Artículo de método

Hidrólisis de un Ni-Schiff-base compleja usando condiciones adecuadas para la retención de los grupos protectores lábiles en medio ácido

DOI:

10.3791/55677

⸱

6 de abril de 2017

 ,  , 
1Department of Chemistry, Slippery Rock University

En este artículo

Resumen

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A continuación, presentamos una hidrólisis eficiente y la posterior protección Fmoc de un aminoácido aislado a partir de un complejo de Ni-Schiff-base. condiciones de hidrólisis se presentan aquí son adecuados para su uso cuando se requiere retención de los grupos protectores de la cadena lateral lábil en medio ácido. Esta técnica puede ser adaptable a una variedad de sustratos de aminoácidos no naturales.

Resumen

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Los aminoácidos no naturales, aminoácidos que contienen funcionalidades de la cadena lateral no se ven comúnmente en la naturaleza, se encuentran cada vez más en las secuencias de péptidos sintéticos. Síntesis de algunos aminoácidos no naturales a menudo incluye el uso de un precursor que consiste en una base de Schiff estabilizado por un catión de níquel. Unnatural cadenas laterales se pueden instalar en una cadena principal de aminoácido que se encuentra en este complejo Schiff-base. El aminoácido no natural resultante puede ser aislado de este complejo utilizando la hidrólisis de la base de Schiff, típicamente mediante el empleo de reflujo en solución fuertemente ácida. Estas condiciones altamente ácidas pueden eliminar el ácido lábil cadena lateral de los grupos protectores necesarios para los aminoácidos no naturales a ser utilizados en la síntesis de péptidos en fase sólida con ayuda de microondas. En este trabajo, se presenta una hidrólisis eficaz y posterior protección Fmoc de un aminoácido aislado de un complejo de base Ni-Schiff. condiciones de hidrólisis se presentan en este trabajo son adecuados para la retención de s lábiles en medio ácidoDe cadena ide grupos protectores y puede ser adaptable a una variedad de sustratos de aminoácidos no naturales.

Introducción

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Los aminoácidos no naturales cadenas laterales de apoyo (de SAU) que varían de los de los veinte aminoácidos de origen natural encontrados en la naturaleza han encontrado utilidad en una amplia gama de aplicaciones. La síntesis de estos de UAA, sin embargo, puede ser difícil dependiendo de la estructura de las cadenas laterales y la estereoquímica de la cadena principal de aminoácidos. CH activación de la unión de la glicina en el contexto de un complejo de base de Schiff de níquel se ha usado para producir una variedad de derivados de aminoácidos incluyendo α, ácidos 1 ß-diamino y el cojinete de UAA fluorado 2 o heterocíclicos cadenas laterales. 3

Después de la adición de no naturales cadenas laterales, funcionalizado UAA de se eliminan típicamente del complejo de base de Schiff por el reflujo en ácido clorhídrico 4 y están aislados posteriormente utilizando cromatografía de intercambio iónico. Aunque generalmente eficaz, este protocolo genera unaácidos mino que pueden ser inadecuados para el uso en la síntesis de péptidos en fase sólida (SPPS). La naturaleza de SPPS requiere la presencia de grupos de ácido lábil proteger la cadena lateral y la naturaleza fuertemente ácida de condiciones típicas de descomposición Ni-Schiff-base evita el aislamiento de UAA de con estos grupos protectores intactos. Para nuestro conocimiento, se ha informado sólo un método de descomposición alternativa: uso de ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) e hidrazina a temperaturas elevadas, 5 condiciones que en sí mismos pueden no ser adecuado para algunos protectores de cadena lateral grupos tales como ftalimidas.

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Figura 1: Síntesis de Ni-PBP-Gly de Ni2 +, PBP, y glicina (Gly). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Aquí, se presenta un método para la hidrólisis de un complejo de Ni-Schiff-base, Ni-PBP-Gly (Figura 1). Este complejo, derivado de Ni2 +, glicina y 2 piridina-carboxílico (2-benzoil-fenil) -amida del ácido (PBP), 6 se ha demostrado ser una plataforma útil para la síntesis de una variedad de UAA de y es de fácil accesibles mediante una ruta sintética de dos pasos. 7 Síntesis de este complejo es la literatura-precedentes de alto rendimiento. 6 Nuestros resultados descritos a continuación demuestran la aplicabilidad de condiciones de hidrólisis utilizando EDTA a ligeramente ácido a condiciones de pH neutro apropiados para su uso con el cojinete lábil en medio ácido cadena lateral de UAA grupos protectores. Después de la hidrólisis, la solución acuosa resultante puede ser aislado y sometido inmediatamente a las condiciones de protección de Fmoc estándar para producir un aminoácido protegido con Fmoc (Figura 2).


