Degradacja Bergmanna
Degradacja Bergmanna to seria reakcji chemicznych mających na celu usunięcie pojedynczego aminokwasu z kwasu karboksylowego ( C-końcowego ) końca peptydu . Po raz pierwszy zademonstrowany przez Maxa Bergmanna w 1934 roku, jest to rzadko stosowana metoda sekwencjonowania peptydów. Później opracowana degradacja Edmana jest ulepszeniem degradacji Bergmanna, zamiast tego rozszczepia N-końcowy aminokwas peptydów w celu wytworzenia hydantoiny zawierającej pożądany aminokwas.
Degradacja Bergmanna jest zgodna z wcześniejszą pracą Bergmanna i jego bliskiego współpracownika Leonidasa Zervasa , łącząc degradację azydków organicznych przegrupowania Curtiusa z metodą karbobenzoksy Bergmanna-Zervasa , którą zaprojektowali tak, aby zachodziła w stosunkowo łagodnych warunkach, aby umożliwić sekwencjonowanie peptydów. Pojedyncza runda degradacji Bergmanna daje aldehyd zawierający poszukiwaną resztę aminokwasową i pozostały fragment oryginalnego peptydu w postaci amidu .
Azydek acylu peptydu ( 1 ) ulega przegrupowaniu Curtiusa w obecności alkoholu benzylowego i ciepła ( 2 ), dając karbaminian benzylu ( 3 ). Grupę Cbz związku pośredniego 3 usuwa się przez hydrogenolizę , otrzymując niepodstawiony amid ( 4 ) i aldehyd ( 5 ).
Mechanizm
Degradacja Bergmanna rozpoczyna się od benzoilowania w grupie alfa peptydu, a następnie konwersji do azydku acylu . Podobnie jak w przegrupowaniu Curtiusa , azydek acylu, w obecności alkoholu benzylowego i ciepła, przegrupowuje się do wysoce reaktywnego izocyjanianu pośredniego, uwalniając w tym procesie gazowy azot . Izocyjanian z kolei reaguje z alkoholem benzylowym, tworząc benzylouretan (określany również jako karboksybenzyl ), związek posiadający grupę zabezpieczającą grupę karbaminianową . Późniejsze usuwanie grupy zabezpieczającej karbaminian przeprowadza się przez katalityczne uwodornienie w obecności kwasu chlorowodorowego, a następnie dodaje się do wrzącej wody, otrzymując niestabilny związek pośredni, który szybko przestawia się, uwalniając dwutlenek węgla , napędzając reakcję do przodu. Prowadzi to do dalszego przegrupowania i następującej po nim hydrolizy , co ostatecznie prowadzi do powstania aldehydu zawierającego następną resztę aminokwasową w serii sekwencjonowania i wydalenia resztkowego peptydu w postaci amidu.
Zaproponowano mechanizm, który przedstawia katalityczne uwodornienie benzylouretanu jako skoordynowane przegrupowanie, które uwalnia dwutlenek węgla równocześnie z tworzeniem amidu.
Przygotowanie azydku
Wspomnianą konwersję do azydku acylu przeprowadzono na wiele sposobów; Bergmann stosował ester metylowy i hydrazyd , podczas gdy nowsze próby zaprojektowały takie metody, jak: nitrozylowanie hydrazydu N-formyloaminoacylu i późniejsze podstawienie azydkiem sodu, reakcja kwasu karboksylowego z fosforazydanem difenylu, trietyloaminą i składnikiem hydroksylowym oraz reakcja pomiędzy TMS azydek i bezwodnik aminokwasu.
Aplikacje
Degradacja Bergmanna jest przeznaczona i była stosowana jako metoda sekwencjonowania peptydów. Zaproponowano również zastosowanie do rozszczepiania wiązania 3,4 jądra penicyliny . Związek izocyjanian 2,2-dimetylo-6-ftalimido-3-penamylu otrzymano różnymi sposobami, w tym przegrupowaniem Curtiusa, i przewidywano, że może on ulec degradacji Bergmanna z wytworzeniem pożądanego aldehydu, jak również mocznika przez -produkt. Chociaż degradacja Bergmanna była rzeczywiście możliwa, odkryto, że prosta hydroliza rozcieńczonym kwasem wystarczyłaby do wytworzenia pożądanego produktu.
przegrupowanie Curtiusa
Degradacja Bergmanna wykorzystuje degradację azydków opisaną przez przegrupowanie Curtiusa. Curtius próbował również zdegradować benzoilowane aminokwasy; jednak jego metoda polegała na rozszczepieniu karbaminianu z silnie energetyczną obróbką kwasami, co prowadzi do rozkładu powstałych aldehydów i amidów kwasowych. To przekonało Bergmanna, że po degradacji azydku Curtiusa można zastosować działanie alkoholem benzylowym (jego metoda karbobenzoksy) w celu wyizolowania powstałego aminokwasu aldehydowego i resztkowego amidu peptydowego do celów sekwencjonowania.
Degradacja Edmana
Degradacja Edmana jest alternatywną metodą sekwencjonowania peptydów, która odcina reszty aminokwasowe od N-końca peptydu. W 1950 roku Edman zaprojektował reakcję z fenylotiocyjanianem (pomysł zapożyczony z badań Bergmanna, Kanna i Miekeleya z 1927 roku) w celu uzyskania peptydów fenylotiokarbamylowych, a następnie hydrolizę w stosunkowo łagodnych warunkach w celu rozszczepienia N-końcowego aminokwasu, takiego jak fenylotiohydantoina. Fenylotiohydantoina jest wystarczająco stabilna, aby przejść różne procedury sekwencjonowania, takie jak te, które obejmują chromatografię i spektrometrię mas . Było to ulepszenie wcześniejszej metody zaproponowanej przez Abderhaldena i Brockmanna w 1930 r., Która wykazała konwersję N-końcowego aminokwasu do hydantoiny w silniejszych warunkach hydrolitycznych, w których pewne rozszczepienie resztkowego peptydu okazało się problematyczne. Podstawową zaletą degradacji Edmana w porównaniu z degradacją Bergmanna jest łatwość, z jaką resztkowy peptyd może ponownie wejść do procesu dzięki zachowaniu swojej struktury podczas sekwencyjnego rozszczepiania. Powtórzenie degradacji Bergmanna prawdopodobnie nie jest tak proste, ponieważ pozostały peptyd ma postać amidu.