მყარი ფაზის სინთეზი ან მყარი ფაზის ტექნოლოგია, რომელსაც ხშირად კერამიკას უწოდებენ, ყველაზე გავრცელებულია არაორგანული მასალების წარმოებაში მეცნიერებისა და მრეწველობის სხვადასხვა დარგებისთვის. მათ შორისაა ბირთვული საწვავი, მასალები კოსმოსური ტექნოლოგიებისთვის, რადიოელექტრონიკა, ინსტრუმენტული მოწყობილობა, კატალიზატორები, ცეცხლგამძლეები, მაღალი ტემპერატურის ზეგამტარები, ნახევარგამტარები, ფერო- და პიეზოელექტროები, მაგნიტები, სხვადასხვა კომპოზიტები და მრავალი სხვა.

მყარი ფაზის სინთეზი ემყარება ქიმიურ რეაქციებს, რომლებშიც ერთ-ერთი რეაქტიული ნივთიერება მაინც მყარი ფორმისაა. ასეთ რეაქციებს უწოდებენ ჰეტეროგენულ ან მყარ ფაზას. მყარი ფაზის ურთიერთქმედება, თხევადი ან აირისებრი გარემოს რეაქციებისგან განსხვავებით, შედგება ორი ფუნდამენტური პროცესისგან: თავად ქიმიური რეაქციისა და ნივთიერების რეაქციის ზონაში გადატანისგან.

მყარი მდგომარეობის რეაქციები, რომლებიც მოიცავს კრისტალურ კომპონენტებს, ხასიათდება მათი ატომების ან იონების შეზღუდული მობილურობით და მრავალ ფაქტორზე კომპლექსური დამოკიდებულებით. ეს მოიცავს ისეთებს, როგორიცაა რეაქციაში მოხვედრილი მყარი ნივთიერებების ქიმიური სტრუქტურა და მასთან დაკავშირებული რეაქტიულობა, დეფექტების ბუნება და კონცენტრაცია, რეაქციის ზონის ზედაპირის მდგომარეობა და მორფოლოგია, ურთიერთქმედების რეაგენტების კონტაქტის არეალი, წინასწარი მექანიკური ქიმიური გააქტიურება და რიგი სხვები. ყოველივე ზემოთქმული განსაზღვრავს ჰეტეროგენული რეაქციების მექანიზმების სირთულეს. ჰეტეროგენული რეაქციების შესწავლა ეფუძნება მყარი მდგომარეობის ქიმიას, ქიმიურ ფიზიკას და მყარი სხეულების ზედაპირის ფიზიკურ ქიმიას, თერმოდინამიკისა და კინეტიკის კანონებს.

ხშირად, მყარი მდგომარეობის რეაქციების მექანიზმი განიხილება მხოლოდ იმის საფუძველზე, რომ ექსპერიმენტული მონაცემები ურთიერთქმედების ხარისხის შესახებ დროის ფუნქციის მიხედვით საუკეთესოდ არის აღწერილი ნებისმიერი კონკრეტული კინეტიკური მოდელით და შესაბამისი კინეტიკური განტოლებით. ამ მიდგომამ შეიძლება გამოიწვიოს არასწორი დასკვნები.

პროცესებს მყარ მდგომარეობაში მყოფ მასალებში აქვს მრავალი მნიშვნელოვანი განსხვავება სითხეებში ან აირებში მიმდინარე პროცესებისგან. ეს განსხვავებები, უპირველეს ყოვლისა, დაკავშირებულია მყარ სხეულებში მნიშვნელოვნად (რამდენიმე ბრძანებით) დიფუზიის სიჩქარით, რაც ხელს უშლის სისტემაში კომპონენტების კონცენტრაციის საშუალოდ გაზრდას და, ამრიგად, იწვევს მიმდინარე პროცესების სივრცულ ლოკალიზაციას. სივრცითი ლოკალიზაცია, თავის მხრივ, იწვევს იმ ფაქტს, რომ პროცესის სპეციფიკური სიჩქარე (ან დიფუზიის კოეფიციენტი) და რეაქციის ზონის გეომეტრია ხელს უწყობს პროცესების დაკვირვებულ კინეტიკას. გეომეტრიული ფაქტორებით განსაზღვრული მყარი ფაზის პროცესების ასეთ მახასიათებლებს ტოპოქიმიური ეწოდება. გარდა ამისა, ვინაიდან განსახილველი ტრანსფორმაციები სივრცით ლოკალიზებულია, მათი სიჩქარე შეიძლება განისაზღვროს როგორც თავად პროცესებით ფაზის საზღვარზე (რეაქციის კონტროლი), ასევე ამ ინტერფეისზე რომელიმე კომპონენტის მიწოდების სიჩქარით ან პროდუქტის მოცილებით ( ს) (დიფუზიის კონტროლი). ეს შემთხვევები მარტივი სისტემებისთვის, რომლებისთვისაც მოდელის ვარაუდები დაკმაყოფილებულია, ექსპერიმენტულად შეიძლება განისაზღვროს კონვერტაციის ხარისხის დროზე დამოკიდებულების ფორმით. მყარ სხეულებში ფაზური გარდაქმნების კიდევ ერთი თავისებურება დაკავშირებულია იმ ფაქტთან, რომ მყარ მატრიცაში ახალი ფაზის ბირთვის წარმოქმნა იწვევს ამ უკანასკნელში ელასტიური სტრესების გაჩენას, რომელთა ენერგია რიგ შემთხვევებში გათვალისწინებული უნდა იყოს თერმოდინამიკის განხილვისას. ამ გარდაქმნების.

ფაქტორების დიდი რაოდენობა, რომლებიც გავლენას ახდენენ მყარი ფაზის პროცესების კინეტიკაზე და ამ გზით მიღებული მასალების მიკროსტრუქტურაზე, ასევე განსაზღვრავს ამ პროცესების კლასიფიკაციის ტიპების სიმრავლეს. ამრიგად, სისტემის სტაბილურობის გათვალისწინებით სხვადასხვა ტიპის რყევებთან მიმართებაში, ჰეტეროგენული (სისტემების შემთხვევაში, რომლებიც სტაბილურია დაკავებულ მოცულობის მცირე რყევებამდე და არასტაბილური დიდის მიმართ) და ჰომოგენური (არასტაბილური სისტემების შემთხვევაში. მცირე რყევებამდე) გამოყოფენ პროცესებს. ჰეტეროგენული პროცესებისთვის, მაგალითად, შეიძლება მოვიყვანოთ ტრანსფორმაციები, რომლებიც მიმდინარეობს ბირთვების ფორმირებისა და ზრდის მექანიზმის მიხედვით, ჰომოგენური პროცესებისთვის, გარკვეული წესრიგის დარღვევის გადასვლები და მყარი ხსნარების სპინოდალური დაშლა.

ჰეტეროგენული პროცესების შემთხვევაში აუცილებელია ჰეტეროგენული და ერთგვაროვანი ნუკლეაციის განსხვავება ჰეტეროგენული და ერთგვაროვანი პროცესებისგან. ჰეტეროგენული ნუკლეაცია გულისხმობს ბირთვების წარმოქმნას სტრუქტურულ დეფექტებზე (მათ შორის წერტილოვანი დეფექტები, დისლოკაციები და ფაზის საზღვრები); ერთგვაროვანი ნუკლეაცია - ბირთვების წარმოქმნა მყარი ფაზის დეფექტის გარეშე მოცულობაში.

მყარი ფაზის ტრანსფორმაციის პროდუქტის გაანალიზებით, განასხვავებენ ერთფაზიან და მრავალფაზიან ბირთვებს. მრავალფაზიანი ბირთვების შემთხვევაში პროცესის პროდუქტი არის მრავალფაზიანი კოლონია დამახასიათებელი მიკროსტრუქტურით, რომელიც განისაზღვრება წარმოქმნილი ფაზების საზღვრის ზედაპირული ენერგიით; ამ ტიპის პროცესებს უწოდებენ წყვეტილს, განსხვავებით უწყვეტი პროცესებისგან ერთფაზიანი ბირთვების წარმოქმნისა და ზრდის შემთხვევაში.

მყარი ფაზის გარდაქმნების კლასიფიკაციის კიდევ ერთი გზა ემყარება საწყისი ფაზის შემადგენლობისა და რეაქციის პროდუქტის შემადგენლობის შედარებას. თუ ისინი ემთხვევა, ისინი საუბრობენ დიფუზიის გარეშე პროცესებზე, ხოლო თუ შემადგენლობა იცვლება, ისინი საუბრობენ დიფუზიაზე. უფრო მეტიც, სასარგებლოა განვასხვავოთ არადიფუზიური პროცესებისგან კოოპერატიული პროცესები (მაგალითად, მარტენზიტული ტრანსფორმაცია), რომლებიც წარმოიქმნება საწყისი ფაზის დიდ მოცულობაში ატომების ერთდროული უმნიშვნელო გადაადგილების გზით.

