Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

סינתזה של מידע-מיסב פטואידים והרכבה עצמית בימוי דינמי

Published: February 6, 2020 doi: 10.3791/60442
Automatic Translation
1, 1, 2,3
1Department of Chemical Engineering, University of Michigan, 2Department of Chemical Engineering, Monash University, 3Department of Materials Science and Engineering, Monash University

Summary

פרוטוקול מוצג לסינתזה של תרופות מקודד מידע ועבור הרכבה עצמית מכוונת של הפטואידים האלה לתוך סולמות מולקולריים באמצעות אמינים ו-aldehydes כזוגות דינמיים בעלי הקשר הדינמי, לואיס חומצי נדיר-אדמה triflates מתכת כריאגנטים רב תפקידים.

Abstract

פרוטוקול זה מציג את השימוש של לואיס חומצי multi-תפקיד ריאגנטים לעקוף את ההשמנה הקינטית נצפתה במהלך הרכבה עצמית של גדילי מידע מקודד oligomeric מתווכת על ידי לזווג אינטראקציות קשר קוולנטי דינמי באופן מחקה את האופניים תרמית בדרך כלל מועסקים עבור הרכבה עצמית של רצפי חומצות גרעין משלימים. מונומרים ראשיים הנושאים את הmoieties בתליון אלדהיד והאמין הינם פונקציונליזציה עם קבוצות הגנה אורתוגונאליות לשימוש כזוגות דינאמיים בעלי השפעה דינמית. באמצעות סינתיסייזר פפטיד שונה אוטומטית, מונמרים אמין הראשי מקודד לתוך הגדילים (פאיד) דרך סינתזה בשלב מוצק submonomer. לאחר הטיהור באמצעות כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (בדיקות מיוחדות) ואפיון של הספקטרומטר המסה ההמוני (ESI-MS), מערכות oligomers ספציפיות לגובה הטעינה של לואיס חומצי נדירים-earth מתכת triflate אשר שניהם deprotects moieties אלדהיד ומשפיע על שיווי משקל הזוג מגיב כגון לאחר מכן, חלק מהחומצה של לואיס מופק, ומאפשר ריפוי של קווצות משלימות לרצף משלים כדי ליצור מדרגות מולקולריות מסוג מידע המאופיין על ידי מטריקס בסיוע לייזר לספיחה/אינון המסה ספקטרומטריה (MALDI-MS). ההליך הפשוט המתואר בדו ח זה מורכב ממלכודות קינטי בדרך כלל מנוסים בתחום של הרכבה דינמית ובעלת המבנה הדינמי ומשמש פלטפורמה לתכנון עתידי של ארכיטקטורות חזקות ומורכבות.

Introduction

התקדמות הרכבה עצמית, התהליך שבו תת יחידות קטנות ליצור ארכיטקטורות גדולות יותר באמצעות מסלולים תרמודינמי מונחה, יש הציע שליטה משופרת על המאקרו-ו-הארץ מולקולרית-מבנים נאנו דרך כלל על ידי ניצול אינטראקציות מולקולריות כגון π-הערמה מימן מליטה1,2,3,4. במיוחד, חומצות גרעין (כלומר, polynucleotides) התפתחה כמו מדיה ננו-בנייה תכליתי להפליא כמו צפיפות המידע הגבוה המסופקים על ידי ווטסון-קריק שיוך בסיס היתרי הרכבה של מורכבים, רצף סלקטיבי מבנים4,5. בעוד החוזק הנמוך מטבעו של איגרות החוב הבינמולקולריות הללו מאפשר סידור מחדש של יחידת המשנה ותיקון שגיאות, המבנים העלולים לעיתים קרובות רגישים לירידה מכנית ומכאנית6. לעומת זאת, אינטראקציות דינאמיות בעלי קשר דינמי7,8,9, מחלקה של תגובות מסוג בונד-הקשנטי הפיך או הrearrangeable בתנאים מתונים ולאחרונה המועסקים להניב קרו מורכבות כגון סולמות10,11,12,13, כלובים14,15,16, ו ערימות17, להציע מגביר את החוזק והמבנים החזקים. למרבה הצער, היכולת של סידור מחדש ובדיקת שגיאות פוחתת על-ידי שיעורי הסידור הנמוך יחסית של המינים הללו, המקוטניים את יכולתם להרכבה עצמית לתוך המוצרים הרצויים18. לטיפול זה השמנה קינטית, הזרזים או תנאי תגובה קשה מנוצלים לעתים קרובות בשילוב עם אבני בניין פשוטים. כאן, אנו מדווחים על תהליך שחוסם את ההשמנה הקינטית כדי לאפשר הרכבה עצמית של סולמות מולקולריים ספציפיים לרצף, שבו הכלאה מכוונת על ידי המידע המקודד ברצפי השקעים של האוליעומר.

בהינתן הנגישות הסינתטית שלהם, מועסקים (כלומר, peptoids) s (לדוגמה, פטואידים), שממנו מורכבים הסולמות המולקולריים19. Peptoids הם איזופולימרים מבניים של פפטידים שבו קבוצות התליון מוצמדת החנקן הנישא השדרה במקום להיות ביחד עם α-פחמן20. באמצעות סינתזה בפאזה מוצקה, מיקום מדויק של קבוצות התליון הקוולנטי הדינמי לאורך שרשרת הפאיד מושגת בקלות, ומאפשר את העיצוב של oligomers מקודמי יכול להרכיב לתוך מבנים supraמולקולריים מורכבים21.

הסידור הדינאמי הדינמי של קישוריות אימין מועסק בהליך זה כמו תגובת העיבוי מייצר הגורם מספק אמצעים נוחים כדי לאפיין את ההרכבה העצמית על ידי ספקטרומטר מסה כמו כל קשר נוצר הפחתת המסה של 18 ג'/מול22. יתרה מזאת, האיזון בין מוצר המגיב והאלדהיד לבין המוצר של אימין יכול להיות מגוון על ידי שינוי ריכוז החומצה. באופן ספציפי, נדיר-earth מטאל triflates משמשים כדי להשפיע על שיווי משקל, ובנוסף להגן עלאתילן הגנהמפני החיים המוגנים,23,25. כדי לציין, סקנדיום triflate כבר בשימוש נפוץ בתחום של הרכבה עצמית בעלת הקשר הדינמי, כולל ההצלחה האחרונה שלה בסיוע סינתזה של מסגרות אורגניות קשר קוולנטי בטמפרטורת החדר26,27. בנוסף, מסיסות מנוגדים של רצפי oligo (פאיד) ואת triflate נדיר-earth המתכת מאפשר שליטה בשיווי משקל באמצעות נוזל נוזלי החילוץ. התהליך המדווח מנצל את השליטה הזאת כדי לעקוף את המחסומים הקינטית מניעת הרכבה עצמית מכוונת מידע.

Protocol

התראה: מספר כימיקלים המשמשים בפרוטוקול זה הם מורעלים, דליק או רעיל וצריך לשמש רק תחת כיסוי כימי. אנא השתמש בציוד הגנה אישי מתאים והתייעץ עם כל גיליונות נתוני הבטיחות (SDS) הרלוונטיים לפני השימוש.

1. סינתזה של מונומר

הערה: אמינים ראשוניים היו מסונתז על פי גישות שפורסמו.

  1. סינתזה של 4-(2-עמינח אתיל)-N-(אללטין) פנילאמין (npam)25,28
    1. להוסיף 5.0 g (36.7 ממול) של 4-(2-עמינח אתיל) אנילין ל 150 מ ל של 10% חומצה אצטית (פתרון מימית, v/v).
      הערה: השימוש בחומצה חלשה מאפשר הגנה סלקטיבית של האמין הארומטי מבלי להשפיע על האמין אליפטיות בשל ההבדל הגדול pKערך בין שתי הקבוצות.
    2. להכין פתרון של 4.9 g (40.4 mmol; 1.1 equiv.) allyl כלורוטופס ב 150 mL של 1, 4-dioxane.
    3. לשלב את הפתרונות ב 500 mL בקבוק התחתונה עגול מצויד בר המהומה מגנטי ומערבבים את תערובת התגובה בטמפרטורת החדר לילה.
    4. כדי לעבוד את התגובה, לדלל עם 500 mL של המים מוכי (די) לשטוף עם דיאתיל אתר (Et2O, 300 mL × 3). התעלם משברים אורגניים.
    5. להתאים את השלב מימית ל-pH 14 על ידי הוספת 2 M NaOH (פתרון מימית), ולחלץ עם Et2O (150 mL × 3).
    6. לשלב את השברים אורגני ולשטוף עם די מים (150 mL × 3).
    7. יבש מעל Na2כל כך4, ואז לסנן.
    8. להתנדף ליובש תחת לחץ מופחת.
    9. לאשר את זהותו של המוצר המבודד, Npam, על ידי תהודה מגנטית גרעינית (npam) ספקטרוסקופיה. צפו לתוצאות הבאות: 1H nmr (500 MHz, cdcl3) δ: 7.31 (d , J = 8.0 Hz, 2h, Ar), 7.14 (d, J = 8.5 Hz, 2H, ar), 6.65 (s, 1h,-Nh-), 6.04 – 5.89 (m, 1h,-Ch= CH2), 5.36 (Dq, J = 17.1, 1.6 Hz, 1h,-ch = Chh), 5.26 (dq, J = 10.5, 1.4 Hz, 1H,-Ch = CHH), 4.66 (dt, J = 5.8, 1.5 Hz, 2h,-CH2-CH = ch2), 2.94 (t, J = 6.8 Hz, 2h,-Ch 2-NH2), 2.70 (t, J = 6.8 Hz, 2h,-CH2-AR), 1.04 (s, 2h,-CH2-NH2). מיכל בן 13 C NMR (125 מגה-הרץ, תקליטור3OD) δ: 154.85, 137.00, 134.98, 133.51, 129.36, 119.41, 116.92, 65.62, 59.89, 43.47, 38.72.
      הערה: המוצר הוא מוצק צהוב בהיר יש תשואה כוללת של 69%. השתמש במוצר ללא טיהור נוסף.
  2. סינתזה של 4-(1, 3-dioxacyclopent 2-yl) בנזיל29,30
    1. מתמוסס 25 g (0.19 מול) של 4-cyanobenzאלדהיד ב 200 מ ל של טולואן.
    2. הוסף 42.2 mL (0.768 mmol; 4 equiv.) של אתילן גליקול ו 0.02 g (0.1 mmol; 0.05 מול%) החומצה של טולואן-פ-sulfonic לתערובת הריאקציה.
    3. מערבבים וריפלוקס לילה ב 120 ° c באמצעות מלכודת דיקן-שטרק (כלומר, אזיאוטרופי זיקוק) כדי להסיר את המים שנוצרו במהלך התגובה.
    4. לאחר התגובה הושלמה מקורר לטמפרטורת החדר, להוסיף 40 mL של 5% נחקו3 (w/v) פתרון מימית.
    5. לחלץ את השכבה האורגנית, ולשטוף עם מים די שלוש פעמים.
    6. יבש מעל Na2כל כך4, ואז לסנן.
    7. להתנדף ליובש תחת לחץ מופחת.
    8. לאשר את זהותו של המוצר המבודד, על ידי ספקטרוסקופיית NMR. צפו את התוצאות הבאות: 1H nmr (400 MHz, cdcl3) δ: 7.67 (d, j = 8.0, 2h, ar), 7.59 (d, j = 8.4, 2H, AR), 5.84 (של, 1H, CH), 4.12-4.03 (aa ʹ bb ʹ, 4h, (CH2O)2). מיכל בן 13 C NMR (100 מגה-הרץ, CDCl3) δ: 143.20, 132.34, 127.30, 118.72, 113.02, 102.56, 65.57.
      הערה: המוצר הוא גבישי לבן מוצק יש תשואה כוללת של 86%. השתמש במוצר ללא טיהור נוסף.
  3. סינתזה של 4-(1, 3-dioxacyclopent 2-yl) benzylamine (Npal)29
    1. הכינו פתרון של 10 גרם (0.057 מול) של 4-(1, 3-dioxacyclopent 2-yl) בנזיל ב 100 מ ל של anהידרוous Et2O.
    2. בזהירות להוסיף 4.3 g (0.11 מול; 2 equiv.) של LiAlH4 עד 100 מ ל של anהידרוous Et2O בבקבוקון התחתון עגול ב 0 ° c. מערבבים כדי ליצור השעיה מעורב היטב לאטום את המערכת תחת אווירה אינרטי באמצעות בלון ארגון מלא. כיבוי בזהירות עם אתנול כל שיורית LiAlH4 על ציוד המשמש שקילה.
      התראה: ליתיום אלומיניום הידריד (LiAlH4) הוא pyrophore קלה; לטפל תחת גז אינרטי ולהגן מפני רטיבות.
    3. הוסף את התמיסה 4-(1, 3-dioxacyclopent 2-yl) בנזיל הפתרון לאט באמצעות משפך בתוספת או משאבת מזרק תוך שמירה על תערובת התגובה בטמפרטורה של 0 ° c.
    4. מערבבים את תערובת התגובה עבור 4 h ב 0 ° c, ואחריו 12 h בטמפרטורת החדר.
    5. לאחר התגובה הושלמה מקורר 0 ° צ', לאט להוסיף 95% אתנול (30 mL). כיבוי נוסף על ידי הוספת 50% אתנול במים (v/v, 20 מ ל). בובלר יכול לשמש כדי לפקח על תהליך הקוצ'ינג.
      הערה: הוסף הוספה נוספת של Et2O לפי הצורך כדי לשמור על קצב ערבוב נאות.
    6. הפרד בין האתר לבין ההתאדות. ליובש תחת לחץ מופחת
    7. לסנן את הנפט הנובעת באמצעות פילטר מזרק 0.45 יקרומטר.
    8. אשר את זהותו של המוצר המבודד, Npai, על ידי ספקטרוסקופיית npai. צפו לתוצאות הבאות: 1H nmr (400 מגה-הרץ, cdcl3) δ: 7.44 (d, j = 8, 2h, ar), 7.32 (ד, J = 8, 2H, AR), 5.80 (של, 1H, CH), 4.14-4.0 (aa ʹ bb ʹ, 4h, (CH2O)2), 3.87 (s, 2h,-CH2-NH2). מיכל בן 13 C NMR (100 מגה-הרץ, CDCl3) δ: 144.53, 136.53, 127.16, 126.77, 103.72, 65.39, 46.35.
      הערה: המוצר הוא שמן צהוב והוא בעל תשואה כוללת של 70%. השתמש במוצר ללא טיהור נוסף.
  4. סינתזה של 2-(2-ethoxyexy) אתיל טוסיסוף29,31
    1. הוסף 20 גרם (0.15 מול) של דיאטילן גליקול monoethyl האתר ו 50 mL של הtetrahydrofuran (thf) לתוך הבקבוקון התחתון של 250 mL עם מערבב מגנטי.
    2. קריר עד 0 ° c ולאטום את המערכת תחת אווירה אינרטי באמצעות בלון מלא ארגון.
    3. הוסף 50 mL של 6 מ ' מימית NaOH (2 equiv.).
    4. התמוססות 54 g (0.28 מול; 2 equiv.) של tosyl כלוריד ב 80 mL של THF ולהוסיף את הפתרון הdropwise תערובת התגובה. מערבבים עבור 1 h ב -0 ° c.
    5. הניחו לתערובת התגובה להגיע לטמפרטורת החדר ולמהומה במשך שעה נוספת.
    6. לחלץ את תערובת התגובה עם Et2O (400 mL).
    7. רוחצים את השכבה האורגנית עם 1 M NaOH, ואז עם מים DI.
    8. יבש מעל Na2כל כך4, ואז לסנן.
    9. להתנדף ליובש תחת לחץ מופחת.
    10. אשר את זהותו של המוצר המבודד באמצעות ספקטרוסקופיית NMR. צפו לתוצאות הבאות : 1H nmr (400 מגה-הרץ, cdcl3) δ: 7.78 (ד, J = 8.0, 2h,-S-c = CH-c),7.33 (d, J = 8.5, 2h,-S-c = CH-c),4.15 (t , j = 5.0, 2h,-ch2-CH2-O-Ts), 3.68 (t, J = 5.0, 2h, CH2-CH2-O-Ts), 3.60-3.42 (m, 6h, O-cH2-Ch2-O-ch2-ch3), 2.43 (S, 3h, C-CH3), 1.17 (t, J = 7.0, 3h, O-CH2-CH3). מיכל בן 13 C NMR (100 מגה-הרץ, CDCl3) δ: 144.79, 132.95, 130.26, 129.80, 127.90, 126.95, 70.75, 69.68, 69.29, 68.61, 66.57, 21.56, 15.11.
      הערה: המוצר הוא נוזל חסר צבע ויש לו תשואה כוללת של 98%. השתמש במוצר ללא טיהור נוסף.
  5. סינתזה של 2-(2-ethoxyexy) אתיל עזידה29,31
    1. התמוססות 40 g (0.14 מול) של 2-(2-ethoxyethoxy) אתיל טוסיב 250 מ ל של דימתיטימיד (DMF) בבקבוקון התחתון עגול עם שטירר מגנטי. לאטום את המערכת תחת אווירה אינרטי באמצעות בלון מלא ארגון.
    2. הוסף 32 g (0.49 מול; 3.5 equiv.) של נאן3 לתערובת התגובה.
      התראה: אין להשתמש במרית מתכת כששקלו את נאן3. נאן3 יכול להגיב עם עופרת ונחושת המביאה היווצרות של מתכת נפץ מאוד מפוצץ. הוא רעיל בחריפות וקטלני אם נבלע או במגע עם העור.
    3. לחמם את תערובת התגובה 60 ° c ולתת לו לרוץ עבור 36 h. . ואז מגניב לטמפרטורת החדר
    4. לדלל עם כמות גדולה של מים (500 mL) ולחלץ עם Et2O (150 mL × 3).
    5. לבודד את השכבה האורגנית לבצע שטיפת מים.
    6. יבש מעל Na2כל כך4, ואז לסנן.
    7. להתנדף ליובש תחת לחץ מופחת.
    8. אשר את זהותו של המוצר המבודד באמצעות ספקטרוסקופיית NMR. צפו לתוצאות הבאות: 1H nmr (400 מגה-הרץ, cdcl3) δ: 3.64 (m, 4h, O-ch2-ch2-O), 3.58 (m, 2h, N3-CH2-CH2-o), 3.51 (q, J = 7.5, 2h, O-CH2-CH3), 3.38 (t, J = 5.0, 2h, N3-Ch2-CH2-o), 1.19 (t, J = 7.5, 3h, O-CH2-ch3). מיכל בן 13 C NMR (100 מגה-הרץ, CDCl3) δ: 70.70, 69.97, 69.80, 66.63, 50.60, 15.08.
      הערה: המוצר הוא נוזל צהוב ויש לו תשואה כוללת של 85%. השתמש במוצר ללא טיהור נוסף.
  6. סינתזה של 2-(2-ethoxyethoxy) אתלאמין (ניטה)29,31
    1. התמוססות 20 גרם (0.13 מול) של 2-(2-ethoxyethoxy) אתיל עזידה ב 160 מ ל של THF בבקבוקון התחתון של 500 mL עם מטטירר מגנטי.
    2. הוסף 40 g (0.15 מול, 1.1 equiv.) של triפניylפוספלין ומערבבים לילה בטמפרטורת החדר תחת ארגון.
    3. להרוות את תערובת התגובה עם מים (220 mL) ולאפשר לו לערבב ליום אחר.
    4. שטוף את הפתרון המתקבל עם טולואן, ואחריו דילורומתאן (DCM).
    5. מתנדפים את השכבה הימית תחת ואקום.
    6. אשר את זהותו של המוצר המבודד, ניטה, על ידי ספקטרוסקופיית nmr. צפו לתוצאות הבאות: 1H nmr (400 מגה-הרץ, cdcl3) δ: 3.62-3.42 (m, 8h, NH2-CH-c 2-o-ch2-ch2-o-ch2-ch3), 2.82 (m, 2h, NH2-CH2-CH2-O), 1.48 (s, 2h, NH2), 1.16 (t, J = 7.5, 3h, O-CH2-CH3). מיכל בן 13 C NMR (100 מגה-הרץ, CDCl3) δ: 73.14, 70.72, 69.64, 66.45, 41.35, 15.00.
      הערה: המוצר הוא נוזל צהוב ויש לו תשואה כוללת של 58%. השתמש במוצר ללא טיהור נוסף.

2. בשלב מוצק הסינתזה הסובמוניומר של oligo (peptoids)

הערה: הגישה התת-מונויומר לסינתזה בפאזה מוצקה (SPS) היתה מאפשרת ייצור של oligomers ספציפיים לרצף עם יעילות צימוד גבוה. סינתיסייזר פפטיד אוטומטי הותאם במהירות ליצור oligo (peptoids). הגדרות עשויות לדרוש שינוי עבור מכשור שונה.

  1. כנה
    1. שוקלים 0.125 g של Fmoc-Photolabile SS שרף (0.8 mmol/g הטעינה אופייני, 0.1 mmol סולם, 100-200 רשת, 1% DVB) ולהוסיף לכלי התגובה סינתיסייזר אוטומטית מפריש. הכנס את כלי הקיבול לחלק המיקרוגל של הסינתיסייזר.
    2. למלא את בקבוק הממס הראשי עם DMF ואת בקבוק deprotection עם 20% 4-מתילפיפרידיין ב DMF (v/v). . פסולת ריקה
    3. להכין פתרונות 1 M של חומצה ברומאואצטט ו-N, N'-diאיזופסיפידילקומניןdiito (DIC) ב DMF עם כרכים כולל של 1.5 mL × (מספר שאריות ברצף) + 5 מ ל. התוספת 5 mL מבטיחה כי האוויר לא נכנס למכונה. הוסף 0.47 mL של אנהידריד אצטית ל-DMF כדי ליצור פתרון לסגירה של 5 מ ל.
      התראה: DIC יכול לגרום נזק רציני לעין, גירוי בעור ורגישות, גירוי בנשימה ורגישות.
    4. להכין פתרונות 0.5 M של כל מרכזי אמין (Npam, Npam, ניטה, ו-Npam (2-מתיונין) בתוך N-מתיל-2-pyrrolidone (NPAM) המשמש לצעד העקירה. סך כל הכרכים של פתרונות האמין העיקרי צריך להיות 2.5 mL × (מספר שאריות של האמין הראשי המתאים) + 2.5 mL.
    5. הוסף את כל הפתרונות לסעפת הסינתיסייזר האוטומטית.
  2. סינתזה
    הערה: בצע שימוש בסינתיסייזר ממוחשב של פפטיד.
    1. להתנפח שרף בטמפרטורת החדר עבור 5 דקות עם 10 מ ל של DMF. מסננים את כלי התגובה.
    2. קליב קבוצת Fmoc עם 3 מ ל של 20% 4-מתילפירודין פתרון עבור 30 s ב 75 ° c ו 90 s ב 90 ° c. . רוקן את כלי הקיבול חזור על. לשטוף עם DMF (2 מ"ל × 2).
    3. להוסיף את כלי 1.5 mL של התמיסה ברומאואצטט חומצה ו 1.5 mL של הפתרון DIC. לחמם את התגובה ב 75 ° c עבור 4.5 דקות כדי לבצע את התגובה ברומנולציה. שטוף את השרף (5 מ ל של DMF × 3).
    4. בצע את תגובת העקירה על ידי תוספת של 2.5 mL הפתרון הראשי של אמין מונומר לכלי התגובה. חום ב 75 ° c עבור 4.5 דקות. לשטוף שרף (5 מ ל של DMF × 3).
    5. חזור על שלבים ה2.2.3. ו2.2.4. תוך שימוש רציף במפתח האמין הראשי המשמש בשלב 2.2.4. לגדל שרשרת אוליגו (פאיד) באופן ספציפי לרצף.
    6. לאחר צעד העקירה הסופי, המכסה את הרצף על ידי הוספת 2.5 mL של פתרון אנהידריד אצטית ו 2 מ ל של פתרון DIC. חום ב 50 ° c עבור 2 דקות. שטוף את השרף (5 מ ל של DMF × 6).
    7. העבר את שרף לכלי התגובה זכוכית מסודרת מצויד בסטוג כיוון 3. כלי התגובה לזכוכית צריך להיות בעבר בסיליזציה כדי למנוע חרוזים מתוך הקפדה על הקירות. Silanize הקירות על ידי מילוי הכלי עם 5% diלורודימתיל בדילורוטן (v/v) פתרון לראש ולתת לו לשבת 30 דקות. לנקז את הכלי ולשטוף עם DCE ו מתנול. כלי זכוכית יבשים לפני השימוש.
    8. לשטוף את שרף עם DCM (5 מ"ל × 3), מבעבע עם N2 דרך זרוע אחת ומושך ואקום עם אחר.
    9. יבש ומאכסן שרף ומצורף oligo (פאיד) עד deprotection ומחשוף.
  3. Alloc-אמין deprotection ומחשוף של שרף
    1. אם שרף כבר מאוחסן במשך יותר מיום, reswell את שרף על ידי מבעבע עם 5 מ ל של DMF עבור 10 דקות. ואז לנקז את הכלי ולהוסיף בר מגנטי קטן המהומה.
    2. הוסף 3 מ ל של DCM יבש לכלי הזכוכית פפטיד.
    3. שוקלים 0.1 המקבילה של טטרקיס (triפנילפוטין) פלדיום (0) ו -25 שווי ערך של פנילסילאן לקבוצת Alloc. השתמש מהדק כדי למקם את כלי התגובה בזווית מעל צלחת מהומה כגון שרף עובר עצבנות עדין בעוד שנותר מושעה הממס. כדי למנוע את ה-DCM מההתאדות, כסה את כלי התגובה.
    4. אחרי 1 h, לסנן את הפתרון ולשטוף את שרף עם DCM (3 × 5 mL).
    5. חזור על שלבים ה2.3.2. ו2.3.3.
    6. לשטוף את שרף ברצף עם מתנול ו-DCM פעמיים.
    7. העבר את השרף ואת המהומה המגנטית בר ל 20 מ"ל בקבוקון.
    8. להטביע את שרף ב DMF, מערבבים, ו קליב תחת הקרנה עבור 36 h ב כ 25 mW.cm-2 עם 405 nm. חלק קטן של שרף יכול להיות ביקע ומאופיין ESI-MS לפני שלב זה כדי להבטיח deprotection מלאה הגנה של אמין. אם יישארו קבוצות מסוימות של Alloc, חזור על שלבים 2.3.2 ו-2.3.3.
    9. הפרדה נפרדת של אוליגו (פאיד) משרף באמצעות מסנן מזרק. הסרת ממיסים תחת ואקום.
  4. טיהור ואפיון של אוליגו (פטואידים)
    1. מרכיבים מחדש את הפטואידים בתערובת של 50/50 מים.
    2. טיהור באמצעות הסי18 לאחור. משלבים שברים מטוהרים, להקפיא וליאופליז כדי להניב אבקה מחוץ ללבן. ניתן לאחסן את האבקה לשימוש נוסף.
    3. לנתח עם הגברת ESI-MS לאחר הטיהור.
    4. בצע המסה של מאלדי ספקטרומטריה ב-מודוס במצב יון חיובי. מערבבים 2 μL של פתרון של המדגם (1 מ"מ) עם 6 μL של תערובת של 10 מ"ג של מטריקס [2-(4-הידרוקסיפנייוזה) חומצה בנזואית (הבא) ב 200 μL של acetonitrile. מקום על צלחת לדוגמה MALDI ולאפשר ייבוש האוויר.
    5. לטוהר, בצעו האנליזים אנליטיים של האוליגו הטהור (פטואידים).

