Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

סינתזה של מערך מורכב מתכת-אורגנית נמס במים

Published: October 8, 2016 doi: 10.3791/54513
Automatic Translation
1, 1, 2,3,4, 1
1International Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science, 2Department of Chemistry, University of California–Berkeley, 3Materials Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, 4Kavli Energy NanoSciences Institute at Berkeley, University of California–Berkeley

Introduction

סינתזה מבוקרת של מבנים מולקולריים מורכבים מאז ומתמיד אחד הנושאים המרכזיים בתחום הכימיה סינתטי. מתוך נקודת מבט זו, לסנתז מתחמי multinuclear heterometallic באופן designable עדיין נושא ראוי להיות לערער בתחום כימיה לא אורגנית בגלל המספרים של תוצאות מבניות אפשריות מהגישה-metallation המבוסס ליגנד כי הוא נפוץ עבור הכנת מתחמי מתכת monomeric. למרות כמה דוגמאות של מתחמי heterometallic multinuclear דווחו עד כה 1,2,3, במשפט והטעייה או הטבע מפרך של הסינתזה שלהם מחייבים פיתוח של שיטה פשוטה כי הוא ישים עבור מגוון רחב של מבנים.

כתוצאת גישה חדשה כדי לטפל בבעיה זו, בשנת 2011 דיווחנו מתודולוגיה סינטטי 4,5 שבו מתחמי mononuclear מתכת שונים בעלי מחצית אמינו חומצת Fmoc מוגנת הם מצמידים ברצף לתת רבמתכתיים מערכי peptidic באמצעות הפרוטוקולים של סינתזת פוליפפטיד מוצק שלב 6. בשל אופיו הרצוף של סינתזת פוליפפטיד, רצף מסוים של מרכזי מתכת המרובים הוא designable באופן רציונלי על ידי שליטה על המספר וההסדר של תגובות הצימוד של מונומרים יצמידו המתכתיים אלה. בהמשך, גישה זו הייתה עוד modularized לעשות שונים גדולים ו / או מסועף מבני מערך על ידי שילוב עם ההצמדה קוולנטי בין שני מערכים קצרים 7.

כאן אנו מראים כיצד סינתזה של מערכים multimetallic peptidic כזה מופעל בדרך כלל על ידי בחירת WSMOCA דיווחה לאחרונה (1 8 CAS RN 1827663-18-2; איור 1) בתור דוגמה מייצגת. למרות הסינתזה של מערך מסוים מתוארת בפרוטוקול זה, אותם ההליכים החלות על הסינתזה של מגוון רחב של רצפים שונים, כולל איזומרים 9. אנו צופים כי זה פרוטוcol תעורר יותר חוקר להשתתף המדע של תרכובות שבשליטת רצף, שבו המולקולות נחקרו עד כה בדרך כלל יש biopolymers היה אך לעתים רחוקות לכלול דוגמאות של מינים מבוססי מתכת מורכבת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. הכנת מונומרים קומפלקס מתכת (2 CAS RN 1381776-70-0, 3 CAS RN 1261168-42-6, 4 CAS RN 1261168-43-7; איור 1)

