JoVE Logo

Sign In

סינתזת פאזה מוצקה

Overview

מקור: Vy M. דונג ודיאן לה, המחלקה לכימיה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה

הסינתזה המוצקה של מריפילד היא המצאה זוכת פרס נובל שבה מולקולה מגיבה קשורה לתמיכה מוצקה ועוברת תגובות כימיות רצופות כדי ליצור תרכובת רצויה. כאשר המולקולות קשורות לתמיכה מוצקה, ריאגנטים עודפים ותוצרי לוואי ניתן להסיר על ידי שטיפת זיהומים, בעוד תרכובת היעד נשאר קשור שרף. באופן ספציפי, אנו להציג דוגמה של סינתזת פפטיד שלב מוצק (SPPS) כדי להדגים את הרעיון הזה.

Principles

סינתזה שלב מוצק היא שיטה המשמשת לייעול הסינתזה של מולקולות. הוא משמש לעתים קרובות בכימיה קומבינטורית (טכניקה המשמשת להכנת מספר רב של מולקולות בפרק זמן קצר), כדי ליצור ספריות של תרכובות בשל קלות הטיהור, וסינתזה כימית הכוללת. סינתזה שלב מוצק בדרך כלל כרוך בשימוש בשרף; חומר לא מסיס, מבוסס פולימר, אשר פונקציונלי מראש כך אבן הבניין מתחיל יכול בקלות לאגד. אבני הבניין מוגנות בדרך כלל לאחר הוספתן לשרף, וניתן הגנה וטיפול בהן בקלות עם אבן הבניין הרצויה הבאה בפתרון (איור 1). לאחר המולקולה הרצויה כבר מסונתז, זה יכול בקלות להיות מבקע מן השרף.

מכיוון שהוא חזק, סינתזה מוצקה שימש לסנתז חומצות גרעין, אוליגוסכרידים, והכי נפוץ, פפטידים. התגלה ודווח על ידי רוברט ברוס מריפילד בשנת 1963, SPPS הפך השיטה הנפוצה ביותר ליצירת ספריות של פפטידים. מריפילד זכה בפרס נובל להמצאת SPPS לשנת 1984. SPPS יכול בקלות לנצל Fmoc (בסיס רגיש) או Boc (חומצה רגיש)N- הגנה על חומצות אמינו לבנות ספריות של פפטידים בפרק זמן קצר. HBTU (סוכן צימוד) ו- i-Pr2EtN (בסיס) להפעיל את C-טרמינל של חומצת האמינו עבור צימוד עם חומצת אמינו אחרת. Fmoc הגנה על קבוצות ניתן להסיר על ידי 4-מתילפיפרידין, בעוד קבוצות הגנה Boc ניתן להסיר על ידי חומצות חזקות כגון חומצה trifluoroacetic. בניסוי זה, אנו להדגים SPPS באמצעות סינתזה של dipeptide. נשתמש במבחן קייזר, שיטה איכותית לבדיקת נוכחות של אמינים ראשוניים, כדי לעקוב אחר התקדמות התגובה.

Figure 1
איור 1. מושג מאחורי סינתזת פפטיד שלב מוצק (SPPS).

Procedure

1. טעינת השרף

  1. לכלי סינתזה פפטיד 100mL, להוסיף 2-כלורוטיל כלוריד (CTC) שרף (1.1 mmol/ g, 0.360 גרם, 0.400 mmol). הוסף 20 מ"ל DMF ולאפשר להם להתנפח במשך 30 דקות תחת N2.
  2. מסננים את החרוזים תחת ואקום ומוסיפים 10 מ"ל DMF.
  3. יש להוסיף 500 מ"ג Fmoc-Ala-OH (1.60 מ"ל) ו-2.5 מ"ל i-Pr2EtN, ומערבבים מתחת ל-N2 במשך 15 דקות.
  4. מסננים את הממס תחת ואקום וחוזרים על הטעינה עם Fmoc-Ala-OH במשך 15 דקות.
  5. מסננים את הממס תחת ואקום לשטוף את החרוזים עם 10 מ"ל DMFunder N2, ולנקז תחת ואקום 3x.

2. הסרת ההגנה של קבוצת Fmoc

  1. מוסיפים 10 מ"ל 20% 4-מתילפיפרידין ב- DMF ומערבבים את החרוזים מתחת ל- N2 במשך 15 דקות.
  2. מסננים את הממס תחת ואקום וחוזרים על ההגנה.
  3. לשטוף את החרוזים עם 10 מ"ל DMF תחת N2 ולנקז תחת ואקום 3x.

3. ביצוע מבחן הקייזר

  1. בצע את מבחן קייזר על ידי הוספת 1-2 טיפות של פתרון A (0.5 מ"ל 0.01 M KCN, 24.5 מ"ל פירידין), פתרון B (1 גרם ניינהידרין, 20 מ"ל n-butanol), ופתרון C (20 גרם פנול, 10 מ"ל n- butanol) כל אחד לתוך שתי מבחנות. מבחנה אחת תהיה השליטה ואילו השנייה תפקח על התגובה.
  2. הוסף כמה חרוזים של שרף מכלי התגובה מבחנה תגובה לחמם את שתי המבחנות ל 110 °C (50 °F).
  3. אם ההגנת הושלמה, התוכן של המבחנה יהפוך צבע כחול כהה / סגול. אם הסרת ההגנה אינה שלמה או נכשלה, הפתרון יישאר צהוב. השווה את מבחנה התגובה עם מבחנה הבקרה.

