在核酸的固相合成中,封端(Cap)是继缩合之后的反应和操作,其基本原理是将上一步没有和亚磷酰胺进行反应的糖环上的 5’羟基进行进行酰基化(图1),避免羟基参与后续的反应,减少 N-1 等核苷酸单元缺失的副产物序列比例。
图1. 使用乙酸酐作为封端试剂,
对未反应完的糖环 5’羟基进行酰基化封端的合成原理
目前封端试剂多由两部分组成,封端试剂 A(Cap A)和封端试剂 B(Cap B)。Cap A 中为酸酐的溶液,酸酐主要是乙酸酐,也可采用异丁酸酐,溶剂可以是四氢呋喃,也可以是乙腈。Cap A 的是执行封端操作的主要试剂。Cap B 为加速乙酰化反应进行的设计,主要是有机碱的溶液,有机碱可以是 1-甲基咪唑,2-甲基吡啶,2, 6-二甲基吡啶以及相应的有机碱,或者多种有机碱的混合物,溶剂多为乙腈或四氢呋喃。Cap B 的作用是加速酸酐对 5’-羟基的酰基化速率,缩短封端操作的时间。
当使用 UltraMild 类亚磷酰胺单体时,需要使用专门的 Cap A 试剂。因为 UltraMild 类单体中 A 和 G 上胺基的保护基团主要是苯氧乙酰基(Pac, i-Pac 和 t-Pac 等),该类保护基团在可与乙酸酐发生酰胺交换反应,生成更加不容易脱除的乙酰基保护基(图2),影响后续脱保护的操作。在该情况下,可以使用苯氧乙酸酐的乙腈溶液来替代乙酸酐的乙腈溶液,避免此类副反应的发生。
图2. 乙酸酐作为Cap A封端试剂的时候,
与其他保护基团发生酰胺交换反应
如果封端反应效果价差,会导致对残余的 5’羟基酰基化效果不够,其中的 5’羟基就可以参与后续的合成,会产生相当数量 N-1 或者 N-2 杂质。