  1. הכנת מונומר Ru 2
    1. מערבבים את מבשר אורגני (5 9 CAS RN 1381776-63-1; איור 1) (380 מ"ג, 0.48 מילימול) ו [Ru (-cymene p) 2 Cl] דימר (224 מ"ג, 0.37 מילימול) עם בר ומערבבים 100 בקבוקון חד הצוואר מסביב לתחתית מ"ל.
    2. הוספת מתנול (MeOH) (25 מ"ל) לתערובת, להתחבר מעבה למפרק של הבקבוק, ומערבבים ההשעיה על 65 מעלות צלזיוס במשך 3 שעות באמבט שמן בקרת טמפרטורה.
    3. מצננים את תערובת התגובה לטמפרטורת החדר ולסנן את ההשעיה דרך נייר הסינון על ידי שאיבה.
    4. שטוף את השאריות על המסנן ביסודיות עם MeOH עד התסנין הופך חזותי חסר צבע לייבש את השיירים בלחץ מופחת.
    5. מערבבים את שאריות ו -4 '- (4-methylphenyl) -2,2': 6 &# 39;, 2 "-terpyridine (216 מ"ג, 0.68 מילימול) עם בר ומערבבים בבקבוק 100 מ"ל חד הצוואר מסביב לתחתית.
    6. להוסיף MeOH (22.5 מ"ל) ומים (2.5 מ"ל) לתערובת, להתחבר מעבה למפרק של הבקבוק, ומערבבים ההשעיה על 70 מעלות צלזיוס למשך 16 שעות.
    7. מצננים את תערובת התגובה לטמפרטורת החדר ולסנן את ההשעיה.
    8. יבש את שאריות על המסנן תחת לחץ מופחת לפזר אותו sulfoxide דימתיל (DMSO) (3 מ"ל).
    9. מוסיפים את פתרון DMSO לאט עודף של אתיל אצטט (EtOAc).
    10. סנן את ההשעיה כתוצאה, לשטוף את השאריות על המסנן עם EtOAc, ולייבש אותו בלחץ מופחת.
  2. הכנת מונומר Pt 3
    1. מערבבים את מבשר אורגני (6 4 CAS RN 1261168-39-1; איור 1) (360 מ"ג, 0.50 מילימול) ו Pt (cycloocta-1,5-diene) Cl 2 (מ"ג 195, 0.52 מילימול) עם בר סערה 100 מ"ל חד צוואר הבקבוק מסביב לתחתית. </ Li>
    2. להוסיף MeOH (15 מ"ל) לתערובת, להתחבר מעבה למפרק של הבקבוק, ומערבבים ההשעיה על 65 מעלות צלזיוס למשך 12 שעות.
    3. מצננים את תערובת התגובה לטמפרטורת החדר ולסנן את ההשעיה.
    4. שטוף את השאריות על המסנן ביסודיות עם MeOH ולייבש אותו בלחץ מופחת.
  3. הכנת מונומר Rh 4
    1. מערבבים את מבשר אורגני (6; איור 1) (360 מ"ג, 0.50 מילימול) ו RhCl 3 · 3H 2 O (137 מ"ג, 0.52 מילימול) עם בר ומערבבים בבקבוק 100 מ"ל חד הצוואר מסביב לתחתית.
    2. להוסיף MeOH (50 מ"ל) לתערובת, להתחבר מעבה למפרק של הבקבוק, ומערבבים ההשעיה על 65 מעלות צלזיוס למשך 12 שעות תחת אווירה N 2.
    3. מצננים את תערובת התגובה לטמפרטורת החדר ולסנן את ההשעיה.
    4. שטוף את השאריות על המסנן ביסודיות עם MeOH ולייבש אותו בלחץ מופחת.
    4. 2. הכנת נמסים במים מתכת-אורגני מערך מורכב 1

