方法論記事

酸に不安定な保護基を保持するのに適したNi-シッフ塩基錯体の使用条件の加水分解

DOI：

10.3791/55677

⸱

2017年4月6日

 ,  , 
1Department of Chemistry, Slippery Rock University

この記事について

サマリー

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

ここで、我々は、効率的な加水分解およびNi-シッフ塩基複合体から単離されたアミノ酸のその後のFmoc保護を提示します。酸不安定性側鎖保護基の保持が必要な場合、ここに提示加水分解条件は、使用するのに適しています。この技術は、非天然アミノ酸の種々の基材に適応することができます。

要約

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

非天然アミノ酸は、一般に自然界に見られない側鎖官能基を含むアミノ酸は、ますます合成ペプチド配列に見出されます。いくつかの非天然アミノ酸の合成は、多くの場合、ニッケルカチオンによって安定化シッフ塩基からなる前駆体の使用を含みます。非天然側鎖がこのシッフ塩基複合体に見出されるアミノ酸骨格上にインストールすることができます。得られた非天然アミノ酸は、その後、典型的には、強酸性溶液中で還流を採用することにより、シッフ塩基の加水分解を用いて、この複合体から単離することができます。これらの高度に酸性の条件は、マイクロ波アシスト固相ペプチド合成に使用される非天然アミノ酸のために必要な酸に不安定な側鎖保護基を除去することができます。本研究では、効率的な加水分解およびNi-シッフ塩基複合体から単離されたアミノ酸のその後のFmoc保護を提示します。この作品で提示加水分解条件は、酸に不安定なSの保持に適していますIDE鎖保護基および非天然アミノ酸の種々の基材に適応することができます。

概要

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

天然に見出される20個の天然アミノ酸のものとは異なる非天然アミノ酸（UAAの）軸受側鎖は、アプリケーションの広い範囲で有用性が見出されています。これらUAA年代の合成は、しかしながら、側鎖の構造及びアミノ酸骨格の立体化学に依存して困難であり得ます。ニッケルシッフ塩基錯体の文脈におけるグリシンのCH結合活性化はα、βジアミノ酸1,2または複素環式側鎖にフッ素化UAAのベアリングを含むアミノ酸誘導体の多様を生成するために使用されてきました。 3

非天然側鎖を添加した後、官能UAAのは、典型的には、塩酸4中で還流することによりシッフ塩基複合体から除去され、続いてイオン交換クロマトグラフィーを用いて単離されます。一般的に、効率的なながら、このプロトコルは、生成します固相ペプチド合成（SPPS）における使用には適さないかもしれMINO酸。 SPPSの性質は、酸不安定性側鎖保護基の存在を必要とし、典型的なニッケルシッフ塩基分解条件の強酸性の性質は、無傷のこれらの保護基でUAAの単離を防止することができます。我々の知る限り、唯一の代替的な分解方法が報告されている：高温でエチレンジアミン四酢酸（EDTA）およびヒドラジンの使用を、5つの条件自体は、フタルイミドのようないくつかの側鎖保護基には適さない場合があります。

figure-introduction-1
図1のNi 2+、PBP、及びグリシン（Glyで）からのNi-PBP-Glyでの合成。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

本明細書において、我々は、Ni-シッフ塩基錯体、ニッケルPBP-Glyを（ 図1）の加水分解のための方法を報告しています。 Ni 2+、グリシン、及びピリジン-2-カルボン酸（2-ベンゾイル-フェニル） -アミド（PBP）、6に由来するこの複合体は、UAAの様々な合成のために有用なプラットフォームであることが実証され、容易にされていますかアクセス可能な二段階の合成経路を使用して。この複合体7つの合成は、文献、先例高収率です。 6以下に説明する本発明者らの結果はUAAの軸受酸不安定性側鎖保護基と共に使用するのに適切な中性pH条件に弱酸性でEDTAを用いた加水分解条件の適用可能性を実証します。加水分解後、得られた水溶液は、Fmoc保護アミノ酸（ 図2）を産出するために標準的なFmoc保護条件に直ちに単離し、供することができます。


図2：加水分解およびNi-PBP-Glyをから分離アミノ酸ののFmoc保護。反応条件：I。 EDTA（12当量）を、pHが4.5、 II。 pH7の酢酸エチル洗浄、調整、 III。 Fmoc-OSuを（1当量）、 炭酸水素ナトリウム（2当量）を加えました。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

プロトコル

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

ニッケル - シッフ塩基錯体の加水分解1。

  1. 室温で250 mLの丸底フラスコに撹拌しながらN、N-ジメチルホルムアミド（DMF）40mLにニッケルPBP-シッフ塩基錯体の1モルを溶解します。
  2. 0.2 M水性EDTA溶液、pH4.5中の60ミリリットルを加えます。
  3. 磁気撹拌棒を使用し、プレートを攪拌、一晩組み合わせたソリューションをかき混ぜます。シッフ塩基錯体が加水分解されるように、色が白に深紅からシフトします。
  4. 任意赤色着色の欠如によって示されるように反応が完了した後、250mLの分液漏斗に反応を転送します。
  5. 、50 mLのジクロロメタンを追加し、分液漏斗をキャップし、混合します。廃棄物のビーカーに有機洗浄液を排出します。 PBPと残留ニッケルPBP-シッフ塩基錯体を除去するために、このプロセスを3回繰り返します。 250mLの丸底フラスコに残った水層を集めます。

加水分解アミノ酸の2のFmoc保護

  1. 固体の重炭酸ナトリウムを用いてpHを7に上述のステップ1.5から単離し、水層を調整します。定期的にpH試験ストリップを用いてpHをチェックしてください。
  2. 溶液に168 mgの重炭酸ナトリウム（2.00ミリモル、2当量）を添加し、磁気攪拌棒を用いて撹拌し、プレートを攪拌します。
  3. 10mLのバイアル中のジオキサンの最小量（約4または5 mL）中に337ミリグラムのFmoc Nヒドロキシスクシンイミドエステル（1.00ミリモル、1当量）を溶解。水溶液に、このソリューションを移し、一晩撹拌。
  4. 反応物を一晩撹拌させた後、1 M塩酸でpH 2に、得られた溶液を酸性化します。定期的にpH試験ストリップを用いてpHをチェックしてください。
  5. 250mLの分液漏斗に反応を転送し、50mLの酢酸エチルを加えます。分液漏斗をキャップよく混合し、250 mLの三角フラスコに有機層を集めます。有機抽出物を組み合わせ、このプロセスをさらに2回繰り返します。マグネシウムsulfatの約3グラムと一緒にした有機抽出物を乾燥電子。
  6. 粗製Fmoc-保護アミノ酸を得、ロータリーエバポレーターを使用して、合わせた有機抽出物を濃縮します。

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

結果

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

私たちは、Ni-PBP-Glyを複合体からのニッケル2+の除去は厳しいpH条件を必要とせずにシッフ塩基の効率的な水加水分解される可能性がありという仮説を立てました。 EDTAは、安価でよく研究キレート剤であるように、10は、我々は、Ni-PBP-Glyでの溶液にEDTAの添加は、それによって複合体の加水分解を促進すること、のNi 2+イオンのキレート化を容易にするであろうという仮説を立てました。

単独のEDTAが効果的に複合体の加水分解を促進することができると私たちの理論をテストするために、我々は、pHが4.5水溶液、EDTA二ナトリウム塩溶液の未調整のpHをEDTAの当量を増やすに室温でDMF中のNi-PBP-Glyをのソリューションを受けます。加水分解反応の進行は、溶液の色を観察することによりモニターすることができます。 PBPは、単離されている間、溶液中の...

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

ディスカッション

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

上述のプロトコルは、穏やかなpH条件と2つの重要な工程を経て、この単離されたアミノ酸のその後のFmoc保護の下でのNi-シッフ塩基複合体からのアミノ酸骨格の単離を容易にするその能力において有用です。最初のステップは、複合体からのアミノ酸の放出を容易にするためにEDTAを含有するDMF /水の溶液を攪拌することを含みます。残留錯体または有機副生成物を容易に抽出して除去することができます。このプロトコルの第2段階は、第一工程で抽出することによって分離した後、水層に見出されるアミノ酸のFmoc保護を含みます。我々はいくつかのpH感受性側鎖保護基のために必要であるかもしれない重要な柔軟性を可能にする、4.5から7.5のpH範囲で、この手順を変更する能力を実証しています。

この技術の一つの潜在的な制限は、単離されたアミノ酸のFmoc保護の低い反応濃度です。電子を促進するとして、fficient加水分解が基板にEDTAの相対数当量が必要であり、反応条件は、かなりの量の水性EDTA溶液（1ミリモル規模反応の60 ml）を必要とします。試薬の比較的低い（〜0.015 M）濃度でのFmoc保護結果に...

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

開示事項

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

著者は、開示することは何もありません。

謝辞

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

スリッパリーロック大学が提供する資金。私たちは、彼らの洞察力のためにT・ボロン III（スリッパリーロック大学）とC・ハニー（ペンシルバニア大学）に感謝したいと思います。

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
Ni-PBP-Gly公開されたプロトコルから合成
DMFFisherD119-4
EDTAFisherS311-100
ジクロロメタンAcrosAC610050040
Nadium BicarbonateFisherS233-500
Fmoc-OSuChem-Impex"00147"
ジオキサンフィッシャーD111-500
酸フィッシャーA144-500
酸エチルアクロスAC610060040
硫酸マグネシウムフィッシャーM65-500
ZEOPrep 60ECOシリカゲルZEOChem
キサンフィッシャー3200250.650.443
クロマトグラフィーカラム
pHテストストリップロータリー
エバポ
パレーターファンネル
250mL丸底フラスコ
スターバースタープレート
塩酢ヘレーター250mLセ

参考文献

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

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

再版と許可

このJoVE記事のテキストまたは図の再利用許可をリクエスト

許可をリクエスト

タグ

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

関連記事