סינתזת פאזה מוצקה

סינתזת פאזה מוצקה היא שיטה שבה המוצר מסונתז בעודו קשור לחומר בלתי מסיס.

סינתזת פאזה מוצקה משמשת לעתים קרובות לייצור אוליגומרים ביולוגיים ופולימרים כגון פפטידים, חומצות גרעין, ואוליגוסכרידים. מולקולות אלה מורכבות משרשראות של תת-יחידות מולקולריות קטנות יותר, הנקראות מונומרים. סינתזה של אוליגומר או פולימר נוקטת צעדים רבים, שכן יש להוסיף את המונומרים בסדר הנכון.

בעיה עם סינתיסייזרים רב-שלביים היא כי טיהור ובידוד של המוצרים היציבים של כל צעד, הנקראים מוצרי ביניים, מקטין את התשואה הכוללת. בסינתזת שלב מוצק, מוצר הביניים נשאר קשור לתמיכה המוצקה לאורך כל הסינתזה. זה מאפשר ריאגנטים שלב פתרון, ממסים, ותוצרי לוואי להישטף, ביטול הצורך לטהר ולבודד כל מוצר ביניים בין שלבים.

וידאו זה ימחיש את ההליך עבור סינתזת פפטיד שלב מוצק ולהציג כמה יישומים של סינתזה שלב מוצק בכימיה.

בסינתזה של פאזה מוצקה, מולקולה מסונתזת על תמיכה מוצקה ברצף של תגובות. לדוגמה, אוליגומר או פולימר יהיה מסונתז מונומר אחד בכל פעם כדי ליצור את המוצר הסופי. האוליגומר או הפולימר הגדלים נשארים קשורים מאוד לתמיכה המוצקה עד שהוא מופרד, או מקובע, מהתמיכה עם ריאגנטים.

לכל מונומר חייבים להיות לפחות שני אתרים מחייבים כדי להיות חלק משרשרת הפולימרים, אך רק אתר כריכה אחד יכול להיות זמין בכל פעם כדי להבטיח שהמונומר ייקשר לאטום הנכון. זה מושג עם קבוצות הגנה, שהן קבוצות פונקציונליות שאינן מגיבות במהלך שלב אחד או יותר של הסינתזה. אתר הכריכה משוחזר, או מוגן, על ידי טיפול במולקולה עם ריאגנטים ספציפיים להמיר את קבוצת ההגנה לקבוצה פונקציונלית תגובתית.

כדי להתחיל סינתזה שלב מוצק, החומר ההתחלתי מאוגד שרף שתוכנן במיוחד או פולימר מסיס באתר הכריכה הזמין היחיד שלה. לאחר מכן, חומר ההתחלה הכבול הוא deprotected כדי לאפשר כריכה של המונומר השני בשרשרת. לאחר מכן, מתווסף פתרון של המונומר השני בשרשרת, יחד עם סוכן צימוד כדי להקל על הקשר בין המונומרים.

ברגע שהמונומר השני נקשר לחומר ההתחלתי, מוצר הביניים הדימרי המתקבל מוגדר כהגנה. תהליך זה חוזר על עצמו עד שהמטרה אוליגומר או פולימר נוצר. המוצר מבקע מהתמיכה המוצקה לפתרון, שממנו ניתן לטהר אותו, לבודד ולנתח אותו.

סינתזה פאזה מוצק משמש לעתים קרובות עבור סינתזה של פפטידים, שהם שרשראות של חומצות אמינו. חומצות אמינו יש קבוצת אמין, קבוצת קרבוקסיל, ומחליף, או "שרשרת צד". האמין מוגן בתחילה. לאחר הגנה, האמין יוצר קשר פפטיד עם קבוצת קרבוקסיל של חומצת האמינו הבאה.

עכשיו שאתם מבינים את העקרונות של סינתזת פאזה מוצקה, בואו נעבור הליך לסינתזת פפטיד פאזה מוצקה, שבו נדגים את התוספת של שתי חומצות האמינו הראשונות.

כדי להתחיל את ההליך, חבר בקבוקון קבלה לפסולת לכלי סינתזה פפטיד ידני 100 מ"ל. ואז למקם 0.360 גרם של 2-כלורוריטיל כלוריד שרף לתוך הכלי. חבר קו גז חנקן לאחם כלי הדם וקו ואקום למתאם הצינור המשון.

הוסף 20 מ"ל של דימתילפורמיד לשרף ולאפשר חרוזי שרף להתנפח במשך 30 דקות תחת זרימה של גז חנקן. לאחר מכן, להחיל ואקום כדי לנקז את הממס.

הוסף 10 מ"ל של DMF, 1.6 mmol של חומצת אמינו מוגנת Fmoc, ו 2.5 מ"ל של N,N-diisopropyl אתילאמין לכלי. בועה מתחת לגז החנקן, אשר מערבב את הפתרון, במשך 15 דקות כדי לטעון את חומצת האמינו המוגנת על השרף.

הסר את הממס תחת ואקום ולבצע טעינה שנייה. לאחר הסרת הממס, להסעיר את חרוזי שרף טעון שלוש פעמים בחלקים 10 מ"ל של DMF, לנקז כל לשטוף לתוך הבקבוקון המקבל.

לאחר מכן, להוסיף חרוזים טעונים 10 מ"ל של פתרון 20% של 4-מתילפיפרידין ב- DMF. בועה את התערובת במשך 15 דקות כדי להסיר את קבוצת Fmoc.

מסננים את הממס וחוזרים על הליך ההגנת. לשטוף ולנקז את השרף הטעון שלוש פעמים, כמו קודם. לאחסן את החרוזים תחת ממס עד שהם מוכנים לשלב הבא.

כדי לוודא כי המתחם הטעון היה מוגן לחלוטין, מקום ראשון 1 עד 2 טיפות של כל פתרון מבחן קייזר בשתי מבחנות.

מניחים כמה חרוזים טעונים במבחנה ומחממים את שני הצינורות ל -110 מעלות באמבט שמן. Deprotection הושלם אם תערובת שרף הופך כחול כהה לסגול, המציין את נוכחותם של קבוצות אמין בתערובת.

כדי להתחיל את שלב הצימוד, ראשית לשטוף את החרוזים עם 10 מ"ל של NMP תחת זרימה של גז N2.

לאחר מכן, להוסיף 10 מ"ל של NMP, 1.6 mmol של חומצת האמינו הבאה מוגן Fmoc, 1.6 mmol של סוכן צימוד HBTU, ו 2.5 מ"ל של DIPEA לשרף הטעון.

בועה N2 גז דרך תערובת שרף במשך 30 דקות, ולאחר מכן לנקז את הממס. לשטוף ולנקז את החרוזים עם 10 מ"ל מנות של DMF שלוש פעמים, כמו קודם.

חזור על מבחן הקייזר. צימוד התרחש בהצלחה אם החרוזים והפתרון הופכים לצהובים, מה שמצביע על כך שאין קבוצות אמין.

לאחר מכן, לבקע את קבוצת Fmoc החדשה עם 20% 4-מתילפיפרידין ב- DMF ולשטוף את החרוזים עם 10 מ"ל מנות של DMF. חזור על צימוד והגנה עבור כל חומצת אמינו שנותרה בפפטיד היעד.

לאחר שחומצת האמינו האחרונה עברה הגנה וחרוזי השרף נשטפו, הוסיפו 40 מ"ל של תמיסת מחשוף פפטיד כדי להפריד את מוצר הפפטיד מהשרף.

גז חנקן בועה דרך תערובת שרף במשך 3 שעות, ולאחר מכן להחליף את הבקבוקון המקבל. מעבירים את הפתרון מתערובת השרף לבקבוקון המקבל החדש תחת ואקום.

כדי ליצור את המוצר הסופי, להסיר את הממס עם מאידה סיבובי.

סינתזת פאזה מוצקה נמצאת בשימוש נרחב בביולוגיה ובכימיה. בואו נסתכל על כמה דוגמאות.

סינתזה פאזית פתחה מסלולים סינתטיים חדשים רבים לאוליגוסכרידים, שהם שרשראות קצרות של מונומרים פשוטים של סוכר עם תפקידים ביולוגיים חשובים, כגון אחסון אנרגיה. שלא כמו קשרים פפטידים, כל קשר בין סוכרים מכיל סטריאו-סנטר. כדי לסנתז אוליגוסכריד, לא רק שהמונומרים חייבים להיות בסדר הנכון, אלא שהקשרים חייבים להיות גם הסטריאוטיפים הנכונים. טכניקות סינתזה שלב מוצק פותחו כדי לזווג כל מונומר על ידי תהליך סטריאו-סלקטיבי מאוד, אשר היום הוא מעודן מספיק כדי להיות אוטומטי.

סינתזה שלב מוצק היא גישה נפוצה לכימיה קומבינטורית, שהיא הנוהג של סינתזה של גרסאות רבות של תרכובת בתהליך סינתטי אחד. שרף טעון ניתן לפצל בקלות לחלקים להגיב עם מונומרים שונים או מולקולות. לאחר כל תגובה, המנות נשטפות ומתאחדות מחדש. פעולה זו חוזרת על עצמה עד שנוצר מספר המוצרים הרצוי. טכניקה זו שימושית במיוחד במחקר פרמצבטי, שכן ניתן להשתמש בה כדי ליצור תרכובות חדשות או להעריך את התגובה של תרכובת עם מגוון רחב של מולקולות.

הרגע צפית בהקדמה של ג'וב לסינתזת פאזה מוצקה. עכשיו אתה צריך להבין את העקרונות הבסיסיים של סינתזת פאזה מוצקה, ההליך עבור סינתזת פפטיד שלב מוצק, וכמה דוגמאות של איך סינתזת פאזה מוצקה משמשת בכימיה אורגנית. תודה שצפיתם!