Modyfikacja i funkcjonalizacja grupy guanidyny przez prekursory dostosowane do potrzeb klienta
27 kwietnia 2017
Przedstawiono protokół syntezy guanidyn modyfikowanych alkilem oparty na użyciu odpowiednich prekursorów.
Ogólnym celem tej procedury jest zapewnienie wygodnego syntetycznego dostępu do peptydów funkcjonalizowanych guanidyną. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie chemii peptydów mięśniowych, takie jak rozwój ligandów integrynowych lub ligandów GPCR. Główną zaletą tej techniki jest to, że umożliwia ona łatwy, syntetyczny dostęp do funkcjonalizowanych guanidyn, w pełni kompatybilnych z SPPS.
Technologia ta będzie szczególnie cenna w przypadku cząsteczek dotykowych, ponieważ grupy funkcyjne, które są modyfikowane, są zazwyczaj biomolekułami ulegającymi degradacji. W naszym przypadku dążymy do uzyskania cząsteczek, które mogą być wykorzystane do obrazowania molekularnego o różnych właściwościach poszczególnych nowotworów i do ich specyficznego leczenia; To ważne zagadnienie dla medycyny spersonalizowanej. Aby rozpocząć tę specyficzną procedurę, dodaj jeden gram karboksyamaidyny boc-pirazolu i jeden gram PPh3 do 50-mililitrowej kolby okrągłodennej.
Następnie dodać 10 mililitrów suszonego THF do 50-mililitrowej kolby okrągłodennej w obojętnej atmosferze przez gumową przegrodę. Za pomocą strzykawki dodaj 194 mikrolitry suchego metanolu. Wymieszaj roztwór w temperaturze pokojowej.
Za pomocą strzykawki dodawać przygotowany roztwór diizopropyloazodikarboksylanu w THF kroplami przez 15 minut. Następnie pozwól roztworowi mieszać przez dwie godziny w temperaturze pokojowej. Za pomocą wyparki obrotowej usunąć rozpuszczalnik pod zmniejszonym ciśnieniem.
Następnie rozpuść surowy produkt w jednym mililitrze DCM. Następnie niech przepuści kolumnę błyskową ze 100 gramami krzemionki w 10% octanie etylu w roztworze pentanu. Załadować rozpuszczony produkt surowy na kolumnę i dodać rozpuszczalnik pod ciśnieniem.
Zbierz, zidentyfikuj i połącz frakcje zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Następnie, za pomocą wyparki obrotowej, odparować rozpuszczalnik pod zmniejszonym ciśnieniem, aby uzyskać pożądany związek w postaci żółtego, lepkiego oleju. Najpierw dodaj jeden gram karboksyamidyny boc-pirazolu, jeden gram PPH3 i 0,9 grama Dde-6-aminoheksanolu do 50-mililitrowej kolby okrągłodennej.
Następnie dodaj 10 mililitrów suchego THF w obojętnej atmosferze za pomocą gumowej przegrody. Następnie rozpuść materiały wyjściowe w temperaturze pokojowej. Za pomocą strzykawki dodawać przygotowany roztwór diizopropyloazodikarboksylanu w THF kroplami przez 15 minut.
Mieszaj roztwór przez dwie godziny w temperaturze pokojowej. Następnie użyj wyparki obrotowej, aby usunąć rozpuszczalnik pod zmniejszonym ciśnieniem. Rozpuść surowy produkt w 1 mililitrze DCM.
Następnie załaduj kolumnę flash 100 gramami krzemionki w roztworze pentanu i octanu etylu dwa do jednego. Załadować rozpuszczony produkt surowy na kolumnę i dodać rozpuszczalnik pod ciśnieniem. Zbierz, zidentyfikuj i połącz frakcje zgodnie z opisem w protokole tekstowym.
Za pomocą wyparki obrotowej odparuj rozpuszczalnik pod zmniejszonym ciśnieniem, aby uzyskać pożądany produkt. Na początek rozpuść 1,4 grama S-metyloizotiomocznika i 2,2 grama bezwodnika boc w energicznie mieszającym dwufazowym roztworze DCM i nasyconego wodnego roztworu wodorowęglanu sodu. Pozwól mieszaninie mieszać przez 24 godziny w temperaturze pokojowej.
Następnie wlej mieszaninę do lejka separatora. Oddzielić warstwy i trzykrotnie wyekstrahować fazę wodną za pomocą DCM. Następnie połącz fazy organiczne.
Wysuszyć połączone fazy organiczne siarczanem sodu. Po usunięciu rozpuszczalnika za pomocą wyparki obrotowej rozpuścić surowy produkt w 2 mililitrach heksanu. Załaduj kolumnę błyskową 100 gramami krzemionki w roztworze heksanu i octanu etylu cztery do jednego.
Następnie załadować rozpuszczony produkt surowy na kolumnę i dodać rozpuszczalnik pod ciśnieniem. Po zebraniu i zidentyfikowaniu frakcji połącz żądane frakcje. Za pomocą wyparki obrotowej odparować rozpuszczalnik pod zmniejszonym ciśnieniem, aby uzyskać 1,1 grama Boc-S-methylsothiothiocea.
Rozpuścić 250 miligramów zebranego Boc-S-methylisothiomocznik w 10 mililitrach wysuszonego DMF w 50-mililitrowej kolbie okrągłodennej w obojętnej atmosferze w temperaturze pokojowej. Za pomocą strzykawki dodaj 440 mikrolitrów leku DIPEA. Za pomocą strzykawki dodaj kroplami 245 mikrolitrów bezwodnika octowego, mieszając.
Mieszaj mieszaninę przez godzinę w temperaturze pokojowej. Następnie za pomocą strzykawki dodaj dwa mililitry metanolu i mieszaj przez 15 minut. Po usunięciu rozpuszczalnika pod zmniejszonym ciśnieniem, za pomocą wyparki obrotowej, rozpuścić surowy produkt w jednym mililitrze DCM.
Załadować kolumnę błyskową 60 gramami krzemionki w roztworze heksanu i octanu etylu trzy do jednego. Następnie załaduj rozpuszczony produkt surowy i dodaj rozpuszczalnik pod ciśnieniem. Zbierz, zidentyfikuj i połącz frakcje zgodnie z opisem w protokole tekstowym.
Za pomocą wyparki obrotowej odparować rozpuszczalnik pod zmniejszonym ciśnieniem, aby uzyskać 210 miligramów pożądanego produktu w postaci białego ciała stałego. Na początek rozpuść niewielką ilość ortogonalnie odchronionego cyklicznego peptydu w małej objętości DMF. Dodaj dwa odpowiedniki leku DIPEA.
I dwa odpowiedniki prekursora guanidynylu. Następnie pozwól roztworowi mieszać przez dwie godziny w temperaturze pokojowej. Po zakończeniu reakcji usunąć rozpuszczalnik.
Ponownie rozpuścić guanidynylowany cykliczny peptyd w nitrylu acetylowym i przeprowadzić półpreparatywne oczyszczanie HPLC, jak opisano w protokole tekstowym. Następnie w małym szklanym podłożu dodaj przygotowany roztwór kwasu trifluorooctowego, wody i triizopropylosilanu do oczyszczonego produktu. Mieszaj tę mieszaninę przez godzinę w temperaturze pokojowej, a następnie obserwuj całkowite usunięcie ochrony za pomocą ESIMS.
Dodaj 10 mililitrów lodowatego eteru do 50-mililitrowej probówki wirówkowej. Za pomocą pipety Pasteura dodaj odzabezpieczony peptyd kroplami do eteru. Odwirować zawiesinę o stężeniu 5 000 g przez pięć minut.
Następnie umyj granulki lodowatym eterem. W wirowaniu przy 5 000 g przez pięć minut. Powtórz to mycie i odwirowanie jeszcze raz.
Następnie rozpuścić produkt w 2 mililitrach wody klasy HBLC i oczyścić produkt za pomocą półpreparatywnej HPLC, jak opisano w protokole tekstowym. W pracy przedstawiono łatwą metodę modyfikacji grupy guanidynowej w gliginach peptydowych. Przebieg reakcji jest monitorowany za pomocą wysokociśnieniowej chromatografii cieczowej.
W przypadku większych pozostałości z grupy guanidyny dwie godziny to często za mało czasu, aby reakcja doszła do końca. W ten sposób reakcja jest kontynuowana, a związki są oczyszczane za pomocą półpreparatywnej HPLC. Niewielką ilość rozcieńcza się następnie DMSO w celu uzyskania roztworu łodygi do oceny biologicznej w teście wiązania w fazie stałej podobnym do al-ee-soo.
Wszystkie analizowane związki wykazują stosunkowo wysokie powinowactwo do podtypu integranta alfa v beta trzy oraz wysoką selektywność wobec podtypu integranta alfa pięć beta jeden. Po raz pierwszy pomysł na tę metodę wpadł nam do głowy, gdy szukaliśmy standardowej metody guanidynylacji podczas SPPS. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak przygotować prekursory guanidynylu dostosowane do Twoich potrzeb, aby zmodyfikować lub sfunkcjonalizować grupę guanidyny docelowego peptydu.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia protokół syntezy guanidyn zmodyfikowanych alkilowo, ułatwiający tworzenie zpeptydów funkcjonalizowanych guanidyną. Metoda ta ma szczególne znaczenie dla postępów w badaniach nad chemią peptydów mięśniowych i medycyną personalizowaną.
Kluczowe elementy badania
Obszar nauki
- Neuronauki
- Biochemia
- Chemia medyczna
Tło
- Guanidyny są ważne w rozwoju ligandów integrin i GPCR.
- Metoda syntezy jest zgodna z syntezą peptydów w fazie stałej (SPPS).
- Funkcjonalizowane guanidyny mogą być wykorzystywane do obrazowania molekularnego i leczenia raka.
- Medycyna personalizowana korzysta na ukierunkowanych strategiach terapeutycznych.
Cel badania
- Zapewnić wygodną drogę syntetyczną do funkcjonalizowanych peptydów guanidynowych.
- Rozwiążą kluczowe pytania w chemii peptydów mięśniowych.
- Opracować cząsteczki do obrazowania i leczenia raka.
Zastosowane metody
- Łączenie boc-pyrazol carboxamaidyny i PPh3 w kolbie o dnie kolistym.
- Wykorzystanie technik syntezy peptydów w fazie stałej.
- Zastosowanie metod chemii syntetycznej do funkcjonalizacji.
- Testowanie zsyntetyzowanych związków pod kątem aktywności biologicznej.
Główne wyniki
- Udana synteza guanidyn zmodyfikowanych alkilowo.
- Zadokumentowana zgodność ze SPPS.
- Potencjalne zastosowania w leczeniu i obrazowaniu raka.
- Dostawienie nowego narzędzia dla badaczy w dziedzinie chemii peptydów.
Wnioski
- Protokół oferuje wartościową metodę syntezy funkcjonalizowanych guanidyn.
- Zwiększa zdolność do opracowywania ukierunkowanych terapii w medycynie personalizowanej.
- To podejście może znacząco wpłynąć na badania nad chemią peptydów mięśniowych.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Efficient modification and functionalization of the guanidine group in peptidic ligands addresses a critical need for precise pharmacophore engineering in early drug discovery. This capability enables selective modulation of integrin subtypes, supporting target validation and mechanistic de-risking in peptide-based therapeutic pipelines. The approach is directly compatible with solid-phase peptide synthesis, facilitating integration into established medicinal chemistry workflows.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables systematic interrogation of guanidine group modifications for functional target validation.
- Supports mechanistic de-risking by allowing selective integrin subtype modulation.
- Facilitates hypothesis-driven design of ligands for integrin and GPCR targets.
Screening & Assay Development
- Provides access to structurally diverse, functionalized peptides for assay development.
- Ensures compatibility with SPPS, supporting reproducible and scalable synthesis.
- Delivers validated ligands for quantitative binding assays and selectivity profiling.
Translational & Preclinical Research
- Enables generation of ligands for molecular imaging and disease-relevant system studies.
- Supports translational continuity by producing peptides suitable for biological evaluation in solid-phase binding assays.
- Aligns with personalized medicine initiatives by enabling selective targeting of cancer subtypes.
Pipeline & Workflow Integration
This synthetic strategy positions guanidine group modification at the interface of early discovery and lead identification, streamlining the transition from target validation to preclinical evaluation.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing and pathway clarification through selective ligand design.
- Screening: Delivers assay-ready, functionalized peptides with reproducible synthetic access.
- Analytics: Supports quantitative measurement of ligand binding and selectivity using established analytical platforms.
- Translational Research: Provides ligands for disease-relevant imaging and functional studies when supported by biological assays.
- Enterprise Reuse: Offers a modular, reusable synthetic capability for diverse peptide-based R&D programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in ligand-target interactions and reduces mechanistic ambiguity.
- Operational Value: Standardizes functionalization workflows and ensures compatibility with high-throughput synthesis.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by enabling rapid ligand optimization.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of peptide therapeutics and imaging agents.
Implementation Considerations
- Requires expertise in peptide chemistry and solid-phase synthesis techniques.
- Demands access to analytical infrastructure for HPLC and mass spectrometry validation.
- Benefits from cross-team standardization of precursor synthesis and purification protocols.
- Adaptable to various peptide scaffolds with orthogonally protected amines.
- Reaction times may require optimization for larger guanidine substituents, as supported by HPLC monitoring.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
0:59
Synthesis of the Guanidinylation Precursors: Methylated Species
2:30
Synthesis of the Guanidinylation Precursors: Hexylamine-modified Species
3:55
Synthesis of the Guanidinylation Precursors: Acylated Species
6:31
Guanidinylation and Deprotection in Solution
8:14
Results: Synthesis of Alkyl-modified Guanidines
9:11
Conclusion
