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1. Noções básicas de Split-and-piscina Síntese
A fim de gerar de forma eficiente um grande número de compostos em fase sólida, síntese de divisão-e-piscina é frequentemente utilizado como uma estratégia geral. Como mostrado na Figura 4, TentaGel grânulos são primeiro divididos em três porções. Cada porção é reagida com um reagente diferente, gerando o primeiro resíduo em grânulos. Após a primeira reacção, todas as três porções são reunidas em conjunto, misturados, e em seguida, novamente dividida em três porções. Cada parte irá novamente reagir com um reagente diferente, gerando o segundo resíduo em grânulos. Depois de duas etapas de divisão-e-piscina, nove compostos são gerados.
Em síntese sub-monómero, os grânulos são primeiro divididas em várias porções a reagir com diferentes ácidos bromo, na presença de reagente de acoplamento. Depois de lavar com o solvente, todos os grânulos vão ser analisadas em conjunto e misturados, em seguida, de novo dividido em várias porções, a reagir com diferentesaminas primárias. Depois de aminação, todos os grânulos são reunidas e lavadas exaustivamente, completando um total de monómeros em cada grânulo. Este processo pode ser repetido até que a diversidade desejada seja atingida.
2. Preparação de brometo de ácido a partir natural Aminoácidos
Em síntese sub-monómero, a síntese de cada monómero é dividido em duas fases separadas: 1. Acoplamento de brometo de ácido e 2 aminação com aminas primárias (Figura 2).. A fim de sintetizar um péptido amida terciária, brometos de ácidos quirais com as cadeias laterais do carbono alfa serão preparados a partir de aminoácidos naturais. Aqui nós descrevemos o método de transformar um aminoácido natural para o brometo de ácido correspondente com alta fidelidade de som. Usamos alanina como um exemplo; outros aminoácidos, incluindo serina, treonina, ácido aspártico, ácido glutâmico, asparagina, glutamina, glicina, valina, isoleucina, fenilalanina, também podem ser transformados em ácidos bromo sob condi semelhantens. Note-se que alguns dos aminoácidos com grupos funcionais, como o fenol, guanidina e amina precisam de ser protegidos antes da transformação. A instalação da reacção é mostrado na Figura 3.
Precauções de Segurança: Para são necessários os seguintes reações envolvendo HBr, NaNO 2 e outros produtos químicos corrosivos / tóxicos, equipamentos de segurança adequados, como óculos de segurança, jaleco e luvas resistentes a produtos químicos. Todos os comentários deverão ser realizadas em um exaustor pelo químico experiente.
- Adicionar 370 ml de água em 630 ml de solução de HBr a 48% para preparar um 1 L, solução de HBr a 30%. Adicione 500 ml de etileno glicol em um recipiente de banho 1 L; adicionar gelo seco para manter a temperatura a -10 ° C. Atenção: solução HBr 48% é fortemente ácido e corrosivo, manusear com cuidado. Leia o MSDS antes de usar.
- Adicionar D-alanina (8,9 g, 0,1 mol) e KBr (11,9 g, 0,1 mol) a uma 250 ml de três tubuladuras balão de fundo redondo com uma barra de agitação magnética. Adicionam-se 100 ml, e o HBr a 30% preparada em tele etapa anterior. Colocar o frasco no banho de etileno glicol preparado no passo 2.1 e manter a temperatura a -10 ° C. Bolha de árgon através de uma agulha longa a partir do fundo do balão durante 10 minutos, como mostrado na Figura 3. Agita-se a solução com a barra de agitação magnética a 300 rpm.
- Dissolve-se NaNO2 (8,28 g, 0,12 mol) num copo de 100 ml com 20 ml de água. Adicionar a solução para a igualização de pressão funil de carga e selar a ampola de carga com um septo. Transformar lentamente na válvula do funil de escoamento e deixar que a solução de NaNO2 cair para dentro do frasco. Controlar a válvula de ajuste da taxa de gotejamento de cerca de 2 gotas por segundo. Continue a agitação a 300 rpm e manter o árgon borbulhar do fundo do frasco. O frasco deve ser mantida em etileno glicol banho à temperatura de -10 ° C até que seja adicionado toda NaNO2. Atenção: Esta etapa gera calor e gás durante a adição de NaNO2 solução. Taxa de gotejamento deve ser cuidadosamente concontrolada e todo o sistema deve ser aberto através da saída de argônio.
