н-октил β-D-тиоглюкопиранозид
н-Октил β-г-тиоглюкопиранозид
Имена
Название ИЮПАК
Октил 1-тио-β- D -глюкопиранозид
Систематическое название ИЮПАК
(2 R ,3 S ,4 S ,5 R ,6 S )-2-(Гидроксиметил)-6-(октилсульфанил)оксан-3,4,5-триол
Другие имена
(1 S )-Октил-β- d -тиоглюкозид
Идентификаторы
  • 85618-21-9
3D модель ( JSmol )
  • Интерактивное изображение
ChemSpider
  • 571158
Информационная карта ECHA100.115.951
CID PubChem
  • 656909
  • DTXSID50893686
  • ИнЧИ=1S/C14H28O5S/c1-2-3-4-5-6-7-8-20-14-13(18)12(17)11(16)10(9-15)19-14/ч10- 18H,2-9H2,1H3/t10-,11-,12+,13-,14+/м1/с1
    Ключ: CGVLVOOFCGWBCS-RGDJUOJXSA-N
  • CCCISCS[C@H]1[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O1)CO)O)O)O
Характеристики
С14Н28О5С​​​​​​
Молярная масса308,434 г/моль
ПоявлениеБесцветный восковой полутвердый
Температура плавленияот 125 до 131 °C (от 257 до 268 °F; от 398 до 404 K)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
Химическое соединение

n -Октил β- d -тиоглюкопиранозид ( октилтиоглюкозид , OTG ) — мягкий неионный детергент, который используется для лизиса клеток или для растворения мембранных белков без их денатурации . [1] [2] Это особенно полезно для их кристаллизации или восстановления в липидные бислои . Он имеет критическую концентрацию мицелл 9 мМ. [3]

Это аналог широко используемого детергента октилглюкозида , наличие тиоэфирной связи делает его устойчивым к деградации ферментами бета-глюкозидазой .

Подготовка

N-алкилтиогликозиды типа n -октил-β- d -тиоглюкопиранозида не встречаются в природе. Однако гликозиды горчичного масла являются обычными природными S-гликозидами.

Синтез n -октил-β- d -тиоглюкопиранозида [4] начинается с D-глюкозы (I), которая готовится с уксусным ангидридом и концентрированной серной кислотой для получения пентаацетата α- d -глюкопиранозы (пентаацетилглюкозы) (II). [5] Пентаацетилглюкоза реагирует с бромистым водородом для получения 2,3,4,6-тетра- O -ацетил-α- d -глюкопиранозилбромида (ацетобромглюкозы) (III) [6] , который с тиомочевиной в ацетоне дает почти количественно изотиурониевую соль 2,3,4,6-тетра- O -ацетил-β- d -глюкопиранозил-1-изотиурония бромида (IV).

Образующийся после нейтрализации и восстановления сульфитом натрия до тиола нуклеофильный тиолят-анион в щелочной среде снова почти количественно реагирует с 1-бромоктаном с образованием н -октил-2,3,4,6-тетра- О -ацетил-1-тио-β- d -глюкопиранозида (перацетилированного октилтиоглюкозида) (V). Из V целевой продукт н-октил-1-тио-β- d -глюкопиранозид (VI) может быть получен с общим выходом около 80% количественно протекающим щелочным деацетилированием с помощью гидроксида натрия в метаноле.

Синтез OTG, связанный с α-d-глюкозой
Синтез OTG, связанный с α- d -Глюкозой

В трихлорацетимидатном методе Ричарда Р. Шмидта перацетилированный O- (α- d -глюкопиранил)трихлорацетимидат образует с 1-октантиолом посредством катализа трифторидом бора-эфиратом при инверсии исключительно н- октил-1-тио-β- d -глюкопиранозид (после деацетилирования), тогда как пербензилированный O- (α -d -глюкопиранил)трихлорацетимидат преобразуется при удерживании в н -октил-1-тио-α- d- глюкопиранозид (после дебензилирования). [7]

Синтез н-октил-тиоглюкопиранозида на Р. Р. Шмидта
Синтез н -октил-тиоглюкопиранозида на Р. Р. Шмидта

Реакция d -глюкозы с 1-октантиолом и реагентом Олаха [8] (70% фтористого водорода HF в пиридине) дает аномерную смесь н- октил-1-тио-α,β- d -глюкопиранозида с выходом 95%, которая содержит 44% α-аномеров и 56% β-аномеров. [9]

Синтез n-октил-α, β-тиоглюкопиранозида с помощью реактива Олаха.
Синтез n -октил-α, β-тиоглюкопиранозида с помощью реактива Олаха.

Чистый α-октилтиоглюкозид доступен в результате реакции пентаацетил-β- d -глюкозы (из d -глюкозы, уксусного ангидрида и ацетата натрия) в органических растворителях при повышенных температурах с 1-октантиолом и эфиратом трифторида бора и последующим деацетилированием. [10] [11]

Синтез н-октил-α-тиоглюкопиранозида из пентаацетил-β-глюкозы
Синтез н -октил-α-тиоглюкопиранозида из пентаацетил-β-глюкозы

Характеристики

n -октил-β- d -1-тиоглюкопиранозид - бесцветное, без запаха, гигроскопичное, кристаллическое твердое вещество, которое легко растворяется в воде и спиртах с короткой цепью. По сравнению с O -глюкозидом n -октил-β- d -глюкопиранозидом, который уже был представлен ранее в качестве детергента для биохимических применений, аналогичный S -глюкозид OTG, по-видимому, особенно подходит из-за его более высокой стабильности, особенно против деградации β-глюкозидазами.

Сравнение S'-октилглюкозида с O -глюкозидом [1]
характеристикиКритическая концентрация мицеллообразованияСпособность к солюбилизациидиализируемостьХимическая стабильностьСтабильность Β-глюкозидазыПрозрачность при 280 нмТенденция к денатурацииХим. аналитика
н -октил-β- d -тиоглюкопиранозид9мМ (+)++++++++
н-октил-β-d-глюко-пиранозид23-25 ​​мМ +++++(-)–+++

++ очень хорошо + хорошо (+) удовлетворительно (-) плохо – очень плохо

Преимущество в стоимости октилтиоглюкозида, заявленное в публикациях 1980-х годов, очевидно, больше не актуально из-за недавно разработанных эффективных ферментативных путей синтеза О-октилглюкозида (непосредственно из D-глюкозы, 1-октанола с помощью β-глюкозидазы). [12]

α-Аномерный октилтиоглюкозид проявляет жидкокристаллические свойства, образуя смектическую фазу А. [11]

Приложение

Неионные детергенты мягко растворяют мембранные белки и (в значительной степени) сохраняют их физиологическую функцию за счет взаимодействия с гидрофобными мембранными областями, встроенными в липидные бислои клеточных мембран . [13] Выше так называемой критической концентрации мицеллообразования ККМ [OTG: 9 мМ или 0,2772% (м/о)] образуются смешанные мицеллы мембранных белков и молекул поверхностно-активного вещества с концентрациями OTG 1,1-1,2% (м/о) для растворения мембранных белков из E. coli. [2] [4] Денатурации мембранных белков не обнаружено после растворения с октилтиоглюкозидом. [1]

Для анализа биологической активности мембранных белков часто необходимо реконструировать белки в липидные бислои липосом. Для этого раствор солюбилизированного белка подвергается диализу или ионообменной хроматографии в присутствии фосфолипидов или смесей мембранных липидов для удаления поверхностно-активного вещества. Например, 95% OTG можно удалить из 43 мМ раствора поверхностно-активного вещества при стандартных условиях в течение 6 часов. [2]

Октилтиоглюкозид (15 мМ) явно превосходит свой O-аналог октилглюкозид (ОТ) в солюбилизации и стабилизации против термической и световой денатурации светоуправляемого протонного насоса бактериородопсина из биомембран галобактерий . [14]

