Methodenartikel

Hydrolyse van een Ni-Schiff Base-complex onder omstandigheden geschikt voor het bewaren van zuur-labiele Protecting Groups

DOI:

10.3791/55677

⸱

6 april 2017

 ,  , 
1Department of Chemistry, Slippery Rock University

In dit artikel

Samenvatting

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

Hier presenteren we een efficiënte hydrolyse en daaropvolgende Fmoc bescherming van een aminozuur geïsoleerd uit een Ni-Schiff-base complex. Hydrolyseomstandigheden die hier geschikt zijn voor gebruik retentie zuur-labiele zijketen beschermende groepen vereist. Deze techniek kan worden aangepast aan een verscheidenheid van niet-natuurlijke aminozuur substraten.

Samenvatting

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

Onnatuurlijke aminozuren, aminozuren met zijketen functionaliteiten niet vaak gezien in de natuur, in toenemende mate in synthetische peptidesequenties. Synthese van enkele niet-natuurlijke aminozuren omvat vaak het gebruik van een precursor bestaande uit een Schiff-base gestabiliseerd door een nikkel kation. Onnatuurlijke zijketens kunnen op aminozuurskelet in deze Schiff-base complex geïnstalleerd. De resulterende onnatuurlijke aminozuur kan daarna worden geïsoleerd uit dit complex via hydrolyse van de Schiffse-base, typisch door gebruik te refluxen in sterk zure oplossing. Deze sterk zure omstandigheden kunnen zuur-labiele zijketen beschermende groepen verwijderen noodzakelijk voor de onnatuurlijke aminozuren voor gebruik in microgolven vaste-fase peptidesynthese. In dit werk presenteren we een efficiënte hydrolyse en daaropvolgende Fmoc bescherming van een aminozuur geïsoleerd uit een Ni-Schiffse base complex. Hydrolyseomstandigheden die in dit werk zijn geschikt voor het bewaren van zuurlabiele side-keten beschermende groepen en kunnen worden aangepast aan een verscheidenheid van niet-natuurlijke aminozuur substraten.

Inleiding

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

Onnatuurlijke aminozuren (UAA's) dragende zijketens die afwijken van de twintig natuurlijk voorkomende aminozuren die in de natuur zijn bruikbaar in een breed scala van toepassingen. Synthese van deze UAA is echter moeilijk zijn afhankelijk van de structuur van de zijketens en de stereochemie van de aminozuur backbone. CH bindingsactivering van glycine in het kader van een nikkel Schiff-base complex werd gebruikt om een verscheidenheid van aminozuurderivaten zoals α, β-diaminozuren 1 en UAA's lager gefluoreerd 2 of heterocyclische zijketens produceren. 3

Na toevoeging van niet-natuurlijke zijketens, gefunctionaliseerde OCG worden meestal van de Schiff-base complex met terugvloeiing in zoutzuur 4 verwijderd en vervolgens geïsoleerd met behulp van ionenwisselingschromatografie. Terwijl over het algemeen efficiënt Dit protocol genereertmino zuren die geschikt zijn voor gebruik in vaste-fase peptidesynthese (SPPS) zijn. De aard van SPPS vereist de aanwezigheid van een zuur-labiele zijketen-beschermende groepen en de sterk zure karakter typische Ni-Schiff-base ontledingsomstandigheden voorkomt isolatie landbouwgrond met deze beschermende groepen intact. Voor zover wij weten heeft slechts één alternatief decompositiemethode gemeld: gebruik van ethyleendiaminetetraazijnzuur (EDTA) en hydrazine bij verhoogde temperaturen, 5 omstandigheden die zelf niet geschikt voor sommige zijketen beschermende groepen zoals ftaalimiden zijn.

figure-introduction-1
Figuur 1: Bereiding van Ni-PBP-Gly van Ni2 +, PBP en glycine (Gly). Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Hierin beschrijven we een werkwijze voor hydrolyse van een Ni-Schiff-base complex, Ni-PBP-Gly (Figuur 1). Dit complex afgeleid van Ni 2+, glycine en pyridine-2-carbonzuur- (2-benzoyl-fenyl) -amide (PBP), 6 is aangetoond dat een nuttig platform voor de synthese van diverse UAA's en makkelijk toegankelijk met behulp van een twee-staps syntheseroute. 7 Synthese van het complex-literatuur precedent in hoge opbrengst. 6 Onze resultaten hieronder tonen de toepasbaarheid van hydrolyseomstandigheden gebruik EDTA bij mild zure tot neutrale pH omstandigheden die geschikt zijn voor gebruik met de UAA dragende zuur-labiele zijketen-beschermende groepen. Na hydrolyse, kan de verkregen oplossing worden geïsoleerd en onmiddellijk onderworpen aan standaardomstandigheden Fmoc bescherming van een Fmoc-beschermd aminozuur werd verkregen (figuur 2).

figure-introduction-2
Figuur 2: Hydrolyse en Fmoc-bescherming van een aminozuur Geïsoleerd van Ni-PBP-Gly. Reactie Voorwaarden: i. EDTA (12 equiv), pH 4,5; ii. Ethylacetaat wassen en instelling op pH 7; iii. Fmoc-OSu (1 equiv), NaHCO3 (2 equiv). Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

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

1. Hydrolyse van Ni-Schiff Base-Complex

  1. Los 1 mmol Ni-PBP-Schiff-base complex in 40 ml N, N-dimethylformamide (DMF) onder roeren in een 250 ml rondbodemkolf bij kamertemperatuur.
  2. Voeg 60 ml 0,2 M waterige EDTA, pH 4,5.
  3. Gebruikmaking van een magnetische roerstaaf en roerplaat, roer de gecombineerde oplossing overnacht. Omdat de Schiff-base complex wordt gehydrolyseerd, zal de kleur verschuiven van een diep rood naar wit.
  4. Na voltooiing van de reactie zoals aangegeven door de afwezigheid van enige rode kleur, breng de reactie in een 250 ml scheitrechter.
  5. Voeg 50 ml dichloormethaan, de dop scheitrechter en meng. Giet de organische wassen in een verspilling beker. Herhaal dit proces drie keer PBP en elk restant Ni-PBP-Schiff-base complex te verwijderen. Verzamel de overblijvende waterige laag in een 250 ml rondbodemkolf.

2. Fmoc bescherming van gehydrolyseerde aminozuur

  1. Stel de geïsoleerde waterlaag uit stap 1.5 hierboven beschreven tot pH 7 met behulp van vast natriumbicarbonaat. Controleer pH regelmatig met pH teststroken.
  2. Voeg 168 mg natriumbicarbonaat (2,00 mmol, 2 eq) aan de oplossing en geroerd met een magnetische roerstaaf en roerplaat.
  3. Oplossen 337 mg Fmoc N-hydroxysuccinimide-ester (1,00 mmol, 1 eq) in een minimale hoeveelheid dioxaan (ongeveer 4 of 5 ml) in een 10 mL flesje. Breng deze oplossing aan de waterige oplossing en roer 's nachts.
  4. Nadat men het reactiemengsel overnacht geroerd, zuur de verkregen oplossing tot pH 2 met 1 M zoutzuur. Controleer pH regelmatig met pH teststroken.
  5. Breng de reactie in een 250 ml scheitrechter en voeg 50 ml ethylacetaat. Cap de scheitrechter, meng, en verzamel de organische laag in een 250 ml erlenmeyer. Herhaal dit proces nog twee keer, het combineren van de organische extracten. Droog de gecombineerde organische extracten met ongeveer 3 g magnesium sulfate.
  6. Concentreer de gecombineerde organische extracten met een rotatieverdamper om het ruwe Fmoc-beschermde aminozuur werd verkregen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

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

Onze hypothese was dat verwijdering van de Ni2 + uit de Ni-PBP-Gly complex kan een efficiënte hydrolyse van de Schiffse-base mogelijk te maken zonder de noodzaak van strenge pH-omstandigheden. EDTA is een goedkope en goed onderzochte cheleringsmiddel, 10 veronderstelden we dat toevoeging van EDTA tot een oplossing van Ni-PBP-Gly chelatie Ni2 + -ionen vergemakkelijkt, waardoor hydrolyse van het complex te bevorderen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

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

De hierboven beschreven protocol is bruikbaar in zijn vermogen om de isolatie van een aminozuur skelet van een Ni-Schiff-base-complex onder milde pH-omstandigheden en daaropvolgende Fmoc bescherming van deze geïsoleerde aminozuur via twee kritische stappen te vergemakkelijken. De eerste stap omvat het roeren van een DMF / wateroplossing die EDTA om afgifte van het aminozuur uit het complex te vergemakkelijken. Residuele complex of organische bijproducten kunnen gemakkelijk worden verwijderd met afzuiging. De tweede stap...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

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

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

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

Financiering die door Slippery Rock University. We danken T. Boron III (Slippery Rock University) en C. Haney (Universiteit van Pennsylvania) voor hun inzichten.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Ni-PBP-GlyGesynthetiseerd volgens gepubliceerd protocol
DMFFisherD119-4
EDTAFisherS311-100
DichloromethaanAcrosAC610050040
NatriumbicarbonaatFisherS233-500
Fmoc-OSuChem-Impex"00147"
DioxaanFisherD111-500
ZoutzuurFisherA144-500
EthylacetaatAcrosAC610060040
MagnesiumsulfaatFisherM65-500
ZEOPrep 60ECO Silica GelZEOChem
HexaanFisher3200250.650.443
Chromaatografiekolom
pH-teststrips
Rotorende vloeibare verdamper
250 mL Scheidentrechter
250 mL Ronde bodemkolf
Roerbar
Roerplaat

Referenties

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

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

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

Gerelateerde artikelen