    1. Fmoc Deprotection מ TG סבר שרף
      1. שלב כפי שנרכשו שרף TG סיבר (135 מ"ג) עם בר ומערבבים בבקבוק 10 מ"ל 2-צוואר נושאת ניקוז בתחתית המצוידת במסנן זכוכית (איור 2 א) 2-way להפסיק הזין. חבר זין stop 3 כיווני פקק זכוכית למפרקים של הבקבוק.
      2. להחליף את האווירה הפנימית עם N 2 באמצעות קו ואקום, ולאחר מכן להתנפח שרף עם dichloromethane נטול כיתה (CH 2 Cl 2) (1 מ"ל) (איור 2b).
      3. להוסיף dimethylformamide נטול כיתה (DMF) (3 מ"ל) ו piperidine (1 מ"ל) לפי הסדר הבא ומערבבים את התערובת במשך 2.5 שעות בטמפרטורת החדר.
      4. הסר את הפתרון על ידי סינון דרך לטמיון. לשטוף את שרף עם MeOH כיתה נטול מים (3 מ"ל, ערבוב דקות 3) ו- CH-כיתה נטול מים 2 2 Cl (3 מ"ל, 3ערבוב דקות) לסירוגין שלוש פעמים ולאחר מכן עם 2 CH נטול כיתה Cl 2 (3 מ"ל, 3 ערבוב דקות) ארבע פעמים (איור 2 ג).
      5. מערבבים את כל הפתרונות שהושגו 2.1.4 לדלל אותם עם אצטוניטריל (CH 3 CN) לנפח של 50 מ"ל. להעביר aliquot (1 מ"ל) של הפתרון המתקבל לתוך קובט קוורץ עם אורך אופטי של 1 ס"מ ו לדלל אותו עם CH 3 CN (2 מ"ל).
      6. לקבוע את מספר mol של מחצית Fmoc deprotected (ו μmol) מבוסס על מקדם הכחדה של adduct piperidine-dibenzofulvene (6,234 ב 299 ננומטר) 10 ואת ספיגת מתקבל spectroscopically (א) פתרון מוכן באמצעות פרוטוקול 2.1.5 לפי הפירוט הבא משוואה:
        f = 0.05 x 10 6 x 3 x a / 6234
    2. הטענת מונומר Ru 2
      1. להוסיף CH נטול מים בדרגה 2 2 Cl (2.5 מ"ל), מונומר Ru 2 N, -diisopropylethylamine N (i PR 2 נטו) (20 μl) בסדר הזה תחת אווירה N 2 שרף שטף ומערבבים את התערובת במשך 12 שעות בטמפרטורת החדר (איור 2).
      2. הסר את הפתרון על ידי סינון דרך לטמיון. לשטוף את השרף עם DMSO כיתה נטולת מים (3 מיליליטר, ערבוב 5 דקות) שלוש פעמים, MeOH כיתה נטולת מים (3 מיליליטר, ערבוב דקות 3) ו- CH-כיתה נטולת מי 2 2 Cl (3 מיליליטר, ערבוב 3 דקות) שלוש פעמים לסירוגין , ו- CH 2 פעמים Cl 2 (3 מיליליטר, 3 דקות ערבוב) שלוש כיתה נטולת מים.
      3. להוסיף CH נטול מים בדרגה 2 Cl 2 (5 מ"ל), אנהידריד בנזואית (0.28 גר ', 1.5 מילימול), ו- N -methylimidazole (0.10 מ"ל, 1.5 מילימול) בסדר הזה תחת אווירה N 2 שרף שטף ומערבביםאת התערובת במשך 2 שעות בטמפרטורת החדר.
      4. הסר את הפתרון על ידי סינון דרך לטמיון. לשטוף את שרף עם CH נטול מים בדרגה 2 2 Cl (3 מ"ל, ערבוב 3 דקות) ו-כיתה נטול מים MeOH (3 מ"ל, 3 ערבוב דקות) לסירוגין שלוש פעמים ולאחר מכן עם CH נטול מים בדרגה 2 Cl 2 (3 מ"ל, 3 ערבוב דקות) שלוש פעמים.
      5. חזור על פרוטוקולים כמתואר 2.1.3-2.1.6 לכמת את מספר mol של מונומר Ru טעון 2.
    3. הטענת Fmoc- ו-בוטיל שלישוני-שאריות לוואי (t Bu) המוגנים (L) חומצה -glutamic (Glu) (7 CAS RN 71989-18-9; איור 1)
      1. להוסיף CH נטול מים בדרגה 2 Cl 2 (4.5 מ"ל), Glu · H 2 O (39.4 מ"ג, 88.8 μmol), HBTU (50.5 מ"ג, 133.2 μmol), נטול מים כיתה DMSO (0.5 מ"ל), ואני PR 2 נטו ( 50 μl) בסדר הזה תחת אווירה N 2 שרף שטף ומערבבים את התערובת במשך 12 שעות ב חדר temperature (איור 2E).
        הערה: הסכומים של Glu · H 2 O ו HBTU הם ירדו בהדרגה מ צעדים 2.3 ל -2.7 כדי לשמור והרכב שלהם לפונקציונליות -NH 2 תגובתי על הקבוע שרף.
      2. חזור על פרוטוקולים כמתואר 2.2.2-2.2.4.
      3. קח חלק קטן של שרף מתוך הבקבוק והכניסו אותו לתוך תערובת של חומצה trifluoroacetic (CF 3 CO 2 H) (2.5 μl), triethylsilane (Et 3 SiH) (0.5 μl), ו 1,2-dichloroethane ( 47 μl). Sonicate את התערובת במשך 0.5 שעות ולהשתמש הפתרון הנגזר ספקטרומטריית מסה 4,7,8,9 (איור 3 א).
      4. חזור על פרוטוקולים כמתואר 2.1.3-2.1.6 לכמת את מספר mol של טעון Glu.
    4. הטענת מונומר Pt 3
      1. תוספת כיתה נטולה מים DMSO (4.5 מיליליטר), מונומר Pt (32.9 מ"ג, 33.3 μmol), HBTU (18.9 מ"ג, 50.0 μmol), נטולת מי כיתת CH 2Cl 2 (0.5 מ"ל), ואני Pr 2 נטו (20 μl) בסדר הזה תחת אווירה N 2 שרף שטף ומערבבים את התערובת במשך 12 שעות בטמפרטורת החדר (איור 2F).
      2. חזור על פרוטוקולים כמתואר 2.2.2-2.2.5 לכמת את מספר mol של מונומר Pt טעון 3.
    5. הטענת Glu
      1. להוסיף CH נטול מים בדרגה 2 Cl 2 (4.5 מ"ל), Glu · H 2 O (27.8 מ"ג, 62.9 μmol), HBTU (35.8 מ"ג, 94.4 μmol), נטול מים כיתה DMSO (0.5 מ"ל), ואני PR 2 נטו ( 50 μl) בסדר הזה תחת אווירה N 2 שרף שטף ומערבבים את התערובת במשך 12 שעות בטמפרטורת החדר.
      2. חזור על פרוטוקולים כמתואר 2.3.2-2.3.4 (איור 3B).
    6. הטענת מונומר Rh 4
      1. הוספת DMSO כיתה-נטול מים (4.5 מ"ל), 4 מונומר Rh (מ"ג 21.8, 23.3 μmol), HBTU (13.3 מ"ג, 35.0 μmol), CH נטול מים בדרגה 2 Cl 2 (0.5 מ"ל), ואני Pr 2 נטו (20 μl) בסדר הזה תחת אווירה N 2 שרף שטף ומערבבים את התערובת במשך 12 שעות ב (2G איור) בטמפרטורת החדר.
      2. חזור על פרוטוקולים כמתואר 2.2.2.
      3. חזור על פרוטוקולים כמתואר 2.6.1.
      4. חזור על פרוטוקולים כמתואר 2.2.2-2.2.5 לכמת את מספר mol של מונומר Rh טעון 4.
    7. הטענת Glu
      1. להוסיף CH נטול מים בדרגה 2 Cl 2 (4.5 מ"ל), Glu · H 2 O (20.4 מ"ג, 46.0 μmol), HBTU (26.2 מ"ג, 69.0 μmol), נטול מים כיתה DMSO (0.5 מ"ל), ואני PR 2 נטו ( 50 μl) בסדר הזה תחת אווירה N 2 שרף שטף ומערבבים את התערובת במשך 12 שעות בטמפרטורת החדר.
      2. חזור על פרוטוקולים כמתואר 2.3.2-2.3.4 (איור 3 ג).
    8. הטענת 2 [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy] אצטית (TEG) חומצה (8 CAS RN 16024-58-1; איור 1)
      1. להוסיף CH נטול מים בדרגה 2 Cl 2 (3 מ"ל), חומצה TEG (14 μl, 91.0 μmol), HBTU (51.7 מ"ג, 136.5 μmol), CH כיתה נטול מים 2 Cl 2 (2 מ"ל), ואני PR 2 נטו ( 50 μl) בסדר הזה תחת אווירה N 2 שרף שטף ומערבבים את התערובת במשך 12 שעות בטמפרטורת החדר.
