Syntéza na pevné fázi
Transkript
Syntéza na pevné fázi
ORGANICKÁ SYNTÉZA NA PEVNÉ FÁZI OCH/OSPF ZS 2012-13 1828 : První laboratorní syntéza Příprava močoviny z kyanatanu amoného Friedrich Wöhler (1800-1882) NH4 CN O T H 2N NH2 „Musím Vám říci, že mohu připravit močovinu, přičemž k tomu nepotřebuji ani ledvinu, ani žádný živý organismus, ať už člověka nebo psa…“ (Z Wöhlorova dopisu J.J. Berzeliovi) Obrovský rozmach - V následujících sto letech více než 1 milion organických sloučenin Organická syntéza = určitá podobnost s gastronomií Rozdíl: Kuchyňská syntéza: reakční směs = hotový produkt Laboratorní syntéza: reakční směs nutno rozdělit („Tohle kdybych sněd celý, tak se mi budou zejtra u prdele rojit včely“) Zdeněk Pohlreich TV Prima 2010 Kritický krok – izolace produktu z reakční směsi: Destilace Extrakce Srážení a filtrace (odsávání) Markantní vliv faktoru izolace v roztokové chemii - mnohastupňové syntézy, např. totální nebo peptidové syntézy: O R1 PS R1 O PS´ NH O PS´ + NH2 R2 PS R1 O O O R2 OH NH NH PS O N H O dipeptid R2 NH2 N H O O PS´ + R3 PS R1 O O R1 O R2 OH R3 NH PS N H NH N H O tripeptid O R1-x H N H n OH peptid PS (PS´) = protektivní skupina O O PS´ PS´ 1963: Syntéza na pevné fázi Příprava tetrapeptidu (L-Leu-L-Ala-L-Gly-L-Val) Merrifield, R. B. Solid phase peptide synthesis. I. The synthesis of a tetrapeptide. J. Am. Chem. Soc. 1963, 85, 2149-2154. › 5 800 citací NO2 Robert B. Merrifield Pol (1921-2006) R1 NO2 O HN Pol + Cl PS PS N H O O NO2 H 2N Pol R2 O + R1 Pol O OH NH H PS N NO2 R1-x Pol N O R2 PS O NO2 R2 O OH R2 O R1-x hydrolýza NaOH N H O O N H HO O H n H n Pol = Polystyrenová pryskyřice Nejčastěji používaný polymerní nosič pro SPOS Kopolymer styrenu a 1-2% divinylbenzenu , částice cca 100 mm Stupeň substituce funkčních skupin X obvykle cca 1 mmol/g Stupeň zesíťování (1-2 % DVB) zajišťuje vhodnou mechanickou stabilitu a nebrání bobtnání polymeru Stupeň substituce (cca 1 mmol/g) zajišťuje rozumnou výtěžnost cílových sloučenin a přitom neovlivňuje schopnost bobtnání polymeru Další typy pryskyřic: např. na bázi polyethylenglykolu, polysacharidů, křemičitanů apod. Bobtnání „vyzpytatelné“ – vliv typu rozpouštědla Bobtnání „nevyzpytatelné“– vliv rozdílných šarží polymeru Bouillon I., Soural, M., Marvin M., Krchnak V., Resins with Identical Specifications Are Not Identical. Identifying a Useful Solid-Phase Resin. Journal of Combinatorial Chemistry 11(2), 213-215, 2009 Polystyrenová matrice způsobuje totální nerozpustnost reakčních intermediátů v použitých rozpouštědlech, důsledkem je: Univerzální a jednoduchá izolace bez ohledu na charakter (mezi)produktů Jednoduché instrumentální vybavení Snadná možnost (polo)automatizace syntézy Jak šetrně odštěpit (mezi)produkt z pevné fáze? Linker = spojnice mezi polymerním nosičem a imobilizovanou komponentou umožňující odštěpení cílového produktu z polymeru za přesně definovaných podmínek neštěpitelná vazba + linker linker + výchozí látka štěpitelná vazba linker výchozí látka Základní rozdělení linkerů podle typu štěpení: Labilní vůči elektrofilům Labilní vůči nukleofilům Štěpitelné UV zářením o specifické vlnové délce Enzymatické štěpení Soural M., Hlavac J., Krchnak V. Linkers for Solid-Phase Peptide Synthesis - book chapter in Amino Acids, Peptides and Proteins in Organic Chemistry Vol.3Building Blocks, Catalysis and Coupling Chemistry, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 273-312, 2010 Kysele labilní linkery - více než 60% v současnosti používaných linkerů O R1 O X O R1 Y Z X N Y R2 X R1 O Y Z Z 1.2 1.1 X R1 N Y R2 1.3 Z 1.4 Z: anchoring group R1 = alkyl or aryl R2 = H or alkyl X = Y = H (benzyl) X = H, Y = Ph (benzhydryl) X = Y = Ph (trityl) „Ladění“ stability, např : HO HO O O HO HO O O 4 O HN Štěpení: O O PAM resin Wang resin SASRIN resin (super acid sensitive resin) HF (TFMSA) 50% (95%) TFA 1% TFA klesající stabilita v kyselém prostředí HN O HAL resin (hyper acid labile) 0.1% TFA O NH2 O O HO + H N Acylace O O O O O Reduktivní aminace H N O NH O O R1 Acylace O O H N N O O N O H O R2 O R1 R2 N H H O H O R1 O O O R1 R2 N R1 + O HN R2 N O O O N H O R1 O O O R2 N H O NH HN R2 R1 Porovnání syntézy na pevné fázi a syntézy v roztoku (výhody vs. nevýhody) Parametr Syntéza v roztoku Syntéza na pevné fázi Syntetický krok navíc Žádný Imobilizace v.l. a štěpení koncového produktu Poměr reaktantů vůči výchozí látce Ekvivalentní Výrazný nadbytek Optimalizace reakcí Krátká Zdlouhavá Analýza Přímo z reakční směsi Vyžaduje štěpení Izolace Časově náročná Rychlá a jednoduchá (Polo)automatizace Složitá Jednoduchá Ztráta produktu během izolace Částečná Žádná Syntetizované množství Libovolné Malé