડીએનએ સંશ્લેષણ ન્યુક્લિક એસિડ એનાલોગ ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ સંશ્લેષણ સંદર્ભો વધુ વાંચન વ્યાપક કુદરતી ઉત્પાદનો રસાયણશાસ્ત્ર, વોલ્યુમ 7: ડીએનએ અને મોલેક્યુલર બાયોલોજીના પાસાઓ પણ જુઓ. કુલ, એરિક ટી.; સંપાદક. નેથ. (1999), 733 પીપી. પ્રકાશકઃ (એલ્સેવિયર, એમ્સ્ટર્ડમ, નેથ.) બ્યુકેજ, એસ. એલ. "ઓલિગોડિઓક્સીરીબોન્યુક્લિયોટાઇડ્સ સંશ્લેષણ. ફોસ્ફોરામિડાઇટ અભિગમ. મોલેક્યુલર બાયોલોજીમાં પદ્ધતિઓ (ટોટોવા, એનજે, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ) (1993), 20 (ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ્સ અને એનાલોગ માટેના પ્રોટોકોલ), 33-61. બ્રાઉન ટી., બ્રાઉન ડીજેએસ. 1991. ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ્સ અને એનાલોગમાં. એક વ્યવહારુ અભિગમ, એડ. એફ એક્સ્ટીન, પીપી. 1-24. ઓક્સફર્ડઃ આઇઆરએલ ફોસ્ફોરામિડાઇટ્સ પીએલઃ એમિડોફોસ્ફોરિની