      2. הסר את הפתרון על ידי סינון דרך לטמיון. לשטוף את השרף עם DMSO כיתה נטולת מים (3 מיליליטר, ערבוב 5 דקות) פעמים, MeOH כיתה נטולת מים (3 מיליליטר, ערבוב דקות 3) ו- CH-כיתה נטולת מי 2 2 Cl (3 מיליליטר, ערבוב 3 דקות) שלוש פעמים לסירוגין , ו- CH 2 פעמים Cl 2 (3 מיליליטר, 3 דקות ערבוב) שלוש כיתה נטולת מים.
    9. המחשוף של שרף בסוף סינתזה מוצק שלב
      1. לִשְׁטוֹףשרף עם אתר diethyl (4 מ"ל, 5 ערבוב דקות) שלוש פעמים, לייבש אותו תחת ואקום, ואת להתנפח זה עם 2 CH נטול כיתה Cl 2 (1 מ"ל, 5 ערבוב דקות).
      2. להוסיף תערובת של 3 CF CO 2 H (0.1 מ"ל), Et 3 SiH (20 μl), ו 1,2-dichloroethane (1.9 מ"ל) על השעיית ומערבבים את התערובת במשך 12 שעות בטמפרטורת החדר.
      3. הסר את הפתרון על ידי סינון דרך לטמיון, להוסיף תערובת חדשה של CF 3 CO 2 H (0.1 מ"ל), Et 3 SiH (20 μl), ו 1,2-dichloroethane (1.9 מ"ל) שרף, ומערבבים את התערובת במשך שעה 1 בטמפרטורת החדר.
      4. חזור על שלב 2.9.3 עד הפתרון הופך חזותית חסר צבע (איור 2H).
      5. מערבבים את כל הפתרונות כפי שהושג באמצעות פרוטוקולים 2.9.2-2.9.4 ולנתח את תוכנו של הפתרון המתקבל על ידי (איור 3D) המוני ספקטרומטריית 4,7,8,9.
      6. הסר מינים נדיפים של הפתרון על ידי evaporation ו לפזר את שאריות תערובת של CF 3 CO 2 H (0.2 מ"ל), Et 3 SiH (40 μl), ו 1,2-dichloroethane (3.8 מ"ל).
      7. מערבבים את התערובת במשך 24 שעות בטמפרטורת החדר לנתח את התוכן של הפתרון המתקבל על ידי ספקטרומטריית מסה 4,7,8,9 כדי לאשר את deprotection הקבוצות המלאה t Bu על שאריות הצד של 1 (3E איור).
      8. הסר מינים נדיפים של הפתרון על ידי אידוי.
    10. טיהור של 1
      1. Sonicate השאריות המוצקות כפי שנתקבל באמצעות פרוטוקול 2.9 ב CH 2 Cl 2 ו למזוג את הפתרון. חזור על תהליך זה עד הפתרון למזוג הופך חזותי חסר צבע.
      2. לנתח את התוכן של השאריות מוצקות כתוצאה ידי ספקטרומטריית מסת 4,7,8,9.
      3. לשטוף את השאריות עם MeOH (100 μl / 10 מ"ג) עם sonication, למזוג את הפתרון, ולנתח את התוכן כתוצאה sשאריות Olid ידי ספקטרומטריית מסה 4,7,8,9.
      4. ממיסים את שאריות (1 מ"ג) בתערובת של CH 3 CN (90 μl) ומים (10 μl) על ידי sonication ולשלב הפתרון המתקבל עם פוספט שנאגרו מלוחים (800 μl, 10 מ"מ, pH = 7.4). Sonicate את תערובת דגירה אותו ב 37 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות.
      5. חלץ את מינים צבעוניים ב supernatant למזוג בתערובת של 1,2-dichloroethane (500 μl), CN CH 3 (20 μl), ו CF 3 CO 2 H (20 μl). נתח את התמצית ידי המוני ספקטרומטריית 4,7,8,9 (איור 3F).
      6. חזור על החילוץ עד השלב מהימי הופך חזותי חסר צבע. מערבב את הפתרונים האורגניים ולהסיר מינים נדיפים על ידי אידוי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