- Continue mexendo por mais 3 horas e deixe a temperatura esquentar de -10 ° C à temperatura ambiente. A solução resultante deve ser clara a amarelo claro; Se a cor é demasiado escura, aplicar vácuo para remover o excesso de óxido de azoto e possível Br2 produzido durante a reacção.
- Extrair o produto a partir da solução com 3 x 35 ml de éter dietílico utilizando um funil de extração. Combinar a fase orgânica e lavá-la com solução salina saturada. A fase orgânica também pode ser lavado com uma pequena quantidade de NaHCO 3 antes de se lavar com uma solução salina para remover a cor se estiver escuro. Seca-se a fase orgânica sobre Na 2 SO 4 durante 6 horas.
- Filtre o Na 2 SO 4 e evapora-se o solvente sob vácuo, o produto em bruto deve ser obtida como claro para óleo amarelo pálido. O produto bruto pode ser ainda purificado por destilação a 115 ° C, com 3 mm de Hg, ou pelacoluna de sílica com 3:1 hexano: acetato de etilo.
- O produto puro é obtido na forma de óleo límpido, 6,6 g (rendimento de 74%), densidade = 1,69 g / mL, [α] D20 = +24 ° (metanol), RMN de 1H (400 MHz, CDCl3) δ 4,41 (q, J = 7,0 Hz, 1H), 1,86 (d, J = 7,0 Hz, 3H). No caso de (S)-2-bromopropanóico ácido d-4 (preparado a partir de 4 d-L-alanina), o produto puro é obtido na forma de óleo límpido, rendimento 78%, densidade = 1,72 g / mL, [α] D20 = -19 ° (metanol). 1H NMR, nenhum sinal H significativa é observada. ESI-MS - [M-1] - = 155,1 (esperado 154,97). Para (S)-4-metilpentanóico, 2-bromo-ácido (preparada a partir de L-leucina, utilizando o mesmo procedimento) do produto puro é obtido na forma de óleo límpido, rendimento 89%, [α] D20 = +37 ° (metanol), 1 H RMN (400 MHz, CDCl3) δ 4,30 (t, J = 7,7 Hz, 1H), 1,94 (dd, J = 10,8, 3,9 Hz, 2H), 1,81 (tt, J = 13,2, 6,5 Hz, 1H), 0,96 (dd, J = 18,2, 6,6 Hz, 7H). No caso de (S)-2-bromo-3-pheácido nylpropanoic (preparado a partir de L-fenilalanina utilizando o mesmo procedimento) do produto puro é obtido como um óleo amarelo pálido, rendimento de 72%, [α] D20 = +17 ° (metanol), RMN de 1H (400 MHz, CDCl3) 7,38 δ - 7,19 (m, 5H), 4,42 (dd, J = 8,1, 7,3 Hz, 1H), 3,47 (dd, J = 14,2, 8,2 Hz, 1H), 3,25 (dd, J = 14,2, 7,2 Hz, 1H).
3. Marcação isotópica de alanina transaminase Usando
Na síntese de biblioteca combinatória, em especial na síntese de divisão-e-associação de um talão de um composto (OBOC) bibliotecas, a quantidade de composto que pode ser obtido a partir de cada uma das esferas é relativamente pequena. (Tipicamente, um pmol a 10 nmol). Além disso, a espectrometria de massa é utilizada para a identificação e caracterização do composto final, devido à sua alta sensibilidade. A fim de utilizar a espectrometria de massa para determinar a estereoquimica absoluta dos centros quirais dos produtos finais de PTA, enantiómeros de ácido bromo deve ser isotopically rotulados antes de usar. Aqui nós descrevemos o método de usar transaminase e D 2 O rótulo de L-alanina.
- Dissolve-se L-alanina (300 mg, 3,36 mmol) com 10 mL de D 2 O, em um tubo de polietileno 50 ml. Adicionar α-cetoglutarato (10 mg, 0,068 mmol) como co-substrato. Aquecer-se o tubo a 37 ° C, e ajustar o PD para 8,5-8,7 usando uma soution 1 M NaOD. Nota: PD é determinada por tiras de teste de pH. Medidor de pH electro tradicional equipado com eletrodo de vidro seletivo para H + pode dar errado ler para D +.
- Adicionar alanina transaminase (0,1 mg, EC 2.6.1.2 de coração de porco, Roche Diagnostics, Indianapolis, IN) para o pD 8,5-8,7, 37 ° C uma solução preparada a partir da etapa anterior. Colocar o tubo num banho a 37 ° C incubadora e incubar durante a noite com agitação moderada, de 10 a 30 rpm, é o preferido.
- Após incubação durante a noite, ter de 0,5 ml da solução de D 2 O e verificar o progresso da reacção por 1H-RMN. Todos os sinais de protão de umlanine, δ 3,76 (q, J = 7,2 Hz, 1H), 1,46 (d, J = 7,3 Hz, 3H), 1 H RMN 400 MHz, deve ser significativamente suprimida devido à deuteração. Mais de 98% dos protões devem ser trocadas para deutério, conforme descrito anteriormente 23. Nota: D 2 O pode ser parcialmente recuperada por destilação, se a reacção for realizada em larga escala (> 200 ml de D 2 O). Normalmente, entre 60% e 80% de D 2 O pode ser destilado a partir da solução.
- Congelar a solução acima com nitrogênio líquido e liofilização-lo usando um liofilizador obter pó branco L-alanina deuterada.
4. Síntese de peptoid Linker Região
A região de ligação não é necessária para a síntese da biblioteca de PTA. No entanto, a fim de evitar o elevado ruído de fundo na gama mais baixa de peso molecular (100-600) de espectroscopia de massa MALDI e para melhorar a ionização dos compostos, de um ligante peptoid com múltiplos resíduos polares é frequentemente utilizado. Este peptoid linker pode ser sintetizado através de procedimento de síntese peptoid padrão. Aqui teremos sintetizar um pentâmero de N-metoxietil glicina como ligante (como mostrado na Figura 5).
- Inchar 90 mM grânulos TentaGel com ligante RAM (1 g, 0,27 mmol / g) em 10 ml de DMF durante 3 horas num reactor de seringa de 12 ml com agitação suave.
- Drenar a DMF a partir do reactor e adicionar solução de piperidina a 10 ml de DMF 20% para desproteger o grupo Fmoc a partir da amida ligante Rink. Agitar os grânulos com uma solução de piperidina a 20% durante 30 min. Lavar com DMF 5x para remover todos piperidina.
- Tome algumas esferas para fora da seringa e testá-lo com o teste de cloranil. Contas devem girar o marrom escuro (teste positivo para cloranil amina primária) se fmoc desprotegido com sucesso.
- Prepare as seguintes soluções:. 1 de 20 ml, bromoacï solução ácido / DMF 2 M; 2 20 ml, solução 2 M de DIC / DMF.; 3. 10 ml, 1 M methoxylethylamine / solução de DMF.
- Adicionar 5 ml de 2 M de solução de ácido bromoacético / DMF paraas contas, agitar suavemente. Em seguida, adicionam-se 5 ml de 2 M solução de DIC / DMF para os grânulos; vedar a seringa com o êmbolo e colocá-lo no agitador. Agitar durante 10 min.
- Lave as contas com DMF completamente. Adicionar 2 ml de solução 1 M metoxietilamina / DMF preparada a partir do passo 4.4 para os grânulos. Selar a seringa com o êmbolo e agitar no agitador durante 30 min.
- Lave as contas com DMF 5x. Confira algumas contas com o teste de cloranil, se positivas (esferas ficar azul), então continue para a próxima etapa. Caso contrário, repita o passo 4.6.
- Repita os passos de 4,5-4,7, 4x para completar o pentâmero.
. 5 Split-e-piscina Síntese de PTA Biblioteca com (R) - e (S)-2-bromopropiónico Ácidos
Aqui descreve-se a síntese de uma biblioteca de PTA pequeno com uma diversidade teórica de 9261 compostos, usando a 1 g de grânulos do passo 4.8. Note-se que um TentaGel talão 90 mM contém aproximadamente 2,9 milhões de grânulos por grama; Por conseguinte, a redundância dea biblioteca pode ser um 2,9 x 10 6/9261 = 312 cópias. Usaremos ácido bromoacético, (R)-2-bromopropanóico e isotópica marcado (S)-2-bromopropanóico ácido d-4, tal como os ácidos, e aminas 7 diferentes (A1 ~ A7, ver Figura 5 para detalhes) por aminação. Reactores de seringa e um colector de vácuo irá ser utilizado para realizar a síntese.
- Adicionar 10 ml de 01:01 de DCM: DMF para a seringa do passo 4.8; usar uma pipeta de 1000 mL com uma ponteira truncado para dividir todas as esferas de 1 g uniformemente em três reatores 5 ml seringas. Classificá-los como B (ácido bromoacético), R ((R)-2-bromopropanóico) e S ((S)-2-bromopropanóico ácido d-4). Lave todos os três seringas com DCM 3x, e lavar as seringas marcadas com R e S com THF anidro 3x, lavar seringa marcada com B 3x com DMF.
- Seringa R e S. BTC acoplamento de ácido bromopropanóico.
- Prepare uma solução BTC / THF fresco. Adicionar umapproximately 200 mg de BTC para o frasco em um exaustor, selá-lo com a tampa. Pesar a quantidade de BTC no frasco. Calcula-se a quantidade de solvente necessária e adicionar THF anidro para dentro do frasco para fazer um ml de solução de 20 mg / BTC / THF.
- Prepare a ácidos bromo / mistura BTC. Adicionar (R)-2-bromopropanóico ácido (89 ul, 0,95 mmol) e (S)-2-bromopropanóico ácido d-4 (89 mL, 0,95 mmol) em dois frascos pequenos separadamente. Para cada frasco, adicionar 5 ml de solução a 20 mg / mL de BTC / THF acima. Selar os dois frascos e colocá-los no freezer -20 ° C por 20 min.
- Adicionar 1125 mL, 2:1 THF / DIPEA (750 mL de THF, 375 mL de DIPEA, 2,2 mmol) à seringa, R e S separadamente. Misturar os grânulos com a ponta da pipeta. Deixe-os descansar por 5 min.
- Tomar dois arrefecida ácidos bromo / misturas BTC do passo 5.2.2, adicionar 2,4,6-trimetilpiridina (356 ul, 2,7 mmol) a cada frascos. Precipitados brancos irão formar-se imediatamente. Aplicar a suspensão correspondente diretamenteàs esferas alcalinizados (seringa R e S na etapa 5.2.3), logo que possível e, em seguida, colocá-los em um shaker a tremer sob 120 rpm durante 2 horas.
Nota: A solução nos reactores de seringa deve ser uma suspensão amarelada clara durante todo o curso da reacção. A cor mais escura é uma indicação de calor excessivo libertado durante a adição inicial da solução de cloreto de ácido. Isso pode ser resolvido por mais de arrefecimento ou diluir o ácido bromo / mistura BTC.
- Seringa B. Acoplamento ácido bromoacï com DIC
- Prepare uma frescos de 20 ml, uma solução de ácido bromoacético a 2 M / DMF. Prepare uma solução de 20 ml, 2 M de DIC / DMF.
- Adicionar 2 ml de solução de ácido bromoacï / DMF 2 M a seringa B, agitar suavemente. Adicionar 2 ml de solução 2 M DIC / DMF a seringa B, agitar suavemente.
- Coloque seringa B no mesmo shaker como seringa R e S , Agitá-lo para 2 horas. Note-se que a reacção de acoplamento do ácido bromoacético / DIC é feita dentro de 30 min; tempo de reacção prolongado é para a conveniência de síntese split-e-piscina.
- Depois de 2 horas, tomar seringa R, S e B do shaker. Lave todos os três seringas exaustivamente com DCM 5x. Em seguida, lave com DMF 5x. Note-se que a seringa R e S não pode ser lavada com DMF, antes de ser lavada com DCM ou THF primeiro.
- Piscina todas as esferas de seringas R, S e B em um reator de 12 ml seringa. Lave todas as contas com DMF 5x.
- Adicionar 10 ml de 01:01 de DCM: DMF para a seringa; usar uma pipeta de 1000 mL com uma ponteira truncado para dividir todas as esferas uniformemente em 7 individuais 2 ml seringas, classificá-los como A1-A7.
- Amination. Preparar 10 ml, 2 M de soluções de amina / DMF primárias para cada um dos 7 aminas listadas na Figura 5. Adicionar 5 ml de each solução de amina para a seringa correspondente A1-A7. Incubar todas as 7 seringas em uma incubadora a 60 ° C com agitação durante a noite.
- Após a incubação, todos os grânulos de lavar cuidadosamente com DMF. Tome algumas das contas de cada seringa e verificar com teste de cloranil. Se as contas de ficar verde (positivo) dentro de 3 min, continue com o próximo passo. Se negativo, repita o passo 5.7 para as seringas negativos.
- Repita os passos 5,1-5,8 2x para completar o trímero. Etapa opcional: Após cada ciclo, é recomendável verificar a qualidade síntese por espectroscopia de massa, como descrito abaixo. Todos os compostos 9261 são agora sintetizados em pérolas TentaGel como biblioteca OBOC.
- Confirmação espectroscópica Missa de PTAs.
PTAs são oligômeros altamente estruturadas e possuem muitas características comuns de peptídeos N-metilados. Um dos problemas comuns de síntese em fase sólida de péptidos N-metilado é a degradação do ácido durante a clivagem de TFA. Para suprimir a degradação de ácidos, a clivagem de moléculas como a ciclosporina a partir desuporte sólido é muitas vezes realizado sob baixa temperatura. Foram comparadas diferentes condições de clivagem para clivar diferentes moléculas de PTA do suporte sólido. Descobrimos que, em geral, baixa temperatura e concentração reduzida TFA poderia suprimir eficazmente a degradação de ácidos e fornecer compostos puros. - Preparar 10 ml de solução 1:1 de TFA / DCM em um tubo de 15 ml. Selar o tubo e colocá-lo em um freezer -20 ° C por 20 min.
- Lave as contas que devem ser clivadas com DCM 5x. Agitar os grânulos em DCM durante 15 min e lava-se os grânulos novamente com DCM 5x.
- Escorra o DCM da seringa. Use de um microscópio de luz e uma pipeta com ponta truncada para transferir cada grânulo indivíduo em uma placa de 96 poços, um grânulo por poço.
- Cubra a placa de 96 poços com uma lamínula. Colocar a placa num congelador de -20 ° C durante 15 min.
- Leve a solução arrefecida 01:01 TFA / DCM a partir do passo 5.10.1 e adicionar 20 ul de cada um dos poços que contém um grânulo. Coloque o pedaço tampa traseira e put da placa de 96 poços em um agitador no -20 ° C frigorífico.
- Agitar durante 20 min. Pegue a placa de 96 poços para fora e retire a lamínula. Seque o TFA / DCM de cada poço por um sopro de ar ou argônio sobre ele. Se mais do que 10 grânulos são clivados, um speedvac pode ser usado para secar o TFA / DCM de toda a placa. Note-se que nesta altura, nem todos os compostos são clivados os grânulos, mas os compostos clivados deve ser mais do que suficiente para realizar a análise de espectroscopia de massa.
- Adicionar 20 ul 06:04 ACN: H 2 O Solução para dissolver os compostos clivados a partir de cada poço. Manchar 0,6 ul de cada solução do composto em conjunto com 0,6 mL de matriz MALDI CHCA na placa de MALDI.
- Use espectrometria de massa MALDI para determinar o peso molecular e sequência (MS / MS) de cada composto.
6. Cloranil Teste
- Preparar os seguintes reagentes fresco para cada teste. Solução A: 2% cloranil (CAS: 118-75-2) em DMF. SoluçãoB: 2% de acetaldeído (CAS: 75-07-0) em DMF.
- Misturar 100 ml de solução A com 100 ml de solução B, antes do teste em um tubo de 1,5 ml; soltar as contas e agitar suavemente. Se os grânulos tornam-se azuis dentro de 5 minutos, que indica a presença de amina secundária na superfície dos grânulos. Aminas primárias dar uma cor marrom escuro em vez de virar azul.