Name: Synteza rozpuszczalnego w wodzie złożonego układu metalowo-organicznego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-08T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 40 s
Description: Poznaj metodę syntezy wielometalowych macierzy peptydowych rozpuszczalnych w wodzie z określoną sekwencją centrów metalicznych. Technika ta umożliwia tworzenie unikalnych heteromerycznych kompleksów wielojądrowych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez World Premier International Research Center (WPI) Initiative on Materials Nanoarchitectonics oraz Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research (No. 26620139), które zostały dostarczone przez MEXT, Japonia.

1. Przygotowanie monomerów kompleksu metalowego (2 CAS RN 1381776-70-0, 3 CAS RN 1261168-42-6, 4 CAS RN 1261168-43-7; Rysunek 1)
<ol>
	<li>Przygotowanie monomeru Ru 2
	<ol>
		<li>Połączyć prekursor organiczny (5, 9, CAS, RN: 1381776-63-1; Rysunek 1) (380 mg, 0,48 mmol) i dimerem [Ru(p-cymene)Cl2] (224 mg, 0,37 mmol) z mieszadłem w 100 ml kolbie okrągłodennej z pojedynczą szyjką.</li>
		<li>Dodać metanol (MeOH) (25 ml) do mieszaniny, podłączyć kondensator do złącza kolby i mieszać zawiesinę w temperaturze 65 °C przez 3 godziny w kąpieli olejowej o kontrolowanej temperaturze.</li>
		<li>Schłodzić mieszaninę reakcyjną do temperatury pokojowej i przefiltrować zawiesinę przez bibułę filtracyjną przez odsysanie.</li>
		<li>Pozostałość na filtrze dokładnie umyć MeOH, aż filtrat stanie się wizualnie bezbarwny i wysuszyć pozostałość pod zmniejszonym ciśnieniem.</li>
		<li>Połączyć pozostałość i 4'-(4-metylofenylo)-2,2':6',2"-terpirydynę (216 mg, 0,68 mmol) z mieszadłem w 100 ml kolbie okrągłodennej z pojedynczą szyjką.</li>
		<li>Dodać MeOH (22,5 ml) i wodę (2,5 ml) do mieszaniny, podłączyć kondensator do złącza kolby i mieszać zawiesinę w temperaturze 70 °C przez 16 godzin.</li>
		<li>Schłodzić mieszaninę reakcyjną do temperatury pokojowej i przefiltrować zawiesinę.</li>
		<li>Wysuszyć pozostałość na filtrze pod zmniejszonym ciśnieniem i rozpuścić ją w dimetylosulfotlenku (DMSO) (3 ml).</li>
		<li>Powoli dodawać roztwór DMSO do nadmiaru octanu etylu (EtOAc).</li>
		<li>Przefiltrować powstałą zawiesinę, przepłukać pozostałości na filtrze EtOAc i wysuszyć pod zmniejszonym ciśnieniem.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie monomeru Pt 3
	<ol>
		<li>Połączyć prekursor organiczny (64 CAS RN 1261168-39-1; Rysunek 1) (360 mg, 0,50 mmol) i Pt(cyklookta-1,5-dien)Cl2 (195 mg, 0,52 mmol) z mieszadłem w 100 ml kolbie okrągłodennej z pojedynczą szyjką.</li>
		<li>Dodać MeOH (15 ml) do mieszaniny, podłączyć kondensator do złącza kolby i mieszać zawiesinę w temperaturze 65 °C przez 12 godzin.</li>
		<li>Schłodzić mieszaninę reakcyjną do temperatury pokojowej i przefiltrować zawiesinę.</li>
		<li>Pozostałości na filtrze dokładnie umyć MeOH i wysuszyć pod zmniejszonym ciśnieniem.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie monomeru Rh 4
	<ol>
		<li>Połączyć prekursor organiczny (6; Rysunek 1) (360 mg, 0,50 mmol) i RhCl3·3H2O (137 mg, 0,52 mmol) za pomocą mieszadła w 100 ml jednoszyjkowej kolbie okrągłodennej.</li>
		<li>Dodać MeOH (50 ml) do mieszaniny, podłączyć kondensator do złącza kolby i mieszać zawiesinę w temperaturze 65 °C przez 12 godzin w atmosferzeN2.</li>
		<li>Schłodzić mieszaninę reakcyjną do temperatury pokojowej i przefiltrować zawiesinę.</li>
		<li>Pozostałości na filtrze dokładnie umyć MeOH i wysuszyć pod zmniejszonym ciśnieniem.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Przygotowanie rozpuszczalnej w wodzie tablicy kompleksów metalowo-organicznych 1
<ol>
	<li>Fmoc Deprotection od TG Sieber Resin
	<ol>
		<li>Połączyć zakupioną żywicę TG Sieber (135 mg) z mieszadłem w kolbie z 2 szyjkami o pojemności 10 ml z odpływem na dole, wyposażonej w szklany filtr i dwudrogowy kurek odcinający (rysunek 2a). Podłączyć 3-drogowy kurek odcinający i szklany korek do złączy kolby.</li>
		<li>Wymień atmosferę wewnętrzną naN2 za pomocą linii próżniowej, a następnie spęcznij żywicę bezwodnym dichlorometanem (CH2Cl2) (1 ml) (Rysunek 2b).</li>
		<li>Dodać bezwodny dimetyloformamid (DMF) (3 ml) i piperydynę (1 ml) w tej kolejności i mieszać mieszaninę przez 2,5 godziny w temperaturze pokojowej.</li>
		<li>Usunąć roztwór przez filtrację przez odpływ. Przemyć żywicę bezwodnym MeOH (3 ml, 3 minuty mieszania) i bezwodnym CH2Cl2 (3 ml, 3 minuty mieszania) na przemian trzy razy, a następnie bezwodnym CH2Cl2 (3 ml, 3 minuty mieszania) cztery razy (rysunek 2c).</li>
		<li>Połączyć wszystkie roztwory otrzymane w ppkt 2.1.4 i rozcieńczyć je acetonitrylem (CH3CN) do objętości 50 ml. Przenieść podwielokrotność (1 ml) otrzymanego roztworu do kuwety kwarcowej o długości optycznej 1 cm i rozcieńczyć ją CH3CN (2 ml).</li>
		<li>Oznaczyć liczbę molową zdechronionej części Fmoc (f μmol) na podstawie współczynnika ekstynkcji adduktu piperydyna-dibenzofulwen (6,234 przy 299 nm)10 i spektroskopowo otrzymanej absorbancji (a) roztworu przygotowanego za pomocą protokołu 2.1.5 zgodnie z następującym równaniem: 
		f = 0,05 x 106 x 3 x A/6234</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ładowanie monomeru Ru 2
	<ol>
		<li>Dodać bezwodny CH2Cl2 (2,5 ml), monomer Ru 2 (64,9 mg, 53,2 μmol), 2-(1H-benzotriazol-1-ylo)-1,1,3,3-tetrametylofluorofosforan (HBTU) (30,3 mg, 79,8 μmol), bezwodny DMSO (2,5 ml) i N,N-diizopropyloetyloaminę (iPr2NEt) (20 μl) w tej kolejności w atmosferze N2 do przemytej żywicy i mieszać mieszaninę przez 12 godzin w temperaturze pokojowej (rysunek 2d).</li>
