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Chemistry

सूचना-असर पेप्टॉयड का संश्लेषण और उनके अनुक्रम-निर्देशित डायनेमिक सहसंयोजक स्व-असेंबली

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

सूचना-एन्कोडेड पेप्टॉयड ओलिगोमर्स के संश्लेषण के लिए और इन पेप्टॉयड के अनुक्रम-निर्देशित आत्म-असेंबली के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया जाता है, जो गतिशील सहसंयोजक प्रतिक्रियात्मक जोड़े और लुईस अम्लीय दुर्लभ-पृथ्वी के रूप में अमीनों और एल्डिहाइड का उपयोग करके आणविक सीढ़ी में है धातु बहु-भूमिका अभिकर्मकों के रूप में ट्राइफ्लेट करता है।

Abstract

यह प्रोटोकॉल लुईस अम्लीय बहु-भूमिका अभिकर्मकों के उपयोग को प्रस्तुत करता है ताकि सूचना-एन्कोडेड ओलिगोमेरिक किस्में की आत्म-असेंबली के दौरान देखी गई गतिज ट्रैपिंग को दरकिनार किया जा सके, जो आमतौर पर पूरक न्यूक्लिक एसिड दृश्यों के स्व-असेंबली के लिए नियोजित थर्मल साइकिलिंग की नकल करने के तरीके से जोड़ा गया गतिशील सहसंयोजक बातचीत द्वारा मध्यस्थता करता है। एल्डिहाइड और अमीन लटकन मोइकेस वाले प्राथमिक अमीन मोनोमर को गतिशील सहसंयोजक प्रतिक्रियात्मक जोड़े के रूप में उपयोग के लिए ऑर्थोगोनल सुरक्षा समूहों के साथ कार्यावर्तित किया जाता है। एक संशोधित स्वचालित पेप्टाइड सिंथेसाइज़र का उपयोग करके, प्राथमिक अमीन मोनोमर को ठोस चरण उपमोनोमर संश्लेषण के माध्यम से ओलिगो (पेप्टॉयड) किस्में में एन्कोडेड किया जाता है। उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमेटोग्राफी (एचपीएलसी) और इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण मास स्पेक्ट्रोमेट्री (ईएसआई-एमएस) द्वारा लक्षण वर्णन द्वारा शुद्धिकरण पर, अनुक्रम-विशिष्ट ओलिगोमर्स को लुईस अम्लीय दुर्लभ-पृथ्वी धातु ट्राइफ्लेम के उच्च लोडिंग के अधीन किया जाता है जो दोनों एल्डिहाइड मोलिज़ को डिप्रोटेक्ट करते हैं और प्रतिक्रियात्मक जोड़ी संतुलन को प्रभावित करते हैं जैसे कि किस्में पूरी तरह से अलग होती हैं। इसके बाद, लुईस एसिड का एक अंश निकाला जाता है, जिससे पूरक अनुक्रम-विशिष्ट किस्में के एनियलिंग को मैट्रिक्स असिस्टेड लेजर डिकोरेटन/आयनीकरण मास स्पेक्ट्रोमेट्री (मालदी-एमएस) की विशेषता वाली सूचना-एन्कोडेड आणविक सीढ़ी बनाने में सक्षम बनाया जाता है । इस रिपोर्ट में उल्लिखित सरल प्रक्रिया गतिशील सहसंयोजक असेंबली के क्षेत्र में आमतौर पर अनुभव किए जाने वाले गतिज जाल को दरकिनार करती है और मजबूत, जटिल आर्किटेक्चर के भविष्य के डिजाइन के लिए एक मंच के रूप में कार्य करती है।

Introduction

स्व-असेंबली में प्रगति, जिस प्रक्रिया से छोटी उप-इकाइयां थर्मोडायनामिक रूप से संचालित रास्तों के माध्यम से बड़े आर्किटेक्चर उत्पन्न करती हैं, ने मैक्रो-और सुप्रा-आणविक नैनोस्ट्रक्चर पर बेहतर नियंत्रण प्रदान किया है, जो आमतौर पर अंतरआणविक बातचीत जैसे अंतरआणविक बातचीत का शोषण करके1,2,3,4। विशेष रूप से, न्यूक्लिक एसिड (यानी, पॉलीन्यूक्लियोटाइड्स) उल्लेखनीय बहुमुखी नैनो-निर्माण मीडिया के रूप में उभरे हैं क्योंकि वाटसन-क्रिक बेस पेयरिंग द्वारा प्रदान की गई उच्च सूचना घनत्व जटिल, अनुक्रम-चयनात्मक संरचनाओं4,5की असेंबली की अनुमति देता है। जबकि इन क्षणिक अंतरआणविक बांडों की स्वाभाविक रूप से कम ताकत उप-इकाई पुनर्व्यवस्था और त्रुटि-सुधार को सक्षम बनाती है, परिणामी संरचनाएं अक्सर थर्मल और यांत्रिक क्षरण6के लिए अतिसंवेदनशील होती हैं। इसके विपरीत, गतिशील सहसंयोजक बातचीत7,8,9,सहसंयोजक बांड बनाने वाली प्रतिक्रियाओं का एक वर्ग जो हल्के परिस्थितियों में प्रतिवर्ती या पुनर्व्यवस्थित हैं और हाल ही में सीढ़ी10,11,12,13,पिंजरों14,15,16और स्टैक17जैसे जटिल मैक्रोअणुओं को उपज देने के लिए नियोजित किया गया है, प्रस्ताव बांड की ताकत और मजबूत संरचनाओं में वृद्धि हुई। दुर्भाग्य से, पुनर्व्यवस्था और त्रुटि-जांच की क्षमता इन सहसंयोजक प्रजातियों की अपेक्षाकृत कम पुनर्व्यवस्था दरों से कम हो जाती है, जो स्वयं-असेंबली के लिए उनकी क्षमता को वांछितउत्पादों 18में कम कर रही है। इस गतिज फँसाने, उत्प्रेरक या कठोर प्रतिक्रिया शर्तों को संबोधित करने के लिए अक्सर सरल इमारत ब्लॉकों के साथ संयोजन के रूप में उपयोग किया जाता है। यहां, हम एक प्रक्रिया की रिपोर्ट करते हैं जो अनुक्रम-विशिष्ट अल्पालिगोमर से आणविक सीढ़ी की आत्म-असेंबली को सक्षम करने के लिए गतिज ट्रैपिंग को दरकिनार करती है जहां संकरण ओलिगोमर अवशेष दृश्यों में एन्कोड की गई जानकारी द्वारा निर्देशित किया जाता है।

उनकी सिंथेटिक पहुंच को देखते हुए, पॉली (एन-प्रतिस्थापित ग्लाइसिन) एस (यानी, पेप्टॉयड्स) को ओलिगोमेरिक अग्रदूत के रूप में नियोजित किया जाता है जहां से आणविक सीढ़ी19इकट्ठे होते हैं। पेप्टॉयड पेप्टाइड्स के संरचनात्मक आइसोमर होते हैं जिसमें लटकन समूहों को α-कार्बन20के साथ युग्मित होने के बजाय रीढ़ की हड्डी में पैदा होने वाले नाइट्रोजन से चिपकाया जाता है। ठोस चरण संश्लेषण का उपयोग करना, पेप्टॉयड श्रृंखला के साथ गतिशील सहसंयोजक लटकन समूहों की सटीक नियुक्ति आसानी से प्राप्त की जाती है, जो अग्रदूत ओलिगोमर्स के डिजाइन के लिए अनुमति देती है जो जटिल सुप्रामॉलिक्यूलर संरचनाओं में इकट्ठा हो सकती है21।

इस प्रक्रिया में आईमाइन कनेक्टिविटी की गतिशील सहसंयोजक पुनर्व्यवस्था को नियोजित किया गया है क्योंकि imine-जनकरण संघनन प्रतिक्रिया बड़े पैमाने पर स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा स्व-असेंबली की विशेषता के लिए एक सुविधाजनक साधन प्रदान करती है क्योंकि प्रत्येक बांड के परिणामस्वरूप 18 जी/मोल22की बड़े पैमाने पर कमी होती है । इसके अलावा, एसिड एकाग्रता में फेरबदल करके अमीन और एल्डिहाइड प्रतिक्रियाकर्ताओं और imine उत्पाद के बीच संतुलन को विविध किया जा सकता है। विशेष रूप से, दुर्लभ पृथ्वी धातु ट्राइफ्लेट का उपयोग संतुलन को प्रभावित करने के लिए किया जाता है, और इसके अतिरिक्त एथिलीन एसीटल-संरक्षित एल्डिहाइड23,24,25को डिप्रोटेक्ट किया जाता है। ध्यान देने के लिए, स्कैंडियम ट्राइफ्लेट का उपयोग आमतौर पर गतिशील सहसंयोजक स्व-असेंबली के क्षेत्र में किया जाता है, जिसमें कमरे के तापमान26,27पर सहसंयोजक कार्बनिक ढांचे (COFs) के संश्लेषण को सहायता देने में इसकी हालिया सफलता शामिल है। इसके अतिरिक्त, ओलिगो (पेप्टॉयड) दृश्यों और दुर्लभ-पृथ्वी धातु ट्राइफ्लेम की विषम घुलनशीलता तरल-तरल निष्कर्षण के माध्यम से संतुलन नियंत्रण को सक्षम बनाती है। रिपोर्ट की गई प्रक्रिया सूचना-निर्देशित स्व-असेंबली को रोकने वाली गतिज बाधाओं को दरकिनार करने के लिए इस नियंत्रण का उपयोग करती है।

Protocol

सावधानी: इस प्रोटोकॉल में उपयोग किए जाने वाले कई रसायन संक्षारक, ज्वलनशील या जहरीले हैं और केवल रासायनिक धुएं के हुड के नीचे उपयोग किए जाने चाहिए। कृपया उपयुक्त व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरणका उपयोग करें और उपयोग से पहले सभी प्रासंगिक सुरक्षा डेटा शीट (एसडीएस) से परामर्श करें।

1. मोनोमर संश्लेषण

नोट: प्राथमिक अमीनों को प्रकाशित दृष्टिकोणों के अनुसार संश्लेषित किया गया था।

  1. 4 का संश्लेषण-(2-अमीनोएथिल)-N-(allylcarbonyloxy) phenylamine (Npam)25,28
    1. 4 के 5.0 ग्राम (36.7 mmol) जोड़ें - (2-अमीनोएथाइल) एनीलाइन 10% एसिटिक एसिड (जलीय समाधान, v/v) के 150 मीटर के लिए एनीलाइन।
      नोट: कमजोर एसिड का उपयोग दोनों समूहों के बीच पीकेएक मूल्य में बड़े अंतर के कारण एलिफेटिक अमीन को प्रभावित किए बिना सुगंधित अमीन की चयनात्मक सुरक्षा को सक्षम बनाता है।
    2. 1,4-डायऑक्सेन के 150 मीटर में 4.9 ग्राम (40.4 एममोल; 1.1 इक्विव)एलिन क्लोरोफोर्मेट का समाधान तैयार करें।
    3. एक चुंबकीय हलचल बार से लैस एक 500 mL दौर नीचे फ्लास्क में समाधान गठबंधन और रात भर कमरे के तापमान पर प्रतिक्रिया मिश्रण हलचल।
    4. प्रतिक्रिया को काम करने के लिए, deionized (DI) पानी के 500 मिलीग्राम के साथ पतला और diethyl ईथर (एट2O, 300 mL × 3) के साथ धोने। कार्बनिक अंशों को त्यागें।
    5. जलीय चरण को पीएच 14 में 2 एम नाओएच (जलीय समाधान) जोड़कर समायोजित करें, और ईटी2ओ (150 mL × 3) के साथ निकालें।
    6. कार्बनिक अंशों को मिलाएं और डीआई पानी (150 मीटर × 3) से धोएं।
    7. Na2एसओ4पर सूखी, तो फ़िल्टर।
    8. कम दबाव में सूखापन के लिए वाष्पित करें।
    9. परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा अलग उत्पाद, एनपीएमकी पहचान की पुष्टि करें। निम्नलिखित परिणामों की अपेक्षा करें: 1एच एनएमआर (500 मेगाहर्ट्ज, सीडीसीएल3)7.31 (डी, जे = 8.0 हर्ट्ज, 2एच, एआर), 7.14 (डी, जे = 8.5 हर्ट्ज, 2एच, एआर), 6.65 (एस, 1H, -एनएच-6.04 - 5.89 (m, 1H, -सी = सी2),5.36 (d, dq, dq, J = 17.1, 1.6 हर्ट्ज, 1H, -CH=CHH), 5.26 (dq, J = 10.5, 1.4 हर्ट्ज, 1H, -CH= CHH),4.66 (डीटी, जे = 5.8, 1.5 हर्ट्ज, 2H, -CH2-CH= CH2),2.94 (टी, जे = 6.8, 2H,H-H 2-एनएच2),2.70 (टी, जे = 6.8 हर्ट्ज, 2H, -CH2-Ar), 1.04 (एस, 2H, -CH2-N H2)। 13 सी एनएमआर (125 मेगाहर्ट्ज, सीडी3ओडी) : 154.85, 137.00, 134.98, 133.51, 129.36, 119.41, 116.92, 65.62, 59.89, 43.47, 38.72.
      नोट: उत्पाद एक हल्का पीला ठोस है और इसकी कुल उपज 69% है। आगे शुद्धि के बिना उत्पाद का उपयोग करें।
  2. 4-(1,3-डायोक्सासाइक्लोपेंट-2-yl) बेंजोनिट्रिल29,30 का संश्लेषण
    1. टोलुईन के 200 मीटर में 4-साइनोबेंजाल्डिहाइड के 25 ग्राम (0.19 मोल) को भंग करें।
    2. एथिलीन ग्लाइकोल के 42.2 मिलील (0.768 एममोल; 4 इक्विव.) और 0.02 ग्राम (0.1 एममोल; 0.05 मोल%) जोड़ें प्रतिक्रिया मिश्रण के लिए टॉलुईन-पी-सल्फोनिक एसिड का।
    3. प्रतिक्रिया के दौरान उत्पन्न पानी को हटाने के लिए डीन-स्टार्क ट्रैप (यानी, अज़ोट्रोपिक आसवन) का उपयोग करके 120 डिग्री सेल्सियस पर रात भर हिलाएं और भाटा करें।
    4. प्रतिक्रिया पूरी होने और कमरे के तापमान में ठंडा होने के बाद, 5% NaHCO3 (w/v) जलीय समाधान के 40 मिलीग्राम जोड़ें।
    5. कार्बनिक परत निकालें, और तीन बार DI पानी के साथ धोलें।
    6. Na2एसओ4पर सूखी, तो फ़िल्टर।
    7. कम दबाव में सूखापन के लिए वाष्पित करें।
    8. एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा अलग उत्पाद की पहचान की पुष्टि करें। निम्नलिखित परिणामों की अपेक्षा करें: 1एच एनएमआर (400 मेगाहर्ट्ज, सीडीसीएल3)7.67 (डी, जे = 8.0, 2एच, एआर), 7.59 (डी, जे = 8.4, 2एच, एआर), 5.84 (एस, 1H, CH), 4.12 - 4.03 (AABB, 4H, (CH2O)2)। 13 सी एनएमआर (100 मेगाहर्ट्ज, सीडीसीएल3) :143.20, 132.34, 127.30, 118.72, 113.02, 102.56, 65.57।
      नोट: उत्पाद एक सफेद क्रिस्टलीय ठोस है और इसकी कुल उपज 86% है। आगे शुद्धि के बिना उत्पाद का उपयोग करें।
  3. 4-(1,3-डायोक्सासाइक्लोपेंट-2-yl) बेंजिलामाइन (Npal)29 का संश्लेषण
    1. निर्जल एट2ओ के 100 मीटर में 4-(1,3-डायोक्सासाइक्लोप्रेस्ट-2-yl) बेंजोनिट्रिल के 10 ग्राम (0.057 मोल) का समाधान तैयार करें।
    2. ध्यान से 0 डिग्री सेल्सियस पर एक गोल नीचे फ्लास्क में एलआलएच4 से 100 मिलीग्राम जलवा एट2ओ के 4.3 ग्राम (0.11 मोल; 2 इक्विव.) जोड़ें। एक अच्छी तरह से मिश्रित निलंबन बनाने के लिए हिलाओ और एक आर्गन से भरे गुब्बारे का उपयोग कर एक निष्क्रिय वातावरण के तहत प्रणाली सील । ध्यान से इथेनॉल के साथ बुझाने के किसी भी अवशिष्ट LiAlH4 वजन के लिए इस्तेमाल उपकरणों पर ।
      सावधानी: लिथियम एल्यूमीनियम हाइड्राइड (LiAlH4)एक हल्के पायरोफोर है; निष्क्रिय गैस के नीचे संभाल और नमी से बचाने के लिए।
    3. 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर प्रतिक्रिया मिश्रण को बनाए रखते हुए धीरे-धीरे एक अतिरिक्त फ़नल या सिरिंज पंप का उपयोग करके 4-(1,3-डायऑक्सासाइक्लोपीन-2-वाईएल) बेंजोनिट्रिल समाधान जोड़ें।
    4. 0 डिग्री सेल्सियस पर 4 घंटे के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण हिलाओ, कमरे के तापमान पर 12 घंटे के साथ पीछा किया ।
    5. प्रतिक्रिया पूरी होने और 0 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा होने के बाद, धीरे-धीरे 95% इथेनॉल (30 मिलील) जोड़ें। इसके अलावा पानी में 50% इथेनॉल (v/v, 20 mL) जोड़कर बुझाएं। शमन प्रक्रिया की निगरानी के लिए एक बबलर का उपयोग किया जा सकता है।
      नोट: एक पर्याप्त सरगर्मी दर बनाए रखने के लिए आवश्यक के रूप में अतिरिक्त निर्जल एट2O जोड़ें ।
    6. ईथर अधिनेता को अलग करें और कम दबाव में सूखापन में वाष्पित करें।
    7. परिणामी तेल को 0.45 माइक्रोन सिरिंज फिल्टर के माध्यम से फ़िल्टर करें।
    8. एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा अलग उत्पाद, एनपीएआईकी पहचान की पुष्टि करें। निम्नलिखित परिणामों की अपेक्षा करें: 1एच एनएमआर (400 मेगाहर्ट्ज, सीडीसीएल3) :7.44 (d, J = 8, 2H, एआर), 7.32 (d, J = 8, 2H, Ar), 5.80 (s, 1H, CH), 4.14 - 4.0 (AAabb, 4H, (CH2O)2),3.87 (एस, 2H, -CH2-NH2) । 13 सी एनएमआर (100 मेगाहर्ट्ज, सीडीसीएल3) :144.53, 136.53, 127.16, 126.77, 103.72, 65.39, 46.35.
      नोट: उत्पाद एक पीला तेल है और इसकी कुल उपज 70% है। आगे शुद्धि के बिना उत्पाद का उपयोग करें।
  4. 2-(2-एथोक्सीथोक्सी) एथिल टॉसिलेट29,31 का संश्लेषण
    1. एक चुंबकीय उभारक के साथ एक 250 मीटर गोल नीचे फ्लास्क करने के लिए diethylene ग्लाइकोल मोनोथाइल ईथर और tetrahydrofuran (THF) के 50 मीटर ) के 20 ग्राम (0.15 मोल) जोड़ें।
    2. 0 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा करें और आर्गन से भरे गुब्बारे का उपयोग करके एक निष्क्रिय वातावरण के तहत सिस्टम को सील करें।
    3. 6 एम जलीय नाओएच (2 समान) के 50 मीटर जोड़ें।
    4. टीएचएफ के 80 एमएल में टोसिल क्लोराइड के 54 ग्राम (0.28 मोल; 2 इक्विव)को भंग करें और प्रतिक्रिया मिश्रण का समाधान जोड़ें। 0 डिग्री सेल्सियस पर 1 घंटे के लिए हिलाओ।
    5. प्रतिक्रिया मिश्रण को कमरे के तापमान तक पहुंचने और एक घंटे के लिए हलचल करने की अनुमति दें।
    6. ईटी2ओ (400 मिली) के साथ रिएक्शन मिश्रण निकालें।
    7. 1 एम नाओएच के साथ कार्बनिक परत धोएं, फिर डीआई पानी के साथ।
    8. Na2एसओ4पर सूखी, तो फ़िल्टर।
    9. कम दबाव में सूखापन के लिए वाष्पित करें।
    10. एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा अलग उत्पाद की पहचान की पुष्टि करें। निम्नलिखित परिणामों की अपेक्षा करें: 1एच एनएमआर (400 मेगाहर्ट्ज, सीडीसीएल3) 7.78(डी, जे = 8.0, 2H, -एस-सी = सीएच),7.33 (डी, जे = 8.5, 2H, -एस-सी = सी-सीएच),4.15 (टी, J = 5.0, 2H, -CH2-CH2-O-Ts), 3.68 (टी, जे = 5.0, 2H, सीएच2-CH 2-O-Ts), 3.60-3.42 (m, 6H, ओ-सीएच2-सीएच2-ओ-सीएच2-CH3),2.43 (एस, 3H, सी-सीएच3),1.17 (टी, जे = 7.0, 3H, ओ-सी2-सीएच3)। 13 सी एनएमआर (100 मेगाहर्ट्ज, सीडीसीएल3) :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.
      नोट: उत्पाद एक बेरंग तरल है और इसकी कुल उपज 98% है। आगे शुद्धि के बिना उत्पाद का उपयोग करें।
  5. 2-(2-एथोक्सीथोक्सी) एथिल एजाइड29,31 का संश्लेषण
    1. एक चुंबकीय उभार के साथ एक गोल नीचे फ्लास्क में 2-(2-एथोक्सीएथोक्सी) एथिल टॉसिलेट 250 मिलीग्राम में 40 ग्राम (0.14 मोल) भंग करें। आर्गन से भरे गुब्बारे का उपयोग करके एक निष्क्रिय वातावरण के तहत सिस्टम को सील करें।
    2. प्रतिक्रिया मिश्रण में नैन3 के 32 ग्राम (0.49 मोल; 3.5 इक्विव)जोड़ें।
      सावधानी: नैन3वजनी धातु स्पैटुला का उपयोग न करें। NaN3 सीसा और तांबे के साथ प्रतिक्रिया कर सकते है जो अत्यधिक विस्फोटक धातु azides के गठन में परिणाम है । निगल लिया या त्वचा के संपर्क में होने पर यह तीव्रता से विषाक्त और घातक है।
    3. रिएक्शन मिश्रण को 60 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करें और इसे 36 घंटे तक चलने दें। फिर कमरे के तापमान को ठंडा करें।
    4. पानी की बड़ी मात्रा (500 mL) के साथ पतला और एट2O (150 mL × 3) के साथ निकालें।
    5. कार्बनिक परत को अलग करें और पानी की वॉश करें।
    6. Na2एसओ4पर सूखी, तो फ़िल्टर।
    7. कम दबाव में सूखापन के लिए वाष्पित करें।
    8. एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा अलग उत्पाद की पहचान की पुष्टि करें। निम्नलिखित परिणामों की अपेक्षा करें: 1एच एनएमआर (400 मेगाहर्ट्ज, सीडीसीएल3) 3.64(एम, 4H, ओ-सीएच2-सीएच2-O), 3.58 (एम, 2H, एन3-CH2-CH2-O),3.51 (क्यू, जे = 7.5, 2H, O-CH2-CH3),3.38 (टी, जे = 5.0, 2H, एन3-सीएच2 -CH2-O),1.19 (टी, जे = 7.5, 3H, O-CH2-सीएच3)। 13 सी एनएमआर (100 मेगाहर्ट्ज, सीडीसीएल3) :70.70, 69.97, 69.80, 66.63, 50.60, 15.08।
      नोट: उत्पाद एक पीला तरल है और इसकी कुल उपज 85% है। आगे शुद्धि के बिना उत्पाद का उपयोग करें।
  6. 2-(2-एथोक्सीथोक्सी) एथिलामाइन (Neee)29,31 का संश्लेषण
    1. एक चुंबकीय उभारक के साथ 500 मीटर गोल नीचे फ्लास्क में टीएचएफ के 160 मिलीग्राम में 2-(2-एथोक्सीएथोक्सी) एथिल एजाइड के 20 ग्राम (0.13 मोल) को भंग करें।
    2. ट्रिप्फेनाइलफॉस्फिन के 40 ग्राम (0.15 मोल, 1.1 इक्विव) जोड़ें और आर्गन के तहत कमरे के तापमान पर रात भर हलचल करें।
    3. प्रतिक्रिया मिश्रण को पानी (220 मिलीग्राम) के साथ बुझाएं और इसे एक और दिन के लिए हलचल करने दें।
    4. परिणामी समाधान को टोलुईन के साथ धोएं, इसके बाद डाइक्लोरोमीथेन (डीसीएम)।
    5. वैक्यूम के तहत जलीय परत को वाष्पित करें।
    6. एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा अलग उत्पाद, Neeeकी पहचान की पुष्टि करें। निम्नलिखित परिणामों की अपेक्षा करें: 1एच एनएमआर (400 मेगाहर्ट्ज, सीडीसीएल3) 3.62-3.42 (एम, 8H, एनएच2-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2 -CH 2 -CH3),2.82 (m, 2H, एनएच2-सीएच2-CH2-O),1.48 (एस, 2H, एनएच2),1.16 (टी, जे = 7.5, 3H, ओ-सी2-सीएच3)। 13 सी एनएमआर (100 मेगाहर्ट्ज, सीडीसीएल3):73.14, 70.72, 69.64, 66.45, 41.35, 15.00।
      नोट: उत्पाद एक पीला तरल है और इसकी कुल उपज 58% है। आगे शुद्धि के बिना उत्पाद का उपयोग करें।

2. ओलिगो (पेप्टॉयड) का ठोस चरण उपमोनोमर संश्लेषण

नोट: ठोस चरण संश्लेषण (एसपीएस) के लिए उपमोनोमर दृष्टिकोण कार्यरत था क्योंकि यह उच्च युग्मन दक्षता के साथ अनुक्रम-विशिष्ट ओलिगोमर्स के उत्पादन को सक्षम बनाता है। ओलिगो (पेप्टॉय) को तेजी से उत्पन्न करने के लिए एक स्वचालित पेप्टाइड सिंथेसाइज़र को अनुकूलित किया गया था। सेटिंग्स के लिए अलग-अलग इंस्ट्रूमेंटेशन के लिए संशोधन की आवश्यकता हो सकती है।

  1. तैयारी
    1. एफएमओसी-फोटोलाबिले एसएस राल (0.8 mmol/g ठेठ लोडिंग, 0.1 mmol पैमाने, 100-200 जाल, 1% डीवीबी) के 0.125 ग्राम वजन और एक फ्रिटेड स्वचालित सिंथेसाइज़र प्रतिक्रिया पोत में जोड़ें। सिंथेसाइज़र के माइक्रोवेव भाग में पोत डालें।
    2. डीएमएफ के साथ मुख्य विलायक बोतल और डीडीएफ में 20% 4-मिथाइलपिपिरिडिन के साथ डीप्रोटेक्शन बोतल भरें। खाली कचरा।
    3. डीएमएफ में ब्रोमोसेटिक एसिड और एन, एन,एन-डाइसोप्रोपिलकारबोडिमाइड (डीआईसी) के 1 एम समाधान तैयार करें, जिसमें 1.5 mL × (अनुक्रम में अवशेषों की संख्या) + 5 mL की कुल मात्रा है। अतिरिक्त 5 mL सुनिश्चित करता है कि कोई हवा मशीन में प्रवेश करती है । 5 मिलील कैपिंग समाधान बनाने के लिए डीएमएफ में एसिटिक एंहाइड्राइड का 0.47 मिलील जोड़ें।
      सावधानी: डीआईसी गंभीर आंखों की क्षति, त्वचा जलन और संवेदीकरण, और श्वसन जलन और संवेदीकरण का कारण बन सकता है।
    4. विस्थापन कदम के लिए उपयोग किए जाने वाले एन-मिथाइल-2-पाइरोलिडोन (एनएमपी) में प्रत्येक प्राथमिक अमीन (एनपीएम, नापाल, नी, और एनएमए (2-मेथोक्सीएथिलैमाइन) के 0.5 एम समाधान तैयार करें। प्राथमिक अमीन समाधानों की कुल मात्रा 2.5 एमएल × (उपयुक्त प्राथमिक अमीन के अवशेषों की संख्या) + 2.5 मीटर होनी चाहिए।
    5. स्वचालित सिंथेसाइज़र में सभी समाधान जोड़ें।
  2. संश्लेषण
    नोट: एक स्वचालित पेप्टाइड सिंथेसाइज़र का उपयोग करके प्रदर्शन करें।
    1. डीएमएफ के 10 मीटर के साथ 5 न्यूनतम के लिए कमरे के तापमान पर रेसिन प्रफुल्लित करें। रिएक्शन वेसल को छान लें।
    2. एफएमओसी समूह को 20% 4-मिथाइलपिपिरिडिन समाधान के 3 0 0 0 0 0 00 के साथ 75 डिग्री सेल्सियस और 90 एस पर 90 डिग्री सेल्सियस पर छोड़ दें। बर्तन को छान लें। दोहराएँ. डीएमएफ (2 mL × 2) के साथ धोएं।
    3. ब्रोमोसेटिक एसिड सॉल्यूशन के पोत 1.5 एमएल और डीआईसी समाधान के 1.5 एमएल में जोड़ें। ब्रोसेटाइलेशन रिएक्शन करने के लिए 4.5 मिन के लिए 75 डिग्री सेल्सियस पर प्रतिक्रिया गर्म करें। रेसिन (DMF × 3 के 5 mL) धो लें।
    4. प्रतिक्रिया पोत के लिए 2.5 मिलीग्राम प्राथमिक अमीन मोनोमर समाधान के अलावा विस्थापन प्रतिक्रिया करें। 4.5 मिन के लिए 75 डिग्री सेल्सियस पर गर्मी। धोएं रेसिन (डीएमएफ × 3 का 5 मिलील)।
    5. दोहराएं कदम 2.2.3। और 2.2.4. जबकि क्रमिक रूप से चरण 2.2.4 में उपयोग किए जाने वाले प्राथमिक अमीन मोनोमर को प्रतिस्थापन किया गया है। एक अनुक्रम-विशिष्ट तरीके से ओलिगो (पेप्टॉयड) श्रृंखला विकसित करना।
    6. अंतिम विस्थापन चरण के बाद, एसीटिक एंहाइड्राइड समाधान के 2.5 mL और डीआईसी समाधान के 2 एमएल जोड़कर अनुक्रम को कैप करें। 2 मिन के लिए 50 डिग्री सेल्सियस पर गर्मी। रेसिन (डीएमएफ × 6 का 5 मिलील) धो लें।
    7. रेसिन को 3-तरह के स्टॉपकॉक से लैस एक फ्रिटेड ग्लास रिएक्शन वेसल में स्थानांतरित करें। दीवारों का पालन करने से मोतियों को रोकने के लिए ग्लास रिएक्शन पोत को पहले सिलिकॉन किया जाना चाहिए। शीर्ष पर डिक्लोरोगेटे (डीसीई) (v/v) समाधान में 5% डाइक्लोरोडिमेथिलस्लाईलेन के साथ पोत को भरकर दीवारों को सीलन करें और इसे 30 min के लिए बैठने दें। पोत को छान लें और डीसीई और मेथनॉल से धोएं । उपयोग से पहले सूखे कांच के बर्तन।
    8. डीसीएम (5 mL × 3) के साथ रेसिन धोएं, एक हाथ के माध्यम से एन2 के साथ बुदबुदाते हुए और दूसरे के साथ वैक्यूम खींचें।
    9. सूखी और दुकान रेसिन और संलग्न ओलिगो (peptoid) जब तक deprotection और दरार ।
  3. एलोक-अमीन डिप्रोटेक्शन और रेसिन से दरार
    1. यदि राल को एक दिन से अधिक समय तक संग्रहित किया गया है, तो 10 मिन के लिए डीएमएफ के 5 मिलील के साथ बुदबुदाते हुए राल को पुनर्जीवित करें। फिर बर्तन को छानकर एक छोटा चुंबकीय हलचल बार डालें।
    2. ग्लास पेप्टाइड वेसल में ड्राई डीसीएम का 3 एमएल जोड़ें।
    3. टेट्राइस (ट्रिप्फेनाइलफॉस्फिन) पैलेडियम (0) और प्रति एलोक-समूह के फिनाइलसिलेन के 25 समकक्ष के 0.1 समकक्ष वजन करें। एक हलचल प्लेट के ऊपर एक कोण पर प्रतिक्रिया पोत की स्थिति के लिए एक क्लैंप का उपयोग करें ताकि राल कोमल आंदोलन से गुजरता है, जबकि विलायक में निलंबित शेष । डीसीएम को वाष्पीकरण से रोकने के लिए, प्रतिक्रिया पोत को कैप करें।
    4. 1 घंटे के बाद, समाधान को फ़िल्टर करें और डीसीएम (3 × 5 एल) के साथ रेसिन धो लें।
    5. दोहराएं कदम 2.3.2। और 2.3.3.
    6. दो बार मेथनॉल और डीसीएम के साथ क्रमिक रूप से रेसिन कुल्ला।
    7. राल और चुंबकीय हलचल बार को 20 मीटर शीशी में स्थानांतरित करें।
    8. डीएमएफ में रेसिन को जलमग्न करें, हलचल करें, और विकिरण के नीचे लगभग 25mW.cm-2 पर विकिरण के तहत क्लीव करें। रेसिन के एक छोटे से हिस्से को इस कदम से पहले ईएसआई-एमएस में क्लीव किया जा सकता है और अमीन की पूरी Alloc deprotection सुनिश्चित करने के लिए विशेषता है। यदि कोई एलोक समूह बने रहते हैं, तो 2.3.2 और 2.3.3 कदम दोहराएं।
    9. सिरिंज फिल्टर के माध्यम से रेसिन से अलग मुक्त ओलिगो (पेप्टॉयड)। वैक्यूम के तहत सॉल्वेंट निकालें।
  4. ओलिगो (पेप्टॉय) का शुद्धिकरण और लक्षण वर्णन
    1. पानी/एसीटोनिट्रिल के 50/50 मिश्रण में पेप्टॉयड का पुनर्गठन करें।
    2. रिवर्स-चरण तैयारी एचपीएलसी (C18) के साथ शुद्ध करें। बंद सफेद पाउडर उपज के लिए शुद्ध अंश, फ्रीज, और lyophilize गठबंधन। पाउडर को आगे के उपयोग के लिए संग्रहीत किया जा सकता है।
    3. शुद्धिकरण के बाद ईएसआई-एमएस के साथ विश्लेषण करें।
    4. रिफ्लेक्टर पॉजिटिव आयन मोड में मालदी मास स्पेक्ट्रोमेट्री करें। एसिटोनिट्रिल के 200 माइक्रोनल में 10 मिलीग्राम मैट्रिक्स [2-(4-हाइड्रोक्सीफेनाइलज़ो) बेंजोइक एसिड (हाबा)] के मिश्रण के 6 माइक्रोन के साथ नमूने (1 एमएम) के समाधान का मिश्रण 2 माइक्रोन मिलाएं। एक मालदी नमूना प्लेट पर हाजिर करें और सूखी हवा की अनुमति दें।
    5. शुद्धता के लिए, शुद्ध ओलिगो (पेप्टॉय) के विश्लेषणात्मक एचपीएलसी का प्रदर्शन करें।

3. अनुक्रम-चयनात्मक सीढ़ी आत्म विधानसभा

  1. विसोशन/निष्कर्षण/एनियलिंग के माध्यम से स्व-असेंबली
    1. प्रत्येक ओलिगो (पेप्टॉयड) अनुक्रम के 10 एम एम स्टॉक समाधान तैयार करें जो स्वयं-असेंबली के लिए उपयोग किया जाता है और निर्जल एसीटोनिट्रिल में स्कैंडियम ट्राइफ्लेट (एससी (ओटीएफ)3का 10 एमएम स्टॉक समाधान।
    2. एक चुंबकीय हलचल बार से लैस 3 mL शीशी के लिए, प्रत्येक पेप्टॉयड स्टॉक समाधान के 20 μL जोड़ें । स्टॉक सॉल्यूशन से संभावित imine बांड के प्रति अनुसूचित जाति (OTf)3 के 1.5 eq जोड़ें। पानी/एसीटोनिट्रिल समाधान कुल 200 माइक्रोन 2% (v/v) बनाने के लिए पर्याप्त पानी और एसीटोनिट्रिल जोड़ें।
    3. एल्डिहाइड की अेक्टल-डीप्रोटेक्शन और सभी किस्में के विसोजन के लिए 2 घंटे के लिए 70 डिग्री सेल्सियस पर धीरे-धीरे हिलाएं।
    4. शीशी को क्लोरोफॉर्म के 200 माइक्रोन और 2 एमएल पानी से चार्ज करें। धीरे-धीरे हिलाएं।
    5. मिश्रण को (कम से कम 15 min) खड़े होने की अनुमति दें और, पूर्ण चरण अलगाव पर, एक माइक्रोलीटर सिरिंज के साथ कार्बनिक परत निकालें।
    6. ओलिगोमर एनीलिंग के लिए 70 डिग्री सेल्सियस पर एक नई शीशी में हिलाएं, आमतौर पर 6 घंटे सीढ़ी संकरण कमरे के तापमान पर भी किया जा सकता है लेकिन लंबी अवधि में।
  2. स्वयं-इकट्ठे प्रजातियों का लक्षण वर्णन
    1. 3.1.3., 3.1.5., और 3.1.6 चरणों के बाद प्रतिक्रिया मिश्रण समाधान पर माल्डी-टॉफ मास स्पेक्ट्रोमेट्री करें। प्रतिक्रिया पर नजर रखने के लिए। यदि संकरण अधूरा है, तो स्टॉक समाधान से संभावित imine बांड के प्रति अनुसूचित जाति (OTf)3 के 1.5 eq जोड़ें और दोहराएं कदम 3.1.3-3.1.6। पूरा होने तक।
    2. नाइट्रोजन की एक सतत धारा के तहत नमूना सूखी और 2% नाइट्रिक एसिड (जलीय समाधान, v/v) के 1 mL में पुनर्गठन । पतला 4 × 106- एचपीएलसी पानी के साथ गुना। प्रेरक प्लाज्मा मास स्पेक्ट्रोमेट्री (आईसीपी-एमएस) के साथ निष्कर्षण के बाद स्कैंडियम एकाग्रता निर्धारित करें।

Representative Results

सूचना की क्षमता का प्रदर्शन करने के लिए-चयनात्मक गतिशील सहसंयोजक आत्म विधानसभा आणविक सीढ़ी, एक प्रतिनिधि कतरा, एच2एन-[Npam-Neee-Npal-Neee] 2-Npam-Nma में अनुक्रम-चयनात्मक सहसंयोजक आत्म विधानसभा से गुजरना करने के लिए, संश्लेषित और अपने पूरक पेप्टॉयड अनुक्रम के साथ संक्षेप में किया गया था । मोनोमर एनपीएम और एनपाल (1एच एनएमआर (500 मेगाहर्ट्ज) की विशेषता, चित्रा 1)को अंतिम स्व-इकट्ठे उत्पादों की समृद्धि सहायता करने वाले Neee के साथ गतिशील सहसंयोजक प्रतिक्रियात्मक जोड़े के रूप में नियोजित किया गया था। इसके अतिरिक्त, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध एनएमए मोनोमर का समावेश दो पूरक दृश्यों के बीच एक बड़े पैमाने पर भेदभाव को सक्षम बनाता है। ठोस चरण उपमोनोमर संश्लेषण के पूरा होने पर, एलोक-समूह को पीडी (पीपीएच3)4के साथ हटा दिया गया था। इससे पहले कि और deprotection के बाद, रेसिन के कुछ हिस्सों को 405 एनएम प्रकाश के तहत क्लीव किया गया था और ईएसआई-एमएस(चित्रा 2)की विशेषता थी। इस अनुक्रम को तैयारी एचपीएलसी द्वारा शुद्ध किया गया था, जो एक ऑफ-व्हाइट पाउडर प्राप्त करने के लिए lyophilized था, और विश्लेषणात्मक एचपीएलसी(चित्रा 3)के साथ पुष्टि की शुद्धता। ओलिगो (पेप्टॉयड) को बाद में अपने पूरक अनुक्रम, एच2एन-[Npal-Neee-Nam-Neee]2-Npalके साथ संक्षेप में किया गया था, जो मालदी-एमएस(चित्रा 4)द्वारा पुष्टि की गई एक इन-रजिस्ट्री सीढ़ी का खर्च उठाने के लिए था ।

Figure 1
चित्रा 1: मोनोमर सिंथेटिक योजनाएं और 1एच-एनएमआर स्पेक्ट्रा। (क) अभिकर्मकों और शर्तों के साथ मोनोमर सिंथेटिक योजनाएं: (i) एलिन क्लोरोफोर्मेट, 10% जलीय एसिटिक एसिड, 1,4-डाइऑक्सान, कमरे का तापमान, रात भर; (ii) एथिलीन ग्लाइकोल, टोलुईन-पी-सल्फोनिक एसिड, टोलुईन, भाटा, रात भर; (iii) LiAlH4,निर्जल एट2O, 0 डिग्री सेल्सियस के लिए 4 घंटे तो कमरे के तापमान के लिए 12 घंटे; (iv) टोसिल क्लोराइड, टीएचएफ, 0 डिग्री सेल्सियस; }नैन3,डीएमएफ, 60 डिग्री सेल्सियस, 36 घंटे; (vi) ट्रिप्फेनाइलफॉस्फिन, टीएचएफ, रातोंरात। (ख) मोनोमर 1एच-एनएमआर स्पेक्ट्रा (500 मेगाहर्ट्ज, सीडीसीएल3): (i) 4-(2-अमीनोएथिल)- N-(allylcarbonyloxy) phenylamine (Npam); (ii) 4-(1,3-डायोक्सासाइक्लोपेन्ड-2-yl) बेंजिलमाइन (Npal); (iii) 2-(2-एथोक्सीथोक्सी) एथिलामाइन (Neee) । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2: संश्लेषण और एक अनुक्रम विशिष्ट ओलिगो (पेप्टॉय) की विकृति। (क) एच2एन-[एनपीएम-नी-नापाल-नी] 2-एनपीएम-एनएमए की संरचनाएं (बी) ईएसआई मास स्पेक्ट्रम के साथ एलोक-प्रोटेक्ट ग्रुप हटाने से पहले और बाद में । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्रा 3: एक सूचना-एन्कोडेड पेप्टॉयड का शुद्धिकरण और लक्षण वर्णन। (क) एसीटोनिट्रिल (MeCN) और पानी के रैखिक ढाल के साथ तैयारी एचपीएलसी द्वारा स्ट्रैंड शुद्धिकरण के एचपीएलसी क्रोमेटोग्राम: (1) 30% मेसीएन, 0.1-2.1 मिन; (2) 30-95% मेसीएन, 2.1-16.1 मिन; (3) 95% मेसीएन, 16.1-23.1 मिन; (4) 95% मेसीएन, 23.1-26.1 मिन. चोटियों मैं और ii क्रमशः वांछित उत्पाद सहित कम आणविक वजन प्रतिक्रिया, मुख्य रूप से डीआईसी-यूरिया और ओलिगोमेरिक प्रजातियों के अनुरूप हैं। (ख) विश्लेषणात्मक एचपीएलसी क्रोमेटोग्राम और (सी) ईएसआई मास स्पेक्ट्रम एच2एन-[एनपीएम-नेई-नापाल-नी] 2-एनपीएम-एनएमए के बाद लियोफिलाइजेशन । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 4
चित्रा 4: एच2एन की स्व-असेंबली-[नपं-नी-नापल-नी] 2-नपम-एनएमए और इसका पूरक अनुक्रम, एच2एन-[Npal-Neee-Nam-Neee]2-Npal। (क) दो दृश्यों की संरचनाएं और परिणामस्वरूप अनुक्रम-चालित असेंबली । (ख) रात भर कमरे के तापमान पर एनीलिंग के बाद आणविक सीढ़ी का मालदी मास स्पेक्ट्रम । जनता: अपेक्षित [एम +Na]+ = 3306.7, 3306.0 पाया; अपेक्षित[एम-1 imine+ Na]+ = 3324.7, 3323.9 पाया; अपेक्षित [एम-2 imine + Na]+ = 3342.7, 3342.8 पाया; अपेक्षित[एम-2 imine + CH3OH +H]+ = 3352.8, 3352.0 पाया। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Discussion

यहां तकनीक सूचना-असर पेप्टॉयड ओलिगोमर्स की गतिशील सहसंयोजक असेंबली का वर्णन करती है, जहां उनके लटकन समूहों के अनुक्रम में जानकारी को एन्कोड किया जाता है। एथिलीन एसिटल-संरक्षित एल्डिहाइड मोनोमर के साथ संयोजन के रूप में एलोक-संरक्षित अमीन मोनोमर का उपयोग ऑर्थोगोनल डिप्रोटेक्शन के लिए अनुमति देता है, जिससे स्व-असेंबली प्रतिक्रिया के दौरान सीटू में मनका और एसीटल डिप्रोटेक्शन पर एलोकी डिप्रोटेक्शन को सक्षम किया जा सकता है, जिससे संश्लेषित दृश्यों को ओलिगोमर शुद्धिकरण और लक्षण वर्णन से पहले समय से पहले प्रतिक्रिया नहीं होती है। महत्वपूर्ण बात, ठोस चरण संश्लेषण एक फोटोलाबिले राल का उपयोग कर के किया जाता है ताकि यूवी या वायलेट लाइट विकिरण के तहत बीड से ओलिगोमर दरार को सक्षम किया जा सके, एसिड-लेबिल, एथिलीन एसीटल-आधारित रक्षा समूह की समय से पहले की सुरक्षा को रोकना। कई वैकल्पिक deprotection योजनाओं पर विचार किया जा सकता है । उदाहरण के लिए, हमने शुरू में दोहरी एसिड-लैबिक सुरक्षा समूहों (बीओसी-अमीन और एथिलीन एसीटल-एल्डिहाइड) को एक मजबूत एसिड द्वारा सीटू डिप्रोटेक्शन में करने के इरादे से काम किया, जिसके बाद बेअसर होने के साथ आत्म-असेंबली प्रतिक्रिया को आगे बढ़ने की अनुमति दी गई; हालांकि, इस दृष्टिकोण के परिणामस्वरूप आधार के अलावा तत्काल उत्पादन हुआ। वैकल्पिक रूप से, फोटोलाबिले प्रोटेक्टिव ग्रुप, 2-(2-नाइटोफेनिल) प्रोपोक्सीकार्बोनिल (एनपीपीओसी) के साथ अमीन की सुरक्षा की कल्पना की गई थी क्योंकि अल्पाधिक शुद्धिकरण से पहले ट्राइफ्लोरोसेटिक एसिड (टीएफए) के साथ उपचार पर एल्डिहाइड को चुनिंदा रूप से असुरक्षित किया जा सकता था। दुर्भाग्य से, यूवी प्रकाश के साथ सुरक्षा समूह के सीटू फोटोसिस में मात्रात्मक सुरक्षा का खर्च नहीं उठा, यहां तक कि फोटोसेंसिटिव्स की उपस्थिति में और विस्तारित विकिरण अवधि25के बाद। ट्राइमिथाइल्सिलोक्सीकार्बोनिकल (यानी, टेओसी) को एक अमीन सुरक्षा समूह के रूप में नियोजित किया जा सकता है और दुर्लभ पृथ्वी धातु ट्राइफ्लेट के साथ उपचार पर दरार के अधीन है; हालांकि, मात्रात्मक Teoc deprotection एथिलीन एसीटल deprotection के लिए आवश्यक है कि की तुलना में बहुत अधिक दुर्लभ पृथ्वी धातु ट्राइफ्लेट लोडिंग की आवश्यकता है । इस प्रोटोकॉल के लिए, Teoc-amines इस्तेमाल किया जा सकता है, लेकिन लुईस एसिड एकाग्रता तदनुसार समायोजित किया जाना चाहिए के रूप में उप मात्रात्मक अमीन deprotection बड़ा आत्म इकट्ठे संरचनाओं के लिए समस्याग्रस्त साबित हो सकता है । एलिफेटिक कार्यात्मक समूहों पर संक्षेप में विचार किया गया था, लेकिन एलिफेटिक एल्डिहाइड की विकृति के लिए कठोर परिस्थितियों की आवश्यकता होती है जो पेप्टॉयड दृश्यों32,33को काटती हैं।

निष्क्रिय स्पेसर अवशेषों के रूप में Neee और Nma का समावेश ओलिगोमर घुलनशीलता में सुधार करने और अग्रदूत ओलिगोमर्स के फेसियल मास टैगिंग को बड़े पैमाने पर स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा उत्पन्न प्रजातियों की तैयार पहचान का खर्च उठाने में सक्षम बनाने के लिए काम करते हैं। इसके अलावा, पेप्टॉयड की 'फ्रैंड' संरचना को देखते हुए जहां आसन्न रीढ़ के खंड एक रैखिक, ट्विस्ट-फ्री ओलिगोमर34,35बनाने के लिए घूर्णन राज्यों का विरोध करते हैं, दृश्यों में बारी गतिशील सहसंयोजक और निष्क्रिय स्पेसर अवशेषों को शामिल किया गया है, एक संरचना की सुविधा प्रदान करता है जिसमें प्रतिक्रियाशील लटकन समूह एक ही दिशा में उन्मुख होते हैं। उपमोनोमर विधि की बहुमुखी प्रतिभा को देखते हुए, प्राथमिक अमीनों के एक बड़े और विविध पुस्तकालय को पेप्टॉयड ओलिगोमर्स को और संशोधित करने के लिए नियोजित किया जा सकता है लेकिन उच्च युग्मन दक्षता बनाए रखने के लिए प्रोटोकॉल में समायोजन की आवश्यकता हो सकती है।

जबकि ओलिगो (पेप्टॉयड) को ग्लास रिएक्शन पोत19में मैन्युअल रूप से संश्लेषित किया जा सकता है, इस प्रक्रिया का स्वचालन प्रत्येक अवशेष ों के अतिरिक्त के लिए कई घंटों से आधे घंटे तक समय कम कर देता है। इसके अतिरिक्त, स्वचालन मोनोमर की मात्रा को कम करता है और सॉल्वेंट कचरे को धोता है, विशेष रूप से वांछनीय है जब प्राथमिक अमीन मोनोमर का उपयोग करते हैं जो व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नहीं हैं। हालांकि संरक्षित-अमीन अवशेषों से एलोक दरार एक कुशल प्रतिक्रिया है, पैलेडियम ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप अधूरी विकृति हो सकती है। नतीजतन, यह स्किन के एक हिस्से क्लीव का परीक्षण करने और ईएसआई-एमएस के साथ सुरक्षा की सीमा की विशेषता का सुझाव दिया जाता है। परीक्षण दरार के लिए, 405 एनएम विकिरण के तहत 30 मिन बड़े पैमाने पर स्पेक्ट्रोमेट्री के लिए पर्याप्त पेप्टॉयड जारी करता है। आंशिक deprotection एनारोबिक स्थितियों के उपयोग या deprotection प्रतिक्रिया दोहराने के साथ सीमित किया जा सकता है ।

जबकि यह लेख अनुसूचित जाति (OTf)3 पर केंद्रित है क्योंकि एक बहु-भूमिका अभिकर्ता के रूप में, अन्य दुर्लभ-पृथ्वी धातु ट्राइफ्लेट, जैसे कि ytterbium ट्राइफ्लेट, आणविक सीढ़ी की सूचना-निर्देशित असेंबली को सफलतापूर्वक मध्यस्थता करने के लिए दिखाया गया है। विशेष रूप से, अनुसूचित जाति (OTf)3 दुर्लभ पृथ्वी धातु ट्राइफ्लेट ्स का सबसे लुईस अम्लीय है; इस प्रकार, अन्य दुर्लभ पृथ्वी धातु ट्राइफ्लेट्स द्वारा वहन की जाने वाली कम उत्प्रेरक क्षमता के कारण24,36,पूर्ण एथिलीन एसीटल डिप्रोटेक्शन और स्ट्रैंड विसोशन को प्रभावित करने के लिए अधिक समकक्ष की आवश्यकता हो सकती है। आवश्यक समकक्षों की संख्या को मालदी मास स्पेक्ट्रोमेट्री के साथ उस बिंदु को देखकर निर्धारित किया जा सकता है जिस पर किस्में पूरी तरह से अलग होती हैं। आत्म-असेंबली प्रक्रिया में विसोजन महत्वपूर्ण है और उठाए गए तापमान पर न्यूक्लिक एसिड किस्में के पिघलने के अनुरूप है। उत्प्रेरक के बाद निष्कर्षण अनुक्रम-विशिष्ट डुप्लेक्स की असेंबली को प्रेरित करने वाले गतिशील सहसंयोजक पेयरिंग के गठन और व्यवधान को सक्षम बनाता है। ओलिगोमेरिक किस्में का यह क्रमिक एनियलिंग गतिज ट्रैपिंग को दरकिनार करता है (जो, आणविक सीढ़ी के लिए, अन्य तरीकों से अनुभव की गई रजिस्ट्री प्रजातियों या गलत तरीके से जोड़ी दृश्यों को निकल सकता है) ।

क्लोरोफॉर्म क्लोरोफॉर्म/एसीटोनिट्रिल/वॉटर टर्नरी सिस्टम में फेज सेपरेशन के रूप में एक उत्कृष्ट विलायक है, जिसके परिणामस्वरूप लुईस एसिड की आंशिक निकासी को बढ़ावा मिलता है, जिसके परिणामस्वरूप स्वयं-इकट्ठे संरचनाओं की वर्षा३७होती है । इसके अतिरिक्त, क्लोरोफॉर्म उन कुछ सॉल्वैंट्स में से एक है जो आणविक सीढ़ी घुलनशीलता को बनाए रखते हुए imine गठन को बढ़ावा देता है। सिस्टम की गतिशील प्रकृति के कारण आउट-ऑफ-रजिस्ट्री और गलत तरीके से जोड़े गए डुप्लेक्स की मात्रा का पता लगाना अक्सर देखा जा सकता है। यद्यपि यह प्रणाली निष्कर्षण पर दुर्लभ-पृथ्वी धातु ट्राइफ्लेट सांद्रता में छोटी भिन्नता से काफी हद तक अप्रभावित है, इस अवसर पर, अपर्याप्त उत्प्रेरक निष्कर्षण अधूरा संकरण और गैर-विशिष्ट ओलिगोमर कपलिंग का एक महत्वपूर्ण हिस्सा उत्पन्न करता है। इस मामले में, यह आम तौर पर उत्प्रेरक के एक और १.५ समकक्ष के साथ पहले फिर से अलग करने के लिए बेहतर है और फिर एक दूसरी बार निकालने के बजाय फिर से तुरंत निकालने के लिए, के रूप में एकल किस्में की पूरी तरह से वियोजन प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण है । एक साथ कई अद्वितीय जानकारी-एन्कोडेड आणविक सीढ़ी इकट्ठा करने के लिए, समकक्ष और कुल प्रतिक्रिया मात्रा को बनाए रखने के लिए उपयोग किए जाने वाले दुर्लभ-पृथ्वी धातु ट्राइफ्लेट स्टॉक समाधान की एकाग्रता को बढ़ाना आवश्यक हो सकता है।

जबकि इन स्वयं विधानसभाओं मुख्य रूप से बड़े पैमाने पर स्पेक्ट्रोमेट्री की विशेषता है, फ्लोरेसेंस गूंज ऊर्जा हस्तांतरण (FRET) सहित अन्य तकनीकों संभव हैं। सीमाओं में आवश्यक सामग्री की मात्रा, मोनोमर की सामर्थ्य और सिग्नल-टू-शोर अनुपात शामिल हैं। सॉल्वैंट्स की आवश्यकता वाली तकनीकें, जैसे कि 1एच एनएमआर, इसके अतिरिक्त स्वयं-इकट्ठे संरचनाओं की अघुलनशीलता से पीड़ित हो सकती हैं। इसके अलावा, दुर्लभ पृथ्वी धातु ट्राइफ्लेट सांद्रता के बाद निष्कर्षण आईसीपी-एमएस या 19एफ एनएमआर जैसे तरीकों के माध्यम से एक आंतरिक मानक के साथ निर्धारित किया जा सकता है ।

मैक्रो-और सुप्रा-आणविक नैनोस्ट्रक्चर और सामग्रियों से आय पर बेहतर नियंत्रण की दिशा में प्रगति के रूप में, नियमित रूप से डिजाइन और निर्माण की चुनौती, लेकिन संशोधित, विधानसभाएं उत्पन्न होती हैं। इस रिपोर्ट में वर्णित प्रोटोकॉल गतिशील सहसंयोजक बातचीत के माध्यम से अनुक्रम-चयनात्मक विधानसभाओं के माध्यम से ऐसी नैनोसंरचनाओं को प्राप्त करने के लिए एक मार्ग प्रदान करता है।

Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

इस काम को अमेरिका के ऊर्जा विभाग, विज्ञान के कार्यालय, बुनियादी ऊर्जा विज्ञान, पुरस्कार #DESC0012479 के तहत समर्थन किया गया था । एससीएल राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन ग्रेजुएट रिसर्च फैलोशिप कार्यक्रम से समर्थन स्वीकार करता है, और A.F.A. अबू धाबी राष्ट्रीय तेल कंपनी (ADNOC) से समर्थन स्वीकार करते हैं ।

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%

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References

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