מאמר שיטה

הידרוליזה של תנאי Ni-שיף-Base מורכבים באמצעות מתאים שמירת חומצה-רָפִיף קבוצות הגנה

DOI:

10.3791/55677

⸱

6 באפריל 2017

 ,  , 
1Department of Chemistry, Slippery Rock University

במאמר זה

סיכום

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

כאן, אנו מציגים הידרוליזה יעיל והגנה Fmoc הבאות של חומצת אמינו מבודדת מתסביך Ni-שיף-בסיס. תנאים הידרוליזה שהוצגו כאן מתאימים לשימוש כאשר השמירה של קבוצות הגנה חומצה-רָפִיף בצד שרשרת נדרשת. טכניקה זו עשויה להיות להתאמה למגוון של מצעי חומצות אמינו לא טבעיים.

תקציר

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

חומצות אמינו לא טבעיות, חומצות אמינו המכילות פונקציות שרשרת צד לא נראות לרוב בטבע, נמצאות יותר ויותר רצפים פפטיד סינטטיים. סינתזה של כמה חומצות אמינו לא טבעיות כוללת בדרך כלל את השימוש מבשר מורכב שייף-בסיס התייצב ידי קטיון ניקל. ניתן להתקין בצד שרשראות טבעי על עמוד השדרה חומצת אמינו הנמצאת במתחם שיף-בסיס זה. חומצת האמינו טבעי וכתוצאה מכך יכול להיות מבודד אז הידרוליזה באמצעות מורכבות זו של בסיס שיף, בדרך כלל על ידי העסקת ריפלוקס בתמיסה חומצית מאוד. תנאים חומציים ביותר אלה עשויים להסיר שרשרת הצד רָפִיף-חומצה הגנה על קבוצות הכרחי חומצות אמינו לא טבעיות כדי לשמש סינתזה פפטיד מוצק שלב מיקרוגל בסיוע. בעבודה זו, אנו מציגים הידרוליזה יעיל והגנה Fmoc הבאות של חומצת אמינו מבודדת מתסביך בסיס Ni-שיף. תנאים הידרוליזה שהוצגו בעבודה זו מתאימים שמירה של ים חומצה-רָפִיףIDE-שרשרת הגנה על קבוצות ועשויות להיות להתאמה למגוון של מצעי חומצות אמינו לא טבעיים.

מבוא

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

חומצות אמינו לא טבעיות שרשרות צד נושאת (של UAA) כי שונות מאלו של עשרים חומצות אמינו נמצאו באופן טבעי בטבע מצאו שירות בתוך טווח רחב של יישומים. סינתזה של UAA של אלה, עם זאת, יכול להיות קשה תלוי במבנה-שרשראות הצד ואת סטראוכימיה של עמוד השדרה חומצת אמינו. הפעלת הקשר CH של גליצין בהקשר של מתחם שיף-בסיס ניקל נעשה שימוש כדי לייצר מגוון של נגזרים חומצת אמינו כולל α, חומצות-diamino β 1 ונושאת של UAA fluorinated 2 או בצד שרשראות heterocyclic. 3

לאחר תוספת של שרשרות צד לא טבעיות, פונקציונלי UAA של כלל מוסרים מהמתחם שייף-הבסיס ידי ריפלוקס חומצה הידרוכלורית 4 ובהמשך המבודד באמצעות כרומטוגרפיה-חילוף יונים. אמנם בדרך כלל יעיל, פרוטוקול זה מייצרחומצות המינים שעשויות להיות מתאים לשימוש סינתזת פפטיד מוצק שלב (SPPS). אופי SPPS מחייב נוכחות של הגנה על קבוצות שרשרת בצד חומצה-רָפִיף ואת אופי חומצי מאוד של תנאי הפירוק טיפוסי Ni-שיף-בסיס מונע בידוד של UAA של עם קבוצות הגנה אלה ללא פגע. למיטב ידיעתנו, רק אחד שיטת פירוק אלטרנטיבה דווחה: שימוש בחומצת ethylenediaminetetraacetic (EDTA) ו הידרזין בטמפרטורות גבוהות, 5 תנאים עצמם לא יכולים להיות מתאימים כמה שרשרת בצד הגנה על קבוצות כגון phthalimides.

figure-introduction-1
איור 1: סינתזה של Ni-PBP-גלאי מ Ni 2+, PBP, ו גליצין (גלאי). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו. a>

בזאת, אנו מדווחים על שיטה הידרוליזה של קומפלקס Ni-שיף-בסיס, Ni-PBP-גלאי (איור 1). מורכבות זו, נגזרת Ni 2+, גליצין, וחומצה קרבוקסילית-פירידין-2 (2-בנזואיל-פניל) -amide (PBP), 6 הודגמה להיות פלטפורמה שימושית עבור סינתזה של מגוון UAA של והוא בקלות נגיש באמצעות מסלול סינטטי שני שלבים. סינתזה 7 של מורכבות זו היא-precedented ספרות בתשואה גבוהה. 6 התוצאות שלנו מפורטות להלן להדגים את תחולת התנאים הידרוליזה ניצול EDTA ב במתינות חומצי לתנאי pH ניטראליים המתאים לשימוש עם הגנה על קבוצות השרשרת בצד החומצה-יציבה בעמידתו של UAA. בעקבות הידרוליזה, הפתרון מימי וכתוצאה אפשר לבודד נתון מייד לתנאי הגנת Fmoc תקן להרשות חומצת אמינו-מוגנת Fmoc (איור 2).

o: לשמור-together.within-page = "1"> figure-introduction-2
איור 2: הידרוליזה Fmoc-הגנה של חומצת אמינו מבודדת מן Ni-PBP-גלאי. תנאי תגובה: i. EDTA (12 equiv), pH 4.5; ii. אתיל אצטט לשטוף וכוונון ל- pH 7; iii. Fmoc-אוס (1 equiv), NaHCO 3 (2 equiv). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

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

1. הידרוליזה של קומפלקס Ni-שיף-Base

  1. ממיסים 1 מילימול של המתחם Ni-PBP-שיף-בסיס ב 40 מ"ל של N, -dimethylformamide N (DMF) עם בוחש בה 250 מ"ל עגול הבקבוק התחתון בטמפרטורת החדר.
  2. להוסיף 60 מ"ל של 0.2 פתרון EDTA מימית M, 4.5 pH.
  3. שימוש בר ומערבבים מגנטי ומערבבים צלחת, ומערבבים הפתרון המשולב לילה. כמתחם שיף-בסיס הוא הידרוליזה, הצבע יהיה לעבור ממדיניות מוניטרית אדום עמוק ללבן.
  4. לאחר השלמת התגובה כפי שצוין על ידי בהעדר כל צבע אדום, להעביר את התגובה משפך 250 מ"ל separatory.
  5. להוסיף 50 מ"ל dichloromethane, מכסה את המשפך separatory, ומערבבים. מסננים את לשטוף אורגני לתוך מבחנה פסולת. חזור על תהליך זה שלוש פעמים כדי להסיר PBP וכל מורכבים Ni-PBP-שיף-בסיס שיורית. אסוף את השכבה המימית שנותרה בבקבוק תחתי עגול 250 מיליליטר.

2. הגנה Fmoc של Hydrolyzed חומצת אמינו

  1. התאם את השכבה המימית המבודדת משלב 1.5 לעיל ל- pH 7 באמצעות סודיום ביקרבונט מוצק. בדוק מעת לעת pH באמצעות רצועות מבחן ה- pH.
  2. הוספת 168 מ"ג סודיום ביקרבונט (2.00 מילימול, 2 equiv) לפתרון ומערבבים בעזרת בר ומערבבים מגנטי ומערבבים צלחת.
  3. ממיסים 337 אסתר Fmoc N -hydroxysuccinimide מ"ג (1.00 מילימול, 1 equiv) בסכום מינימלי של dioxane (בערך 4 או 5 מ"ל) ב בקבוקון 10 מ"ל. העבר פתרון זה בתמיסה מימית ומערבבים במשך הלילה.
  4. לאחר המאפשר תגובה לעורר לילה, להפוך לחומצה הפתרון שהתקבל ל- pH 2 עם 1 חומצה הידרוכלורית M. בדוק מעת לעת pH באמצעות רצועות מבחן ה- pH.
  5. מעבירים את התגובה משפך 250 מ"ל separatory ולהוסיף 50 אתיל אצטט מ"ל. כיסוי או משפך separatory, לערבב היטב, ולאסוף את השכבה האורגנית בבקבוק מ"ל Erlenmeyer 250. חזור על תהליך זה פעמיים נוספות, שילוב תמציות אורגניות. יבש את תמציות אורגניות בשילוב עם בערך 3 גרם של מגנזיום sulfate.
  6. לרכז את התמציות אורגניות בשילוב באמצעות מאייד סיבובי כדי להרשות חומצת אמינו Fmoc המוגנת הגולמית.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

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

החוקרים שיערו כי הסרת Ni 2+ מהמתחם Ni-PBP-גלאי עלולה לאפשר הידרוליזה מימית יעיל של בסיס שיף ללא צורך בתנאים קשים pH. כמו EDTA הוא סוכן chelating זול היטב למד, 10 שיערנו כי תוספת של EDTA לפתרון של Ni-PBP-גלאי יקל קלאציה של יוני Ni 2+, ובכך לקדם הידרוליזה של המתחם.