3. רצף-סולם סלקטיבי הרכבה עצמית

  1. הרכבה עצמית באמצעות הדיסוציאציה/הוצאה/ריפוי
    1. הכנת 10 מ"מ פתרונות מניות של כל אחד oligo (פאיד) רצף המשמש הרכבה עצמית ו 10 מ"מ פתרון מלאי של סקנדיום triflate (Sc (otf) 3) בתוךהידרומטר.
    2. כדי 3 מ ל בקבוקון מצויד בר המהומה מגנטי, להוסיף 20 μL של כל פתרון מניות peptoid. הוסף 1.5 eq של Sc (otf)3 לקשר פוטנציאלי של אימין מהפתרון המניה. הוסף מספיק מים ו-acetonitrile לטופס 200 μL 2% (v/v) של הפתרון הכולל של מים/אספטונטיטריל.
    3. מערבבים בעדינות ב 70 ° c עבור 2 h עבור acetal-deprotection של אלדהיד והדיסוציאציה של כל קווצות.
    4. להטעין את המבחנה עם 200 μL של כלורופורם ו 2 מ ל של מים. . נענעי בעדינות
    5. הניחו לתערובת לעמוד (לפחות 15 דקות), ולאחר הפרדת הפאזה המלאה, להוציא את השכבה האורגנית עם מזרק מיקרוליטר.
    6. מערבבים בקבוקון חדש ב-70 ° c לאולימר, בדרך כלל 6 שעות. הכלאה בסולם יכול להתבצע גם בטמפרטורת החדר, אך במשך תקופה ארוכה יותר.
  2. אפיון של מין מורכב
    1. ביצוע מאלדי-תוף ספקטרומטר מסה על פתרונות תערובת התגובה לאחר צעדים 3.1.3., 3.1.5 ו3.1.6. לפקח על התגובה. אם היברידיזציה אינה שלמה, הוסף 1.5 eq של Sc (otf)3 לכל קשר פוטנציאלי של אימין מהפתרון מניות וחזור על שלבים 3.1.3-3.1.6. עד שתושלם.
    2. יבש את המדגם תחת זרם קבוע של חנקן ומהווים מחדש 1 מ ל של 2% חומצה חנקתית (פתרון מימית, v/v). לדלל 4 × 106-קיפול עם המים באמצעות היקבים. לקבוע ריכוז סריקה לאחר החילוץ בשילוב עם מעטפת פלסמה מאסיבית של מעטפת פלזמה (האתר הקאמרי-MS).

Representative Results

כדי להדגים את היכולת של peptoids מקודד-מידע לעבור הרכבה עצמית בררנית בעלת הסדר העצמי הדינמי לתוך סולמות מולקולריים, שפוע מייצגים, H2N-[npam-נימי-Npam-ניטה]2-Npam-npam, היה מסונתז והוכלא עם הרצף המשלים שלה. ונומרים npam ו npam (מאופיין על ידי 1H npam (500 MHz), איור 1) המועסקים כזוגות דינמיים בעלי הקשר הדינמי באמצעות ניטה לסייע מסיסות של מוצרים בעלי הרכבה עצמית הסופי. בנוסף, השילוב של התאגיד הזמין באופן מסחרי, מאפשר בידול המוני בין שני הרצפים המשלימים. עם סיום הסינתזה של השלב המוצק, קבוצת Alloc הוסרה עם Pd (PPh3)4. לפני ואחרי deprotection, חלקים של שרף היו ביקצו תחת 405 ננומטר אור ומאופיין ESI-MS (איור 2). הרצף טוהר על-ידי הכנה לניתוח, והוא השיג אבקה מחוץ ללבן, וטוהר מאומת באמצעות הניתוח האנליטי (איור 3). האוליגו (פאיד) ההוכלא לאחר מכן עם הרצף המשלים שלה, H2N-[Npal-ניטה-נאם-ניטה]2-npal, כדי לממן סולם ברישום שאושר על ידי maldi-MS (איור 4).

Figure 1
איור 1: מונמר מזימות סינטתיים ו- 1H-nmr ספקטרום. (א) מונמר מזימות סינתטי עם ריאגנטים ומצבים: (i) allyl כלורט, 10% חומצה אצטית ימית, 1, 4-dioxane, טמפרטורת החדר, לילה; (ii) אתילן גליקול, טולואן-פ-סולפיוני, טולואן, ריפלוקס, לילה; (3) lialh4, אנמים Et2O, 0 ° צ' עבור 4 h לאחר מכן טמפרטורת החדר עבור 12 h; (iv) טוסיל כלוריד, thf, 0 ° צ'; (v) נאן3, Dmf, 60 ° c, 36 h; . טריפנילפוספיין, תאפ, לילה (ב) מונומר 1H-nmr ספקטרום (500 מגה-הרץ, cdcl3): (i) 4-(2-עמינח)-N-(אללגלוקסיל) פניאמילין (nmr); (ii) 4-(1, 3-dioxacyclopent 2-yl) בנזילין (npal); (3) 2-(2-אתוקסטוקסיסי) אתילאמין (ניטה). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: סינתזה והגנה של אוליגו ספציפי לרצף (פאיד). (א) מבנים של H2N-[נפאם-ניטה-npam-ניטה]2-npam-Npam לפני ואחרי alloc-הגנה על הסרת הקבוצה עם ליווי (ב) בספקטרום המוני. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: טיהור ואפיון של פאיד מקודד מידע. (א) כרומטוגרפיה של הטיהור הגדיל על ידי הטיפול הכולל באמצעות הדרגה הלינארית של מעבר (1) 30% mecn, 0.1-2.1 דקות; (2) 30-95% MeCN, 2.1-16.1 דקות; (3) 95% MeCN, 16.1-23.1 min; (4) 95% MeCN, 23.1-26.1 min. פיקס i ו- ii מתאימים תגובת משקל מולקולרית נמוך על ידי-מוצרים, בעיקר DIC-אוריאה, ו oligomeric מינים כולל את המוצר הרצוי, בהתאמה. (ב) הספקטרום ההמוני של H2N-[נפאם-ניטה-נפאל-ניטה]2-נפאם-נונה לאחר ליזוליזציה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4: הרכבה עצמית של H2N-[נפאם-ניטה-Npam-ניטה]2-נפאם-npam והרצף המשלים שלה, H2n-[Npam-ניטה-נאם-ניטה]2-npam. (א) מבנים משני הרצפים וההרכבה המונעת ברצף. (ב) הספקטרום ההמוני של הסולם המולקולרי לאחר הריפוי בטמפרטורת החדר בלילה. ההמונים: צפוי [M + Na]+ = 3306.7, נמצאו 3306.0; צפוי [M-1 אימין+ Na]+ = 3324.7, נמצאו 3323.9; צפוי [M-2 אימין + Na]+ = 3342.7, נמצאו 3342.8; צפוי [M-2 אימין + CH3הו + H]+ = 3352.8, נמצאו 3352.0. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Discussion

הטכניקה מתארת בזאת את ההרכבה הדינאמית הדינמית של מידע הנושא, היכן שהמידע מקודד ברצף של קבוצות התליון. השימוש במונומר מוגן של alloc בשילוב עם מונומר אלדהיד מוגן בעזרת הגנה מאפשר להגנה מפני הגנת הספק, המאפשר להפוך את alloc להגנה מפני הגנה בלתי מוקדמת במהלך תגובת ההרכבה העצמית, ובכך להבטיח שרצפים מסונתז לא יגיבו בטרם עת לפני הטיהור וה חשוב מכך, סינתזה שלב מוצק מבוצעת באמצעות שרף photolabile לאפשר מחשוף אוליגומר מן חרוז תחת UV או הקרנה אור סגול, מניעה מוקדמת deprotection של חומצה-labile, אתילן acetal מבוססי הקבוצה הגנה. ייתכן שיהיו מספר סכימות חלופיות להגנה. למשל, אנחנו בתחילה המועסקים חומצה כפולה-labile הגנה קבוצות (Boc-אמין ואתילן acetal-אלדהיד) עם הכוונה של הגנה באתרו על ידי חומצה חזקה ואחריו ניטרול כדי לאפשר את תגובת ההרכבה עצמית כדי להמשיך; עם זאת, גישה זו גרמה לדור המיידי של הזרז בתוספת הבסיס. לחילופין, הגנה של האמין עם photolabile הגנה הקבוצה, 2-(2-ניטרוגליצרין פניקסיל) ההצעת (Nאפון), נחזה כמו אלדהיד יכול להיות מוגן באופן סלקטיבי על הטיפול עם חומצה trifluoroacetic (TFA) לפני טיהור. למרבה הצער, ב פוטוליזה באתרו של קבוצת ההגנה עם אור UV לא לממן deprotection כמותיים, גם בנוכחות פוטוסנסיטירנים ואחרי תקופות הקרנה מורחבת25. טרימתילסילליטוקסיל (כלומר, Teoc) יכול להיות מועסק כקבוצת אמין הגנה והוא כפוף למחשוף על הטיפול עם triflates מטאל נדיר-earth; עם זאת, כמותית Teoc deprotection דורש הרבה יותר גבוה נדיר-earth מתכת הקרקע מעמסה מאשר הצורך להגנה האתילן. עבור פרוטוקול זה, Teoc-amines ניתן להשתמש, אבל את הריכוז חומצה לואיס חייב להיות מותאם בהתאם כמו תת כמותי deprotection יכול להוכיח בעייתי עבור מבנים גדולים יותר התאספו. הקבוצות הפונקציונליות של אליפטיות נחשבו בקצרה, אבל הגנה של אליפטיות aldehydes דורש תנאים קשים כי חיתוך רצפי פאיד32,33.

התאגדות של ניטה ו-nma כמו שאריות מרווח אינרטי משמשים כדי לשפר את מסיסות אוליגומר ולאפשר נתיישב מלאי התיוג של oligomers מקודמן להרשות לעצמם זיהוי של מינים שנוצרו על ידי ספקטרוסקופיית המוני. יתר על כן, בהתחשב ' Σ-סטרנד ' היווצרות של peptoids שבו מגזרי השדרה הסמוכים לאמץ מדינות הסיבוב הנגדי כדי ליצור ליניארי, ללא טוויסט אוליגומר34,35, רצפים שילוב מתחלפים דינמי של שאריות מרווח משתנה ואדיש מאפשר מבנה שבו קבוצות התליון התגובתי מכוונות באותו כיוון. בהתחשב רב-תכליתיות של שיטת submonomer, ספריה גדולה ומגוונת של אמינים הראשי יכול להיות מועסק כדי לשנות את הפאיד oligomers, אך עשוי לדרוש התאמות לפרוטוקול כדי לשמור על יעילות צימוד גבוה.

בעוד oligo (peptoids) יכול להיות מסונתז באופן ידני בספינה תגובת זכוכית19, אוטומציה של התהליך מקטין את הזמן עבור כל תוספת שאריות ממספר שעות עד חצי שעה. בנוסף, אוטומציה מפחיתה את הכמות של מונומר ולשטוף את פסולת הממס, רצוי במיוחד בעת שימוש במונמרים העיקריים שאינם זמינים מסחרית. למרות שהמחשוף של אלוג מפסולת מוגנת-אמין היא תגובה יעילה, חמצון פלדיום יכול לגרום לביטול הגנה שלם. כתוצאה מכך, הוא הציע לבדוק קליב חלק של שרף ולאפיין את היקף deprotection עם ESI-MS. לבדיקות בדיקה, 30 דקות תחת 405 הקרנה nm משחררת מספיק פטומטריה לספקטרומטר מסה. הגנה חלקית יכולה להיות מוגבלת עם שימוש בתנאים אנאירובית או חזרה על תגובת deprotection.

בעוד מאמר זה מתמקד Sc (OTf)3 כמו מגיב רב תפקידים, נדירים-earth מטאל triflates, כגון triflates טריפלאט, הוכחו בהצלחה לתווך ההרכבה מכוונת מידע של סולמות מולקולריים. בעיקר, Sc (OTf)3 הוא חומצי לואיס ביותר של triflates נדיר-earth מתכת; לכן, בשל היכולת קטליטי מופחתת שניתנה על ידי אחרים נדירים-earth מתכת triflates24,36, שווי גדול יותר עשוי להיות נדרש כדי להשפיע מלאה האתילן הגנה והשזירה. מספר המקבילות הנדרשות ניתן לקבוע עם ספקטרומטר המסה של MALDI על ידי התבוננות בנקודה שבה גדילי לחלוטין את הנתק. דיסוציאציה קריטית בתהליך ההרכבה עצמית והיא אנלוגית להיתוך של גדילי חומצת גרעין בטמפרטורה מוגבה. החילוץ העוקב אחר הזרז מאפשר את היווצרות והשיבוש של זיווגים דינמיים בעלי ערך דינמי דוחף את ההרכבה של דופלקסים ספציפיים לרצף. זה ריפוי הדרגתי של קווצות oligomeric להקיף את ההשמנה הקינטית (אשר, עבור סולמות מולקולריים, יכול להניב החוצה של הרישום מינים או רצפי זוג שגוי) מנוסים על ידי שיטות אחרות.

כלורופורם הוא ממיס מעולה כמו הפרדת הפאזה במערכת הכלורופורם/מערכת המים המשמשים כאן מקדמת את החילוץ החלקי של חומצת לואיס ללא התוצאה משקעים של מבנים התאספו בעצמם37. בנוסף, כלורופורם הוא אחד ממיסים כמה שמקדם היווצרות אימין תוך שמירה על מסיסות הסולם המולקולרי. כמויות מעקב של מחוץ לרישום ודופלקסים שאינם משויכים באופן שגוי יכולים להיות בדרך כלל עקב האופי הדינאמי של המערכת. למרות שמערכת זו היא מושפעת ברובו על ידי וריאציה קטנה בריכוזים נדירים-earth מתכת triflate על החילוץ, לפעמים, החילוץ זרז מספיק מייצר חלק משמעותי של היברידיזציה שלם מצמדי אוליגומר לא ספציפי. במקרה זה, זה עדיף בדרך כלל הראשון מחדש לנתק עם 1.5 המקבילה נוספת של זרז ולאחר מכן לחלץ בפעם השנייה ולא כדי לחלץ מחדש מיד, כמו דיסוציאציה מלאה של קווצות יחיד הוא חיוני לתהליך. במקביל להרכיב מספר מדרגות ייחודי מקודד מידע מולקולרי, ייתכן שיהיה צורך להגדיל את הריכוז של הפתרון נדיר-earth מתכת triflate להשתמש כדי לשמור על מקבילות ונפח התגובה הכוללת.

בעוד שהרכבות העצמיות הללו מתאפיינות בעיקר בספקטרומטר מסה, טכניקות אחרות, כולל העברת אנרגיה בתהודה של קרינה פלואורסצנטית (סריג) אפשרית. המגבלות כוללות את כמות החומר הנדרש, העלות הנדרשת של המונמרים ויחס האות לרעש. טכניקות הדורשות ממיסים, כגון 1H nmr, יכול בנוסף לסבול מתוך מסיסות של מבנים המורכב עצמית. יתר על כן, נדיר-earth מתכת triflate ריכוזי שלאחר החילוץ ניתן לקבוע באמצעות שיטות כגון הקאמרי החיצוני-MS או 19F nmr עם תקן פנימי.

כהתקדמות לקראת שליטה משופרת על מאקרו-ו-והארץ מולקולרית-מבנים ננו וחומרים ההכנסות, האתגר של עיצוב ובדיית קבוע, אבל, הרכבות עולה. הפרוטוקול המתואר בדו ח זה מספק מסלול להשגת מבנים ננו כגון באמצעות הרכבות בררנית-רצף באמצעות אינטראקציות דינאמיות מסוג dynamic.

Disclosures

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgments

עבודה זו נתמכת על ידי משרד האנרגיה של ארצות הברית, משרד המדע, מדעי האנרגיה הבסיסית, תחת פרס #DESC0012479. S.C.L. מודה בתמיכה מתוכנית המלגות הלאומית למחקר של קרן המדע, ו-A.F.A. מודה על תמיכה מחברת הנפט הלאומית אבו דאבי (ADNOC סוכנים).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1,4-Dioxane Fisher Scientific D1114 Certified ACS
2-(4-Hydroxyphenylazo)benzoic acid (HABA) Millipore-Sigma 54793 Matrix substance for MALDI-MS; ≥99.5%
4-(2-Aminoethyl)aniline Ontario Chemicals A2076 98%
4-Cyanobenzaldehyde Oakwood Chemical 049317 99%
4-Methylpiperidine TCI America P0445 ≥98.0%
4-Toluenesulfonyl chloride Oakwood Chemical BR1703 99%
50 mL High Performance Centrifuge Tubes VWR International 21008-240 Centrifuge Tubes used for automated synthesizer
Acetic acid Fisher Scientific A38-212 Glacial
Acetic anhydride Fisher Scientific A10 Certified ACS
Acetonitrile Millipore-Sigma 34851 For HPLC; Gradient grade; ≥99.9%
All-plastic Norm-Ject syringes Thermo Fisher Scientific S7510-10 Luer-Slip Syringe
Allyl chloroformate Acros Organics 221741000 97%
Bromoacetic acid Alfa Aesar A14403 ≥98.0%
Chloroform Millipore-Sigma 288306 Anhydrous; ≥99%; Contains 0.5-1.0% ethanol as stabilizer
Chloroform-d Acros Organics AC320690075 For NMR; 99.8 atom % D; Packaged in 0.75 ml ampoules
Dichlorodimethylsilane Acros Organics 1133100 ≥99.0%
Dichloroethane Fisher Scientific E175 Certified ACS
Dichloromethane Fisher Scientific D37-4 Stabalized; Certified ACS
Diethyl ether Acros Organics 615080010 Anhydrous; ACS reagent
Diethylene glycol monoethyl ether TCI America E0048 ≥99.0%
Ethanol Decon Labs 2701 200 Proof; Anhydrous
Ethylene glycol Fisher Scientific E178 Certified
Fmoc-Photolabile SS resin CreoSalus SA50785 100-200 mesh; 1% DVB
Glass Peptide Vessel Chemglass CG-1866-02 Solid Phase, T-Bore PTFE Stpk, Vacuum, Medium Frit, GL 25 Thread
LC-6AD HPLC pumps Shimadzu Corporation Equipment
LED 405nm ThorLabs M405L2-C1 405 nm LED used for photocleavage of peptoid
LED Driver ThorLabs LEDD1B Driver for LED light used in photocleavage of peptoid
Liberty Blue Automated Peptide Synthesizer CEM Corporation Equipment
Lithium aluminum hydride Millipore-Sigma 199877 Powder; Reagent grade; 95%; CAUTION: Mildly pyrophoric, handle under inert gas and protect from moisture
Luna C18 analytical RP-HPLC column Phenomenex 00G-4252-E0 Equipment
Luna C18 prepatory RP-HPLC column Phenomenex 00G-4253-P0-AX Equipment
Methanol Fisher Scientific A412 Certified ACS
Microliter Syringe Hamilton Company 80700 Cemented Needle (N)
N,N'-Diisopropylcarbodiimide (DIC) Oakwood Chemical M02889 ≥99.0%; CAUTION: DIC is hazardous to eyes, skin, via respiratory inhalation, and may cause skin sensitization
N,N-Dimethylformamide Millipore-Sigma 319937 ACS reagent; ≥99.8%
Nitric acid Fisher Scientific A200-212 Certified ACS Plus
Nitrogen gas Cryogenic Gases Contents under pressure, may explode if heated
Phenylsilane Oakwood Chemical S13600 97%
Prominence SPD-10A UV/vis Detector Shimadzu Corporation Equipment
p-Toluenesulfonic acid monohydrate Millipore-Sigma 402885 ACS reagent; ≥98.5%
Scandium(III) triflate Oakwood Chemical 009343 99%
Single-use Needle Exel International 26420 18G x 1 1/2″
Sodium azide Oakwood Chemical 094448 99%; CAUTION: NaN3 may react with lead and copper which results in the formation of highly explosive metal azides. It is acutely toxic and fatal if swallowed or in contact with skin.
Sodium bicarbonate Fisher Scientific S233 Powder; Certified ACS
Sodium hydroxide Fisher Scientific S318-100 Pellets; Certified ACS
Sodium sulfate Fisher Scientific S421-500 Anhydrous; Granular; Certified ACS
Syringe Filter 0.45 µm VWR International 28145-497 PTFE, Syringe Filters with Polypropylene Housing
Tetrahydrofuran Fisher Scientific T397 Certified
Tetrakis(triphenylphosphine) palladium(0) Oakwood Chemical 034279 98%
Toluene Fisher Scientific T324 Certified ACS
Triphenylphosphine Oakwood Chemical 037818 99%

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Seeman, N. C. Nucleic acid junctions and lattices. Journal of Theoretical Biology. 99 (2), 237-247 (1982).
  2. Rothemund, P. W. K. Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns. Nature. 440, March 297-302 (2006).
  3. Watt, A. A. R., Bothma, J. P., Meredith, P. The supramolecular structure of melanin. Soft Matter. 5 (19), 3754-3760 (2009).
  4. Tørring, T., Voigt, N. V., Nangreave, J., Yan, H., Gothelf, K. V. DNA origami: A quantum leap for self-assembly of complex structures. Chemical Society Reviews. 40 (12), 5636-5646 (2011).
  5. Wei, B., Dai, M., Yin, P. Complex shapes self-assembled from single-stranded DNA tiles. Nature. 485 (7400), 623-626 (2012).
  6. Clausen-Schaumann, H., Rief, M., Tolksdorf, C., Gaub, H. E. Mechanical stability of single DNA molecules. Biophysical Journal. 78 (4), 1997-2007 (2000).
  7. Rowan, S. J., Cantrill, S. J., Cousins, G. R. L., Sanders, J. K. M., Stoddart, J. F. Dynamic covalent chemistry. Angewandte Chemie - International Edition. 41 (6), (2002).
  8. Jin, Y., Yu, C., Denman, R. J., Zhang, W. Recent advances in dynamic covalent chemistry. Chemical Society Reviews. 42 (16), 6634-6654 (2013).
  9. Furgal, J. C., Dunn, M., Wei, T., Scott, T. F. Emerging Applications of Dynamic Covalent Chemistry from Macro- to Nanoscopic Length Scales. Dynamic Covalent Chemistry: Principles, Reactions, and Applications. , 389-434 (2017).
  10. Hartley, C. S., Elliott, E. L., Moore, J. S. Covalent assembly of molecular ladders. Journal of the American Chemical Society. 129 (15), 4512-4513 (2007).
  11. Wei, T., Furgal, J. C., Jung, J. H., Scott, T. F. Long, self-assembled molecular ladders by cooperative dynamic covalent reactions. Polymer Chemistry. 8 (3), 520-527 (2017).
  12. Dunn, M. F., Wei, T., Scott, T. F., Zuckermann, R. N. Aqueous dynamic covalent assembly of molecular ladders and grids bearing boronate ester rungs. Polymer Chemistry. (18), 2337-2343 (2019).
  13. Furgal, J. C., Van Dijck, J. M., Leguizamon, S. C., Scott, T. F. Accessing sequence specific hybrid peptoid oligomers with varied pendant group spacing. European Polymer Journal. (118), 306-311 (2019).
  14. Tozawa, T., et al. Porous organic cages. Nature Materials. 8 (12), 973-978 (2009).
  15. Tian, J., Thallapally, P. K., Dalgarno, S. J., McGrail, P. B., Atwood, J. L. Amorphous molecular organic solids for gas adsorption. Angewandte Chemie - International Edition. 48 (30), 5492-5495 (2009).
  16. Jin, Y., Wang, Q., Taynton, P., Zhang, W. Dynamic covalent chemistry approaches toward macrocycles, molecular cages, and polymers. Accounts of Chemical Research. 47 (5), 1575-1586 (2014).
  17. Ren, F., Day, K. J., Hartley, C. S. Two- and three-tiered stacked architectures by covalent assembly. Angew. Chem. Int. Ed. 55 (30), 8620-8623 (2016).
  18. Elliott, E. L., Hartley, C. S., Moore, J. S. Covalent ladder formation becomes kinetically trapped beyond four rungs. Chemical Communications. 47 (17), 5028-5030 (2011).
  19. Tran, H., Gael, S. L., Connolly, M. D., Zuckermann, R. N. Solid-phase submonomer synthesis of peptoid polymers and their self-assembly into highly-ordered nanosheets. Journal of Visualized Experiments. (57), 1-6 (2011).
  20. Zuckermann, R. N. Peptoid origins. Biopolymers. 96 (5), 545-555 (2011).
  21. Sun, J., Zuckermann, R. N. Peptoid polymers: A highly designable bioinspired material. ACS Nano. 7 (6), 4715-4732 (2013).
  22. Belowich, M. E., Stoddart, J. F. Dynamic imine chemistry. Chemical Society Reviews. 41 (6), 2003-2024 (2012).
  23. Giuseppone, N., Schmitt, J. L., Schwartz, E., Lehn, J. M. Scandium(III) catalysis of transimination reactions. Independent and constitutionally coupled reversible processes. Journal of the American Chemical Society. 127 (15), 5528-5539 (2005).
  24. Shū, K. Scandium triflate in organic synthesis. European Journal of Organic Chemistry. 1999 (1), 15-27 (1999).
  25. Wei, T., Furgal, J. C., Scott, T. F. In situ deprotection and dynamic covalent assembly using a dual role catalyst. Chemical Communications. 53 (27), 3874-3877 (2017).
  26. Matsumoto, M., et al. Rapid, low temperature formation of imine-linked covalent organic frameworks catalyzed by metal triflates. Journal of the American Chemical Society. 139 (14), 4999-5002 (2017).
  27. Ma, X., Scott, T. F. Approaches and challenges in the synthesis of three-dimensional covalent-organic frameworks. Communications Chemistry. , (2018).
  28. Perron, V., Abbott, S., Moreau, N., Lee, D., Penney, C., Zacharie, B. A method for the selective protection of aromatic amines in the presence of aliphatic amines. Synthesis. 2 (2), 283-289 (2009).
  29. Wei, T., Jung, J. H., Scott, T. F. Dynamic covalent assembly of peptoid-based ladder oligomers by vernier templating. Journal of the American Chemical Society. 137 (51), 16196-16202 (2015).
  30. Ouari, O., Chalier, F., Bonaly, R., Pucci, B., Tordo, P. Synthesis and spin-trapping behaviour of glycosylated nitrones. Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions. 2 (10), 2299-2308 (1998).
  31. Sun, J., Stone, G. M., Balsara, N. P., Zuckermann, R. N. Structure-conductivity relationship for peptoid-based PEO-mimetic polymer electrolytes. Macromolecules. 45 (12), 5151-5156 (2012).
  32. Sartori, G., Ballini, R., Bigi, F., Bosica, G., Maggi, R., Righi, P. Protection (and deprotection) of functional groups in organic synthesis by heterogeneous catalysis. Chemical Reviews. 104 (1), 199-250 (2004).
  33. Kim, S., et al. Unusual truncation of N-acylated peptoids under acidic conditions. Organic & biomolecular chemistry. 12 (28), 5222-5226 (2014).
  34. Mannige, R. V., et al. Peptoid nanosheets exhibit a new secondary-structure motif. Nature. 526 (7573), 415-420 (2015).
  35. Edison, J. R., et al. Conformations of peptoids in nanosheets result from the interplay of backbone energetics and intermolecular interactions. Proceedings of the National Academy of Sciences. 115 (22), 5647-5651 (2018).
  36. Kobayashi, S., Sugiura, M., Kitagawa, H., Lam, W. W. L. Rare-earth metal triflates in organic synthesis. Chemical Reviews. 102 (6), 2227-2302 (2002).
  37. Fujinaga, S., Hashimito, M., Tsukagoshi, K. Investigation of the composition for a ternary solvent system in tube radial distribution chromatography. Journal of Liquid Chromatography and Related Technologies. 38 (5), 600-606 (2015).

Tags

כימיה סוגיה 156 הרכבה עצמית כימיה בעלי קוולנטי דינמי פטואיד מפרט לרצף סולם מולקולרי השמנה קינטית חומצת לואיס מבנים מולקולריים
סינתזה של מידע-מיסב פטואידים והרכבה עצמית בימוי דינמי
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Leguizamon, S. C., Alqubati, A. F.,… More

Leguizamon, S. C., Alqubati, A. F., Scott, T. F. Synthesis of Information-bearing Peptoids and their Sequence-directed Dynamic Covalent Self-assembly. J. Vis. Exp. (156), e60442, doi:10.3791/60442 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter