Synteza w fazie stałej
W chemii synteza w fazie stałej jest metodą, w której cząsteczki są kowalencyjnie wiązane na stałym materiale nośnikowym i syntetyzowane krok po kroku w pojedynczym naczyniu reakcyjnym z wykorzystaniem selektywnej chemii grup ochronnych . Korzyści w porównaniu z normalną syntezą w stanie ciekłym obejmują:
- Wysoka wydajność i przepustowość
- Zwiększona prostota i szybkość
Reakcję można doprowadzić do końca i z wysoką wydajnością dzięki zastosowaniu nadmiaru odczynnika . W tej metodzie bloki budulcowe są chronione we wszystkich reaktywnych grupach funkcyjnych . Kolejność reakcji grup funkcyjnych może być kontrolowana przez kolejność odbezpieczania. Metodę tę stosuje się do syntezy peptydów , kwasu dezoksyrybonukleinowego ( DNA ), kwasu rybonukleinowego ( RNA ) i innych cząsteczek, które muszą być syntetyzowane w określonym ustawieniu. Niedawno metoda ta została również zastosowana w chemii kombinatorycznej i inne zastosowania syntetyczne. Proces ten został pierwotnie opracowany w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych XX wieku przez Roberta Bruce'a Merrifielda w celu syntezy łańcuchów peptydowych i który był podstawą jego nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 1984 roku .
W podstawowej metodzie syntezy w fazie stałej wykorzystuje się elementy budulcowe, które posiadają dwie grupy funkcyjne. Jedna z grup funkcyjnych bloku budulcowego jest zwykle chroniona przez grupę ochronną. Materiałem wyjściowym jest kulka, która wiąże się z blokiem budulcowym. Najpierw kulkę tę dodaje się do roztworu chronionego bloku budulcowego i miesza. Po zakończeniu reakcji między kulką a zabezpieczonym elementem budulcowym usuwa się roztwór i myje kulkę. Następnie usuwa się grupę zabezpieczającą i powtarza się powyższe etapy. Po zakończeniu wszystkich etapów zsyntetyzowany związek jest chemicznie odcinany od kulki.
Jeśli syntetyzowany jest związek zawierający więcej niż dwa rodzaje bloków budulcowych, dodaje się etap przed odbezpieczeniem bloku budulcowego związanego z kulką; grupa funkcyjna, która znajduje się na perełce i nie reagowała z dodanym blokiem budulcowym musi być chroniona przez inną grupę zabezpieczającą, która nie jest usuwana w stanie deprotekcyjnym bloku budulcowego. Na tym etapie zapobiega się powstawaniu produktów ubocznych, które nie zawierają elementu budulcowego tylko z tego etapu. Ponadto etap ten ułatwia oczyszczenie zsyntetyzowanego związku po odcięciu od kulki.
Synteza peptydów w fazie stałej (SPPS)
Synteza w fazie stałej jest powszechną techniką syntezy peptydów . Zazwyczaj peptydy są syntetyzowane od grupy karbonylowej (C-koniec) do strony grupy aminowej (N-koniec) łańcucha aminokwasowego w metodzie SPPS, chociaż peptydy są biologicznie syntetyzowane w komórkach w przeciwnym kierunku. W syntezie peptydów aminokwas zabezpieczony grupą aminową wiąże się z materiałem fazy stałej lub żywicą (najczęściej z kulkami polistyrenu o niskim usieciowaniu), tworząc wiązanie kowalencyjne między grupą karbonylową a żywicą, najczęściej amidowe lub estrowe . Następnie grupa aminowa jest odbezpieczana i poddawana reakcji z grupą karbonylową następnego N-zabezpieczonego aminokwasu. Faza stała zawiera teraz dipeptyd. Ten cykl jest powtarzany w celu utworzenia pożądanego łańcucha peptydowego. Po zakończeniu wszystkich reakcji zsyntetyzowany peptyd jest odcinany od kulki.
Grupami zabezpieczającymi grupy aminowe najczęściej stosowanymi w syntezie peptydów są grupa 9-fluorenylometyloksykarbonylowa ( Fmoc ) i t-butyloksykarbonylowa ( Boc ). Szereg aminokwasów ma grupy funkcyjne w łańcuchu bocznym, które muszą być specjalnie chronione przed reakcją z nadchodzącymi N-zabezpieczonymi aminokwasami. W przeciwieństwie do grup Boc i Fmoc, muszą one być stabilne w trakcie syntezy peptydów, chociaż są również usuwane podczas końcowego odbezpieczania peptydów.
Synteza w fazie stałej DNA i RNA
Stosunkowo krótkie fragmenty DNA , RNA i modyfikowane oligonukleotydy są również syntetyzowane metodą fazy stałej. Chociaż oligonukleotydy można syntetyzować w kolbie, prawie zawsze są one syntetyzowane na fazie stałej przy użyciu syntezatora DNA/RNA. Aby uzyskać bardziej wyczerpujący przegląd, zobacz Synteza oligonukleotydów . Metodą z wyboru jest ogólnie chemia amidofosforanów, opracowana w latach 80. XX wieku.
Zobacz też
- ^ Merrifield, Bruce Arthur (1963). „Synteza peptydów w fazie stałej. I. Synteza tetrapeptydu”. J. Am. chemia soc . 85 (14): 2149–2154. doi : 10.1021/ja00897a025 .
- ^ Palomo, Jose M. (2014). „Synteza peptydów w fazie stałej: przegląd dotyczący przygotowania biologicznie istotnych peptydów” (PDF) . adw . RSC 4 (62): 32658–32672. Bibcode : 2014RSCAd...432658P . doi : 10.1039/c4ra02458c . hdl : 10261/187255 . ISSN 2046-2069 .
- ^ Krchňák, Wiktor; Holladay, Mark W. (2002). „Chemia heterocykliczna w fazie stałej”. Recenzje chemiczne . 102 (1): 61–92. doi : 10.1021/cr010123h . ISSN 0009-2665 . PMID 11782129 .
- ^ Merrifield, B. (18.04.1986). „Synteza na fazie stałej”. nauka . 232 (4748): 341–347. Bibcode : 1986Sci...232..341M . doi : 10.1126/science.3961484 . ISSN 0036-8075 . PMID 3961484 .
- ^ „Nagroda Nobla w dziedzinie chemii 1984 - NobelPrize.org” . NobelPrize.org . Źródło 2018-09-25 .
- ^ Guillier, Fabrice; Orain, Dawid; Bradley, Mark (2000). „Linkery i strategie rozszczepiania w syntezie organicznej w fazie stałej i chemii kombinatorycznej”. Recenzje chemiczne . 100 (6): 2091–2158. doi : 10.1021/cr980040+ . ISSN 0009-2665 . PMID 11749285 .
Dalsza lektura
- Chemia kombinatoryczna w fazie stałej, patrz [1]
- Amidy N-(pirymidyn-2-ylo)aminokwasów w badaniach nad lekami, patrz cały artykuł
