Methodenartikel

Hydrolyse eines Ni-Schiff-Base-Komplex unter Verwendung von Bedingungen, die für Retention von säurelabilen Schutzgruppen

DOI:

10.3791/55677

⸱

6. April 2017

 ,  , 
1Department of Chemistry, Slippery Rock University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Hier stellen wir eine effiziente Hydrolyse und anschließender Fmoc Schutz einer Aminosäure isoliert aus einer Ni-Schiff-Base-Komplex. Hydrolysebedingungen hier vorgestellten sind geeignet für die Verwendung bei der Beibehaltung der säurelabilen Seitenkettenschutzgruppen erforderlich ist. Diese Technik kann auf eine Vielzahl von Substraten unnatürlicher Aminosäuren anpassbar sein.

Zusammenfassung

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Unnatürliche Aminosäuren, Aminosäuren Seitenkettenfunktionalitäten, die nicht üblicherweise in der Natur gesehen, wird zunehmend in der synthetischen Peptidsequenzen gefunden. Synthese einiger unnatürliche Aminosäuren beinhaltet oft die Verwendung eines Vorläufers, bestehend aus einer Schiff-Base durch einen Nickelkation stabilisiert. Unnatürliche Seitenketten können in diesem Schiff-Base-Komplex gefunden auf einem Aminosäurerückgrat eingebaut werden. Die resultierenden unnatürlichen Aminosäure können dann aus dieser Komplex unter Verwendung von Hydrolyse der Schiffschen-Base isoliert werden, typischerweise durch Rückfluss in stark saurer Lösung einsetzt. Diese stark sauren Bedingungen können säurelabilen Seitenkettenschutzgruppen, die für die nicht natürlichen Aminosäuren verwendet werden in Mikrowellen-unterstützten Festphasen-Peptidsynthese entfernt werden. In dieser Arbeit präsentieren wir eine effiziente Hydrolyse und anschließender Fmoc Schutz eines aus einer Ni-Schiff-Base-Komplex isoliert Aminosäure. Hydrolysebedingungen in dieser Arbeit vorgestellten eignen sich zur Aufbewahrung von säurelabilen side Ketten-Schutzgruppen und kann auf eine Vielzahl von Substraten unnatürlicher Aminosäuren anpassbar sein.

Einleitung

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Unnatürliche Aminosäuren (UAA'S) Lagerseitenketten, die sich von denen der zwanzig natürlich vorkommenden Aminosäuren, die in der Natur gefunden variieren haben einen Nutzen in einer breiten Palette von Anwendungen zu finden. Synthese dieser UAA ist, kann jedoch schwierig sein, in Abhängigkeit von der Struktur der Seitenketten und der Stereochemie des Aminosäure-Rückgrats. CH - Bindungsaktivierung von Glycin in Zusammenhang mit einer Nickel Schiff-Base - Komplex wird verwendet, um 2 fluoriert oder heterocyclischen Seitenketten , die eine Vielzahl von Aminosäurederivaten einschließlich α, β-Diaminosäuren 1 und UAA des Lager zu erzeugen. 3

Nach Zugabe von unnatürlichen Seitenketten funktionalisiertes UAA der typischerweise aus dem Schiffschen-Base - Komplex , der durch Rückfluss in Salzsäure entfernt werden und anschließend 4 Ionenaustauschchromatographie isoliert werden. Während im Allgemeinen effizient, erzeugt dieses Protokoll einmino Säuren, die zur Verwendung in der Festphasen-Peptidsynthese (SPPS) ungeeignet sein können. Die Art der SPPS erfordert die Anwesenheit von säurelabilen Seitenkettenschutzgruppen und die starken sauren Natur von typischen Ni-Schiff-Basen-Zersetzungsbedingungen verhindert Isolierung der UAA des mit diesen Schutzgruppen intakt. Nach unserer Kenntnis hat nur eine alternative Zersetzungsverfahren berichtet worden: Die Verwendung von Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) und Hydrazin bei erhöhten Temperaturen, 5 Bedingungen , die sich nicht für alle Seitenketten - Schutzgruppen, wie Phthalimide geeignet sein können.

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Abbildung 1: Synthese von Ni-PBP-Gly aus Ni 2+, PBP und Glycin (Gly). Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Hier beschreiben wir ein Verfahren zur Hydrolyse eines Ni-Schiff-Base - Komplexes, Ni-PBP-Gly (Abbildung 1). Dieser Komplex, abgeleitet von Ni 2+, Glycin und Pyridin-2-carbonsäure (2-benzoyl-phenyl) -amid (PBP), 6 ist gezeigt worden , eine nützliche Plattform für die Synthese einer Vielzahl von UAA des sein und ist einfach zugänglich unter Verwendung eines zweistufigen Syntheseweg. 7 Synthese dieses Komplexes ist literatur dagewesene in hohen Ausbeute. 6 Unsere Ergebnisse unten beschrieben zeigen die Anwendbarkeit der Bedingungen der Hydrolyse EDTA bei schwach sauren bis neutralen pH - Bedingungen , die für die Verwendung mit UAA des Lagersäurelabilen Seitenkettenschutzgruppen verwendet. Nach der Hydrolyse kann die resultierende wässrige Lösung getrennt und sofort auf Standard - Fmoc - Schutzbedingungen unterzogen werden , um ein Fmoc-geschützte Aminosäure (Abbildung 2) zu ergeben.


Abbildung 2: Hydrolyse und Fmoc-Schutz einer Aminosäure isoliert aus Ni-PBP-Gly. Reaktionsbedingungen: i. EDTA (12 Äquiv), pH 4,5; ii. Ethylacetat Waschen und Einstellung auf pH 7; iii. Fmoc-OSu (1 Äquiv), NaHCO 3 (2 Äquivalente). Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

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Protokoll

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1. Hydrolyse von Ni-Schiff-Base-Komplex

  1. Man löst 1 mmol des Ni-PBP-Schiff-Base - Komplexes in 40 ml N, N - Dimethylformamid (DMF) mit in einem 250 ml Rundkolben bei Raumtemperatur gerührt wird.
  2. 60 ml von 0,2 M wässrigen EDTA-Lösung, pH 4,5.
  3. Unter Verwendung eines magnetischen Rührstabs und Platte rühren, über Nacht rühren die kombinierte Lösung. Da der Schiff-Base-Komplex hydrolysiert wird, wird die Farbe von einem tiefen Rot nach Weiß verschieben.
  4. Nach Beendigung der Reaktion, wie durch das Fehlen jeglicher Rotfärbung angegeben, übertragen, um die Reaktion in einen 250 ml Scheidetrichter.
  5. In 50 ml Dichlormethan, die Kappe des Trenntrichter und mischen. Lassen Sie das organische Wasch in einen Abfallbecher. Wiederholen Sie diesen Vorgang dreimal PBP und jegliches restlichen Ni-PBP-Schiff-Base-Komplex zu entfernen. Sammeln der verbleibenden wässrigen Schicht in einem 250 ml Rundkolben.

2. Fmoc Schutz von Hydrolyzed Aminosäure

    die isolierte wässrige Phase aus Schritt 1.5 oben beschrieben, auf pH 7 festen Natriumbicarbonat verwendet wird. Überprüfen Sie pH pH-Teststreifen regelmäßig verwenden.
  1. Hinzufügen 168 mg Natriumbicarbonat (2,00 mmol, 2 Äquivalente) zu der Lösung und Rühren eines magnetischen Rührstabs und unter Verwendung Rührplatte.
  2. Man löst 337 mg Fmoc - N - hydroxysuccinimidester (1,00 mmol, 1 equiv) in einer minimalen Menge von Dioxan (ca. 4 oder 5 ml) in einem 10 ml Glasfläschchen. Diese Lösung in der wässrigen Lösung und rühre über Nacht.
  3. Nachdem man über Nacht rührt die Reaktion, säuert die erhaltene Lösung auf pH 2 mit 1 M Salzsäure. Überprüfen Sie pH pH-Teststreifen regelmäßig verwenden.
  4. Übertragen, um die Reaktion in einen 250 ml Scheidetrichter überführt und mit 50 ml Ethylacetat. Kappe der Trenntrichter, gut mischte, und sammeln die organische Schicht in einer 250 ml-Erlenmeyerkolben. Wiederholen Sie diesen Vorgang zwei weitere Male, die organischen Extrakte kombiniert. Die vereinigten organischen Extrakte werden mit ca. 3 g Magnesium sulfate.
  5. Konzentrieren der vereinigten organischen Extrakte mit einem Rotationsverdampfer der rohen Fmoc-geschützten Aminosäure zu ergeben.

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Ergebnisse

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Wir nahmen an, dass die Entfernung des Ni 2+ aus der Ni-PBP-Gly - Komplex könnte eine effiziente wässrige Hydrolyse der Schiffschen-Base , ohne die Notwendigkeit für raue pH - Bedingungen ermöglichen. Als EDTA eine kostengünstige und gut untersuchten Chelatbildner ist, 10 die Hypothese aufgestellt , dass wir die Zugabe von EDTA zu einer Lösung von Ni-PBP-Gly Chelatisierung von Ni 2+ -Ionen erleichtern würde, wodurch die Hydrolyse des Komplexe...

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Diskussion

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Das oben beschriebene Protokoll ist nützlich in seiner Fähigkeit, die Isolierung aus einer Aminosäurerückgrat aus einem Ni-Schiff-Base-Komplex unter milden pH-Bedingungen und anschließenden Fmoc-Schutz dieses isolierten Aminosäure durch zwei kritische Schritte zu erleichtern. Der erste Schritt beinhaltet Rühren eine DMF / Wasser-Lösung, enthaltend EDTA Freisetzung der Aminosäure aus dem Komplex zu erleichtern. Residual-Komplex oder organische Nebenprodukte können leicht mit der Extraktion entfernt werden. Der zweite Sch...

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Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Danksagungen

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Finanzierung durch Slippery Rock University. Wir möchten, dass T. Boron III (Slippery Rock University) und C. Haney (University of Pennsylvania) für ihre Erkenntnisse danken.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Ni-PBP-GlySynthetisiert aus dem veröffentlichten Protokoll
DMFFisherD119-4
EDTAFisherS311-100
DichlormethanAcrosAC610050040
NatriumbicarbonatFisherS233-500
Fmoc-OSuChem-Impex"00147"
DioxanFisherD111-500
SalzsäureFisherA144-500
EthylacetatAcrosAC610060040
MagnesiumsulfatFisherM65-500
ZEOPrep 60ECO Silica GelZEOChem
HexaneFisher3200250.650.443
Chromatographie-Säule
pH-Teststreifen
Rotationsverdampfer
250 mL Scheidetrichter
250 mL Rundkolben
Rührstab
Rührplatte

Referenzen

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  1. Wang, J., Shi, T., Deng, G., Jiang, H., Liu, H. Highly Enantio- and Diastereoselective Mannich Reactions of Chiral Ni(II) Glycinates with amino sulfones. Efficient asymmetric synthesis of aromatic α,β-diamino acids. J. Org. Chem. 73 (21), 8563-8570 (2011).
  2. Wang, J., Lin, D., Zhou, S., Ding, X., Soloshonok, V. A., Liu, H. Asymmetric synthesis of sterically and electronically demanding linear ω,-trifluoromethyl containing amino acids via alkylation of chiral equivalents of nucleophilic glycine and alanine. J. Org. Chem. 76 (2), 684-687 (2011).
  3. Wang, J., Zhou, S., Lin, D., Ding, X., Jiang, H., Liu, H. Highly diastereo- and enantioselective synthesis of syn-β,-substituted tryptophans via asymmetric Michael addition of a chiral equivalent of nucleophilic glycine and sulfonylindoles. Chem. Commun. 47 (29), 8355-8357 (2011).
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Schlagwörter

Ni Schiff BaseUnnatural Amino AcidsAcid Labile Protecting GroupsFmoc ProtectionAmino Acid HydrolysisEDTA HydrolysisSide Chain Protecting GroupsSolid Phase Peptide SynthesisNickel Complex IsolationMild pH Conditions

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