איור 1 מציג את המבנים המולקולריים של המתחם, מבשרי היעד הסופי, ביניים. איור 2 מראה את התמונות של שרף איור 3 מציג את ספקטרה המונית MALDI-TOF של דגימות ב צעדים ההליך שנבחר. תמונות מתוך איור 2 א ל 2H מוצגות שינויים את הצבע והמראה של השרף שהוא עובר במהלך שלבי התגובה בסעיף 2 של הפרוטוקול. MALDI-TOF ספקטרומטריית מסה משמשת להתחקות אחר התגובות כדי לאשר את קיומו של מין היעד כצפוי.

איור 1
איור 1. מבנה מולקולרי של WSMOCA, מבשרים, ביניים (1) WSMOCA הממוקד.; (2, 3, 4) Ruמונומרים, Pt, ו Rh, בהתאמה; (5) מבשר אורגני עבור מונומר Ru 2; (6) מבשר אורגני עבור מונומר Pt 3 ו Rh מונומר 4; (7) Glu; (8) חומצת TEG; (9, 10, 11) ביניים סינתטי כדי להתגלות ב 2.3.3, 2.5.2, 2.7.2, בהתאמה. לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2. הופעות של השרף על הצעדים הסינתטיים שנבחרו תמונות (א) כפי שנרכש שרף TG סבר בבית הזכוכית לסינתזה מוצק שלב ב 2.1.1.; (ב) שרף תפח ב CH 2 Cl 2 (ג) שרף שטף לאחר deprotection של קבוצות Fmoc ב 2.1.4; (ד) שרף המרחפים פתרון והעמסת מונומר Ru 2 ב 2.2.1; (ה) שרף המרחפים פתרון והעמסת Glu ב 2.3.1; (ו) שרף המרחפים פתרון והעמסת מונומר Pt 3 ב 2.4.1; (ז) שרף המרחפים פתרון והעמסת מונומר Rh 4 ב 2.6.1; (ח) שרף המרחפים פתרון עבור התגובה מחשוף ב 2.9.4. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
איור 3. עקבות של הכנת 1 determ. שאינו עומד ידי ניתוח ספקטרומטריה ספקטרה המונית MALDI-TOF של דגימות כמו-בקעו מן שרף ליד המדרגות הנבחרות הסינתזה-השלב המוצק (פרוצדורות (א) 2.3.3 כדי לאשר את קיומו של 9; (ב) 2.5.2 כדי לאשר את קיומו של 10; (ג) 2.7.2 כדי לאשר את קיומו של 11; (ד) 2.9.5 כדי לאשר את קיומו של 1) ואלה של דגימות ב את השלבים הבאים (נהלים (ה) 2.9.7 כדי לאשר את deprotection קבוצות המלא Bu t על שאריות הצד של 1;. (ו) 2.10.5 לאשר בהעדר אותות גדולים אחרים מזו של 1) נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הסרה מושלמת של כימיקלים לא הרצויים מן השרף לא תמיד אפשר פשוט על ידי שטיפה עם ממסים שיכולים לפזר אותם כימיקלים בקלות. טכניקת מפתח לשטוף את השרף ביעילות היא לגרום לו להתנפח ולהתכווץ שוב ושוב כך הכימיקלים שנותרו בתוך ייאלצו החוצה. זו הסיבה מדוע שרף בהליך שלנו מטופל עם CH 2 Cl 2 ו MeOH לסירוגין כפי שהוא נשטף (למשל, פרוטוקול 2.1.4).