4. צימוד אבני הבניין הבאות

  1. מסננים את הממס תחת ואקום.
  2. לשטוף את החרוזים עם 10 מ"ל N-מתיל-2-פירולידון תחת N2 ולנקז את הממס תחת ואקום.
  3. כדי להתחיל את הזיווג הבא, להוסיף 10 מ"ל NMP, 620 mgFmoc-Phe-OH (1.6 mmol), 610 מ"ג HBTU (1.6 mmol), ו 2.5 מ"לi-Pr2EtN, ולאפשר את השרף לבעבע מתחת N2 במשך 30 דקות.
  4. מסננים את הממס תחת ואקום.
  5. לשטוף את החרוזים עם 10 מ"ל DMF תחת N2 ולנקז תחת ואקום 3x.
  6. בצע את מבחן קייזר (ראה שלבים 3.1-3.3) כדי לחפש את השלמת הצימוד. החרוזים והפתרון במבחנה צריכים להיות צהובים.

5. מבקע את הפפטיד מהשרף

  1. Cleave קבוצת Fmoc הנותרת באמצעות שלבים 2.1-2.3.
  2. לאחר הממס מנוקז תחת ואקום, להוסיף פתרון מחשוף 40 מ"ל (95% TFA, 2.5% H2O, 2.5% טיפים) לשרף ובועה תחת N2 עבור 3 שעות.
  3. מניחים בקבוקון קבלה חדש על סינתיסייזר הפפטיד ומנקזים את תמיסת ה-TFA המכילה את הפפטיד הרצוי תחת ואקום לתוך הבקבוקון החדש.

6. משקעים ואני זוחלים של הפפטיד

  1. הפרד את פתרון TFA ל -4 בקבוקונים חרוטים והוסף אתר קר 25 מ"ל (−20 °C (70 °F) לכל בקבוקון כדי לזרז את הפפטיד.
  2. צנטריפוגה הבקבוקונים (3,000 סל"ד, 0-4 מעלות צלזיוס) במשך 20 דקות. זלזלו בפתרון TFA ואתר הנותרים מהבקבוקונים החרוטים ורכזו את משקעים הפפטידים כדי להרשות לעצמם את הדיפפטיד הרצוי כמוצק לבן.

Results

תוצאות מייצגות עבור סינתזת פפטיד שלב מוצק עבור הליך 3.

שלב הליך צבע הפתרון
3.1 בקרה - בהיר וצהוב בהיר
תגובה – ברור, צהוב בהיר
3.2 בקרה - בהיר וצהוב בהיר
תגובה – כחול כהה
3.3 פתרון כחול כהה, חרוזים כחולים – הגנה מלאה או צימוד נכשלו
חסר צבע, חרוזים צהובים – הסרת ההגנה נכשלה או השלמת ההשלמה
פתרון חסר צבע, חרוזים אדומים – צימוד לא שלם או הגנה לא שלמה

טבלה 1. תוצאות מייצגות עבור Procedure 3.

Application and Summary

בניסוי זה, הדגמנו דוגמה של סינתזה שלב מוצק באמצעות SPPS באמצעות סינתזה של dipeptide.

סינתזה שלב מוצק נמצא בשימוש נרחב בכימיה קומבינטורית לבנות ספריות של תרכובות להקרנה מהירה. זה היה נפוץ לסנתז פפטידים, אוליגוסכרידים, וחומצות גרעין. יתר על כן, מושג זה יושם בסינתזה כימית. מכיוון שהוא הטרוגני, ריאגנטים אלה הנתמכים על ידי מוצק לעתים קרובות ניתן למחזר ונעשה בהם שימוש חוזר בתגובות הבאות.

Tags

Skip to...

0:04

Overview

1:24

Principles of Solid Phase Synthesis

3:54

Amino Acid Loading and Deprotection

6:13

Peptide Coupling and Isolation

8:02

Applications

9:15

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

סינתזת פאזה מוצקה

Organic Chemistry II

41.0K Views

article

ניקוי כלי זכוכית

Organic Chemistry II

123.4K Views

article

החלפה נוקלאופילית

Organic Chemistry II

99.5K Views

article

צמצום סוכנים

Organic Chemistry II

43.0K Views

article

תגובת גיניארד

Organic Chemistry II

149.0K Views

article

n-בוטיליתיום טיטריון

Organic Chemistry II

47.7K Views

article

מלכודת דין-סטארק

Organic Chemistry II

100.1K Views

article

אוזונוליזה מאלקנס

Organic Chemistry II

66.9K Views

article

אורגנוקטליזה

Organic Chemistry II

16.6K Views

article

צימוד צולב מזורז פלדיום

Organic Chemistry II

34.3K Views

article

הידרוגנציה

Organic Chemistry II

49.6K Views

article

פילמור

Organic Chemistry II

93.8K Views

article

נקודת התכה

Organic Chemistry II

149.8K Views

article

ספקטרוסקופיית אינפרא אדום

Organic Chemistry II

214.5K Views

article

פולארימטר

Organic Chemistry II

99.9K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved