Article de méthode

Hydrolysats d'un complexe Ni-base de Schiff Conditions Utilisation Convient pour le maintien de groupes protecteurs d'acide labile

DOI :

10.3791/55677

⸱

6 avril 2017

 ,  , 
1Department of Chemistry, Slippery Rock University

Dans cet article

Résumé

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Ici, nous présentons une hydrolyse efficace et une protection Fmoc ultérieure d'un acide aminé isolé à partir d'un complexe à base de Ni-Schiff. Les conditions d'hydrolyse présentées ici sont appropriés pour une utilisation lors de la rétention des groupes protecteurs de chaîne latérale d'acide-labile est nécessaire. Cette technique peut être adaptée à une variété de substrats d'acides aminés non naturels.

Résumé

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acides aminés non naturels, des acides aminés contenant des fonctionnalités de chaîne latérale non couramment observés dans la nature, sont de plus en plus trouvent dans des séquences de peptides synthétiques. Synthèse de certains acides aminés non naturels comprennent souvent l'utilisation d'un précurseur constitué d'une base de Schiff stabilisée par un cation de nickel. Unnatural chaînes latérales peuvent être installés sur un acide aminé squelette retrouvé dans cette base de Schiff complexe. L'acide aminé non naturel qui en résulte peut alors être isolé à partir de ce complexe en utilisant l'hydrolyse de la base de Schiff, typiquement en utilisant un reflux dans une solution fortement acide. Ces conditions fortement acides peuvent éliminer les groupes protecteurs de chaîne latérale labile acide nécessaire pour les acides aminés non naturels à utiliser dans la synthèse des peptides en phase solide assistée par micro-ondes. Dans ce travail, nous présentons une hydrolyse efficace et une protection Fmoc ultérieure d'un acide aminé isolé à partir d'un complexe à base de Ni-Schiff. Les conditions d'hydrolyse présentées dans ce travail sont adaptés à la rétention de l'acide s-labilesles groupes protecteurs de chaîne ide et peuvent être adaptable à une variété de substrats d'acides aminés non naturels.

Introduction

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Les acides aminés non naturels de chaînes latérales d'appui (SAU) de variant de celles des vingt acides aminés naturels trouvés dans la nature ont trouvé une utilité dans une large gamme d'applications. peut être difficile cependant, la synthèse de ces années SAU, en fonction de la structure des chaînes latérales et la stéréochimie du squelette d'acide aminé. Activation de la liaison CH de glycine dans le contexte d'un complexe de nickel-base de Schiff a été utilisé pour produire une variété de dérivés d'acides aminés , y compris α, des acides ß-diamino 1 et le palier de SAU fluoré 2 ou hétérocycliques chaînes latérales. 3

Après addition de chaînes latérales non naturelles, fonctionnalisés SAU de sont typiquement éliminés du complexe de base de Schiff par reflux dans de l' acide chlorhydrique 4 et sont ensuite isolés en utilisant une Chromatographie par échange d'ions. Bien que généralement efficace, ce protocole génère unmino acides qui peuvent être inappropriés pour une utilisation dans la synthèse de peptides en phase solide (SPPS). La nature de SPPS nécessite la présence de groupes protecteurs de chaîne latérale labile en milieu acide et de la nature fortement acide de conditions typiques de décomposition Ni-base de Schiff empêche l'isolement de la SAU de ces groupes protecteurs intacts. À notre connaissance, seul un procédé de décomposition de remplacement a été rapporté: utilisation de l' acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA) et de l' hydrazine à des températures élevées, 5 des conditions qui eux - mêmes peuvent ne pas convenir à certains groupes protecteurs de chaîne latérale comme phtalimides.

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Figure 1: Synthèse de Ni-PBP-Gly parmi Ni 2+, PBP, et Glycine (Gly). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Ici, nous rapportons un procédé pour l' hydrolyse d'un complexe à base de Ni-Schiff, Ni-PBP-Gly (Figure 1). Ce complexe, dérivé de Ni 2+, de la glycine et la pyridine-2-carboxylique (2-benzoyl-phényl) -amide (PBP), 6 a été démontrée comme étant une plate - forme utile pour la synthèse d'une variété de de SAU et est facilement accessible en utilisant une voie de synthèse en deux étapes. 7 Synthèse de ce complexe est la littérature avec un rendement élevé nombreux précédents. 6 Les résultats décrits ci - dessous démontrent l'applicabilité des conditions d'hydrolyse en utilisant de l' EDTA à modérément acide à des conditions de pH neutres appropriés pour être utilisés avec des groupes protecteurs à chaîne latérale d'acide-labile de palier SAU. Après l' hydrolyse, la solution aqueuse résultante peut être isolée et soumise immédiatement à des conditions de protection Fmoc standard pour permettre un acide aminé protégé par Fmoc (figure 2).