כתוצאה מכך של תגובות צימוד רצופות שאינם כמותיים מרובים, בסך של מערך ממוקד בתערובת כמו-בקעה בסוף הסינתזה-השלב המוצק יכול להיות קטן. למרות כל תגובה בסינתזה-השלב המוצק היא בדרך כלל רק נערכה פעם, אותה תגובת הצימוד ניתן לחזור מספר פעמים, כפי שהודגמה בפרוטוקול 2.6, אם יש צורך לשפר את תשואת הצימוד הכוללת של צעד התגובה המתאים. על ידי חזרה על אותו coupling תגובת שתי פעמים, ~ 10% תשואה גדולה יותר של תגובת הצימוד המתאימה יכולה להתממש.

בניגוד מונומרים חומצות אמיניות Fmoc מוגנים נפוצים לסינתזת פוליפפטיד מוצק שלב, אלה מונומרים נושאות קומפלקס מתכת עבור מערכי peptidic multimetallic בדרך כלל להראות תשואה של לא יותר מ -80% בתגובות הצימוד שלהם על פני השטח של השרף. אפקט סטרי בשל נוכחותם של מחצית מורכבת מתכת מגושמת לשחק תפקיד, כמו החדרת יחידת חומצה אמינית אחת על-מסוף C של מונומר לפעמים משפרת תשואת הצימוד שלה באופן דרסטי. עם זאת, אפילו שינויים כאלה של מבנה מונומר עדיין לא מספיק כדי לייעל את תגובות צימוד כמותית. זוהי סוגיה לטפל בעתיד, במיוחד לייצור התפוקה הגבוהה של מערכי peptidic multimetallic באמצעות האוטומציה של התהליך כולו של מתודולוגיה זו, כפי שכבר הוקמה בשינה במקרה של סינתזת פוליפפטיד מוצק שלב. בהשוואת סינתזת פתרון פאזיים, אחד היתרונות החשובים של סינתזה מוצק שלב היא ההפרדה הקלה של מוצרים המחוברים שרף מכימיקלים אחרים את הפתרון על ידי סינון ושטיפה עם ממסים שיכולים לפזר אותם. 11 תכונה זו שימושית במיוחד עבור הסינתזה של מיני multimetallic שאת ההפרדה / טיהור לא קלה עם שיטות אחרות. לפיכך, הפרוטוקול מודגש כאן הוא הבחירה המעשית היחידה לעשות מערכי peptidic multimetallic שיש רצף קבוע מראש של שלוש או יותר מתכות שונות. יתר על כן, בשל הפשטות של שיטה זו, הפרוטוקול יכול לכסות את הייצור של מגוון רחב יותר של מתחמי heteronuclear multimetallic מאלה נגישים כבר קיימים סינתטי גישות 1,2,3.

כפי שמרכיבים המיוצרים על ידי שיטה זו יש רצף מושלם מבוקר של מרכזי מתכת לאורך עמוד שדרת פפטיד, הם ערעורing מועמדים כדי לחקור את ההשפעות של מבני רצף מוסדר כגון על האינטראקציות עם מולקולות ביו קשור (למשל, פפטידים, חלבונים, חומצות גרעין, סוכרים, אשר גם להן יש רצף מוסדר במבנה שלהם). זהו התמריץ שלנו כדי להפוך את המוצרים מסיסים במים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Dichloro(1,5-cyclooctadiene)platinum(II) TCI D3592
Rhodium(III) chloride trihydrate Kanto Chemical 36018-62
Phosphate buffered saline, tablet Sigma Aldrich P4417-50TAB 
NovaSyn TG Sieber resin Novabiochem 8.55013.0005
HBTU TCI B1657
Benzoic anhydride Kanto Chemical 04116-30
Trifluoroacetic acid Kanto Chemical 40578-30
Triethylsilane TCI T0662
2-[2-(2-Methoxyethoxy)ethoxy]acetic acid Sigma Aldrich 407003 Dried over 3 Å sieves
Dithranol Wako Pure Chemical Industries 191502
N-methylimidazole TCI M0508
Piperidine Kanto Chemical 32249-30
4'-(4-methylphenyl)-2,2':6',2"-terpyridine Sigma Aldrich 496375
Dehydrated grade dimethylsulfoxide Kanto Chemical 10380-05 
Dehydrated grade methanol Kanto Chemical 25506-05 
Dehydrated grade dichloromethane Kanto Chemical 11338-84
MeOH Kanto Chemical 25183-81 
Dimethylsulfoxide Kanto Chemical 10378-70
Ethyl acetate Kanto Chemical 14029-81
Acetonitrile Kanto Chemical 01031-70 
1,2-dichloroethane Kanto Chemical 10149-00
Diethyl ether Kanto Chemical 14134-00 
Dichloromethane Kanto Chemical 10158-81

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Takanashi, K., et al. Heterometal Assembly in Dendritic Polyphenylazomethines. Bull. Chem. Soc. Jpn. 80, 1563-1572 (2007).
  2. Packheiser, R., Ecorchard, P., Rüffer, T., Lang, H. Heteromultimetallic Transition Metal Complexes Based on Unsymmetrical Platinum(II) Bis-Acetylides. Organometallics. 27, 3534-3536 (2008).
  3. Sculfort, S., Braunstein, P. Intramolecular d10-d10 Interactions in Heterometallic Clusters of the Transition Metals. Chem. Soc. Rev. 40, 2741-2760 (2011).
  4. Vairaprakash, P., Ueki, H., Tashiro, K., Yaghi, O. M. Synthesis of Metal-Organic Complex Arrays. J. Am. Chem. Soc. 133, 759-761 (2011).
  5. Jacoby, M. Synthesis: Method Couples Various Metals in Predetermined Sequences. C&EN. 89, (2011).
  6. White, P., Eds Dörner, B. Synthetic Notes. Peptide Synthesis 2008/2009. , Merck: Germany. (2009).
  7. Sajna, K. V., Fracaroli, A. M., Yaghi, O. M., Tashiro, K. Modular Synthesis of Metal-Organic Complex Arrays Containing Precisely Designed Metal Sequences. Inorg. Chem. 54, 1197-1199 (2015).
  8. Sukul, P. K., et al. A Water-Soluble Metal-Organic Complex Array as a Multinuclear Heterometallic Peptide Amphiphile That Shows Unconventional Anion Dependency in Its Self-Assembly. Chem. Commun. 52, 1579-1581 (2016).
  9. Fracaroli, A. M., Tashiro, K., Yaghi, O. M. Isomers of Metal-Organic Complex Arrays. Inorg. Chem. 51, 6437-6439 (2012).
  10. Gude, M., Ryf, J., White, P. D. An Accurate Method for the Quantitation of Fmoc-Derivatized Solid Phase Supports. Letters in Peptide Science. 9, 203-206 (2002).
  11. Merrifield, R. B. Solid Phase Peptide Synthesis. I. The Synthesis of a Tetrapeptide. J. Am. Chem. Soc. 85, 2149-2154 (1963).

Tags

כימיה גיליון 116 מתחמי heterometallic multinuclear סינתזת פוליפפטיד מוצק שלב מסיסות במים רותניום פלטינה רודיום
סינתזה של מערך מורכב מתכת-אורגנית נמס במים
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bose, P., Sukul, P. K., Yaghi, O.… More

Bose, P., Sukul, P. K., Yaghi, O. M., Tashiro, K. Synthesis of a Water-soluble Metal–Organic Complex Array. J. Vis. Exp. (116), e54513, doi:10.3791/54513 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter