Synthesis 2005(14): 2327-2334  
DOI: 10.1055/s-2005-870024
PAPER
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Linker-Free Fluorophore-Labeled Oligonucleotides: Synthesis of 3′-Fluoresceinylthymidine Building Blocks and their Coupling Reactions

Niels Griesang, Eric Kervio, Clemens Richert*
Institut für Organische Chemie, Universität Karlsruhe (TH), 76131 Karlsruhe, Germany
Fax: +49(721)6084825; e-Mail: cr@rrg.uka.de;
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Received 2 February 2005
Publication Date:
14 July 2005 (eFirst)

Abstract

Reported here are the syntheses of two thymidine derivatives with an amide-linked 6-carboxyfluorescein residue at their 3′-position that are suitable for the synthesis of fluorophore-labeled oligonucleotides. The first is a 5′-phosphoramidite with a pivaloyl-protected carboxyfluorescein residue in the lactone form. It was prepared from 3′-azido-3′-deoxythymidine (AZT) in three steps and 73% overall yield and coupled on solid support. The second is an imidazolide of thymidine 5′-monophosphate that was obtained from AZT in five steps and 48% overall yield. The imidazolide can be coupled to amino-terminated nucleic acids in aqueous solution.

    References

  • 1 Sanger F. Nicklen S. Coulson AR. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.  1977,  74:  5463 
  • 2 Lee LG. Connell CR. Woo SL. Cheng RD. McArdle BF. Fuller CW. Halloran ND. Wilson RK. Nucleic Acids Res.  1992,  20:  2471 
  • 3 Pirrung MC. Angew. Chem. Int. Ed.  2002,  41:  1276 ; Angew. Chem. 2002, 114, 1326
  • 4 Tyagi S. Kramer FR. Nature Biotechnol.  1996,  14:  303 
  • 5 Wittwer CT. Herrmann MG. Moss AA. Rasmussen RP. Biotechniques  1997,  22:  130 
  • 6a Bleczinski CF. Richert C. J. Am. Chem. Soc.  1999,  121:  10889 
  • 6b Tuma J. Richert C. Biochemistry  2003,  42:  8957 
  • 6c Dogan Z. Paulini R. Rojas Stütz JA. Narayanan S. Richert C. J. Am. Chem. Soc.  2004,  126:  4762 
  • 6d Tuma J. Paulini R. Rojas Stütz JA. Richert C. Biochemistry  2004,  43:  15680 
  • 7 Sigmund H. Pfleiderer W. Helv. Chim. Acta  2003,  86:  2299 
  • 8 Gunnlaugsson T. Kellya JM. Nieuwenhuyzenb M. O’Briena AMK. Tetrahedron Lett.  2003,  44:  8571 
  • 9a Letsinger RL. Lunsford WB. J. Am. Chem. Soc.  1976,  98:  3655 
  • 9b McBride LJ. Caruthers MH. Tetrahedron Lett.  1983,  24:  245 
  • 9c Caruthers MH. Barone AD. Beaucage SL. Dodds DR. Fisher EF. McBride LJ. Matteucci M. Stabinsky Z. Tang J.-Y. Methods Enzymol.  1987,  154:  287 
  • 10 Lohrmann R. Orgel LE. Tetrahedron Lett.  1978,  34:  853 
  • 11 Jiao G.-S. Kim TG. Topp MR. Burgess K. Org. Lett.  2004,  6:  1701 
  • 12 Czernecki S. Veréry JM. Synthesis  1991,  239 
  • 13 Lin TS. Prusoff WH. J. Med. Chem.  1979,  21:  109 
  • 14 Rossi FM. Kao JPY. Bioconjugate Chem.  1997,  8:  495 
  • 15 Lyttle MH. Carter TG. Dick DJ. Cook RM. J. Org. Chem.  2000,  65:  9033 
  • 16 Theisen P. McCollum C. Upadhya K. Jacobson K. Vu H. Andrus A. Tetrahedron Lett.  1992,  33:  5033 
  • 17 Laurent A. Debart F. Lamb N. Rayner B. Bioconjugate Chem.  1997,  8:  856 
  • 18 Morr M. Waßmann A. Wray V. Tetrahedron  1999,  55:  2985 
  • 19a Uhlmann E. Engels J. Tetrahedron Lett.  1986,  27:  1023 
  • 19b v.d. Sande JH. Ramsing NB. Germann MW. Elhorst W. Kalisch BW. v. Kitzing E. Pon RT. Clegg RC. Jovin TM. Science  1988,  241:  551 
  • 19c Koga M. Moore MF. Beaucage SL. J. Org. Chem.  1991,  56:  3757 
  • 19d Beier M. Stephan A. Hoheisel JD. Helv. Chim. Acta  2001,  84:  2089 
  • 20 Schwope I. Bleczinski CF. Richert C. J. Org. Chem.  1999,  64:  4749 
  • 21 Dombi KL. Griesang N. Richert C. Synthesis  2002,  816 
  • 22 Connors WH. Narayanan S. Kryatova OP. Richert C. Org. Lett.  2003,  5:  247 
  • 23a Zielinski WS. Orgel LE. Nucleic Acids Res.  1987,  15:  1699 
  • 23b Orgel LE. Nature  1992,  358:  203 
  • 23c Kozlov IA. Pitsch S. Orgel LE. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.  1998,  95:  13448 
  • 24a Kurz M. Göbel K. Hartel C. Göbel MW. Helv. Chim. Acta  1998,  81:  1156 
  • 24b Hey M. Hartel C. Göbel MW. Helv. Chim. Acta  2003,  86:  844 
  • 25 Kanavarioti A. Stronach MW. Ketner RJ. Hurley TB. J. Org. Chem.  1995,  60:  632 
  • 26 Luther A. Brandsch R. von Kiedrowski G. Nature  1998,  396:  245 
  • 27a Cramer F. Schaller H. Staab HA. Chem. Ber.  1961,  94:  1612 
  • 27b Cramer F. Schaller H. Staab HA. Chem. Ber.  1961,  94:  1621 
  • 28 Lohrmann R. Orgel LE. J. Mol. Biol.  1980,  142:  555 
  • 29a Atherton FR. Openshaw HT. Todd AR. J. Chem. Soc.  1945,  660 
  • 29b Ushioda M. Kadokura M. Moriguchi T. Kobori A. Aoyagi M. Seio K. Sekine M. Helv. Chim. Acta  2002,  85:  2930 
  • 30 Bannwarth W. Trzeciak A. Helv. Chim. Acta  1987,  70:  175 
  • 31 Wada T. Mochizuki A. Sato Y. Sekine M. Tetrahedron Lett.  1998,  39:  7123 
  • 32 Lan T. McLaughlin LW. J. Am. Chem. Soc.  2000,  122:  6512 
  • 33a Tallman KA. Greenberg MM. J. Am. Chem. Soc.  2001,  123:  5181 
  • 33b Tronchet JMJ. Kovacs I. Dilda P. Seman M. Andrei G. Snoeck R. De Clercq E. Balzarini J. Nucleosides Nucleotides  2001,  20:  1927 
  • 34 Sarracino D. Richert C. Bioorg. Med. Chem. Lett.  1996,  6:  2543 
  • 35 Lee LG. Spurgeon SL. Heiner CR. Benson SC. Rosenblum BB. Menchen SM. Graham RJ. Constantinescu A. Upadhya KG. Cassel JM. Nucleic Acids Res.  1997,  25:  2816 
  • 36 McDowell JA. Turner DH. Biochemistry  1996,  35:  14077