$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Техника здесь описывает динамическую ковалентную сборку информационно-несущих пептоидных олигомеров, где информация закодирована в последовательности их подсений групп. Использование Alloc-защищенных амина мономер в сочетании с этиленом ацетал-защищенных альдегида мономер позволяет ортогональное дезащита, что позволяет Alloc дезащиты на бисериной и ацетальной дезащиты на месте во время самосборки реакции, тем самым обеспечивая синтезированные последовательности преждевременно реагировать до олигомерной очистки и характеризации. Важно отметить, что синтез твердой фазы осуществляется с использованием фотолабильной сечения, чтобы олигомеррасщевание из бисера под УФ или фиолетовый облучение света, исключая преждевременное депротекции кислотно-лабилизованной, этилен ацетал основе защиты группы. Можно было бы рассмотреть несколько альтернативных схем дезащиты. Например, мы первоначально использовали группы защиты двойной кислоты-лабиля (Бок-амин и этилен ацеталь-альдегид) с намерением дезащиты на месте сильной кислотой, за которой следовала нейтрализация, чтобы позволить самосборке продолжить реакцию; однако этот подход привел к непосредственному порождению осадка после добавления базы. Кроме того, защита амина с фотолабильной защитной группой, 2-(2-нитрофенил)пропокскарбонил (NPPOC), была предусмотрена как альдегид может быть избирательно дезащищенных при лечении трифтороацетической кислоты (TFA) до очистки. К сожалению, на месте фотолиза группы защиты с ультрафиолетовым светом не позволяла количественной дезащиты, даже при наличии фотосенсибилизаторов и после длительных периодов облучения25. Trimethylsilylethoxycarbonyl (т.е. Теок) может быть использован в качестве группы защиты амина и подлежит расщеплению при лечении редкоземельными металлическими трифлятами; однако, количественная дезащита Теок требует гораздо более высоких редкоземельных металлических погрузок трифле, чем та, которая необходима для дезащиты этилена ацетала. Для этого протокола могут использоваться теок-амины, но концентрация кислоты Льюиса должна быть соответствующим образом скорректирована, поскольку субколичественная дезащита амина может оказаться проблематичной для более крупных самособранных структур. Алифатические функциональные группы были кратко рассмотрены, но дезащита алифатических альдегидов требует суровых условий, которые усечение пептоидных последовательностей32,33.
Включение Neee и Nma в качестве инертных остатков прокладки служить для улучшения олигомерной растворимости и позволяют легкой масс-пометки прекурсоров олигомеров, чтобы позволить себе готовые идентификации генерируемых видов масс-спектроскопии. Кроме того, с учетом "Книгэнд" конформации пептоидов, где соседние сегменты позвоночника принять противоположные вращательные состояния, чтобы сформировать линейный, твист-свободный олигомер34,35, последовательности, включающие чередующихся динамических ковалентных и инертных остатков пространства облегчает структуру, в которой реактивные группы подвески ориентированы в том же направлении. Учитывая универсальность метода субмономера, большая и разнообразная библиотека первичных аминов может быть использована для дальнейшего изменения пептоидных олигомеров, но может потребовать корректировки протокола для поддержания высокой эффективности соединения.
В то время как олиго (пептоиды) можно синтезировать вручную в стеклянном сосуде реакции19,автоматизация процесса уменьшает время для каждого добавления остатков от нескольких часов до получаса. Кроме того, автоматизация уменьшает количество отходов мономера и растворителя, особенно желательно при использовании первичных мономеров амина, которые не доступны на коммерческой уровне. Хотя расщепление Alloc от защищенных остатков амина является эффективной реакцией, окисление палладия может привести к неполной дезащите. Следовательно, предлагается проверить расщеплять часть смолы и охарактеризовать степень дезащиты с ESI-MS. Для испытательных расщеплений 30 мин под 405 нм облучения высвобождает достаточно пептоид для масс-спектрометрии. Частичная дезащита может быть ограничена с использованием анаэробных условий или повторением реакции дезащиты.
В то время как эта статья посвящена Sc(OTf)3 как многоцелевому реагенту, другие редкоземельные металлические трифляты, такие как трифляты ytterbium, были показаны для успешного посредничества в информационной сборке молекулярных лестниц. Примечательно, что Sc(OTf)3 является самым кислым Льюисом из редкоземельных металлических трифлятов; таким образом, из-за снижения каталитической способности, предоставляемой другими редкоземельными металлическими трифлятами24,36, большие эквиваленты могут потребоваться для осуществления полной этиленовой ацеталной дезащиты и диссоциации нитей. Требуемое количество эквивалентов можно определить с помощью масс-спектрометрии MALDI путем наблюдения точки, в которой нити полностью разъединяются. Диссоциация имеет решающее значение в процессе самосборки и аналогична таянию нитей нуклеиновой кислоты при поднятой температуре. Последующая извлечение катализатора позволяет формировать и срыва динамических ковалентных пар, стимулирующих сборку дуплексов, специфичных последовательности. Это постепенное аннулирование олигомерных нитей обходит кинетическое улавливание (которое, для молекулярных лестниц, может дать вне реестра видов или неправильно парных последовательностей) опытных другими методами.
Хлороформ является отличным растворителем, как фазовое разделение в хлороформ / ацетонитрил / вода тернари система, используемая здесь способствует частичной добычи Льюис кислоты, не приводя к осадкам самосборных структур37. Кроме того, хлороформ является одним из немногих растворителей, который способствует образованию имина при сохранении молекулярной растворимости лестницы. Из-за динамичного характера системы часто можно наблюдать следы вне реестра и неправильно парных дуплексов. Хотя эта система в значительной степени не зависит от небольших изменений в редкоземельных металлических концентрациях трифле при добыче, иногда недостаточная добыча катализаторов генерирует значительную часть неполной гибридизации и неспецифических олигомерных соединений. В этом случае, как правило, предпочтительнее сначала повторно разъединить с еще 1,5 эквивалентами катализатора, а затем извлечь второй раз, а не повторно извлечь немедленно, так как полная диссоциация отдельных нитей имеет жизненно важное значение для процесса. Для одновременной сборки нескольких уникальных закодированных информацией молекулярных лестниц может потребоваться увеличить концентрацию раствора редкоземельных металлических трифлопов, используемого для поддержания эквивалентов и общего объема реакции.
Хотя эти самосборки в первую очередь характеризуется масс-спектрометрии, другие методы, включая флуоресценцию резонансной передачи энергии (FRET) возможны. Ограничения включают в себя количество необходимых материалов, доступность мономеров и соотношение сигнала к шуму. Методы, требующие растворителей, таких как 1H NMR, могут дополнительно страдать от неразрешительности самособранных конструкций. Кроме того, редкоземельные концентрации металлоконструкций после экстракции могут определяться такими методами, как ICP-MS или 19F NMR с внутренним стандартом.
По мере продвижения к совершенствованию контроля над макро- и надмолекулярными наноструктурами и материалами возникает задача разработки и изготовления регулярных, но модифицируемых сборок. Протокол, описанный в настоящем докладе, обеспечивает путь к достижению таких наноструктур с помощью последовательно-селективных сборок с помощью динамических ковалентных взаимодействий.