Figura 2: La hidrólisis y Fmoc-protección de un aminoácido Aislado de Ni-PBP-Gly. Condiciones de reacción: i. EDTA (12 equiv), pH 4,5; ii. Etil lavado de etilo y ajuste a pH 7; iii. Fmoc-OSu (1 equiv), NaHCO3 (2 equiv). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Protocolo

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1. La hidrólisis del complejo Ni-Schiff-Base

  1. Disolver 1 mmol del complejo de Ni-PBP-Schiff-base en 40 ml de N, N-dimetilformamida (DMF) con agitación en un matraz de 250 ml de fondo redondo a temperatura ambiente.
  2. Añadir 60 ml de solución acuosa de EDTA 0,2 M, pH 4,5.
  3. Usando una barra de agitación magnética y placa de agitación, se agita la solución combinada durante la noche. Como se hidroliza el complejo de base de Schiff, el color cambiará de un color rojo oscuro a blanco.
  4. Después de la terminación de la reacción, como se indica por la ausencia de cualquier colorante rojo, la transferencia de la reacción a un embudo de separación de 250 ml.
  5. Añadir 50 ml de diclorometano, la tapa del embudo de separación, y mezclar. Escurrir el lavado orgánico en un vaso de precipitados de residuos. Repita este proceso tres veces para eliminar PBP y cualquier complejo de Ni-PBP-Schiff-base residual. Se recoge la capa acuosa restante en un matraz de fondo redondo de 250 mL.

2. Protección Fmoc de Hidrolizado de Aminoácidos

  1. Ajustar la capa acuosa aislada de la etapa 1.5 se ha descrito anteriormente a pH 7 usando bicarbonato sódico sólido. Verificar el pH periódicamente utilizando tiras de prueba de pH.
  2. Añadir 168 mg de bicarbonato de sodio (2,00 mmol, 2 equiv) a la solución y se agita usando una barra de agitación magnética y placa de agitación.
  3. Disolver 337 éster de hidroxisuccinimida Fmoc N mg (1,00 mmol, 1 equiv) en una cantidad mínima de dioxano (aproximadamente 4 o 5 ml) en un vial de 10 mL. Transfiera esta solución a la solución acuosa y se agita durante la noche.
  4. Después de dejar que la reacción en agitación durante la noche, se acidifica la solución resultante a pH 2 con ácido clorhídrico 1 M. Verificar el pH periódicamente utilizando tiras de prueba de pH.
  5. La transferencia de la reacción a un embudo de separación de 250 ml y añadir 50 ml de acetato de etilo. Se tapa el embudo de decantación, se mezcla bien, y recoger la capa orgánica en un matraz Erlenmeyer de 250 ml. Repetir este proceso dos veces más, la combinación de los extractos orgánicos. Se secan los extractos orgánicos combinados con aproximadamente 3 g de Sulfat magnesiomi.
  6. Se concentran los extractos orgánicos combinados usando un evaporador rotatorio para dar el crudo aminoácido protegido con Fmoc.

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Resultados

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La hipótesis de que la retirada de la Ni 2+ desde el complejo de Ni-PBP-Gly podría permitir una hidrólisis acuosa eficiente de la base de Schiff sin la necesidad de condiciones de pH severas. Como EDTA es un agente quelante de bajo costo y bien estudiado, 10 La hipótesis de que la adición de EDTA a una solución de Ni-PBP-Gly facilitaría la quelación de iones Ni2 +, promoviendo así la hidrólisis del complejo.

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Discusión

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El protocolo descrito anteriormente es útil en su capacidad para facilitar el aislamiento de un esqueleto de aminoácidos de un complejo de Ni-Schiff-base en condiciones de pH suaves y posterior protección Fmoc de esta aislada de ácido amino a través de dos pasos críticos. El primer paso implica la agitación de una solución de DMF / agua que contenía EDTA para facilitar la liberación del ácido amino del complejo. subproductos complejas o orgánicos residuales se pueden eliminar fácilmente con la extracción. El segundo pas...

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Divulgaciones

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Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La financiación proporcionada por la Universidad de Slippery Rock. Nos gustaría dar las gracias a T. III boro (Universidad de Slippery Rock) y C. Haney (Universidad de Pennsylvania) por sus ideas.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Ni-PBP-GlySintetizado a partir del protocolo publicado
DMFFisherD119-4
EDTAFisherS311-100
DiclorometanoAcrosAC610050040
Bicarbonato de sodioFisherS233-500
Fmoc-OSuChem-Impex"00147"
DioxanoFisherD111-500
Ácido clorhídricoFisherA144-500
Acetato de etiloAcrosAC610060040
sulfato de magnesioFisherM65-500
ZEOPrep 60ECO Gel de síliceZEOChem
HexanesFisher3200250.650.443
Columna de cromatografía Tiras
reactivas de
Evaporador
250 mL Embudo
250 mL Matraz
Barra
Placa
pHrotativoseparadorde fondo redondode agitación de agitación

Referencias

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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).
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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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