核苷及核苷磷酰化合物在生物医药研究领域中发挥着重要作用。例如,甲酰甘氨酰胺核糖核苷酸（formylglycinamide ribonucleotide,FGAR）是哺乳动物细胞中嘌呤生物合成的关键中间体,对嘌呤类核苷生物合成途径的研究以及抗代谢类药物的开发都具有重要意义。目前,FGAR的化学合成,特别是在克级以上的制备,仍然是一个有待解决的难题。在FGAR合成中,1)N-甲酰氨基乙酰胺糖基化、2)核糖5’-位磷酸化、3)保护基的高效选择性脱除等步骤都是合成的难点。近年来,表观遗传学研究发现在不改变DNA序列的前提下,通过DNA甲基化转移酶对CpG二核苷酸的胞嘧啶5-位甲基化,能够改变细胞的遗传表现。此外,表观遗传学研究者还在细胞中发现了多种5-甲基-2’-脱氧胞苷的氧化衍生物,如5-羟甲基-2’-脱氧胞苷(^5-HOMedC)、5-醛基-2’-脱氧胞苷(^5-CHOdC)和5-羧基-2’-脱氧胞苷(^5-COOHdC)。化学合成的核苷亚磷酰胺是固相合成含有这些特殊碱基的寡聚核苷酸（ODNs）的重要单体,对于阐明这些特殊碱基在基因表达中的作用有着重要意义。但是,目前保护的^5-HOMedC亚磷酰胺单体的合成在1)5-羟甲基脱氧尿苷的制备、2)羟甲基的氰基乙基选择性保护、3)核糖片段5’-位DMT保护、4)嘧啶C-4位氨解等多个步骤仍无法得到令人满意的产率。针对以上存在的问题,本硕士论文第二章至第四章分别对FGAR的全合成方法、2)全保护^5-HOMedC亚磷酰胺单体的合成方法、3)嘧啶核苷碱基C-4位的高效氨解方法进行了研究,具体研究内容如下所述:本论文第二章的主要研究内容是特殊核苷磷酰化合物——FGAR的新型全合成方法研究。本研究借鉴了Benkovic等报道的甘氨酰胺核糖核苷酸（glycinamide ribonucleotide,GAR）合成策略,设计了先偶联N-甲酰甘氨酸,再磷酰化,最后脱除保护基的的合成路线。本研究首先以全乙酰β-D-核糖为原料,对核糖端位乙酰基进行叠氮化,在碱性条件下脱除乙酰基后,对叠氮核糖的2,3-位进行丙叉保护;随后,本研究对叠氮核糖的催化氢化还原以及氨基核糖与N-甲酰甘氨酸的偶联反应条件进行了优化,并且对甲酰甘氨酰胺核糖中间体的两个端头异构体进行了分离和表征。在下一步中,本研究以二苄基N,N-二异丙基亚磷酰胺为亚磷酰化试剂,采用连续亚磷酰化/氧化方法对核糖5’-位进行磷酸化。最后,通过苄酯的催化氢化和异亚丙基的高效选择性脱除,为FGAR建立了一种高效的合成方法,实现了克级FGAR的制备。本论文第三章的主要研究内容是全保护^5-HOMedC亚磷酰胺单体的新型合成方法研究。本研究以2’-脱氧胸苷为原料,对核糖2’-和3’-位羟基进行TBS保护后,自由基溴化5-位甲基。随后,溴代物与2-氰基乙醇反应,在生成氰基乙基醚的同时,产生的HBr脱除TBS保护基,直接高效得到2-氰基乙基保护的5-羟甲基-2’-脱氧尿苷中间体,一次性解决了传统方法中^5-HOMedU以及2-氰基乙基选择性保护产率极低且反应条件苛刻的难题。随后,本研究通过系统的条件与试剂优化,利用“DMT⁺BF₄^-/吡啶”体系完成了5’-位羟基的高效DMT保护。在尿嘧啶4-位羰基氨解步骤中,本研究使用鎓盐类活化试剂——PyAOP成功地实现了在3’-OH没有保护的条件下,对碱基4-位羰基的高效活化与氨解。最后,依照文献报道的方法,经过常规苯甲酰化和亚磷酰化完成了全保护^5-HOMedC亚磷酰胺单体克级以上规模的高效制备。本论文第四章的主要研究内容是基于鎓盐类偶联试剂——PyAOP的嘧啶4-位羰基高效氨（胺）解方法研究。传统的“2,4,6-三异丙基苯磺酰氯法”和最近报道的“BOP法”在各种氧化^5-MedU底物碱基4-位氨（胺）解反应中普遍产率偏低。本章工作系统地研究了不同鎓盐类偶联试剂对嘧啶碱基4-位的活化以及氨（胺）解反应的影响。实验结果表明,1)不同鎓盐类偶联试剂能够与嘧啶碱基生成不同的活化中间体;2)PyAOP在碱基4-位活化和氨（胺）解步骤中,特别是在位阻更大的氧化^5MedU底物上,均展现出了远远优于BOP的反应活性。此外,PyAOP方法不需要对核糖羟基进行保护,活化速度极快,活化中间体不易水解,可被广泛用于各种氧化^5MedC化合物的高效合成。