核苷三磷酸及其类似物的新型化学合成方法学研究

天然核苷三磷酸不但在生命活动中扮演着许多重要的角色，而且和其类似物一道作为重要的研究工具和药物在众多生命科学前沿领域里得到广泛应用，有着巨大的市场需求。但是，目前核苷三磷酸的化学合成还没有高效实用的方法，而我国在这方面的研究更是相对落后。本科研项目将对申请人前期成果- - 核苷氢亚磷酸单酯氧化偶联法进行大幅度改进和优化。同时，将重点探索一种全新的合成途径- - 活性酯交换法，利用两种特殊新型中间体快速高效地制备核苷三磷酸及其类似物。方法一将利用活性核苷苯基亚磷酸二酯前体，通过酯交换得到新型的链状三磷酸前体，再经过氧化和脱保护得到核苷三磷酸及其类似物。方法二则首先通过焦磷酸盐与活性氢亚磷酸二酯经分子内双交换得到环状三磷酸前体，再经氧化偶联生成核苷三偏磷酸酯，最后通过水解和脱保护得到核苷三磷酸。在这些研究的的基础上，本项目还将进一步将这些新方法应用于一些具有重要生理活性和生物学意义核苷三磷酸的合成上。

核苷三磷酸是目前磷化学届公认的合成难题之一。本科研项目针对该难题，以申请人前期报道的“核苷氢亚磷酸单酯法”为切入点，对原有反应条件进行了优化并使该方法的应用范围拓展到对称双核苷二磷酸、抗病毒核苷三磷酸和抗病毒核苷磷酰氨基酸前药的化学合成。虽然本科研项目在新型“活性酯交换法一”和“活性酯交换法二”的研究中遇到了一定的困难和挫折，但是我们及时进行了总结和调整。在大量文献调研的基础上，我们为核苷三磷酸设计了一种全新的合成途径——“磷（V）-氮活化策略”，即利用新型五价磷酰胺中间体，在特殊酸性催化剂的作用下，快速高效地合成核苷三磷酸及其类似物。在课题组成员的共同努力下，该实验方案取得了突破性的进展。本项目首次报道了核苷多磷酸合成的“磷（V）-氮活化策略”。该新方法具有极高的创新性、高效性和通用性，是多磷酸化学合成领域具有突破性的进展和国际先进水平的研究成果。此外，我们还通过一系列研究手段，对“磷（V）-氮活化策略”的反应机理进行了深入的探讨，并进一步成功地将该方法应用于核苷二磷酸，核苷二磷酸糖，对称和不对称的双核苷多磷酸，以及核苷二磷酸胆碱等众多核苷多磷酰生物分子的化学合成中。本科研项目顺利和高质量地完成了申报书中提出的研究目标，所取得的科研成果（发表SCI论文7篇，申请中国发明专利6项）远超申报书中提出的目标。同时，我们在核苷多磷酸化学合成领域取得的科研成果填补了国内学术届的研究空白，达到了国际先进水平。