Твердофазный синтез
Метод синтеза сложных молекул

В химии , твердофазный синтез - это метод, в котором молекулы ковалентно связаны на твердом носителе и синтезируются шаг за шагом в одном реакционном сосуде с использованием селективной защитной группы химии. Преимущества по сравнению с обычным синтезом в жидком состоянии включают:

  • Высокая эффективность и производительность
  • Повышенная простота и скорость

Реакция может быть доведена до завершения и высоких выходов за счет использования избыточного реагента . В этом методе строительные блоки защищены во всех реакционноспособных функциональных группах . Порядок реакций функциональных групп может контролироваться порядком снятия защиты. Этот метод используется для синтеза пептидов , [1] [2] дезоксирибонуклеиновой кислоты ( ДНК ), рибонуклеиновой кислоты ( РНК ) и других молекул, которые необходимо синтезировать в определенном выравнивании. [3] В последнее время этот метод также использовался в комбинаторной химии и других синтетических приложениях. Первоначально этот процесс был разработан в 1950-х и 1960-х годах Робертом Брюсом Меррифилдом для синтеза пептидных цепей, [4] и который стал основой для его Нобелевской премии по химии 1984 года . [5]

В базовом методе твердофазного синтеза используются строительные блоки, имеющие две функциональные группы. Одна из функциональных групп строительного блока обычно защищена защитной группой. Исходным материалом является гранула, которая связывается со строительным блоком. Сначала эта гранула добавляется в раствор защищенного строительного блока и перемешивается. После завершения реакции между гранулой и защищенным строительным блоком раствор удаляется, а гранула промывается. Затем защитная группа удаляется, и вышеуказанные шаги повторяются. После завершения всех шагов синтезированное соединение химически отщепляется от гранулы.

Если синтезируется соединение, содержащее более двух видов строительных блоков, шаг добавляется перед снятием защиты строительного блока, связанного с бусиной; функциональная группа, которая находится на бусинке и не прореагировала с добавленным строительным блоком, должна быть защищена другой защитной группой, которая не удаляется в состоянии снятия защиты строительного блока. Побочные продукты, в которых отсутствует строительный блок только этого шага, предотвращаются этим шагом. Кроме того, этот шаг позволяет легко очистить синтезированное соединение после отщепления от бусины.

Твердофазный пептидный синтез (ТФПС)

Твердофазный синтез является распространенной техникой синтеза пептидов . Обычно пептиды синтезируются от карбонильной группы (C-конец) к аминогруппе (N-конец) аминокислотной цепи в методе SPPS, хотя пептиды биологически синтезируются в противоположном направлении в клетках. При синтезе пептидов аминозащищенная аминокислота связывается с твердофазным материалом или смолой (чаще всего, гранулами полистирола с низкой степенью сшивки ), образуя ковалентную связь между карбонильной группой и смолой, чаще всего амидо или сложноэфирную связь. [6] Затем аминогруппа снимается и реагирует с карбонильной группой следующей N-защищенной аминокислоты. Теперь твердая фаза несет дипептид. Этот цикл повторяется для формирования желаемой пептидной цепи. После завершения всех реакций синтезированный пептид отщепляется от гранулы.

Защитными группами для аминогрупп, которые чаще всего используются в синтезе пептидов, являются 9-флуоренилметилоксикарбонильная группа ( Fmoc ) и t-бутилоксикарбонильная группа ( Boc ). Ряд аминокислот имеют функциональные группы в боковой цепи, которые должны быть специально защищены от реакции с входящими N-защищенными аминокислотами. В отличие от групп Boc и Fmoc, они должны быть стабильными в ходе синтеза пептидов, хотя они также удаляются во время окончательного снятия защиты с пептидов.

Твердофазный синтез ДНК и РНК

Относительно короткие фрагменты ДНК , РНК и модифицированные олигонуклеотиды также синтезируются твердофазным методом. Хотя олигонуклеотиды можно синтезировать в колбе, их почти всегда синтезируют на твердой фазе с использованием синтезатора ДНК/РНК. Для более полного обзора см. синтез олигонуклеотидов . Метод выбора, как правило, — фосфорамидитная химия, разработанная в 1980-х годах.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Меррифилд, Брюс Артур (1963). «Твердофазный синтез пептидов. I. Синтез тетрапептида». J. Am. Chem. Soc . 85 (14): 2149– 2154. doi :10.1021/ja00897a025.
  2. ^ Паломо, Хосе М. (2014). «Твердофазный пептидный синтез: обзор, посвященный получению биологически значимых пептидов» (PDF) . RSC Adv . 4 (62): 32658– 32672. Bibcode :2014RSCAd...432658P. doi :10.1039/c4ra02458c. hdl : 10261/187255 . ISSN  2046-2069.
  3. ^ Крчняк, Виктор; Холладей, Марк В. (2002). «Твердофазная гетероциклическая химия». Chemical Reviews . 102 (1): 61– 92. doi :10.1021/cr010123h. ISSN  0009-2665. PMID  11782129.
  4. ^ Merrifield, B. (1986-04-18). "Твердофазный синтез". Science . 232 (4748): 341– 347. Bibcode :1986Sci...232..341M. doi :10.1126/science.3961484. ISSN  0036-8075. PMID  3961484.
  5. ^ "Нобелевская премия по химии 1984 года - NobelPrize.org". NobelPrize.org . Получено 25.09.2018 .
  6. ^ Гилье, Фабрис; Орен, Дэвид; Брэдли, Марк (2000). «Связующие элементы и стратегии расщепления в твердофазном органическом синтезе и комбинаторной химии». Chemical Reviews . 100 (6): 2091– 2158. doi :10.1021/cr980040+. ISSN  0009-2665. PMID  11749285.

Дальнейшее чтение

  • Твердофазная комбинаторная химия, см. [1]
  • Амиды N-(пиримидин-2-ил)аминокислот в исследовании лекарственных средств, см. полную статью
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Твердофазный_синтез&oldid=1260402939"