Ссылки

  1. ^ abc T. Tsuchiya, S. Saito (1984), «Использование н-октил-β-D-тиоглюкозида, нового неионного детергента, для солюбилизации и восстановления мембранных белков», J. Biochem. , т. 96, № 5, стр.  1593–1597 , doi :10.1093/oxfordjournals.jbchem.a134989, PMID  6396301
  2. ^ abc S. Saito, T. Tsuchiya (1984), "Характеристики n-октил-β-D-тиоглюкопиранозида, нового неионного детергента, полезного для мембранной биохимии", Biochem. J. , т. 222, № 3, стр.  829–832 , doi :10.1042/bj2220829, PMC 1144249 , PMID  6237644 
  3. ^ "Продукты". sigmaaldrich.com . Архивировано из оригинала 23 июля 2013 г.
  4. ^ ab S. Saito, T. Tsuchiya (1985), "Синтез алкил-β-D-тиоглюкопиранозида, ряда новых неионных детергентов", Chem. Pharm. Bull. , т. 33, № 2, стр.  503–508 , doi : 10.1248/cpb.33.503
  5. ^ "Ацетобромглюкоза [2,3,4,6-тетраацетил-α-d-глюкопиранозилбромид]". Органические синтезы . doi :10.15227/orgsyn.022.0001.
  6. ^ Lemieux, RU (1963), Whistler, RL; Wolfrom, ML ; BeMiller , JN (ред.), Методы в химии углеводов, т. 2, Реакции углеводов , Нью-Йорк: Academic Press Inc., стр.  221–222
  7. ^ Р. Р. Шмидт, М. Стампп (1983), «Гликозилимидат. 8. Синтез 1-тио-гликозидена», Liebigs Ann. хим. (на немецком языке), том. 1983, нет. 7, стр.  1249–1256 , номер документа : 10.1002/jlac.198319830717.
  8. ^ GA Olah, JG Shih, GKS Prakash (1986), «Фторсодержащие реагенты в органическом синтезе», J. Fluorine Chem. , т. 33, №  1– 4, стр.  377– 396, doi :10.1016/S0022-1139(00)85282-3{{citation}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  9. ^ US 5118804, J. Defaye, A. Gadelle, C. Pedersen, "Процесс получения алкил-1-тиогликозидов и алкил-гликозидов, их аномерных смесей", опубликовано 1992-06-02, передано Beghin-Say, SA 
  10. ^ EP 1041080, M. Tsuji, H. Yamazaki, «Процесс приготовления пентаацетил-бета-D-глюкопиранозы», опубликовано 2000-10-04, передано Nisshin Flour Milling Co., Ltd. 
  11. ^ ab HA van Doren, R. van der Geest (1989), "Синтез и жидкокристаллические свойства n-алкил-1-тио-α-D-глюкопиранозидов, нового гомологического ряда углеводных мезогенов", Carbohydrate Research , т. 194, стр.  71–77 , doi :10.1016/0008-6215(89)85007-4
  12. ^ A. Ducret, J.-F. Carrière, M. Trani, R. Lortie (2002), "Ферментативный синтез октилглюкозида миндальной β-глюконидазой в органических средах", Can. J. Chem. , т. 80, № 6, стр.  653–656 , doi :10.1139/v02-081{{citation}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  13. ^ "OTG, 1-S-Octyl-β-D-Tioglucopyranoside (Octylthioglucose) 28351" (PDF) . Pierce Chemical Co. Январь 1998. Архивировано из оригинала (PDF; 44 кБ) 2017-03-12 . Получено 2017-02-26 .
  14. ^ A. Asada, M. Sonoyama (2011), "Солюбилизация и структурная стабильность бактериородопсина с мягким неионным детергентом, n-октил-β-тиоглюкозидом", Biosc. Biotechnol. Biochem. , т. 75, № 2, стр.  376–378 , doi : 10.1271/bbb.100726 , PMID  21307577, S2CID  37825917
  • OTG связан с белками в PDB
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=N-Октил_β-D-тиоглюкопиранозид&oldid=1272780894"