本文将探讨如何用5-甲基-2′-脱氧胞苷形成5-甲酰基-2′-脱氧胞苷的过程，旨在为相关研究人员提供参考依据。
简述：DNA甲基化（5-甲基-2′-脱氧胞苷，5-Me-dC）在许多生物过程中起着至关重要的作用，包括胚胎发生、基因表达调控、基因组印记和X染色体失活。维持适当的DNA甲基化状态对细胞的正常功能至关重要。包括癌症在内的许多疾病可归因于异常的DNA甲基化。先前的研究表明，5-Me-dC可以在哺乳动物中被十-十一位（Tet）蛋白氧化为5-羟甲基-2′-脱氧胞苷（5-hmdC）。5-hmdC还参与各种生物过程，包括细胞分化和表观遗传调控。
应用：形成5-甲酰基-2′-脱氧胞苷
5-甲基-2'-去氧胞嘧啶（5-Me-dC）是由dC的酶催化甲基化形成的，主要存在于DNA中的CpG序列中，并参与基因表达的调控。在N Murata-Kamiya等人的研究中，5-Me-dC和含有5-Me-dC的双链DNA片段被γ射线照射或在中性条件下与Fenton型试剂Fe（II）-EDTA、Fe（II）-nitrilotriacetic酸、Fe（III）-EDTA-H（2）O（2）-邻苯二酚或抗坏血酸-H（2）O（2）进行氧化处理。在处理5-Me-dC和含有5-Me-dC的DNA片段时观察到了5-甲醛-2'-去氧胞嘧啶（5-CHO-dC）的形成。从5-Me-dC到5-CHO-dC的产率和从dT到5-甲醛-2'-去氧脱氧尿嘧啶的产率相当。
合成思路为：Pd（II） 催化 5-碘尿嘧啶衍生物 1 的乙烯基化，然后使用已知方法将 4-氧代基团转化为氨基，分两步得到 5-乙烯基胞嘧啶衍生物 3，收率为 65% 。然后，在N-甲基吗啉N-氧化物存在下，化合物3以71%的收率与OsO4转化为5-（l，2-二羟乙基）胞啉-正弦衍生物4。在MeOH中用NH4F对糖部分的TBS基团进行脱保护后，用NaIO4处理所得核苷，以92%的收率获得所需的5-CH0-dC（5）作为结晶产物。具体实验步骤如下：
（1）5′-双-O-（叔丁基二甲基硅基）-5-乙烯基-2′-脱氧胞苷（3）
将 5-碘尿嘧啶衍生物 1（3.32g，5.69mmol），（Ph3P）2 PdCl 2（399mg，0.569mmol）和三丁基（乙烯基）锡（2.00ml，6.84mmol）在DMF（30ml）中的混合物在80℃下搅拌1.5小时。将反应混合物通过Celite垫过滤，并将滤液吸收在EtOAc（120ml）中。有机层用H2O（3×40ml）和盐水（40ml）洗涤，干燥（Na2SO4）并在减压下蒸发。残留物通过柱层析（SiO2,5-20%EtOAc的己烷溶液）粗略纯化，得到固体（2.40g）作为2和三丁基锡衍生物的混合物。将上述固体（2.40g），Et3N（2.08ml，14.9mmol），DMAP（1.82g，14.9mmol）和2,4,6-三异丙基苯磺酰氯（4.51g，14.9mmol）在CH3CN（40ml）中的溶液在室温下搅拌24小时。将混合物在冰浴中冷却。加入浓缩NH40H（25%，60ml），并将混合物在室温下搅拌2 h。将混合物在减压下浓缩，并在EtOAc（100ml）中取，用H2O（2×40ml）和盐水（40ml）洗涤。将分离出的有机层干燥（Na2SO4）并在减压下蒸发。残留物通过柱层析（SiO2，CHC1 3中的O-4%MeOH）纯化，得到5-乙烯基胞嘧啶衍生物 3（1.78g，65%从1中取出泡沫）
（2）3′，5′-双-O-（叔丁基二甲基硅基）-5-（l，2-二羟乙基）-2′-脱氧胞苷（4）。
将OsO 4在t-BuOH中的溶液（5mg / ml在t-BuOH，9.35ml，0.184mmol中）加入到3（1.77g，3.68mmol）和N-甲基吗啉N-氧化物（647mg，5.52mmol）的丙酮-H2O-t-BuOH（4：1：1,80ml）溶液中，并将所得混合物在室温下搅拌7小时。反应用饱和Na2S2O3（20 ml）水溶液淬灭后，用EtOAc（100 ml）萃取混合物。有机层用饱和水Na2S 2 O3（2× 40 ml）和盐水（30 ml）洗涤，干燥（Na2SO4）减压蒸发。残留物通过柱层析（SiO 2,0-10%MeOH在CHC13中）纯化，得到4（1.36g，71%为泡沫）。
（3）5-甲酰基-2′-脱氧胞苷（5）
将4（820mg，1.59mmol）和NH4F（1.18g，31.9mmol）的MeOH（20ml）混合物在回流下加热16小时，并在减压下蒸发。将残留物分配在CHC13（30ml）和H2O（50ml）之间。水层用CHC12（2×30ml）洗涤，减压浓缩。将高碘酸钠（680mg，3.18mmol）加入上述溶液中，在室温下搅拌30分钟。反应用饱和Na2S 2 O3 （5 ml）水溶液淬灭后，加入H2O（90 ml）溶解沉淀物。将混合物吸收到活性炭柱上，用H2O充分洗涤，然后用50-100%MeOH在H2O中洗涤，得到5（374mg，92%为白色粉末，由MeOH结晶）。
参考文献：
[1]Guo C, Xie C, Chen Q, et al. A novel malic acid-enhanced method for the analysis of 5-methyl-2′-deoxycytidine, 5-hydroxymethyl-2′-deoxycytidine, 5-methylcytidine and 5-hydroxymethylcytidine in human urine using hydrophilic interaction liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Analytica chimica acta, 2018, 1034: 110-118.
[2]Murata-Kamiya N, Kamiya H, Karino N, et al. Formation of S-formyl-2′-deoxycytidine from 5-methyl-2′-deoxycytidine in duplex DNA by Fenton-type reactions and γ-irradiation[J]. Nucleic acids research, 1999, 27(22): 4385-4390.
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