		<li>Usunąć roztwór przez filtrację przez odpływ. Przemyć żywicę bezwodnym DMSO (3 ml, 5 min mieszania) trzy razy, bezwodnym MeOH (3 ml, 3 min mieszanie) i bezwodnym CH2Cl2 (3 ml, 3 min mieszanie) na przemian trzy razy i bezwodnym CH2Cl2 (3 ml, 3 min mieszanie) trzy razy.</li>
		<li>Dodać bezwodny CH2Cl2 (5 ml), bezwodnik benzoesowy (0,28 g, 1,5 mmol) i N-metyloimidazol (0,10 ml, 1,5 mmol) w tej kolejności w atmosferzeN2 do przemytej żywicy i mieszać mieszaninę przez 2 godziny w temperaturze pokojowej.</li>
		<li>Usunąć roztwór przez filtrację przez odpływ. Przemyć żywicę bezwodnym CH2Cl2 (3 ml, 3 minuty mieszania) i bezwodnym MeOH (3 ml, 3 minuty mieszania) na przemian trzy razy, a następnie trzykrotnie bezwodnym CH2Cl2 (3 ml, 3 min mieszanie).</li>
		<li>Powtórzyć protokoły zgodnie z opisem w 2.1.3-2.1.6 w celu ilościowego określenia liczby molowej załadowanego monomeru Ru 2.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ładowanie kwasu (L)-glutaminowego (Glu) chronionego przed Fmoc i pozostałościami bocznymi trzeciego t-butylu (tBu) (Glu) (7 CAS RN 71989-18-9; Rysunek 1)
	<ol>
		<li>Dodać bezwodny CH2Cl2 (4,5 ml), Glu·H2O (39,4 mg, 88,8 μmol), HBTU (50,5 mg, 133,2 μmol), bezwodny DMSO (0,5 ml) i iPr2NEt (50 μl) w tej kolejności w atmosferzeN2 do przemytej żywicy i mieszać mieszaninę przez 12 godzin w temperaturze pokojowej (rysunek 2e). 
		UWAGA: Ilości Glu·H2O i HBTU są stopniowo zmniejszane od kroków 2,3 do 2,7, aby utrzymać ich stechiometrię na stałym poziomie funkcji reaktywnej -NH2 na żywicy.</li>
		<li>Powtórzyć protokoły zgodnie z opisem w ppkt 2.2.2-2.2.4.</li>
		<li>Wyjąć niewielką część żywicy z kolby i umieścić ją w mieszaninie kwasu trifluorooctowego (CF3CO2H) (2,5 μl), trietylosililanu (Et3SiH) (0,5 μl) i 1,2-dichloroetanu (47 μl). Sonikować mieszaninę przez 0,5 godziny i użyć otrzymanego roztworu do spektrometrii mas4,7,8,9 (Rysunek 3a).</li>
		<li>Powtórzyć protokoły opisane w 2.1.3-2.1.6, aby określić ilościowo liczbę molową załadowanego Glu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ładowanie monomeru Pt 3
	<ol>
		<li>Dodać bezwodny DMSO (4,5 ml), monomer Pt (32,9 mg, 33,3 μmol), HBTU (18,9 mg, 50,0 μmol), bezwodny CH2Cl2 (0,5 ml) i iPr2NEt (20 μl) w tej kolejności w atmosferzeN2 do przemytej żywicy i mieszać mieszaninę przez 12 godzin w temperaturze pokojowej (rysunek 2f).</li>
		<li>Powtórzyć protokoły opisane w ppkt 2.2.2-2.2.5 w celu ilościowego określenia liczby molowej załadowanego monomeru Pt 3.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ładowanie kleju
	<ol>
		<li>Dodać bezwodny CH2Cl2 (4,5 ml), Glu·H2O (27,8 mg, 62,9 μmol), HBTU (35,8 mg, 94,4 μmol), bezwodny DMSO (0,5 ml) i iPr2NEt (50 μl) w tej kolejności w atmosferzeN2 do przemytej żywicy i mieszać mieszaninę przez 12 godzin w temperaturze pokojowej.</li>
		<li>Powtórz protokoły zgodnie z opisem w 2.3.2-2.3.4 (Rysunek 3b).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ładowanie monomeru Rh 4
	<ol>
		<li>Dodać bezwodny DMSO (4,5 ml), monomer Rh 4 (21,8 mg, 23,3 μmol), HBTU (13,3 mg, 35,0 μmol), bezwodny CH2Cl2 (0,5 ml) i iPr2NEt (20 μl) w tej kolejności w atmosferzeN2 do przemytej żywicy i mieszać mieszaninę przez 12 godzin w temperaturze pokojowej (rysunek 2g).</li>
		<li>Powtórzyć protokoły zgodnie z opisem w ppkt 2.2.2.</li>
		<li>Powtórzyć protokoły zgodnie z opisem w ppkt 2.6.1.</li>
		<li>Powtórzyć protokoły opisane w ppkt 2.2.2-2.2.5 w celu ilościowego określenia liczby molowej załadowanego monomeru Rh 4.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ładowanie kleju
	<ol>
		<li>Dodać bezwodny CH2Cl2 (4,5 ml), Glu·H2O (20,4 mg, 46,0 μmol), HBTU (26,2 mg, 69,0 μmol), bezwodny DMSO (0,5 ml) i iPr2NEt (50 μl) w tej kolejności w atmosferze N2 do przemytej żywicy i mieszać mieszaninę przez 12 godzin w temperaturze pokojowej.</li>
		<li>Powtórzyć protokoły zgodnie z opisem w 2.3.2-2.3.4 (Rysunek 3c).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ładowanie kwasem 2-[2-(2-metoksyetoksy)etoksy]octowym (TEG) (8 CAS RN 16024-58-1; Rysunek 1)
	<ol>
		<li>Do przemytej żywicy dodać bezwodny CH2Cl2 (3 ml), kwas TEG (14 μl, 91,0 μmol), HBTU (51,7 mg, 136,5 μmol), CH2Cl2 (2 ml) i iPr2NEt (50 μl) w tej kolejności w atmosferzeN2 i mieszać mieszaninę przez 12 godzin w temperaturze pokojowej.</li>
		<li>Usunąć roztwór przez filtrację przez odpływ. Przemyć żywicę bezwodnym DMSO (3 ml, 5 min mieszania) dwa razy, bezwodnym MeOH (3 ml, 3 min mieszania) i bezwodnym CH2Cl2 (3 ml, 3 min mieszanie) na przemian trzy razy i bezwodnym CH2Cl2 (3 ml, 3 min mieszanie) trzy razy.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Rozszczepienie z żywicy na końcu syntezy w fazie stałej
	<ol>
		<li>Żywicę przemyć eterem dietylowym (4 ml, 5 min mieszania) trzy razy, wysuszyć w próżni i spęcznić bezwodnym CH2Cl2 (1 ml, 5 min mieszania).</li>
		<li>Dodać mieszaninę CF3CO2H (0,1 ml), Et3SiH (20 μl) i 1,2-dichloroetanu (1,9 ml) do zawiesiny i mieszać mieszaninę przez 12 godzin w temperaturze pokojowej.</li>
		<li>Usunąć roztwór przez filtrację przez odpływ, dodać nową mieszaninę CF3CO2H (0,1 ml), Et3SiH (20 μl) i 1,2-dichloroetanu (1,9 ml) do żywicy i mieszać mieszaninę przez 1 godzinę w temperaturze pokojowej.</li>
		<li>Powtarzaj krok 2.9.3, aż roztwór stanie się wizualnie bezbarwny (Rysunek 2h).</li>
		<li>Połączyć wszystkie roztwory otrzymane za pomocą protokołów 2.9.2-2.9.4 i przeanalizować zawartość otrzymanego roztworu za pomocą spektrometrii mas4,7,8,9 (rysunek 3d).</li>
		<li>Usunąć lotne substancje z roztworu przez odparowanie i rozpuścić pozostałość w mieszaninie CF3CO2H (0,2 ml), Et3SiH (40 μl) i 1,2-dichloroetanu (3,8 ml).</li>
		<li>Mieszać mieszaninę przez 24 godziny w temperaturze pokojowej i przeanalizować zawartość otrzymanego roztworu za pomocą spektrometrii mas4,7,8,9 w celu potwierdzenia całkowitej deprotekcji grup tBu na pozostałościach bocznych 1 (rysunek 3e).</li>
		<li>Usunąć lotne substancje z roztworu przez odparowanie.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Oczyszczanie 1
	<ol>
		<li>Sonikować stałą pozostałość otrzymaną za pomocą protokołu 2.9 w CH2Cl2 i zdekantować roztwór. Powtarzaj ten proces, aż roztwór dekantacji stanie się wizualnie bezbarwny.</li>
		<li>Przeanalizować zawartość otrzymanej pozostałości stałej za pomocą spektrometrii mas4,7,8,9.</li>
		<li>Przepłukać pozostałość MeOH (100 μl/10 mg) sonikacją, zdekantować roztwór i przeanalizować zawartość otrzymanej pozostałości stałej za pomocą spektrometrii mas4,7,8,9.</li>
		<li>Rozpuścić pozostałość (1 mg) w mieszaninieCH3CN (90 μl) i wody (10 μl) metodą sonikacji i połączyć otrzymany roztwór z roztworem soli fizjologicznej buforowanym fosforanami (800 μl, 10 mM, pH = 7,4). Sonikować mieszaninę i inkubować ją w temperaturze 37 °C przez 24 godziny.</li>
		<li>Ekstrahować barwne substancje w dekantacji supernatantu mieszaniną 1,2-dichloroetanu (500 μl), CH3CN (20 μl) i CF3CO2H (20 μl). Analizować ekstrakt metodą spektrometriimas 4,7,8,9 (rysunek 3f).</li>
		<li>Powtarzaj ekstrakcję, aż faza wodna stanie się wizualnie bezbarwna. Połącz roztwory organiczne i usuń lotne substancje przez odparowanie.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Takanashi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterometal+Assembly+in+Dendritic+Polyphenylazomethines%5BTitle%5D)+AND+%22Bull.+Chem.+Soc.+Jpn%22%5BJournal%5D)">Heterometal Assembly in Dendritic Polyphenylazomethines.</a> Bull. Chem. Soc. Jpn. 80, 1563-1572 (2007).</li>
<li>Packheiser, R., Ecorchard, P., Rüffer, T., Lang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heteromultimetallic+Transition+Metal+Complexes+Based+on+Unsymmetrical+Platinum%28II%29+Bis-Acetylides%5BTitle%5D)+AND+%22Organometallics%22%5BJournal%5D)">Heteromultimetallic Transition Metal Complexes Based on Unsymmetrical Platinum(II) Bis-Acetylides.</a> Organometallics. 27, 3534-3536 (2008).</li>
<li>Sculfort, S., Braunstein, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intramolecular+d10-d10+Interactions+in+Heterometallic+Clusters+of+the+Transition+Metals%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Intramolecular d10-d10 Interactions in Heterometallic Clusters of the Transition Metals.</a> Chem. Soc. Rev. 40, 2741-2760 (2011).</li>
<li>Vairaprakash, P., Ueki, H., Tashiro, K., Yaghi, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+Metal-Organic+Complex+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Synthesis of Metal-Organic Complex Arrays.</a> J. Am. Chem. Soc. 133, 759-761 (2011).</li>
<li>Jacoby, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis%3A+Method+Couples+Various+Metals+in+Predetermined+Sequences%5BTitle%5D)+AND+%22C%26EN%22%5BJournal%5D)">Synthesis: Method Couples Various Metals in Predetermined Sequences.</a> C&EN. 89, (2011).</li>
<li>White, P., Eds Dörner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+Notes%5BTitle%5D)+AND+%22Peptide+Synthesis+2008%2F2009%22%5BJournal%5D)">Synthetic Notes.</a> Peptide Synthesis 2008/2009. , Merck: Germany. (2009).</li>
<li>Sajna, K. V., Fracaroli, A. M., Yaghi, O. M., Tashiro, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modular+Synthesis+of+Metal-Organic+Complex+Arrays+Containing+Precisely+Designed+Metal+Sequences%5BTitle%5D)+AND+%22Inorg.+Chem%22%5BJournal%5D)">Modular Synthesis of Metal-Organic Complex Arrays Containing Precisely Designed Metal Sequences.</a> Inorg. Chem. 54, 1197-1199 (2015).</li>
<li>Sukul, P. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Water-Soluble+Metal-Organic+Complex+Array+as+a+Multinuclear+Heterometallic+Peptide+Amphiphile+That+Shows+Unconventional+Anion+Dependency+in+Its+Self-Assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">A Water-Soluble Metal-Organic Complex Array as a Multinuclear Heterometallic Peptide Amphiphile That Shows Unconventional Anion Dependency in Its Self-Assembly.</a> Chem. Commun. 52, 1579-1581 (2016).</li>
<li>Fracaroli, A. M., Tashiro, K., Yaghi, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isomers+of+Metal-Organic+Complex+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Inorg.+Chem%22%5BJournal%5D)">Isomers of Metal-Organic Complex Arrays.</a> Inorg. Chem. 51, 6437-6439 (2012).</li>
<li>Gude, M., Ryf, J., White, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Accurate+Method+for+the+Quantitation+of+Fmoc-Derivatized+Solid+Phase+Supports%5BTitle%5D)+AND+%22Letters+in+Peptide+Science%22%5BJournal%5D)">An Accurate Method for the Quantitation of Fmoc-Derivatized Solid Phase Supports.</a> Letters in Peptide Science. 9, 203-206 (2002).</li>
<li>Merrifield, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solid+Phase+Peptide+Synthesis.+I.+The+Synthesis+of+a+Tetrapeptide%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Solid Phase Peptide Synthesis. I. The Synthesis of a Tetrapeptide.</a> J. Am. Chem. Soc. 85, 2149-2154 (1963).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Idealne usunięcie niepożądanych substancji chemicznych z żywicy nie zawsze jest możliwe po prostu przez mycie rozpuszczalnikami, które mogą łatwo rozpuścić te chemikalia. Kluczową techniką skutecznego mycia żywicy jest spowodowanie jej wielokrotnego pęcznienia i kurczenia się, tak aby chemikalia pozostające w środku zostały wypchnięte na zewnątrz. Dlatego żywica w naszej procedurze jest traktowana naprzemiennie CH, 2, Cl2 i MeOH podczas mycia (np . protokół 2.1.4).
<p class="jove_conten...

Kontrolowana synteza skomplikowanych struktur molekularnych zawsze była głównym problemem w chemii syntetycznej. Z tego punktu widzenia synteza wielojądrowych kompleksów heterometalicznych w sposób możliwy do zaprojektowania jest nadal godnym tematem do zakwestionowania w dziedzinie chemii nieorganicznej ze względu na liczbę możliwych wyników strukturalnych z podejścia opartego na metalizacji ligandów, które jest powszechnie stosowane do wytwarzania monomerycznych kompleksów metali. Chociaż do tej pory opisano kilka przykładów wielojądrowych kompleksów heterometalicznych1,2,3, metoda prób i błędów lub żmudny charakter ich syntezy wymaga opracowania prostej metody, która ma zastosowanie do szerokiego zakresu struktur.
Jako nowe podejście do rozwiązania tego problemu, w 2011 roku opisaliśmy metodologię syntezy4,5, w której różne jednojądrzaste kompleksy metali z grupą aminokwasów chronionych przez Fmoc są sekwencyjnie sprzężone w celu uzyskania wielometalicznych macierzy peptydowych przy użyciu protokołów syntezy polipeptydów w fazie stałej6. Ze względu na konsekwentny charakter syntezy polipeptydów, określoną sekwencję wielu centrów metali można racjonalnie zaprojektować poprzez kontrolowanie liczby i kolejności reakcji sprzęgania tych monomerów kompleksu metali. Później podejście to zostało jeszcze bardziej zmodularyzowane w celu stworzenia różnych większych i/lub rozgałęzionych struktur macierzowych poprzez połączenie z wiązaniem kowalencyjnym między dwiema krótszymi tablicami7.
Tutaj pokażemy, jak zazwyczaj przebiega synteza takich wielometalicznych układów peptydowych, wybierając ostatnio zgłoszony WSMOCA (18 CAS RN 1827663-18-2; Rysunek 1) jako reprezentatywny przykład. Chociaż synteza jednej konkretnej macierzy jest opisana w tym protokole, te same procedury mają zastosowanie do syntezy szerokiego zakresu różnych sekwencji, w tym izomerów9. Spodziewamy się, że protokół ten zainspiruje więcej badaczy do udziału w nauce o związkach kontrolowanych sekwencyjnie, gdzie badane do tej pory cząsteczki były zazwyczaj biopolimerami, ale rzadko zawierały przykłady gatunków opartych na kompleksach metali.

<table><tbody><tr><td>Dichloro(1,5-cyklooktadieno)platyna(II)</td><td>TCI</td><td>D3592</td><td></td></tr><tr><td>Trójwodny chlorek rodu(III)</td><td>Kanto Chemical</td><td>36018-62</td><td></td></tr><tr><td>Sól fizjologiczna buforowana fosforanem, tabletka</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P4417-50TAB&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Żywica NovaSyn TG Sieber</td><td>Novabiochem</td><td>8.55013.0005</td><td></td></tr><tr><td>HBTU</td><td>TCI</td><td>B1657</td><td></td></tr><tr><td>Bezwodnik benzoesowy</td><td>Kanto Chemical</td><td>04116-30</td><td></td></tr><tr><td>Kwas trifluorooctowy</td><td>Kanto Chemical</td><td>40578-30</td><td></td></tr><tr><td>Trietylosilan</td><td>TCI</td><td>T0662</td><td></td></tr><tr><td>Kwas 2-[2-(2-(2-metoksyetoksy)etoksy]octowy</td><td>Sigma Aldrich</td><td>407003</td><td>Suszone na 3 sitach</td></tr><tr><td>Dithranol</td><td>Wako Pure Chemical Industries</td><td>191502</td><td></td></tr><tr><td>N-metyloimidazol</td><td>TCI</td><td>M0508</td><td></td></tr><tr><td>Piperydyna</td><td>Kanto Chemical</td><td>32249-30</td><td></td></tr><tr><td>4'-(4-metylofenylo)-2,2':6',2"-terpirydyna</td><td>Sigma</td><td>Aldrich 496375</td><td></td></tr><tr><td>Odwodniony dimetylosulfotlenek</td><td>Kanto Chemical</td><td>10380-05&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Metanol odwodniony</td><td>Kanto Chemical</td><td>25506-05&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Odwodniony gatunek dichlorometanu</td><td>Kanto Chemical</td><td>11338-84</td><td></td></tr><tr><td>MeOH</td><td>Kanto Chemical</td><td>25183-81&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Dimetylosulfotlenek</td><td>Kanto Chemical</td><td>10378-70</td><td></td></tr><tr><td>Octan etylu</td><td>Kanto Chemical</td><td>14029-81</td><td></td></tr><tr><td>Acetonitryl</td><td>Kanto Chemical</td><td>01031-70&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>1,2-dichloroetan</td><td>Kanto Chemical</td><td>10149-00</td><td></td></tr><tr><td>Eter dietylowy</td><td>Kanto Chemical</td><td>14134-00&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Dichlorometan</td><td>Kanto Chemiczny</td><td>10158-81</td><td></td></tr></tbody></table>

synteza rozpuszczalnego w wodzie złożonego układu metalowo-organicznego

Synthesis of a Water-soluble Metal&#8211;Organic Complex Array

Demonstrujemy metodę syntezy rozpuszczalnej w wodzie wielometalicznej matrycy peptydowej zawierającej z góry określoną sekwencję centrów metali, takich jak Ru(II), Pt(II) i Rh(III). Związek, nazwany rozpuszczalną w wodzie matrycą kompleksów metaloorganicznych (WSMOCA), otrzymuje się poprzez 1) konwencjonalne przygotowanie oparte na chemii roztworu odpowiednich monomerów kompleksu metali z ugrupowaniem aminokwasowym chronionym 9-fluorenylometylokoksykarbonylem (Fmoc) oraz 2) ich sekwencyjne sprzężenie z innymi rozpuszczalnymi w wodzie organicznymi jednostkami budulcowymi na funkcjonalizowanej powierzchniowo żywicy polimerowej zgodnie z procedurami pierwotnie opracowanymi dla syntezy w fazie stałej polipeptydy, z odpowiednimi modyfikacjami. Ślady reakcji wyznaczone za pomocą analizy spektrometrii mas na reprezentatywnych krokach sprzęgania w etapie 2 potwierdzają selektywną budowę z góry określonej sekwencji centrów metalowych wraz ze szkieletem peptydowym. WSMOCA odcięta od żywicy pod koniec etapu 2 ma pewien poziom rozpuszczalności w środowisku wodnym zależny od wartości pH i/lub zawartości soli, co jest przydatne do oczyszczania związku.

Rycina 1 przedstawia struktury molekularne końcowego związku docelowego, prekursorów oraz związków pośrednich. Rycina 2 przedstawia obrazy żywicy, a Rycina 3 przedstawia widma mas MALDI-TOF próbek ze wskazanych etapów procedury. Obrazy od ryciny 2a do 2h pokazują zmiany barwy i wyglądu żywicy zachodzące podczas etapów reakcji opisanych w sekcji 2 protokołu. Spektrometria mas MALDI-TOF jest stosowana do śl...

Przedstawiono potencjalną ogólną metodę syntezy rozpuszczalnych w wodzie wielometalicznych matryc peptydowych zawierających z góry określoną sekwencję centrów metali.

Synteza rozpuszczalnego w wodzie złożonego układu metalowo-organicznego

We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as ...