כדי לבחון את התיאוריה שלנו כי EDTA לבד י...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

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

הפרוטוקול המתואר לעיל הנו שימושי ביכולתה להקל על הבידוד של עמוד שדרת חומצת אמינו מתסביך Ni-שייף-בסיס בתנאי pH קלים והגנה עוקבת Fmoc של חומצת אמינו מבודדת זו דרך שני שלבים קריטיים. השלב הראשון כולל ערבוב פתרון DMF / מים המכיל EDTA כדי להקל שחרור חומצת אמינו מהמתחם. תוצרי לוואי מורכבים שיורים או אורגניים ניתן להסיר בקלות עם חילוץ. השלב השני של פרוטוקול זה כרוך הגנת Fmoc של חומצות אמינו הנמצאות את השכבה המימית לאחר בידוד על ידי מיצוי בשלב הראשון. הוכחנו את היכולת לשנות נוהל זה במגוון...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

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

החוקרים אין לחשוף.

תודות

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

במימון Slippery Rock האוניברסיטה. ברצוננו להודות ט בורון III (אוניברסיטת סלע חלקלק) ו ג הייני (אוניברסיטת פנסילבניה) על התובנות שלהם.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
Ni-PBP-Glyמסונתז מהפרוטוקול שפורסם
DMFFisherD119-4
EDTAFisherS311-100
DichloromethaneAcrosAC610050040
נתרן ביקרבונטFisherS233-500
Fmoc-OSuChem-Impex"00147"
דיוקסאןפישרD111-500
חומצה הידרוכלוריתפישרA144-500
אתילאצטט אקרוסAC610060040
מגנזיום גופרתיפישרM65-500
ZEOPrep 60ECO סיליקה ג'לZEOChem
הקסאנספישר3200250.650.443
רצועות
מאייד
250 מ"ל משפך
250 מ"ל צלחת
ערבוב
בדיקת pH עמוד כרומטוגרפיהסיבוביהפרדה בקבוק תחתון עגול

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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).
  4. Belokon, Y. N. Highly efficient catalytic synthesis of α,-amino acids under phase-transfer conditions with a novel catalyst/substrate pair. Angew. Chem. Int. Ed. 40 (10), 1948-1951 (2001).
  5. Zhou, S., Wang, J., Lin, D., Zhao, F., Liu, H. Enantioselective synthesis of 2-substituted-tetrahydroisoquinolin-1-yl glycine derivatives via oxidative cross-dehydrogenative coupling of tertiary amines and chiral nickel(II) glycinate. J. Org. Chem. 78 (22), 11204-11212 (2013).
  6. Belokon, Y. N. Synthesis of α,-amino acids via asymmetric phase transfer-catalyzed alkylation of achiral nickel(II) complexes of glycine-derived Schiff bases. J. Am. Chem. Soc. 125 (42), 12860-12871 (2003).
  7. Ueki, H., Ellis, T. K., Martin, C. H., Soloshonok, V. A. Efficient large-scale synthesis of picolinic acid-derived nickel(II) complexes of glycine. Eur. J. Org. Chem. 2003 (10), 1954-1957 (2003).
  8. Dener, J. M., Fantauzzi, P. P., Kshirsagar, T. A., Kelly, D. E., Wolfe, A. B. Large-scale syntheses of Fmoc-protected non-proteogenic amino acids: useful building blocks for combinatorial libraries. Org. Process Res. Dev. 5 (4), 445-449 (2001).
  9. Cruz, L. J., Beteta, N. G., Ewenson, A., Albericio, F. "One-pot", preparation of N-carbamate protected amino acids via the azide. Org Process Res. Dev. 8 (6), 920-924 (2004).
  10. Hart, J. R. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. (2000).
  11. Adamson, J. G., Blaskovich, M. A., Groenevelt, H., Lajoie, G. A. Simple and convenient synthesis of tert-butyl ethers of Fmoc-serine, Fmoc-threonine, and Fmoc-tyrosine. J. Org. Chem. 56 (10), 3447-3449 (1991).
  12. Seyfried, M. S., Lauber, B. S., Luedtke, N. W. Multiple-turnover isotopic labeling of Fmoc- and Boc-protected amino acids with oxygen isotopes. Org. Lett. 12 (1), 104-106 (2010).
  13. Bonke, G., Vedel, L., Witt, M., Jaroszewski, J. W., Olsen, C. A., Franzyk, H. Dimeric building blocks for solid-phase synthesis of α,-peptide-β,-peptoid chimeras. Synthesis. 2008 (15), 2381-2390 (2008).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

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

מאמרים קשורים