Fastfassyntes

Inom kemi är fastfassyntes en metod där molekyler är kovalent bundna på ett fast bärarmaterial och syntetiseras steg för steg i ett enda reaktionskärl med användning av selektiv skyddsgruppskemi . Fördelarna jämfört med normal syntes i flytande tillstånd inkluderar:

Hög effektivitet och genomströmning
Ökad enkelhet och snabbhet

Reaktionen kan drivas till fullbordan och höga utbyten genom användning av överskott av reagens . I denna metod skyddas byggstenar vid alla reaktiva funktionella grupper . Ordningen för funktionella gruppreaktioner kan kontrolleras av ordningen för avskyddning. Denna metod används för syntes av peptider , deoxiribonukleinsyra ( DNA ), ribonukleinsyra ( RNA ) och andra molekyler som måste syntetiseras i en viss anpassning. På senare tid har denna metod också använts i kombinatorisk kemi och andra syntetiska tillämpningar. Processen utvecklades ursprungligen på 1950- och 1960-talen av Robert Bruce Merrifield för att syntetisera peptidkedjor, och som låg till grund för hans 1984 års Nobelpris i kemi .

I den grundläggande metoden för fastfassyntes används byggstenar som har två funktionella grupper. En av byggstenens funktionella grupper skyddas vanligtvis av en skyddsgrupp. Utgångsmaterialet är en pärla som binder till byggstenen. Först tillsätts denna pärla i lösningen av den skyddade byggstenen och rörs om. Efter att reaktionen mellan pärlan och den skyddade byggstenen är avslutad, avlägsnas lösningen och pärlan tvättas. Därefter avlägsnas skyddsgruppen och stegen ovan upprepas. Efter att alla steg är klara, klyvs den syntetiserade föreningen kemiskt från pärlan.

Om en förening som innehåller mer än två typer av byggstenar syntetiseras, läggs ett steg till före avskyddet av byggstenen bunden till kulan; en funktionell grupp som finns på pärlan och som inte reagerade med ett tillsatt byggblock måste skyddas av en annan skyddsgrupp som inte tas bort vid det avskyddande tillståndet för byggstenen. Biprodukter som endast saknar byggstenen i detta steg förhindras av detta steg. Dessutom gör detta steg det enkelt att rena den syntetiserade föreningen efter klyvning från pärlan.

Fastfas peptidsyntes (SPPS)

Fastfassyntes är en vanlig teknik för peptidsyntes . Vanligtvis syntetiseras peptider från karbonylgruppsidan (C-terminalen) till aminogruppsidan (N-terminalen) av aminosyrakedjan i SPPS-metoden, även om peptider syntetiseras biologiskt i motsatt riktning i celler. Vid peptidsyntes är en aminoskyddad aminosyra bunden till ett fastfasmaterial eller harts (oftast lågt tvärbundna polystyrenpärlor ), vilket bildar en kovalent bindning mellan karbonylgruppen och hartset, oftast en amido eller en ester obligation. Sedan avskyddas aminogruppen och reagerar med karbonylgruppen i nästa N-skyddade aminosyra. Den fasta fasen bär nu en dipeptid. Denna cykel upprepas för att bilda den önskade peptidkedjan. Efter att alla reaktioner är klara, klyvs den syntetiserade peptiden från pärlan.

Skyddsgrupperna för aminogrupperna som oftast används i peptidsyntesen är 9-fluorenylmetyloxikarbonylgruppen ( Fmoc ) och t-butyloxikarbonyl ( Boc ). Ett antal aminosyror bär funktionella grupper i sidokedjan som måste skyddas specifikt från att reagera med de inkommande N-skyddade aminosyrorna. I motsats till Boc- och Fmoc-grupper måste dessa vara stabila under loppet av peptidsyntes även om de också avlägsnas under den slutliga avskyddningen av peptider.

Fastfassyntes av DNA och RNA

Relativt korta fragment av DNA , RNA och modifierade oligonukleotider syntetiseras också med fastfasmetoden. Även om oligonukleotider kan syntetiseras i en kolv, syntetiseras de nästan alltid på fast fas med användning av en DNA/RNA-syntetiserare. För en mer omfattande recension, se oligonukleotidsyntes . Den valda metoden är i allmänhet fosforamiditkemi, utvecklad på 1980-talet.

Se även

^ Merrifield, Bruce Arthur (1963). "Peptidsyntes i fast fas. I. Syntesen av en tetrapeptid". J. Am. Chem. Soc . 85 (14): 2149–2154. doi : 10.1021/ja00897a025 .
^ Palomo, Jose M. (2014). "Peptidsyntes i fast fas: en översikt fokuserad på framställning av biologiskt relevanta peptider" ( PDF) . RSC Adv . 4 (62): 32658–32672. Bibcode : 2014RSCAd...432658P . doi : 10.1039/c4ra02458c . hdl : 10261/187255 . ISSN 2046-2069 .
^ Krchňák, Viktor; Holladay, Mark W. (2002). "Heterocyklisk kemi i fast fas". Kemiska recensioner . 102 (1): 61–92. doi : 10.1021/cr010123h . ISSN 0009-2665 . PMID 11782129 .
^ Merrifield, B. (1986-04-18). "Fastfassyntes". Vetenskap . 232 (4748): 341–347. Bibcode : 1986Sci...232..341M . doi : 10.1126/science.3961484 . ISSN 0036-8075 . PMID 3961484 .
^ "Nobelpriset i kemi 1984 - NobelPrize.org" . NobelPrize.org . Hämtad 2018-09-25 .
^ Guillier, Fabrice; Orain, David; Bradley, Mark (2000). "Länkar och klyvningsstrategier i organisk syntes i fast fas och kombinatorisk kemi". Kemiska recensioner . 100 (6): 2091–2158. doi : 10.1021/cr980040+ . ISSN 0009-2665 . PMID 11749285 .

Vidare läsning

Fast-fas kombinatorisk kemi, se [1]
N-(pyrimidin-2-yl)aminosyraamider i läkemedelsforskning, se hela artikeln

[1] Merrifield, Bruce Arthur (1963). "Peptidsyntes i fast fas. I. Syntesen av en tetrapeptid". J. Am. Chem. Soc . 85 (14): 2149–2154. doi : 10.1021/ja00897a025 .

[2] Palomo, Jose M. (2014). "Peptidsyntes i fast fas: en översikt fokuserad på framställning av biologiskt relevanta peptider" ( PDF) . RSC Adv . 4 (62): 32658–32672. Bibcode : 2014RSCAd...432658P . doi : 10.1039/c4ra02458c . hdl : 10261/187255 . ISSN 2046-2069 .

[3] Krchňák, Viktor; Holladay, Mark W. (2002). "Heterocyklisk kemi i fast fas". Kemiska recensioner . 102 (1): 61–92. doi : 10.1021/cr010123h . ISSN 0009-2665 . PMID 11782129 .

[4] Merrifield, B. (1986-04-18). "Fastfassyntes". Vetenskap . 232 (4748): 341–347. Bibcode : 1986Sci...232..341M . doi : 10.1126/science.3961484 . ISSN 0036-8075 . PMID 3961484 .

[5] "Nobelpriset i kemi 1984 - NobelPrize.org" . NobelPrize.org . Hämtad 2018-09-25 .

[6] Guillier, Fabrice; Orain, David; Bradley, Mark (2000). "Länkar och klyvningsstrategier i organisk syntes i fast fas och kombinatorisk kemi". Kemiska recensioner . 100 (6): 2091–2158. doi : 10.1021/cr980040+ . ISSN 0009-2665 . PMID 11749285 .