This thesis is focused on the investigation of synthetic approaches for the preparation of oligonucleotides in solution. We describe our efforts to produce these valuable molecules in a more cost effective manner relative to the current industrial standards employing solid supported synthesis. We demonstrate that an ionic tag supported synthesis technique can be successfully applied to oligonucleotide synthesis using a phosphonium-based ionic tag, using simple precipitation and phase separation methods without the need for chromatography to obtain reasonably high product purity at each step. We also explore the optimization of the technique as it is moved to the gram scale and investigate the use of dimer and trimer blocks in the assembly of RNA. This strategy significantly reduced the total number of steps required in the synthesis of a target RNA sequence, provided more material, and simplified separation of the product from shorter failure sequences. The procedure was illustrated by the synthesis of rUpU, rApA, and rUpUpU phosphoramidite blocks and their use in the synthesis of 2-19 nt oligoribonucleotides both in solution and on solid phase. The building blocks utilized a 2′-O-triisopropylsilyl (TIPS) protecting group for the 3′-termini instead of the standard 2′-O-tert-butyldimethylsilyl (TBDMS) protection, in order to eliminate silyl migration during synthesis of dimer and trimer phosphoramidites.The synthesis and use of two novel, orthogonally cleavable linkers for solid and soluble supported synthesis are also described. The linkers are derived from the well known levulinyl and 3′-nitrophenylpropyloxycarbonyl (NPPOC) protecting groups, and expand utility to our methods by providing ready access to dimer and trimer phosphoramidite blocks. As the orthogonal linkers are removed under mild conditions, they will likely find use in the post-synthesis modification of oligonucleotides, the synthesis of oligonucleotides with base sensitive modifications, and siRNA or antisense pro-drugs. / Cette thèse se penche principalement sur l'étude d'approches synthétiques pour la préparation d'oligonucléotides en solution. Nous décrivons nos efforts pour produire ces molécules précieuses par une méthode plus économiquement rentable comparativement aux normes industrielles courantes qui utilisent la synthèse en phase solide. Nous démontrons qu'une synthèse employant une technique de tag ionique supporté peut être appliquée avec succès à la préparation d'oligonucléotides employant un tag ionique basée sur le phosphonium. L'utilisation de méthodes simples de purification, telles que la précipitation et la séparation de phases, nous a permis d'obtenir des composés raisonnablement purs à chaque étape sans avoir recours à la chromatographie. Nous avons également exploré l'optimisation de la technique pendant l'extrapolation à grande échelle et investigué l'utilisation de dimère et trimère dans l'assemblage de l'ARN. Cette stratégie réduit de façon significative le nombre d'étapes totales requises pour la synthèse d'une séquence d'ARN cible, produit plus de matériel et simplifie la séparation du produit d'autres séquences tronquées plus courtes. Cette procédure a été illustrée par la synthèse de blocs phosphoramidites rUpU, rApA et rUpUpU ainsi que par leur utilisation dans la synthèse d'oligoribonucléotides de 2 à 19 nt tant en solution qu'en phase solide. Les synthons disposaient d'un groupement protecteur 2′-O-triisopropylsilyle (TIPS) sur l'extrémité 3′ de l'ADN au lieu du 2′-O-tert-butyldiméthylsilyle (TBDMS) habituel afin d'éliminer la migration de groupe silyle durant la synthèse de dimère et trimère de phosphoramidites.La synthèse et l'utilisation de deux nouveaux liens clivables orthogonalement pour la synthèse en phase solide et en solution est aussi décrite. Les liens ont été dérivés des groupes bien connus lévulinyl et 3′-nitrophénylpropyloxycarbonyle (NPPOC), et élargissent notre méthode en donnant l'accès facile aux dimères et trimères de blocs phosphoramidites. Comme les liens orthogonaux sont enlevés sous des conditions douces, ils vont fort probablement trouver une utilisation dans la modification post-synthétique d'oligonucléotides, la synthèse d'oligonucléotides possédant une modification basosensible et le petit ARN interférant ou de promédicament antisens.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.116981 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Hassler, Matthew |
| Contributors | Masad J Damha (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Chemistry) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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