Лекции по медицинской химии. Лекции по медицинской химии

• Название: Лекции по медицинской химии
• Дата: 03.10.2022
• Размер: 400.78 Kb.
• Имя файла: Лекции по медицинской химии.docx
• Тип: Лекции; #712003
• страница: 5 из 20

9 Твердая подложка

Твердая подложка

Как сказано выше, первыми типами смол, которые использовал Меррифильд, были полистирольные гранулы, где стирол был сшит с 1% дивинилбензола. Гранулы были модифицированы хлорметильными группами (линкер), с которыми аминокислоты могли быть соединены через эфирные группы. Эти эфирные связи стабильны в реакционных условиях, которые применялись для петидного синтеза.

Одним из недостатком полистирольных гранул является то факт, что они гидрофобны, тогда как растущая пептидная цепь гидрофильна. В результате, иногда растущая пептидая цепь не сольватируется и сворачивается за счет образования внутримолекулярных водородных связей. Такая форма затрудняет доступ новых аминокислот к концу растущей цепи. Поэтому часто используются более полярные твердые подложки, такие как полиамидные смолы. Такие смолы более пригодны для непептидного комбинаторного синтеза.

10 Выбор твердой подложки

Выбор твердой подложки

Синтетические подходы к получению библиотек часто определяются природой выбранной полимерной подложки. Гранулированный полимер должен соответствовать некоторым критериям, в зависимости от стратегий синтеза и скрининга.

Для получаемых библиотек имеют важное значение размер и однородность гранул, а также устойчивость смолы к формированию кластеров. Способность смолы к набуханию в органической и водной среде особенно важна, когда используются обязательные пробы для скрининга структуры, находящейся еще на грануле.

Основные типы полимерных смол для комбинаторного синтеза используемые в настоящее время:

1. 
   Полистирол, сшитый с 0,5-2% дивинилбензола (StratoSpheres)
   
2. 
   Полиэтиленгликоль, привитый на сшитом сополимере полистирол- 1% дивинилбензол (TentaGel, AgroGel, NovaGel)
   
3. 
   Полиэтиленгликоль, привитый на 1% сшитый полистирол (PEG-PS)
   
4. 
   Полистирольная макропористая смола с высокой степью сшивки (AgroPore, TentaPore)
   
5. 
   Сополимер бис-2-акриламидполиэтиленгликоль-моноакриламидо-полиэтиленгликоль (PEGA)
   
6. 
   Диметилакриламид нанесенный на макропористую матрицу кизельгура (Pepsyn K)
   
7. 
   Диметилакриламид нанесенный на макропористую матрицу – сшитый 50% полистирол-дивинилбензол (Polyhipe)
   

Хотя классические гранулированные смолы больше подходят для комбинаторного синтеза библиотек соединений, иногда используются альтернативные носители.

Например, целлюлоза является хорошей подложкой для многократного “капельного синтеза” пептидов или для синтеза библиотек на бумаге. “Капельные” синтезы проводят путем капания растворов защищенных аминокислот на модифицированную бумагу в присутствии активирующего реагента. Здесь реакционным сосудом является непосредственно носитель и нет необходимости манипуляций, характерных для жидких сред в течение синтеза (обычно встряхивание в случае твердофазного синтеза). Реакция идет за счет диффузии жидкости в носителе. Этот принцип внутреннего объемного синтеза был проверен при использовании полимерных носителей на синтезаторе, использующем центрифугирование для устранения жидкости. Было найдено, что капельная техника сопоставима с классическим функционированием твердой фазы в пептидном синтезе.

Было также найдено, что хлопок (вата), как самая чистая форма целлюлозы может служить удобной подложкой твердой фазы, особенно для множественного синтеза или генерирования библиотеки.

Хотя гранулы и являются наиболее распространенной формой твердой положки, но и другие виды (например, иглы) могут также использоваться для комбинаторного синтеза. Модифицированная стеклянная поверхность также может быть применена для олигонуклеотидного синтеза.

11 Линкеры

Линкеры

Линкер – это молекулярный фрагмент, ковалентно связанный с твердой подложкой. Он содержит реакционноспособные функциональные группы, с которыми взаимодействует первый реагент и который в результате становится связанным со смолой. Образующаяся связь должна быть стабильной в реакционных условиях, но легко разрываться на конечной стадии синтеза.



Различные линкеры используются в зависимости от того, какая функциональная группа присутствует в субстрате и от того, какая функциональная группа должна быть сформирована в конце процедуры.

В практике комбинаторного синтеза чаще всего используются следующие линкеры:

• 
  Хлорметильный (-CH₂Cl),
  
• 
  Гидроксильный (-OH),
  
• 
  Аминный (-NH₂),
  
• 
  Альдегидный (-CHO),
  
• 
  Силильный (-OSiR₃).
  
• 
  Смолы Ванга могут быть использованы в пептидном синтезе посредством N-защищенной аминокислоты, связанной с линкером эфирной связью. Такая эфирная связь устойчива к сочетанию и стадии снятия защиты, но может быть разрушена трифторуксусной кислотой для снятия конечного пептида с гранулы смолы.
  
• 
  
  
• 
  
  Субстраты с карбоксильной группой могут быть связаны со смолой Ринка через амидную связь. Как только процедура заканчивается, взаимодействие с трифторуксусной кислотой освобождает продукт с первичной амидной группой.
  
• 
  
  
• 
  Первичные и вторичные спирты могут быть связаны со смолой, модифицированной дигидропираном. Связывание спирта происходит в присутствии 4-толуолсульфоната в дихлорметане. Снятие продукта происходит с использованием трифторуксусной кислоты:
  
• 
  Методы параллельного синтеза
  
• 
  Процедура T-bags (чайные пакетики Хоугтена)
  
• 
  Эта процедура разработана Хоугтеном в 1986 г. Она использовалась в комбинаторном синтезе для получения 150 пептидов за один раз. Полимерная подложка (обычно 100 мг) помещается в полипропиленовую сетчатую упаковку размером 3 на 4 см, похожую на одноразовый чайный пакет. Каждый пакет имеет метку. Эти пакеты затем помещаются в полиэтиленовую контейнер, который выступает как реакционный сосуд.
  
• 
  
  
• 
  В случае пептидного синтеза в различные полиэтиленовые контейнеры добавляются различные аминокислоты. В этом случае все пакеты в одном контейнере приобретают связанные со смолой аминокислоты. После этого все пакеты из каждого контейнера собираются в один сосуд для снятия защиты и промывания. Это позволяет провести снятие защиты за одни раз, избегая необходимости снимать защиты отдельно для каждой аминокислоты. После этого пакеты перераспределяются между контейнерами и происходит добавление следующей аминокислоты, затем снятие защиты и промывание, перераспределение для добавления следующей аминокислоты и так далее. Объединенные процедуры снятия зашиты и промывания проходят достаточно быстро. Достоинством этого метода является то, что он дешев и может быть осуществлен без дополнительного оборудования. Основная проблема заключается в том, что он осуществляется вручную и это ограничивает качество и скорость, с которой могут быть получены новые структуры. Поэтому в фармацевтической промышленности сейчас используется автоматизация параллельного синтеза.
  
• 
  Автоматический параллельный синтез
  
• 
  Автоматические синтезаторы могут справляться с параллельным синтезом 42, 96 или 144 структур, в зависимости от числа используемых реакционных ячеек. Твердая подложка используется в форме трубки или иголки (4 мм диаметр и 40 мм длины) которая помещается в каждую реакционную пробирку или ячейку.