核酸塩基の求電子的アミノ化反応:N-アミノ体を中間体とする新規修飾塩基類の合成

核碱基的亲电胺化反应：使用 N-氨基形式作为中间体合成新型修饰碱基

基本信息

批准号：
04226211
负责人：
幸田光復
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nagoya City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04226211/
关键词：
アミノ化核酸塩基 DNA修飾発癌

项目摘要

生体内DNAに対する発癌、突然変異誘発に関連する反応として、求電子的アルキル反応、求電子的アリールアミノ化反応、ラジカル反応、およびラジカル的酸化反応等があげられる。このうちアルキル化反応については、これまでに多くの研究がなされてきているが、アミノ化反応についての知見は少ない。我々は発ガン性4-hydroxyaminoquinoline 1-oxideの核酸に対する反応性を検討してきたが、なぜ主生成物グアニン残基C8位のアリールアミノ体であるかに興味を持ち、それを解明する事を目的とし、核酸塩基に対する単純な求電子的アミノ化反応についての基礎実験を始めた。反応試薬としてNH20S03H(HAOS)やNH20-(2,4-dinitrophenyl)(DNPA)を用い、種々の条件下、A、G、C、T、U誘導体に対する反応を検討してきた。その結果、環上窒素にアミノ基を導入したすベてのN-NH2体を合成できた。またグアニンのC8位へのアミノ体もHAOSとの反応で得られ、その生成機構がN7-アミノ体を経由することを明らかにした。その他、N-NH2基は官能基であるため、N-CH3基とは異なり、種々の興味ある反応性を示すことも明らかにしてきた。今回は我々の一連の仕事の中で、N-NH2基の塩基性、および環に及ぼす電子的効果、更にはNaNO2処理による脱アミノ化機構について詳しい検討を行なったので報告する。N-NH2基の塩基性はC-NH2基のそれに比べ著しく弱く、N-aminouracilやN-aminothymineはpKa-1.7〜-0.2であった。また3-アミノ体の方が1-アミノ体より若干強い塩基性を示した。N-aminocytosineではN-NH2基のプロトネーションはジカチオンとなるにも拘らず、pKa値はN-aminouracilとほぼ同じ値を示した。他の部位のpKa値の比較より、N-NH2基は電子吸引的に働いていることが示された。N-aminooyrimidineのUVスペクトルは対応するN-methylpyrimidineのそれと全く同一であり、N-NH2基の芳香環のπ電子に与える電子的摂動はN-CH3基が超共役により芳香環に与える電子的効果と同一であることが分かった。強酸性におけるN-NH3^+体のUVは対応するN-Hのそれと同一であり、プロトネーションにより、もはやN-NH2の寄与は無くなる事が示された。N-aminopyrimidineのN-NH2基はNaNO2処理による瞬時に脱アミノ化されたがN-methylaminoprimidineではN-NHCH3基は脱アミノメチル化されず、安定なニトロン体となった。N-methylaminopyridineではNaNO2処理により脱アミノメチル化が進行し、その機構は、まず脱メチル化が進行し、引き続き脱アミノ化が進行することが明かとなった。その他、3-aminothymidineがhuman T-cell acute lymphoblastoid leukemia cellに対し強い殺細胞性を示すことが明かとなり、N-NH2基の生物に及ぼす効果について興味が持たれた。

体内与DNA致癌和突变有关的反应包括亲电烷基反应、亲电芳基化反应、自由基反应和自由基氧化反应。其中，对烷基化反应进行了大量研究，但对胺化反应知之甚少。我们一直在研究致癌的4-羟基氨基喹啉1-氧化物与核酸的反应性，我们感兴趣的是为什么主要产物在鸟嘌呤残基的C8位上是芳基氨基形式，我们的目的是阐明这一点。核酸碱基的简单亲电胺化反应的基础实验。我们使用 NH20SO3H (HAOS) 和 NH20-(2,4-二硝基苯基) (DNPA) 作为反应试剂，研究了在各种条件下 A、G、C、T 和 U 衍生物的反应。结果，我们能够合成所有在环氮上引入氨基的 N-NH2 形式。此外，通过与HAOS反应得到了C8位鸟嘌呤的氨基形式，并揭示了其生成机制是通过N7-氨基形式。此外，由于N-NH2基团是官能团，因此与N-CH3基团不同，它表现出各种有趣的反应性。在这篇文章中，我们将报道我们系列工作中N-NH2基团的碱性、环上的电子效应以及NaNO2处理引起的脱氨机制。 N-NH2基团的碱性明显弱于C-NH2基团，N-氨基尿嘧啶和N-氨基胸腺嘧啶的pKa为-1.7至-0.2。此外，3-氨基形式显示出比1-氨基形式稍强的碱性。在N-氨基胞嘧啶中，pKa值几乎与N-氨基尿嘧啶相同，尽管N-NH2基团的质子化变成双阳离子。比较其他位点的pKa值表明N-NH2基团以吸电子方式起作用。 N-氨基酰亚胺的紫外光谱与相应的N-甲基嘧啶的紫外光谱完全相同，N-NH2基团芳环的π电子受到电子扰动是由于芳环上的电子效应发现N-CH3基团由于超共轭作用是相同的。强酸性下N-NH3^+形式的UV与相应的N-H相同，表明N-NH2的贡献不再是由于质子化。 NaNO2处理后，N-氨基嘧啶的N-NH2基团立即脱氨基，但N-甲基氨基嘧啶的N-NHCH3基团没有脱氨甲基化，而是变成稳定的硝酮形式。研究表明，N-甲氨基吡啶的脱氨甲基化随着NaNO2处理而进行，其机制是先进行去甲基化，然后进行脱氨基化。此外，据报道，3-氨基胸苷对人 T 细胞急性淋巴细胞白血病细胞表现出强大的杀细胞特性，这引发了人们对 N-NH2 基团对生物体影响的兴趣。