Figure 2: Hydrolyse et Fmoc-protection d'un acide aminé isolé à partir de Ni-PBP-Gly. Conditions de réaction: i. EDTA (12 équiv), pH 4,5; ii. acétate d'éthyle lavage et ajustement à un pH de 7; iii. Fmoc-OSu (1 équiv), NaHCO 3 (2 équiv). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

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Protocole

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1. L'hydrolyse du complexe Ni-base de Schiff

  1. Dissoudre 1 mmol du complexe à base de Ni-PBP-Schiff dans 40 ml de N, N - diméthylformamide (DMF) sous agitation dans un ballon à fond rond de 250 ml à la température ambiante.
  2. Ajouter 60 ml de 0,2 M de solution aqueuse d'EDTA, pH 4,5.
  3. L'utilisation d'un barreau d'agitation magnétique et de la plaque sous agitation, agitation pendant une nuit la solution combinée. Comme le complexe base de Schiff est hydrolysé, la couleur passera d'un rouge profond au blanc.
  4. Après achèvement de la réaction, comme indiqué par l'absence d'une coloration rouge, transférer la réaction dans une ampoule à décanter de 250 mL.
  5. Ajouter 50 ml de dichlorométhane, plafonner l'ampoule à décanter, et mélanger. Vidanger le lavage organique dans un bécher de déchets. Répéter cette opération trois fois pour éliminer PBP et tout complexe Ni-PBP-base de Schiff résiduelle. Recueillir la phase aqueuse restante dans un ballon à fond rond de 250 mL.

2. Protection de Fmoc hydrolysée acides aminés

  1. Régler la phase aqueuse isolée de l'étape 1.5 décrite ci-dessus à pH 7 en utilisant du bicarbonate de sodium solide. Vérifier le pH en utilisant périodiquement des bandelettes de test de pH.
  2. Ajouter 168 mg de bicarbonate de sodium (2,00 mmol, 2 équiv) à la solution et on agite en utilisant un barreau d'agitation magnétique et de la plaque sous agitation.
  3. Dissoudre 337 mg de Fmoc N - hydroxysuccinimide ester (1,00 mmol, 1 équivalent) dans une quantité minimale de dioxanne (environ 4 ou 5 mL) dans un flacon de 10 mL. Transférer cette solution dans la solution aqueuse et agiter pendant une nuit.
  4. Après avoir laissé la réaction sous agitation jusqu'au lendemain, on acidifie la solution résultante à pH 2 avec de l'acide chlorhydrique 1 M. Vérifier le pH en utilisant périodiquement des bandelettes de test de pH.
  5. Transférer la réaction dans une ampoule à décanter de 250 ml et ajouter 50 ml d'acétate d'éthyle. Cap l'ampoule à décanter, bien mélanger et recueillir la couche organique dans un Erlenmeyer de 250 ml. Répéter ce procédé deux fois de plus, en combinant les extraits organiques. Sécher les extraits organiques combinés avec environ 3 g de sulfat de magnésiume.
  6. On concentre les extraits organiques combinés à l'aide d'un évaporateur rotatif pour donner le produit brut de l'acide aminé protégé par Fmoc.

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Résultats

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Nous émettons l' hypothèse que le retrait du Ni 2+ du complexe Ni-PBP-Gly pourrait permettre à une hydrolyse aqueuse efficace de la base de Schiff , sans la nécessité de conditions de pH difficiles. Comme EDTA est un agent chélatant peu coûteux et bien étudié, 10 nous avons supposé que l' addition d'EDTA à une solution de Ni-PBP-Gly faciliterait la chélation des ions Ni 2+, favorisant ainsi l' hydrolyse du complexe.

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Discussion

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Le protocole décrit ci-dessus est utile pour sa capacité à faciliter l'isolement d'un squelette d'acides aminés à partir d'un complexe Ni-base de Schiff dans des conditions de pH doux et protection Fmoc subséquente de cet acide aminé isolé par deux étapes essentielles. La première étape consiste à agiter une solution de DMF / eau contenant de l'EDTA pour faciliter la libération de l'acide aminé à partir du complexe. Des sous-produits résiduels complexes ou organiques peuvent être facilement enlev...

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs n'ont rien à dévoiler.

Remerciements

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Le financement fourni par Slippery Rock University. Nous tenons à remercier T. Boron III (Slippery Rock University) et C. Haney (Université de Pennsylvanie) pour leurs idées.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Ni-PBP-Glysynthétisé à partir du protocole publié
DMFFisherD119-4
EDTAFisherS311-100
DichlorométhaneAcrosAC610050040
Bicarbonate de sodiumFisherS233-500
Fmoc-OSuChem-Impex"00147 »
DioxaneFisherD111-500
Acide chlorhydriqueFisherA144-500
Acétate d’éthyleAcrosAC610060040
Sulfate de magnésiumFisherM65-500
ZEOPrep 60ECO Gel de siliceZEOChem
HexanesFisher3200250.650.443
Colonne de chromatographie Bandelettes
de test de pH Évaporateur
250 mL Entonnoir
250 mL Fiole
Barre
Plaque
rotatifséparateurà fond rondd’agitation d’agitation

Références

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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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Mots-clés

Unnatural Amino AcidsFmoc ProtectionAmino Acid HydrolysisEDTA HydrolysisSide Chain Protecting GroupsSolid Phase Peptide SynthesisNickel Complex IsolationMild pH Conditions

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