Химический синтез пептидов в N-C направлении в растворе с использованием свободных аминокислот в качестве аминокомпонентов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.10, кандидат химических наук Ряднов, Максим Геннадьевич

• Ряднов, Максим Геннадьевич
• кандидат химических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат химических наук Ряднов, Максим Геннадьевич

• Стх

Список принятых сокращений

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ .,.;.

2.1. Инверсный синтез пептидов.

2.2. Рацемизация в пептидном синтезе.

2.2.1. Основные механизмы рацемизации.

2.2.1.1. 5(4Н)-Оксазолоновый механизм

2.2.1.2. Рацемизация при прямом а-депротонировании. 2.2.2. Ы-защитные группы уретанового типа.

2.2.3. Стратегия сведения рацемизации к минимуму на стадиях образования пептидной связи.

2.2.3.1. Использование реагентов-"ловушек".

Карбодиимидный метод синтеза пептидов.

2.2.3.2. Влияние солей переходных металлов на рацемизацию Уникальная роль О.Г* ионов в подавлении рацемизации.

2.2.3.3. Использование изоксазолиевых солей.

2.2.3.4. "Обходные" методы синтеза пептидов.

2.2.4. Определение степени рацемизации. Типы тестов

2.3. Растворимость свободных аминокислот в апротонных растворителях.

3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

3.1. Проблема растворимости свободных аминокислот в апротонных растворителях.

3.2. Подавление рацемизации.

3.3. Инверсный синтез биологически активных пептидов.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4.1. Реагенты и оборудование

4.2. Методика эксперимента

4.2.1. Определение растворимости аминокислот.

4.2.2. Типовая методика получения комплексов

BF3-Py, Э^и-Ру, БЬСз-Ру.

4.2.3. Типовая методика синтеза пептидов в системе апротонный растворитель - неорганическая добавка - третичный амин. 4.2.4. Типовая методика синтеза Вое-, Ъ-, Етос-производных аминокислот в системе диметилформамид - неорганическая . добавка - третичный амин -.,.

4.2.5. Определение кинетики реакций конденсации 7-А1а-ОРГр с ■ фенилаланином, 2-Уа1-0РГр с изолейцином и 2-Уа1-ОН с изолейцином.

4.2.6. Типовая методика определения стенени эпимеризации.

4.2.7. Типовая методика синтеза пептидов в М—>С направлении.

4.2.8. Инверсный синтез Ьеи'-энкефалина.

5. ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Химический синтез пептидов в N-C направлении в растворе с использованием свободных аминокислот в качестве аминокомпонентов»

Несмотря на успешный синтез небольших белковых молекул уже имеющимися методами пептидной химии, пептидный синтез продолжает совершенствоваться, что и позволяет ему оставаться одним из приоритетных направлений развития биоорганической химии. Большое разнообразие химических методов синтеза пептидов можно уместить в две принципиально отличные по направлению схемы наращивания пептидной цепи. Строго говоря, с точки зрения практической ценности, сегодня можно говорить только об одной из них; а именно о классической схеме синтеза.

• Классической схемой синтеза является наращивание пептидной цепи от ее карбоксильного конца к амикиому концу, т. е. в С->К направлении. Одна из основных проблем химического синтеза пептидов - рацемизация в данном случае решается благодаря наличию временных а-амино защитных групп уретанового типа, исключающих рацемизацию на каждой стадии синтеза. Основной лее недостаток данной схемы состоит в обязательном снятии этих защитных групп на каждой стадии после присоединения очередной аминокислоты. Это сопряжено с использованием сильных кислот (например для Вос-группы) или большого избытка оснований (для Ртос-группы) и может привести к побочным реакциям, а значит уменьшению выходов целевых продуктов реакции и загрязнению основного продукта, что требует в свою очередь дополнительной очистки (рис. 1а).

Синтез пептидов в N<—0 направлении

Z-.AAn.pOH Н-ААП-(Ж г-ААп.рААп-ОК

2-ААп.2-ОН Н-ААп.1-ААп-ОК . 4

2-ААп.2-АЛ1.гААП-0К г-ААрААгААз-.-АА„-(Ж

Синтез пептидов в N->0 направлении (инверсный синтез пептидов) г-ААрОН Н-АА2-ОН г-ААгАА2-ОН Н-ААз-ОН

2-ААгАА2-АА3-ОН 4г-ААгААз-ААз-.-АДгОН

Три основные стадии:

1. Активация а-карбоксильной группы

2. Конденсация

3. Деблокирование

Рис. 1а

Две основныестадии:

1. Активация а-карбоксильной группы

2. Конденсация

Рис. 16

Так называемый "инверсный синтез пептидов" представляет собой обратную классической схему синтеза, а, именно, наращивание пептидной цепи в N->0 направлении. При этом в случае использования свободных аминокислот в качестве аминокомпонентов исключается необходимость по-стадийногЪ деблокирования а-амино группы, что значительно упрощает синтез (рис. 16).

Однако, инверсный синтез невозможно осуществить без решения двух важных проблем. Во-первых, необходимо найти условия растворения свободных аминокислот в апротонных растворителях, так как свободные аминокислоты отличаются крайне слабой растворимостью даже в таких апротонных растворителях, как диметилформамид, тетраметилмочевина. гексаметиламид фосфорной кислоты и т.п. Во-вторых, необходимо найти условия, при которых полностью исключается рацемизация на каждой стадии синтеза.

Таким образом, при предпочтении инверсного синтеза классическому варианту (или для решения основного недостатка классического пептидного синтеза) необходимо решить две, не считая достижения высоких выходов на каждой стадии конденсации, серьезные проблемы в инверсном синтезе пептидов: подавит рацемизацию и значительно увеличить растворимость свободных аминокислот в апротонных растворителях.

Настоящая работа посвящена поиску условий проведения свободного от рацемизации химического синтеза пептидов в N->0 направлении с использованием свободных аминокислот в качестве аминокомпонентов (незащищенные по карбоксильной и аминной группам аминокислоты, далее обозначаются как свободные аминокислоты).

Работа состоит из трех частей. Первая посвящена поиску оптимальной безводной апротонной системы растворителей, способствующей растворению свободных аминокислот с целью их дальнейшего использования в пептидном синтезе.

Вторая часть заключается в поиске необходимого решения первоочередных проблем при проведении инверсного синтеза, а именно;

I подавление рацемизации при конденсации и достижение максимальных выходов (близких к количественным) на каждой стадии синтеза. Поиск условий синтеза без рацемизации (метод конденсации, соотношение реагентов, подавляющие рацемизацию добавки) проводился на тестовых трипептидах со свободной СООН группой.

Третьей частью работы является апробация найденных в первой и второй частях условий в синтезе отдельных пептидов в растворе.