Ogólnym celem tej procedury syntetycznej jest zapewnienie racjonalnego sposobu otrzymywania gatunków wielometalicznych z predefiniowaną sekwencją centrów metalicznych. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie chemii organicznej, takie jak budowa unikalnego heteromerycznego kompleksu wielojądrowego przy jednoczesnym rozwiązaniu problemów związanych z rozwarstwianiem faz oraz otrzymywaniem wielu produktów o różnej strukturze. Główną zaletą tej techniki jest jej szeroka stosowalność w odniesieniu do różnorodnych struktur chemicznych ze względu na prostotę jej zasady.Procedurę zademonstruje Purnandhu Bose, członek mojego laboratorium. Aby rozpocząć tę procedurę, do kolby dwuszyjnej o pojemności 10 ml, posiadającej u dołu odpływ wyposażony w filtr szklany i kurek dwudrożny, należy dodać 135 mg żywicy TG sieber oraz mieszadło magnetyczne.Wymień atmosferę wewnętrzną na azot, korzystając z linii próżniowej. Następnie napęcznij żywicę jednym mililitrem dichlorometanu. Do żywicy dodaj trzy mililitry dimetyloformamidu i jeden mililitr piperydyny.Następnie mieszać mieszaninę przez 2,5 godziny w temperaturze pokojowej. Po tym czasie usunąć roztwór poprzez filtrację przez lej. Przemyć żywicę trzykrotnie, używając za każdym razem 3 ml metanolu i dichlorometanu.Następnie żywicę należy przemyć czterokrotnie trzema mililitrami dichlorometanu. Wszystkie roztwory otrzymane w poprzednim kroku należy połączyć i rozcieńczyć niebezwodnym acetonitrylem do objętości 50 mililitrów. Jeden mililitr otrzymanego roztworu należy przenieść do kuwety kwarcowej o drodze optycznej jednego centymetra, a następnie próbkę rozcieńczyć dwoma mililitrami acetonitrylu.Następnie do wypłukanej żywicy w atmosferze azotu należy dodać dichlorometan, monomer rutenu, HBTU, DMSO oraz zasadę Hüniga. Mieszaninę należy mieszać przez 12 godzin w temperaturze pokojowej. Po tym czasie roztwór należy usunąć poprzez filtrację przez odpływ.Przemyj żywicę trzykrotnie za pomocą 3 ml DMSO. Następnie przemyj żywicę trzykrotnie, używając każdorazowo 3 ml metanolu oraz 3 ml dichlorometanu. Po dodatkowym przemyciu dichlorometanem, dodaj do przemytej żywicy w atmosferze azotu 5 ml dichlorometanu, 0,28 g bezwodnika benzoesowego oraz 0,1 ml N-metylimidazolu.Po mieszaniu mieszaniny przez dwie godziny w temperaturze pokojowej, usuń roztwór poprzez filtrację przez odpływ. Przemyj żywicę trzykrotnie, używając za każdym razem 3 mL dichlorometanu i metanolu. Po ponownym przemyciu żywicy dodatkowym dichlorometanem, powtórz poprzednie kroki w celu określenia liczby moli załadowanego monomeru rutenu.Następnie do wypłukanej żywicy w atmosferze azotu dodaj dichlorometan, ester kwasu glutaminowego chroniony grupą Fmoc, HBTU, DMSO oraz zasadę Huniga. Po powtórzeniu etapów płukania i blokowania końców (capping), przenieś niewielką porcję żywicy do mieszaniny zawierającej 25 µL kwasu trifluorooctowego, 0,5 µL trietylosilanu oraz 47 µL 1,2-dichloroetanu. Poddaj mieszaninę działaniu ultradźwięków z ogrzewaniem przez 0,5 h.Powtórz poprzednie kroki na pozostałej w kolbie żywicy, aby określić liczbę moli załadowanego monomeru estru kwasu glutaminowego chronionego grupą Fmoc. Po powtórzeniu poprzednich kroków z monomerami platyny i rodu, dodaj do wypłukanej żywicy dichlorometan, kwas TEGU, HBTU, dichlorometan oraz zasadę Hüniga w atmosferze azotu. Po mieszaniu mieszaniny przez 12 godzin w temperaturze pokojowej, usuń roztwór poprzez filtrację przez zlewek.Przemyj żywicę dwukrotnie trzema mililitrami DMSO. Następnie przemyj żywicę trzykrotnie, za każdym razem używając trzech mililitrów metanolu oraz trzech mililitrów dichlorometanu. Po dodatkowym przemyciu żywicy dichlorometanem, przemyj ją trzykrotnie czterema mililitrami eteru dietylowego.Po wysuszeniu żywicy w próżni, napęcznij ją jednym mililitrem dichlorometanu. Do zawiesiny dodaj mieszaninę zawierającą 0,1 mililitra kwasu trifluorooctowego, 20 mikrolitrów trietylosilanu oraz 1,9 mililitra 1,2-dichloroetanu. Mieszaninę wymieszać przez 12 godzin w temperaturze pokojowej.Następnie usuń roztwór poprzez filtrację do odpływu, a następnie dodaj do żywicy nową mieszaninę kwasu trifluorooctowego, trietylosilanu i 1,2-dichloroetanu. Mieszaj zawiesinę przez jedną godzinę w temperaturze pokojowej, a następnie przerwij mieszanie. Tutaj przedstawiono struktury cząsteczkowe końcowego związku docelowego, prekursorów oraz produktów pośrednich.Przedstawiono tutaj widma masowe multi TOF próbek na wybranych etapach procedury, co demonstruje zdolność tej techniki analitycznej do śledzenia reakcji i potwierdzania obecności docelowych związków. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś mieć dobrą wiedzę na temat tego, jak tworzyć wielometaliczne związki z precyzyjnie zaprojektowanymi centrami metalicznymi.

synthesis-of-a-water-soluble-metalorganic-complex-array

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Synteza, aktywacja i charakterystyka celowo zaprojektowanych metaloorganicznych materiałów szkieletowych jest wyzwaniem, zwłaszcza gdy bloki budulcowe są niekompatybilne lub niechciane polimorfy są termodynamicznie faworyzowane nad pożądanymi formami. Opisujemy, w jaki sposób zastosowania wspomaganej rozpuszczalnikiem wymiany łączników, dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego proszku w kapilarnach i aktywacji poprzez suszenie nadkrytycznym CO2 mogą rozwiązać niektóre z tych wyzwań.

Synteza i charakterystyka funkcjonalizowanych struktur metaloorganicznych

Reakcja dysproporcji metastabilnego roztworu chlorku Sn(I), uzyskanego za pomocą techniki preparatywnej kondensacji, jest wykorzystywana do syntezy metaloidowego związku klastrowego cyny.

Synteza [Sn10(Si(SiMe3)3)4]2- przy użyciu metastabilnego roztworu halogenku Sn(I) zsyntetyzowanego techniką kondensacji

Tutaj prezentujemy jednogarnkową, wolną od metali przejściowych syntezę tioli i tioestrów z halogenków aromatycznych i tiometlenku sodu, a następnie przygotowanie monokryształów sieci metal-ditiolen przy użyciu form tiolu generowanych in situ z bardziej stabilnego i podatnego na działanie tioestru.

Synteza tiolowego bloku budulcowego do krystalizacji półprzewodnikowego żyroidalnego szkieletu metal-siarka

Tutaj demonstrujemy protokół dwuetapowej syntezy monokrystalicznych powłok rdzeniowych przy użyciu nieizostrukturalnej pary struktur metaloorganicznych (MOF), HKUST-1 i MOF-5, które mają dobrze dopasowane sieci krystaliczne.

Synteza monokrystalicznych struktur metaloorganicznych typu rdzeń-powłoka

Tutaj opisujemy protokół syntezy niskowartościowych struktur metaloorganicznych (LVMOF) z niskowartościowych metali i wielotopowych łączników fosfinów w warunkach wolnych od powietrza. Otrzymane w ten sposób materiały mają potencjalne zastosowania jako katalizatory heterogeniczne naśladujące jednorodne katalizatory na bazie metali niskowartościowych na bazie metali.

Eksperymentalne podejścia do syntezy niskowartościowych struktur metaloorganicznych z wielotopowych łączników fosfiny

Ukierunkowana synteza nowych struktur metaloorganicznych (MOF) jest trudna, a ich odkrycie zależy od wiedzy i kreatywności chemika. Metody wysokoprzepustowe pozwalają na szybkie i efektywne badanie złożonych pól parametrów syntetycznych, przyspieszając proces znajdowania związków krystalicznych oraz identyfikowania trendów syntetycznych i strukturalnych.

Odkrycie i optymalizacja syntezy izosiatkowatych związków metaloorganicznych metaloorganicznych na bazie fosfonianów Al(III) przy użyciu metod wysokoprzepustowych

Postsyntetyczna wymiana ligandów (PSE) jest wszechstronnym i potężnym narzędziem do instalowania grup funkcyjnych w strukturach metaloorganicznych (MOF). Wystawienie MOF na działanie roztworów zawierających ligandy funkcjonalizowane triazolami i tetrazolami może włączyć te heterocykliczne ugrupowania do Zr-MOF poprzez procesy PSE.

Synteza struktur metaloorganicznych na bazie triazolu i tetrazolu na bazie Zr poprzez postsyntetyczną wymianę ligandów

Protokół syntezy i charakterystyki samoorganizujących się monowarstw szkieletu metaloorganicznego jest dostarczany przy użyciu szczepionych polimerami, kryształów metaloorganicznych (MOF). Procedura pokazuje, że cząstki MOF szczepione polimerem mogą być samoorganizujące się na granicy faz powietrze-woda, co skutkuje dobrze uformowanymi, wolnostojącymi, jednowarstwowymi strukturami, czego dowodem jest obrazowanie za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej.

Synteza i charakterystyka samoorganizujących się monowarstw metaloorganicznych z wykorzystaniem cząstek pokrytych polimerem

Czujniki fluorescencji są potężnymi narzędziami w naukach przyrodniczych. W tym miejscu opisujemy metodologię syntezy i wykorzystania czujników fluorescencyjnych na bazie dendrymerów do pomiaru pH w żywych komórkach i in vivo. Rusztowanie dendrytyczne wzmacnia właściwości sprzężonych barwników fluorescencyjnych, co prowadzi do poprawy właściwości wykrywania.

Synteza, dostarczanie komórkowe i zastosowanie in vivo czujników pH na bazie dendrymerów

Przedstawiono różne procedury przygotowania atomowo zdefiniowanych szablonów do epitaksjalnego wzrostu złożonych cienkich warstw tlenkowych. Przeprowadzono obróbkę chemiczną monokrystalicznych substratów SrTiO3 (001) i DyScO3 (110) w celu uzyskania atomowo gładkich, jednozakończonych powierzchni. Ca2 Nb3 O10- nanoarkusze wykorzystano do stworzenia atomowo zdefiniowanych szablonów na dowolnych podłożach.

Atomowo zdefiniowane matryce do epitaksjalnego wzrostu złożonych cienkich warstw tlenkowych

Poznaj metodę syntezy wielometalowych macierzy peptydowych rozpuszczalnych w wodzie z określoną sekwencją centrów metalicznych. Technika ta umożliwia tworzenie unikalnych heteromerycznych kompleksów wielojądrowych.

Synteza rozpuszczalnego w wodzie złożonego układu metalowo-organicznego

Przeglądaj więcej filmów