დიფუზიის გარეშე ფაზური გარდაქმნები შეიძლება განსხვავდებოდეს პროცესის დროს მათი თერმოდინამიკური მახასიათებლების ცვლილებით.

პირველი ტიპის ტრანსფორმაციები არის პროცესები, რომლებშიც ხდება ქიმიური პოტენციალის წარმოებულების ცვლილება ტემპერატურის ან წნევის მიმართ. ეს გულისხმობს მკვეთრ ცვლილებას ისეთი თერმოდინამიკური პარამეტრების ფაზური გადასვლისას, როგორიცაა ენტროპია, მოცულობა, ენთალპია და შინაგანი ენერგია. მეორე სახის გარდაქმნების დროს ქიმიური პოტენციალის პირველი წარმოებულები ინტენსიური პარამეტრების მიმართ არ იცვლება, მაგრამ იცვლება უფრო მაღალი რიგის წარმოებულები (მეორიდან დაწყებული). ამ პროცესებში, სისტემის უწყვეტი ენტროპიითა და მოცულობით, ხდება მკვეთრი ცვლილება გიბსის ენერგიის მეორე წარმოებულებით გამოხატულ რაოდენობებში: სითბოს სიმძლავრე, თერმული გაფართოების კოეფიციენტი, შეკუმშვა და ა.შ.

ორ ფაზას შორის მყარი ფაზის რეაქციები (სამ ან მეტ ფაზას შორის კონტაქტები ნაკლებად სავარაუდოა, და შესაბამისი პროცესები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს რამდენიმე ორფაზიანი რეაქციის კომბინაციით) არის დიფუზიური პროცესები და შეიძლება იყოს ჰეტეროგენული ან ჰომოგენური, ჰეტეროგენული და ჰომოგენური ნუკლეაციით. . ასეთ რეაქციებში შესაძლებელია ჰომოგენური პროცესები და პროცესები ერთგვაროვანი ნუკლეაციით, მაგალითად, მეტასტაბილური მყარი ხსნარის წარმოქმნის შემთხვევაში მისი შემდგომი დაშლით (ე.წ. შინაგანი რეაქციები). ასეთი პროცესების მაგალითი შეიძლება იყოს შიდა დაჟანგვა.

თერმოდინამიკური წონასწორობის პირობა მყარი მდგომარეობის ტრანსფორმაციაში, ისევე როგორც ნებისმიერ სხვა ქიმიურ ტრანსფორმაციაში, არის კომპონენტების ქიმიური პოტენციალის თანასწორობა საწყის მასალებში და რეაქციის პროდუქტებში. როდესაც ორი მყარი ფაზა ურთიერთქმედებს, ქიმიური პოტენციალების ეს თანასწორობა შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა გზით: 1) კომპონენტების გადანაწილება საწყის ფაზებში მყარი ხსნარების წარმოქმნით; 2) განსხვავებული კრისტალური სტრუქტურის მქონე ახალი ფაზების წარმოქმნა (რასაც, ფაქტობრივად, ჩვეულებრივ უწოდებენ მყარ ფაზა რეაქციას), და ვინაიდან კომპონენტის ქიმიური პოტენციალი მრავალფაზიანი სისტემის სხვადასხვა ფაზაში არ არის დამოკიდებული ყოველ ფაზაში წონასწორობა მიიღწევა მხოლოდ საწყისი ფაზების სრული ტრანსფორმაციით. მყარი ფაზის რეაქციების მექანიზმის შესახებ ყველაზე სანდო ინფორმაცია მიიღება კომპლექსური გამოყენებით, რაც შესაძლებელს ხდის რეაქტიული სისტემის რამდენიმე პარამეტრის ერთდროულად დაკვირვებას, მათ შორის ფაზის შემადგენლობას, თერმული ეფექტებს, მასის ცვლილებას და სხვა.

მყარი მდგომარეობის რეაქციების თერმოდინამიკური თეორია შემოთავაზებული იყო ვაგნერის მიერ და შემდგომში განვითარებული შმალცრიედის მიერ დამატების რეაქციების მაგალითის გამოყენებით.

დღეისათვის არ არსებობს მრავალფეროვანი ჰეტეროგენული რეაქციების ერთიანი კლასიფიკაცია. ეს გამოწვეულია ასეთი უნივერსალური კლასიფიკაციის საფუძვლად კრიტერიუმის არჩევის სირთულესთან. ქიმიური კრიტერიუმების მიხედვით რეაქციები იყოფა ჟანგვის, შემცირების, დაშლის, კომბინაციის, გაცვლის და ა.შ რეაქციებად. აღნიშნულ კრიტერიუმთან ერთად ფართოდ გამოიყენება, როგორც რეაგენტების ფიზიკური მდგომარეობის ძირითადი კრიტერიუმი:

ყველა ჰეტეროგენული რეაქციის დამახასიათებელი ნიშანია რეაქციის ზონის ფაზის საზღვარზე არსებობა და ლოკალიზაცია. რეაქციის ზონა, როგორც წესი, მცირე სისქის გამოყოფს სივრცის ორ უბანს, რომლებიც დაკავებულია სხვადასხვა შემადგენლობისა და სხვადასხვა თვისებების მქონე ნივთიერებებით. რეაქციის ზონის წარმოქმნის მიზეზები ჩვეულებრივ იყოფა ორ ჯგუფად: დიფუზიური პროცესების შედარებით ნელი და ქიმიური მიზეზები. ბოლო ჯგუფი განპირობებულია ატომების ან მოლეკულების მაღალი რეაქტიულობით, რომლებიც მდებარეობს მყარი რეაგენტის ზედაპირზე ან ორ არსებულ ფაზას შორის. ცნობილია, რომ მყარი ან თხევადი ნივთიერების ზედაპირს აქვს ისეთი თვისებები, რომლებიც განსხვავდება კომპაქტური ნიმუშის ნაყარი თვისებებისგან. ეს ხდის ინტერფეისის თვისებებს სპეციფიკურს. სწორედ აქ ხდება ბროლის შეფუთვის მნიშვნელოვანი გადაწყობა, მცირდება ძაბვები ორ ბროლის გისოსებს შორის და იცვლება ქიმიური შემადგენლობა.

ვინაიდან მასის გადაცემა ხორციელდება დიფუზიით და მყარი ნაწილაკების დიფუზიური მობილურობა დამოკიდებულია მისი სტრუქტურის დეფექტურობაზე, შეიძლება ველოდოთ დეფექტების მნიშვნელოვან გავლენას მყარი ფაზის რეაქციების მექანიზმსა და კინეტიკაზე. ეს ეტაპი წინ უსწრებს რეაგენტების ტრანსფორმაციის ქიმიურ ეტაპს ინტერფეისის ინტერფეისზე. ამრიგად, ჰეტეროგენული რეაქციების კინეტიკა განისაზღვრება როგორც თავად ქიმიური რეაქციის მიმდინარეობის ბუნებით, ასევე ნივთიერების რეაქციის ზონაში მიტანის მეთოდით. ზემოაღნიშნულის შესაბამისად, რეაქციის სიჩქარე შემოიფარგლება ქიმიური სტადიით (ქიმიური კინეტიკა) ან დიფუზიით (დიფუზიის კინეტიკა). ასეთი ფენომენი შეინიშნება რეალობაში.

ვაგნერის აზრით, დიფუზია და, შესაბამისად, რეაქცია მყარ სხეულებში ძირითადად იონებისა და ელექტრონების მობილურობის გამო, ბადის არათანაბარი მდგომარეობის გამო ხდება. გისოსის სხვადასხვა იონები მასში სხვადასხვა სიჩქარით მოძრაობენ. კერძოდ, ანიონების მობილურობა უმეტეს შემთხვევაში უმნიშვნელოა კათიონების მობილურობასთან შედარებით. ამრიგად, დიფუზია და, შესაბამისად, რეაქცია მყარ სხეულებში ხდება კათიონების მოძრაობის გამო. ამ შემთხვევაში, განსხვავებული კათიონების დიფუზია შეიძლება მოხდეს იმავე მიმართულებით ან ერთმანეთისკენ. განსხვავებულად დამუხტული კათიონებით, სისტემის ელექტრული ნეიტრალიტეტი შენარჩუნებულია ელექტრონების მოძრაობის გამო. განსხვავებულად დამუხტული კათიონების მოძრაობის სიჩქარის განსხვავების გამო, სისტემაში წარმოიქმნება ელექტრული პოტენციალი. შედეგად, მცირდება მეტი მოძრავი იონების გადაადგილების სიჩქარე და, პირიქით, ნაკლებად მოძრავისთვის? იზრდება. ამრიგად, მიღებული ელექტრული პოტენციალი არეგულირებს იონის დიფუზიის სიჩქარეს. ეს უკანასკნელი და მის მიერ განსაზღვრული მთელი მყარ მდგომარეობაში ტრანსფორმაციის პროცესის სიჩქარე შეიძლება გამოითვალოს ელექტრონული გამტარობისა და გადაცემის ნომრების საფუძველზე. ცხადია, იონების მიმართული დიფუზია შესაძლებელია მხოლოდ ელექტრულ ველში ან სისტემაში კონცენტრაციის გრადიენტის არსებობისას.

მყარ მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერებების სინთეზისას ხშირად საჭიროა მიღებული პროდუქტის არა მხოლოდ ქიმიური (ელემენტური და ფაზური) შემადგენლობის, არამედ მისი მიკროსტრუქტურული ორგანიზაციის კონტროლიც. ეს გამოწვეულია როგორც ქიმიური (მაგალითად, აქტივობა მყარ ფაზაში რეაქციებში), ასევე მრავალი ფიზიკური (მაგნიტური, ელექტრული, ოპტიკური და ა.შ.) თვისებების ძლიერი დამოკიდებულებით სხვადასხვა იერარქიულ დონეზე მყარის სტრუქტურული ორგანიზაციის მახასიათებლებზე. ამ დონეებიდან პირველი მოიცავს მყარი ნივთიერების შემადგენლობას და სივრცეში ელემენტების ატომების ურთიერთგანლაგების მეთოდს - კრისტალურ სტრუქტურას (ან ატომების უახლოესი საკოორდინაციო გარემოს მახასიათებლებს ამორფულ მყარ სხეულებში), აგრეთვე შემადგენლობას და წერტილოვანი დეფექტების კონცენტრაცია. როგორც მყარი სხეულის სტრუქტურის შემდეგი დონე, ჩვენ შეგვიძლია მივიჩნიოთ გაფართოებული დეფექტების განაწილება კრისტალში, რომელიც განსაზღვრავს რეგიონების ზომებს, რომლებშიც (შესწორებულია წერტილოვანი დეფექტების არსებობისთვის) შეინიშნება ტრანსლაციის სიმეტრია ატომების განლაგებაში. . ასეთი რეგიონები შეიძლება ჩაითვალოს სრულყოფილ მიკროკრისტალებად და ეწოდება თანმიმდევრული გაფანტვის რეგიონებს. თანმიმდევრული გაფანტვის რეგიონებზე საუბრისას, უნდა გვახსოვდეს, რომ ზოგადად, ისინი არ არიან ექვივალენტური კომპაქტური ნაწილაკების, რომლებიც ქმნიან მყარი ფაზის მასალას, რომელიც შეიძლება შეიცავდეს გაფართოებულ დეფექტების მნიშვნელოვან რაოდენობას და, შესაბამისად, თანმიმდევრულ რეგიონებს. გაფანტვა. ნაწილაკებთან თანმიმდევრული გაფანტვის რეგიონების დამთხვევა (რომლებსაც ამ შემთხვევაში ერთ დომენს უწოდებენ) ჩვეულებრივ შეინიშნება ამ უკანასკნელის საკმარისად მცირე (100 ნმ-ზე ნაკლები) ზომებში. შემდგომი სტრუქტურული დონეები შეიძლება დაკავშირებული იყოს ფხვნილის ან კერამიკული მასალის შემქმნელი ნაწილაკების ფორმასა და ზომასთან, მათ აგრეგაციასთან, პირველადი აგრეგატების აგრეგაციასთან და ა.შ.

მყარი ფაზის მასალების სხვადასხვა გამოყენებას აქვს განსხვავებული, ხშირად წინააღმდეგობრივი მოთხოვნები ზემოთ ჩამოთვლილ სტრუქტურულ მახასიათებლებზე და, შესაბამისად, მოითხოვს სხვადასხვა სინთეზურ მეთოდებს. აქედან გამომდინარე, უფრო სწორია ვისაუბროთ არა მყარი ფაზის ნივთიერებების, არამედ მყარი ფაზის მასალების სინთეზის მეთოდებზე და თითოეულ შემთხვევაში შევარჩიოთ სინთეზის მეთოდი მიღებული პროდუქტის შემდგომი გამოყენების სფეროს გათვალისწინებით.

ზოგად შემთხვევაში, მყარი ფაზის მასალების სინთეზის მეთოდები შეიძლება კლასიფიცირდეს გამოყენებული ქიმიური პროცესების ნაკადის თერმოდინამიკურად წონასწორობის პირობებიდან მათი დაშორების მიხედვით. ზოგადი კანონების შესაბამისად, წონასწორობისგან შეძლებისდაგვარად შორს არსებული მდგომარეობის შესაბამის პირობებში, შეინიშნება ნუკლეაციის სიჩქარის მნიშვნელოვანი გადამეტება წარმოქმნილი ბირთვების ზრდის ტემპზე, რაც აშკარად იწვევს ყველაზე დისპერსიული პროდუქტის მიღებას. თერმოდინამიკური წონასწორობის მახლობლად პროცესის განხორციელების შემთხვევაში უკვე წარმოქმნილი ბირთვების ზრდა უფრო სწრაფად ხდება, ვიდრე ახლის წარმოქმნა, რაც თავის მხრივ შესაძლებელს ხდის მსხვილმარცვლოვანი (შეზღუდულ შემთხვევაში, ერთკრისტალური) მასალების მიღებას. კრისტალების ზრდის ტემპი ასევე დიდწილად განისაზღვრება მათში გაფართოებული (არა წონასწორული) დეფექტების კონცენტრაციით.

კომბინატორული სინთეზი შეიძლება განხორციელდეს არა მხოლოდ ხსნარში (თხევადი ფაზის სინთეზი), არამედ მყარი ქიმიურად ინერტული ფაზის ზედაპირზე. ამ შემთხვევაში, პირველი საწყისი მასალა ქიმიურად "იკერება" ფუნქციურ ჯგუფებზე პოლიმერული მატარებლის ზედაპირზე (ყველაზე ხშირად გამოიყენება ესტერი ან ამიდური ბმა) და მუშავდება მეორე საწყისი მასალის ხსნარით, რომელიც მიიღება მნიშვნელოვანი ჭარბი ისე, რომ რეაქცია მიდის დასრულებამდე. რეაქციის ამ ფორმას აქვს გარკვეული მოხერხებულობა, რადგან პროდუქტების იზოლაციის ტექნიკა გაადვილებულია: პოლიმერი (ჩვეულებრივ გრანულების სახით) უბრალოდ იფილტრება, კარგად ირეცხება მეორე რეაგენტის ნარჩენებისგან და სამიზნე ნაერთია. მისგან ქიმიურად გამოყოფილი.

ორგანულ ქიმიაში არ არსებობს არც ერთი რეაქცია, რომელიც პრაქტიკაში ნებისმიერ შემთხვევაში უზრუნველყოფს სამიზნე პროდუქტების რაოდენობრივ მოსავალს. ერთადერთი გამონაკლისი არის, როგორც ჩანს, ორგანული ნივთიერებების სრული წვა ჟანგბადში მაღალ ტემპერატურაზე CO 2 და H 2 O. ამიტომ, სამიზნე პროდუქტის გაწმენდა ყოველთვის შეუცვლელი და ხშირად ყველაზე რთული და შრომატევადი ამოცანაა. განსაკუთრებით რთული ამოცანაა პეპტიდების სინთეზის პროდუქტების გამოყოფა, მაგალითად, პოლიპეპტიდების რთული ნარევის გამოყოფა. მაშასადამე, სწორედ პეპტიდების სინთეზში გახდა ყველაზე ფართოდ გამოყენებული მყარ პოლიმერულ სუბსტრატზე სინთეზის მეთოდი, რომელიც შეიქმნა 1960-იანი წლების დასაწყისში R.B. Merifield-ის მიერ.

მერიფილდის მეთოდის პოლიმერის გადამზიდავი არის მარცვლოვანი ჯვარედინი პოლისტირონი, რომელიც შეიცავს ქლორომეთილის ჯგუფებს ბენზოლის რგოლებში, რომლებიც აკავშირებენ საყრდენს პოლიპეპტიდის პირველ ამინომჟავის ნარჩენს. ეს ჯგუფები გარდაქმნიან პოლიმერს ბენზილქლორიდის ფუნქციურ ანალოგად და აძლევენ უნარს ადვილად წარმოქმნას ესტერიული ბმები კარბოქსილატ ანიონებთან რეაქციისას. ასეთი ფისის კონდენსაცია N-დაცულ ამინომჟავებთან იწვევს შესაბამისი ბენზილის ეთერების წარმოქმნას. N-დაცვის მოცილება იძლევა პირველი ამინომჟავის C-დაცულ წარმოებულს, რომელიც კოვალენტურად არის დაკავშირებული პოლიმერთან. გათავისუფლებული ამინო ჯგუფის ამინოაცილირება მეორე ამინომჟავის N-დაცული წარმოებულით, რასაც მოჰყვება N- დაცვის მოცილება, იწვევს პოლიმერთან შეკავშირებულ ანალოგიურ დიპეპტიდურ წარმოებულს:

ასეთი ორეტაპიანი ციკლი (დეპროტექცია - ამინოაცილირება) პრინციპში შეიძლება განმეორდეს იმდენჯერ, რამდენჯერაც საჭიროა მოცემული სიგრძის პოლიპეპტიდური ჯაჭვის ასაგებად.

მერიფილდის იდეების შემდგომი განვითარება, უპირველეს ყოვლისა, მიმართული იყო სუბსტრატებისთვის ახალი პოლიმერული მასალების ძიებასა და შექმნაზე, პროდუქტების გამოყოფის მეთოდების შემუშავებაზე და პოლიპეპტიდების სინთეზის მთელი ციკლისთვის ავტომატური დანადგარების შექმნაზე.

მერიფილდის მეთოდის ეფექტურობა დადასტურებულია მთელი რიგი ბუნებრივი პოლიპეპტიდების, კერძოდ ინსულინის წარმატებული სინთეზით. განსაკუთრებით ნათლად მისი უპირატესობები გამოვლინდა ფერმენტ რიბონუკლეაზას სინთეზის მაგალითზე. ასე, მაგალითად, მნიშვნელოვანი ძალისხმევის ფასად, რამდენიმე წლის განმავლობაში, ჰირშმანმა და 22 თანამშრომელმა შეასრულეს ფერმენტ რიბონუკლეაზას (124 ამინომჟავის ნარჩენი) სინთეზი ტრადიციული თხევადი ფაზის მეთოდების გამოყენებით. თითქმის ერთდროულად, იგივე ცილა მიიღეს მყარი ფაზის ავტომატური სინთეზით. მეორე შემთხვევაში სინთეზი, რომელიც სულ 11931 სხვადასხვა ოპერაციას მოიცავდა, მათ შორის 369 ქიმიურ რეაქციას, სულ რამდენიმე თვეში ორმა მონაწილემ (გატი და მერიფილდი) შეასრულა.

მერიფილდის იდეები საფუძვლად დაედო სხვადასხვა სტრუქტურის პოლიპეპტიდების ბიბლიოთეკების კომბინატორული სინთეზის სხვადასხვა მეთოდების შექმნას.

ასე რომ, 1982 წელს შემოგვთავაზეს მყარ ფაზაზე პეპტიდების მრავალსაფეხურიანი პარალელური სინთეზის ორიგინალური სტრატეგია, რომელიც ცნობილია როგორც „სპლიტ მეთოდი“ ( გაყოფა- გაყოფა, გამოყოფა) ან „მიქსი და გაყოფის“ მეთოდი (ნახ. 3). მისი არსი შემდეგია. ვთქვათ, რომ სამი ამინომჟავიდან (A, B და C) თქვენ უნდა მიიღოთ ტრიპეპტიდების ყველა შესაძლო კომბინაცია. ამისათვის მყარი პოლიმერის მატარებლის (P) გრანულები იყოფა სამ თანაბარ ნაწილად და მუშავდება ერთ-ერთი ამინომჟავის ხსნარით. ამ შემთხვევაში, ყველა ამინომჟავა ქიმიურად უკავშირდება პოლიმერის ზედაპირს მათი ერთ-ერთი ფუნქციური ჯგუფის მიერ. სამი კლასის მიღებულ პოლიმერებს საფუძვლიანად ურევენ და ნარევი ისევ სამ ნაწილად იყოფა. შემდეგ თითოეული ნაწილი, რომელიც შეიცავს სამივე ამინომჟავას თანაბარი რაოდენობით, კვლავ მკურნალობენ იმავე სამი ამინომჟავიდან ერთით და მიიღება ცხრა დიპეპტიდი (თითოეული სამი პროდუქტის სამი ნარევი). კიდევ ერთი შერევა, სამ თანაბარ ნაწილად დაყოფა და ამინომჟავებით დამუშავება იძლევა სასურველ 27 ტრიპეპტიდს (ცხრა პროდუქტის სამი ნაზავი) სულ რაღაც ცხრა ეტაპად, ხოლო მათი ცალკე მიღება მოითხოვს 27 × 3 = 81 სტადიის სინთეზს.

„ბიოლოგი. ჟურნალი სომხეთი, 1 (65), 2013 SOLID-PHASE SYNTHESIS OF CARDIACACTIVE PEPTIDE Isolated FROM PIG ATRIUM G.S. ჩაილიანის ბიოქიმიის ინსტიტუტი. ბუნიატიანის NAS RA ..."

ექსპერიმენტული და თეორიული სტატიები

ექსპერიმენტული და თეორიული სტატიები

ბიოლოგი. ჟურნალი სომხეთი, 1 (65), 2013 წ

გულის პეპტიდის მყარი ფაზის სინთეზი,

იზოლირებულია ღორის ატრიუმისგან

გ.ს. ჩაილიანი

ბიოქიმიის ინსტიტუტი. ბუნიათიანის NAS RA

[ელფოსტა დაცულია].

კვლევის გასაგრძელებლად აკად. გალოიან, ჩვენ ჩავატარეთ ექსპერიმენტების სერია ღორის გულის წინაგულებიდან და ყურის ნაწილებიდან ახლად იზოლირებული პეპტიდური ნაერთების იზოლირების, გაწმენდისა და ბიოლოგიური ორიენტაციის დასადგენად. ბიოტესტების ჩასატარებლად საჭირო იყო შესწავლილი ნიმუშების მოსამზადებელი რაოდენობით მიღება. ამისათვის გამოვიყენეთ პეპტიდების მყარი ფაზის სინთეზის მეთოდი მისი შემდგომი მოდიფიკაციით. სინთეზირებული პრეპარატების სისუფთავე და იდენტურობა შემოწმდა მაღალი ხარისხის თხევადი ქრომატოგრაფიით და მასის სპექტრული ანალიზით.

მყარი ფაზის სინთეზი - fmoc-ამინომჟავები - HPLC - ფენილიზოთიოციანატი - მასის სპექტრული ანალიზი:

fmoc- – – გალოიანის მიერ დადგენილი შემდგომი კვლევებისთვის ჩატარდა ექსპერიმენტების სერია ღორის წინაგულებიდან გამოყოფილი პეპტიდების იზოლაციის, გაწმენდისა და ბიოლოგიური მიმართულების განსაზღვრაზე. ბიოტესტირების ჩასატარებლად საჭირო იყო ნიმუშების მოსამზადებელი რაოდენობა. გამოყენებული იყო მყარი ფაზის პეპტიდის სინთეზის შეცვლილი მეთოდი. სინთეზირებული პეპტიდის სისუფთავე და იდენტურობა განისაზღვრა HPLC-ით და მას-სპექტრული ანალიზით.

მყარი ფაზის სინთეზი - მაღალი ხარისხის თხევადი ქრომატოგრაფია - მასის სპექტრომეტრია - fmoc-ამინომჟავები - კარდიოპეპტიდები - წინაგულები გალოიანმა და სხვებმა შეისწავლეს ჰიპოთალამუსის ნეიროჰორმონების რეგულირების გზები და მოქმედების მექანიზმები ორგანიზმის სხვადასხვა პროცესებზე.

ისეთი სისტემის ურთიერთდაკავშირებული, ურთიერთდამოკიდებული, ინტეგრალური ფუნქციონირების იდეის დადასტურება, როგორიცაა ჰიპოთალამუსი - ჰიპოფიზის ჯირკვალი - თირკმელზედა ჯირკვლები, იყო გარდამტეხი მომენტი ენდოკრინოლოგიაში. ამ კონცეფციის შევსება ღორის ატრიუმისგან იზოლირებული გულის აქტიური პეპტიდის მყარი ფაზის სინთეზი ტუალური ტრიადის მიერ წამოყენებული გალოიანის მიერ ჰიპოთალამუს-ჰიპოფიზის ჯირკვლის ურთიერთქმედების შესახებ.

- გული, უდიდესი სამეცნიერო მიღწევაა. შემდგომში აღმოაჩინეს ახალი ქსოვილი-სამიზნე-გული, აჩვენეს ამ ორგანოს უნარი გააკონტროლოს კონკრეტული პეპტიდების ფუნქციონირება, ასევე ამ პეპტიდების მეშვეობით ჰიპოთალამუსსა და გულს შორის უკუკავშირის მექანიზმის არსებობა.

კარდიოაქტიური ნაერთების აღმოჩენა - ნეიროჰორმონი K, C, G და მრავალი სხვა სხვადასხვა ცხოველის ჰიპოთალამუსში იყო მუშაობის დასაწყისი არა მხოლოდ ამ ნეიროჰორმონების მოქმედების მოლეკულური მექანიზმების შესწავლაზე, არამედ ძიებაზეც. გულში მსგავსი ნაერთებისთვის. კარდიოაქტიური პრინციპების ბიოქიმიური და ფიზიკოქიმიური თვისებების ყოვლისმომცველი შესწავლის საფუძველი იყო მონაცემები გულის კუნთში 2 კარდიოაქტიური ნაერთების არსებობის შესახებ. ნეიროჰორმონის „C“ მონაწილეობა გლიკოლიზური პროცესების რეგულირებაში და ციკლური ნუკლეოტიდების დონე დადგინდა PDE cAMP-ის, cAMP-დამოკიდებული პროტეინ კინაზას და ა.შ. ინჰიბირებით. ნაჩვენებია, რომ ეს ნაერთი დაბალი მოლეკულური წონაა და ეკუთვნის გლიკოპეპტიდებს.

ანალიტიკური ქრომატოგრაფიისა და პეპტიდების სინთეზის ლაბორატორიაში ჩავატარეთ მუშაობა ღორის გულის წინაგულებიდან და ყურის უბნებიდან პეპტიდური ნაერთების გამოყოფაზე და გაწმენდაზე. მოსამზადებელი HPLC-ით პეპტიდური ფრაქციების გამოყოფის დროს ჩვენ გამოვყავით და გავწმინდეთ ერთგვაროვან მდგომარეობაში პეპტიდური ბუნების 20 ნაერთი. ბიოლოგიური ფოკუსის დასადგენად, ყველა პრეპარატი შემოწმდა ვირთხებში ეკგ კომპონენტების ცვლილებაზე. ექსპერიმენტების შედეგებმა აჩვენა, რომ 7 ნაერთს აქვს ეკგ-ს გარკვეულ კომპონენტებზე გავლენის მრავალმხრივი ფაქტორები.

პეპტიდმა No7 აჩვენა უდიდესი აქტივობა R კომპონენტის ამპლიტუდის, QRS კომპლექსის ხანგრძლივობის, S ამპლიტუდის და სხვა პარამეტრების შეცვლაში.

ამ პრეპარატის მოქმედების ბიოლოგიური მექანიზმების შესასწავლად საჭირო გახდა საცდელი ნიმუშის დიდი რაოდენობით არსებობა. იმის გამო, რომ ბიოლოგიური პროდუქტების იზოლაციისა და გაწმენდის პროცესი უკიდურესად არაეფექტური, შრომატევადი, შრომატევადია და ვერ უზრუნველყოფს კარგ რეპროდუცირებას, უაღრესად მნიშვნელოვანი გახდა ამ პრეპარატის ქიმიური სინთეზის განხორციელება. პეპტიდების ქიმიური სინთეზის სფეროში მსოფლიო ლიტერატურის გაანალიზებით, მივედით დასკვნამდე, რომ ჩვენთვის ყველაზე ოპტიმალურია მყარი ფაზის სინთეზის მეთოდი fmoc-დაცული ამინომჟავების გამოყენებით. 1984 წელს აღმოჩენილი, მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზს ბევრი უპირატესობა აქვს ჩვეულებრივ სინთეზთან შედარებით ეფექტურობის, ასევე მოსახერხებელი დამუშავებისა და გაწმენდის თვალსაზრისით.

რამდენიმე განსხვავებული მეთოდის გამოყენებით: ამ პრეპარატის ჰიდროლიზი, ამინომჟავების მოდიფიკაცია ფენილიზოთიოციანატით, მივიღეთ No7 პეპტიდის ამინომჟავური შემადგენლობა. მასობრივი სპექტრული და NMR ანალიზების, ედმონის დეგრადაციის მონაცემების გამოყენებით, ჩვენ მოვახერხეთ No7 პეპტიდის არა მხოლოდ ამინომჟავის შემადგენლობის, არამედ ამინომჟავური თანმიმდევრობის მიღება.

Phe-Val-Pro-Ala-Met-Gly-Ile-Arg-Pro მყარი ფაზის სინთეზის ეფექტური პროცესი დიდწილად დამოკიდებულია მისი განხორციელებისთვის სხვადასხვა პირობების სწორ არჩევანზე, როგორიცაა ფისოვანი, გამხსნელი და სინთეზის კინეტიკა. ეს ცვლადები გავლენას ახდენს ფისის შეშუპების ხარისხზე და ამინომჟავებთან მის კავშირზე, შემაკავშირებელ ადგილების რაოდენობაზე, რაც საბოლოოდ გავლენას ახდენს პეპტიდის მთლიან სინთეზზე. ჩვენ მოვარგეთ მყარი ფაზის სინთეზის პროცესი ჩვენს შესწავლილ პეპტიდებთან მიმართებაში, მათი ამინომჟავების თანმიმდევრობის თავისებურებების გათვალისწინებით.

გ.ს. CHAILYAN მასალა და მეთოდები. გამოყენებული ყველა რეაგენტი, გამხსნელი, ფისები არის Advanced Chem Techcompany. ჩვენ გამოვიყენეთ fmoc ჯგუფები ამინომჟავების N-ბოლოების დასაცავად სინთეზის დროს და დიმეთილფორმამიდი (DMF), როგორც გამხსნელი მთელი სინთეზის დროს. სუბსტრატად გამოვიყენეთ მჟავა-ლაბილი 2-ქლოროტრიტილის ფისი. დამცავი fmoc ჯგუფების მოცილება განხორციელდა პიპერიდინის ხსნარის გამოყენებით DMF-ში.

სინთეზის პროცესში ძალიან მნიშვნელოვანია პირველი ამინომჟავის დაშვება ფისზე. ორი გრამი 2Cl-Trt ფისი ჩაასხეს 10 მლ შპრიცში. DMF შეიყვანეს შპრიცში, ფისს აძლევდნენ 15 წუთის განმავლობაში. ამის შემდეგ, DMF გარეცხილია. შემდეგ, პირველი ამინომჟავის ხსნარი (fmoc-Pro) და რეაქციის აქტივატორი (DIPEA) შეიყვანეს შპრიცში 1 RESIN/1.2 FMOC-PRO/4DIPEA თანაფარდობით. პირველი ამინომჟავის დარგვის რეაქცია გაგრძელდა 3 საათს, სინთეზის ძალიან მნიშვნელოვანი პირობაა პირველი ამინომჟავის დარგვის შემდეგ თავისუფალი შემაერთებელი საშუალებების არარსებობა, ამიტომ პირველ ამინომჟავასთან შეკავშირების შემდეგ ფისი დამუშავდა ნარევით. მეთილენი, DIPEA (დიიზოპროპილეთილამინი) და DMF თანაფარდობით 80DMF/15MEOH/5DIPEA დარჩენილი თავისუფალი ბოლოების დასაბლოკად. ამის შემდეგ ფისი გარეცხეს DMF-ით 5-ჯერ 5 წუთის განმავლობაში. შემდეგ, ამინომჟავების ბლოკირება მოხდა პიპერიდინის 30%-იანი ხსნარით DMF-ში 8-ჯერ 5 წუთის განმავლობაში. ამის შემდეგ ფისი გარეცხეს DMF-ით 5-ჯერ 5 წუთის განმავლობაში. ეს ციკლი მეორდებოდა პეპტიდის სინთეზის განმავლობაში. ყოველი ამინომჟავის დამატებისა და დაბლოკვის საფეხურის შემდეგ, რეაქციის პროგრესი კონტროლდებოდა კაიზერის ტესტით, რომელიც წარმოადგენს ნინჰიდრინის რეაქციას თავისუფალ ამინოჯგუფთან დამახასიათებელი მუქი ლურჯი ფერის შესაქმნელად. ამ ტესტის წყალობით შესაძლებელი გახდა ამინომჟავების დატვირთვისა და ბლოკირების რეაქციების ეტაპობრივი კონტროლი.

სინთეზირებული მე-7 პეპტიდის გაწმენდა და კონტროლი განხორციელდა უოტერსის (აშშ) 2-კომპონენტიან მოსამზადებელ HPLC სისტემაზე. ნიმუშის ინექციისთვის გამოყენებული იქნა Rheodyne ინჟექტორი მარყუჟის მოცულობით 500 μl. გამოვლენა განხორციელდა 190-360 ნმ დიაპაზონში. ჩვენ გამოვიყენეთ "Symmetry Si-100 C18" (4.6x250 მმ) სვეტი საპირისპირო ფაზის HPLC-სთვის. ნაკადის სიჩქარე იყო 50 მლ/წთ. გამოყენებული იყო გრადიენტური გამწმენდი სისტემა H2O/ACN/TFA (98/2/0.1) / (0.100.0.1). ანალიზის დრო 15 წთ. რექრომატოგრაფია ჩატარდა Knauer HPLC ანალიზურ სისტემაზე. გამოყენებული იქნა XbridgeC18 სვეტი (2.6x150 მმ). გამოვლენა განხორციელდა 214 ნმ.

მიღებული მონაცემების დასადასტურებლად სინთეზირებულ პრეპარატს ჩაუტარდა მასობრივი სპექტრული ანალიზი კსუ „ანალიტიკური სპექტრომეტრიაზე“.

Შედეგები და დისკუსია. ქრომატოგრამაზე მიღებული მონაცემები ვარაუდობს, რომ სინთეზირებული პეპტიდის No7 სისუფთავე გაწმენდის შემდეგ 99,6%-ზე მეტია (ნახ. 1).

–  –  –

ჩვენ ჩავატარეთ მშობლიური პეპტიდის No7 შედარებითი ქრომატოგრაფიული ანალიზი X-bridgeC18 სვეტზე იმავე პირობებში, როგორც მისი სინთეზირებული ანალოგი. შედარების შედეგები წარმოდგენილია (ნახ. 2).

ღორის ატრიიდან გამოყოფილი კარდიოაქტიური პეპტიდის მყარი ფაზის სინთეზი

–  –  –

ბრინჯი. ნახ. 4. სინთეზირებული (A) და ბუნებრივი (B) პრეპარატების სპექტროგრამები.

გ.ს. CHAILYAN როგორც ქრომატოგრამების შედარებიდან ჩანს, სინთეზირებული ანალოგი და მშობლიური პეპტიდი No7 იდენტურია მასით და გამოშვების დროით, რაც მიუთითებს მათი სტრუქტურისა და ამინომჟავების თანმიმდევრობის იდენტურობაზე. ამრიგად, მყარი ფაზის პეპტიდის სინთეზის მეთოდის გამოყენებით და შესწავლილი პეპტიდის სტრუქტურული თავისებურებების გათვალისწინებით, მოვახერხეთ 9 ამინომჟავისგან შემდგარი მშობლიური პეპტიდის ერთგვაროვანი და იდენტური მიღება. სამომავლოდ, პრეპარატის საკმარისი რაოდენობის არსებობით, ჩვენ ვგეგმავთ ბიოტესტების სერიის ჩატარებას, რათა განვსაზღვროთ არა მხოლოდ ამ პეპტიდის მიერ გულის აქტივობის რეგულირების გზები, არამედ სხვა ორგანოებსა და სისტემებზე მოქმედების მექანიზმები.

ლიტერატურა

პოპოვა T.V., Srapionyan R.M., Galoyan A.A. ახალი ხარის გულში აღმოჩენა და იდენტიფიკაცია 1.

კარდიოაქტიური ცილები. Კითხვა. თაფლი. ქიმია, 37, 2, გვ. 56-58, 1991 წ.

Srapionyan R.M., Sahakyan S.A., Sahakyan F.M., Galoyan A.A. იზოლაცია და დახასიათება 2.

ნეიროჰორმონის C მატარებელი ცილის კარდიოაქტიური ტრიპსული ფრაგმენტი. ნეიროქიმია, 2, 3, გვ. 263-271, 1983 წ.

სრაპიონიანი, რ.მ. მისირიანი, ს.ს. დაბალი მოლეკულური წონის კორონა აქტიური ნაერთების გამოყოფა 3.

გულის კუნთი გელის ფილტრაციისა და პოლიაკრილამიდის გელის ელექტროფორეზის კომბინაციით. ბიოლოგი. ჟურნალი სომხეთი, 27, 10, 102-104, 1974 წ.

4. სრაპიონიანი, რ.მ. პოპოვა, ტ.ვ. გალოიანი, ა.ა. კარდიოაქტიური ცილის კომპლექსების განაწილება სხვადასხვა ცხოველის გულში. ბიოლოგი. ჟურნალი სომხეთი, 40, 7, 588-590, 1987 წ.

5. Galoyan A. Theregulation of Neurosecretion and Hormones of Hypothalamo-Neurohypophyseal System, სსრკ, 1963 წ.

6. გალოიანი ა.ა. ახალი კარდიოაქტიური ჰორმონების და ფუნქციური სისტემის იმუნომოდულატორების ბიოქიმია ნეიროსეკრეტორული ჰიპოთალამუსი, ენდოკრინული გული. Science Publ. გვ. 240, 1997 წ.

7. Galoyan A.A., Besedovsky H. Handbook of Neurochemistry and molecular Neurobiology, 3rd edition, Springer Publishers, 500 გვ., 2008 წ.

8. Galoyan A.A., ტვინის ნეიროსეკრეტორულიციტოკინები: იმუნური პასუხი და ნეირონული გადარჩენა, VIII, 188 გვ., 2004 წ.

9. გალოიანი ა.ა., სრაპიონიანი რ.მ. ჰიპოთალამუსიდან გამოყოფილი კორონაროდილაციური ცილების გაწმენდა. დოკლ. აკად. NaukArm.SSR, 42, 4, გვ. 210-213, 1966 წ.

10. მარტი ჯ., სმიტი მ. მარტის მოწინავე ორგანული ქიმია. გამოქვეყნებულია John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, გვ. 133, 2007 წ.

–  –  –

მსგავსი სამუშაოები:

« COMMUNITIES გამომცემლობა "NAUKA" მოსკოვი 1979 UDC 581.55:56.017 Plot n i k v VV მცენარეთა თემების სტრუქტურის ევოლუცია. მ.: ნაუკა, გვ. 1979, 276 თანამედროვე მეტალზე...»

„მუზეუმის ფონდის იზვესტია. A.A. Brauner №2 ტომი I 2004 მუზეუმის ფონდის შრომები. A. A. Brauner ტომი I No. 2 2004 სამეცნიერო ჟურნალი დაარსდა 2003 წლის დეკემბერში გამოქვეყნდა წელიწადში 4-ჯერ სახელმწიფო რეგისტრაციის სერთიფიკატი OD No. 913 დათარიღებული 13.12.2003 დამფუძნებელი და გამომცემელი ... "

გამოგონება ეხება მყარი ფაზის მეთოდს H-D--Nal--Thr-NH2 ფორმულის პეპტიდის სინთეზისთვის, რომელიც იყენებს Boc-დაცულ და Fmoc-დაცულ ამინომჟავებს და ქლორმეთილირებული პოლისტიროლის ფისს. 10 ზ.პ. ვ-ლი.

ტექნოლოგიის სფერო, რომელსაც ეკუთვნის გამოგონება

წინამდებარე გამოგონება ეხება სამ ან მეტ ამინომჟავის ნარჩენების შემცველი პეპტიდის მომზადების მეთოდს, რომელსაც აქვს N-ტერმინალური ამინომჟავა, ბოლო ამინომჟავა N-ტერმინალური ამინომჟავის მიმდებარედ და C-ტერმინალური ამინომჟავა.

წინა ხელოვნება

მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზი დაინერგა 1963 წელს, რათა გადაილახოს შუალედური გამწმენდი საფეხურების მრავალი პრობლემა, რომელიც დაკავშირებულია პეპტიდების ხსნარის სინთეზთან (Stewart et. al. Solid Phase Peptide Synthesis. Pierce Chemical Co., 2nd ed., 1984). მყარი ფაზის სინთეზის დროს ამინომჟავები იკრიბება (მაგ., უერთდება) პეპტიდში ნებისმიერი სასურველი თანმიმდევრობით, ხოლო ჯაჭვის ერთი ბოლო (მაგ. C-ბოლო) მიმაგრებულია უხსნად გადამზიდავთან. მას შემდეგ, რაც სასურველი თანმიმდევრობა აწყობილი იქნება მატარებელზე (საყრდენი), პეპტიდი შემდეგ გამოიყოფა (ანუ იშლება) მატარებლიდან. ორი სტანდარტული დამცავი ჯგუფი ამინომჟავების α-ამინო ჯგუფების დასაკავშირებლად არის Boc, რომელიც ამოღებულია ძლიერი მჟავით და Fmoc, რომელიც ამოღებულია ფუძით. წინამდებარე გამოგონება ეხება პეპტიდების წარმოების მოსახერხებელ მეთოდს α-ამინო ჯგუფებისთვის ამ ორივე დაცვის კომბინაციის გამოყენებით ერთ სინთეზში ქლორმეთილირებული პოლისტიროლის იაფფასიან ფისზე.

მყარი ფაზის პეპტიდის სინთეზის შემუშავებისას რომელიმე ზემოაღნიშნული α-ამინოდაცვითი სქემის გამოყენებით, მნიშვნელოვანია, რომ პეპტიდის შემადგენელი ამინომჟავების ნებისმიერი რეაქტიული „გვერდითი ჯგუფი“ დაცული იყოს ჯაჭვის შეკრების დროს არასასურველი ქიმიური რეაქციებისგან. ასევე სასურველია, რომ სხვადასხვა გვერდითი ჯგუფების დასაცავად არჩეული ქიმიური ჯგუფები არ მოიხსნას რეაგენტებით, რომლებიც გამოიყენება .ბეტა-ამინო ჯგუფების დასაცავად. მესამე, მნიშვნელოვანია, რომ მზარდი პეპტიდური ჯაჭვის კავშირი ფისის ნაწილაკთან იყოს რეზისტენტული რეაგენტების მიმართ, რომლებიც გამოიყენება ჯაჭვის აწყობის პროცესში, ნებისმიერი ტიპის α-ამინო დაცვის მოსაშორებლად. Fmoc-ის გამოყენებით α-ამინო დაცვის სქემის შემთხვევაში, გვერდითი ჯგუფის დაცვა უნდა იყოს მდგრადი ტუტე რეაგენტების მიმართ, რომლებიც გამოიყენება Fmoc-ის მოსაშორებლად. პრაქტიკაში, ეს გვერდითი ჯაჭვის დამცავი ჯგუფები, როგორც წესი, ამოღებულია რბილად მჟავე რეაგენტებით, პეპტიდური ჯაჭვის შეკრების დასრულების შემდეგ. თუ გამოიყენება β-ამინო ჯგუფის დაცვის სქემა Boc-ის გამოყენებით, გვერდითი ჯგუფის დაცვა უნდა იყოს მდგრადი სუსტად მჟავე რეაგენტის მიმართ, რომელიც გამოიყენება Boc ჯგუფის მოსაშორებლად თითოეულ ციკლში. პრაქტიკაში, ეს გვერდითი ჯაჭვის დამცავი ჯგუფები β-ამინო დაცვის სქემაში Boc-ით ჩვეულებრივ ამოღებულია უწყლო HF-ით პეპტიდური ჯაჭვის შეკრების დასრულების შემდეგ. ამრიგად, პრაქტიკაში, გვერდითი ჯაჭვის დამცავი ჯგუფები α-ამინო დაცვის სქემაში Fmoc-ით არ არის სტაბილური იმ პირობებში, რომლებიც გამოიყენება Boc-ით α-ამინო ჯგუფების დასაცავად. ამიტომ, α-ამინო ჯგუფების დაცვის ორი ტიპი არ არის გაერთიანებული პეპტიდური ჯაჭვის აწყობისას მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზში. გარდა ამისა, მიუხედავად იმისა, რომ პეპტიდების სინთეზში გამოყენებული ყველაზე იაფი პოლიმერული ფისი (ქლორმეთილირებული პოლისტირონი ან "Maryfield რეზინი") ფართოდ გამოიყენება Boc ჯგუფებით დაცულ ამინომჟავებთან ერთად, ლიტერატურაში დადგინდა, რომ იგი არ გამოიყენება დაცვის შემთხვევაში. α-ამინო ჯგუფების Fmoc ჯგუფებთან მისი არასტაბილურობის გამო ტუტე პირობებში (იხ. Stewart et. al. Solid Phase Peptide Synthesis. Pierce Chemical Co., 2nd ed., 1984). წინამდებარე გამოგონება მიმართულია გარკვეული პეპტიდების ერთობლივი გამოყენების მეთოდზე, როგორც Boc-დაცული, ასევე Fmoc-დაცული ამინომჟავების მყარი ფაზის სინთეზში Merifield ფისზე.

Lanreotide®, რომელიც არის სომატოსტატინის ანალოგი, ცნობილია, რომ აფერხებს ზრდის ჰორმონის გამოყოფას და ასევე აფერხებს ინსულინის, გლუკაგონის და ეგზოკრინული პანკრეასის სეკრეციას.

აშშ-ის პატენტი No. 4,853,371 ავლენს და აცხადებს Lanreotide®, მისი მომზადების პროცესს და ზრდის ჰორმონის, ინსულინის, გლუკაგონის და ეგზოკრინული პანკრეასის სეკრეციის ინჰიბირების მეთოდს.

აშშ-ის პატენტი No. 5147856 ასახავს ლანრეოტიდის® გამოყენებას რესტენოზის სამკურნალოდ.

აშშ-ის პატენტი No. 5411943 ასახავს ლანრეოტიდის® გამოყენებას ჰეპატომის სამკურნალოდ.

აშშ-ს პატენტი No. 5073541 ასახავს ლანრეოტიდის გამოყენებას ფილტვის კიბოს სამკურნალოდ.

აშშ-ს საპატენტო განაცხადი No. 08/089410, შეტანილი 1993 წლის 9 ივლისს, ასახავს ლანრეოტიდის გამოყენებას მელანომის სამკურნალოდ.

US Pat. No. 5,504,069 ასახავს Lanreotide®-ს გამოყენებას მყარი სიმსივნის დაჩქარებული ზრდის დასათრგუნავად.

აშშ-ს საპატენტო განაცხადი No. 08/854941, შეტანილი 1997 წლის 13 მაისს, ასახავს ლანრეოტიდის გამოყენებას წონის დაკლებისთვის.

აშშ-ს საპატენტო განაცხადი No. 08/854,943, შეტანილი 1997 წლის 13 მაისს, ასახავს Lanreotide®-ს გამოყენებას ინსულინის რეზისტენტობისა და X სინდრომის სამკურნალოდ.

აშშ-ის პატენტი No. 5688418 ასახავს ლანრეოტიდის გამოყენებას პანკრეასის უჯრედების სიცოცხლისუნარიანობის გასახანგრძლივებლად.

PCT განაცხადი No. PCT/US 97/14154 ასახავს ლანრეოტიდის გამოყენებას ფიბროზის სამკურნალოდ.

აშშ-ს საპატენტო განაცხადი No. 08/855311, შეტანილი 1997 წლის 13 მაისს, ასახავს ლანრეოტიდის გამოყენებას ჰიპერლიპიდემიის სამკურნალოდ.

აშშ-ს საპატენტო განაცხადი No. 08/440061, შეტანილი 1995 წლის 12 მაისს, ასახავს ლანრეოტიდის გამოყენებას ჰიპერამილინემიის სამკურნალოდ.

აშშ-ს საპატენტო განაცხადი No. 08/852221, შეტანილი 1997 წლის 7 მაისს, ასახავს ლანრეოტიდის გამოყენებას ჰიპერპროლაქტინემიისა და პროლაქტინომის სამკურნალოდ.

გამოგონების არსი

წინამდებარე გამოგონება გვაწვდის მეთოდს სამ ან მეტ ამინომჟავას შემცველი პეპტიდის მოსამზადებლად, რომელსაც აქვს N-ტერმინალური ამინომჟავა, წინაბოლო ამინომჟავა N-ტერმინალური ამინომჟავის მიმდებარედ და C-ტერმინალური ამინომჟავა, აღნიშნული მეთოდი მოიცავს შემდეგი ნაბიჯები:

(ა) პირველი ამინომჟავის მიმაგრება მყარ დამხმარე ფისზე ეთერული ბმის საშუალებით პირველი შეწყვილების პროდუქტის შესაქმნელად, რომელიც მოიცავს (i) ცეზიუმის კარბონატის წყალხსნარის რეაქციას პირველი ამინომჟავის ალკოჰოლურ ხსნართან ცეზიუმის მარილის წარმოქმნით. პირველი ამინომჟავის, (ii) პირველი ამინომჟავის გამხსნელი ცეზიუმის მარილის მიღება, (iii) მყარი საყრდენი ფისის რეაქცია პირველი ამინომჟავის ცეზიუმის მარილთან მშრალ (უწყლო) პოლარული აპროტური გამხსნელის წარმოქმნით. პირველი დამატებითი პროდუქტი,

სადაც პირველი ამინომჟავა შეესაბამება პეპტიდის C-ტერმინალურ ამინომჟავას, პირველი ამინომჟავის არაგვერდითი (მთავარი) ჯაჭვის ამინო ჯგუფი დაბლოკილია Boc-ით, ხოლო პირველ ამინომჟავას არ აქვს ფუნქციური ჯგუფი. გვერდით ჯაჭვში, რომელიც მოითხოვს დაცვას, ხოლო მყარი საყრდენი - ფისი - არის ქლორმეთილირებული პოლისტიროლის ფისი;

(ბ) პირველი შეერთების პროდუქტისგან Boc-ის დეპროტექცია (დაბლოკვა) მჟავით, რათა წარმოქმნას პირველი შეერთების დებლოკირებული პროდუქტი;

(გ) სურვილისამებრ, შემდეგი ამინომჟავის მიმაგრება დებლოკირებულ პირველ მიმაგრებულ პროდუქტზე, რომელიც მოიცავს შემდეგი ამინომჟავის რეაქციას დებლოკირებულ პირველ მიმაგრებულ პროდუქტთან ორგანულ გამხსნელში, რომელიც შეიცავს პეპტიდის ზრდის რეაგენტს, დაბლოკილი (დაცული) შემდეგი მიმაგრებული პროდუქტის მისაღებად. სადაც შემდეგ ამინომჟავას აქვს მთავარ ჯაჭვში ამინო ჯგუფი დაბლოკილი Boc-ით და თუ შემდეგ ამინომჟავას აქვს ერთი ან მეტი ფუნქციური ჯგუფი გვერდით ჯაჭვში, მაშინ გვერდითი ჯაჭვის ფუნქციური ჯგუფები არ საჭიროებენ დაცვას ან ფუნქციურ ჯგუფებს. გვერდით ჯაჭვში აქვს დამცავი ჯგუფები, რომლებიც მდგრადია მჟავის ან ტუტე რეაგენტების მიმართ, რომლებიც გამოიყენება დაცვის მოსაშორებლად, შესაბამისად, Boc და Fmoc;

(დ) Boc-ის დაცვა დაბლოკილი შემდეგი დანამატისგან, რაც მოიცავს დაბლოკილი შემდეგი დანამატის რეაქციას მჟავით, რათა მივიღოთ დაცული შემდეგი დანამატი;

(ე) სურვილისამებრ, (c) და (d) საფეხურების განმეორებით, ყოველი ციკლი წარმოქმნის (X+1)-ე მომდევნო დანართის გამოთავისუფლებულ ნამრავლს, სადაც X არის ციკლის საჭირო გამეორების რაოდენობა;

(ვ) შემდეგი ამინომჟავის დამატება გამოთავისუფლებულ პირველ მიმაგრებულ პროდუქტზე (ბ) საფეხურიდან ან, სურვილისამებრ, გამოთავისუფლებულ (X+1) მომდევნო მიმაგრების პროდუქტზე (ე) საფეხურიდან, რაც გულისხმობს შემდეგი ამინომჟავის რეაქციას აღნიშნულთან პირველი მიმაგრებული პროდუქტი ან (X+1) შემდეგი დანართის მითითებულ დებლოკირებულ პროდუქტთან ერთად ორგანულ გამხსნელში, რომელიც შეიცავს რეაგენტს პეპტიდის გასაზრდელად დაბლოკილი (დაცული) შემდეგი მიმაგრებული პროდუქტის მისაღებად, ხოლო შემდეგ ამინომჟავას აქვს ძირითადი ჯაჭვი. ამინო ჯგუფი დაბლოკილია Fmoc-ით, იმ პირობით, რომ თუ მომდევნო ამინომჟავას აქვს ერთი ან მეტი ფუნქციური ჯგუფი გვერდით ჯაჭვში, მაშინ გვერდითი ჯაჭვის ფუნქციური ჯგუფები არ საჭიროებენ დაცვას, ან გვერდითი ჯაჭვის ფუნქციურ ჯგუფებს აქვთ დამცავი ჯგუფები, რომლებიც მდგრადია ტუტე რეაგენტების მიმართ, რომლებიც გამოიყენება Fmoc-ის დასაცავად;

(ზ) Fmoc-ის დაცვა დაბლოკილი შემდეგი დანამატისგან, რაც მოიცავს დაბლოკილი შემდეგი დანამატის რეაქციას პირველადი ან მეორადი ამინით, რათა მივიღოთ დედაცული შემდეგი დანამატი;

(თ) სურვილისამებრ, გაიმეორეთ საფეხურები (e) და (g), ყოველი ციკლი წარმოქმნის (X+1)-ის მომდევნო მიმატების დებლოკირებულ ნამრავლს, სადაც X არის ციკლის აუცილებელი გამეორების რიცხვი, წინაბოლომდე. შედის პეპტიდში და დებლოკირებულ ამინომჟავაში;

(i) N-ტერმინალური ამინომჟავის მიმაგრება დედაცულ (X+1)-ე მომდევნო შეერთების პროდუქტზე, რომელიც მოიცავს N-ტერმინალური ამინომჟავის რეაქციას დედაცულ (X+1) მომდევნო შეერთების პროდუქტთან ორგანულ გამხსნელში, რომელიც შეიცავს პეპტიდის ზრდის რეაგენტი, დაბლოკილი საბოლოო პროდუქტის მისაღებად, სადაც N-ტერმინალურ ამინომჟავას აქვს ხერხემლის ამინო ჯგუფი დაბლოკილი Boc ან Fmoc-ით;

(კ) Boc-ის ან Fmoc-ის დედაცვა დაბლოკილი დასრულებული დანამატის პროდუქტისგან, რომელიც მოიცავს ბლოკირებული დასრულებული დანამატის პროდუქტის რეაქციას მჟავასთან Boc-ის შემთხვევაში ან ფუძესთან Fmoc-ის შემთხვევაში, ფისზე დასრულებული პეპტიდური პროდუქტის წარმოქმნის მიზნით;

(კ) თუ ფისზე დასრულებულ პეპტიდურ პროდუქტს აქვს გვერდითი ჯაჭვის ფუნქციური ჯგუფები, მაშინ სურვილისამებრ ხდება ფისზე დასრულებული პეპტიდური პროდუქტის გვერდითი ჯაჭვის ფუნქციური ჯგუფების დედაცვა, რაც მოიცავს ფისზე დასრულებული პეპტიდური პროდუქტის რეაქციას შესაბამისი დეპროტექტორული რეაგენტების მისაღებად. დასრულებული დედაცული პეპტიდური პროდუქტი ფისზე; და

(ლ) პეპტიდის დაშლა დასრულებული პეპტიდური პროდუქტის მყარი ფისოვანი მატარებლისგან ფისზე ან დასრულებული პეპტიდური პროდუქტის დედაცულ ფისზე პეპტიდის მისაღებად, რომელიც მოიცავს დასრულებული პეპტიდური პროდუქტის რეაქციას ფისზე ან დასრულებული პეპტიდური პროდუქტის დედაცულ ფისზე ამიაკით. პირველადი ამინი ან მეორადი ამინი ფისიდან პეპტიდის გაყოფის პრაქტიკული დასრულებისთვის;

იმ პირობით, რომ პეპტიდის სინთეზის (ე) და (ზ) საფეხურები უნდა განხორციელდეს ერთხელ მაინც.

სასურველია პროცესი წინამდებარე გამოგონების მიხედვით, სადაც ამიაკი, პირველადი ამინი ან მეორადი ამინი საფეხურზე (k) არის გამხსნელში, რომელიც შეიცავს სპირტს და სურვილისამებრ აპროტიულ პოლარულ გამხსნელს,

სასურველია მეთოდი წინამდებარე გამოგონების მიხედვით, სადაც ნაბიჯი (l) შემდგომში მოიცავს შემდეგ საფეხურებს:

დაშლილი პეპტიდის დალექვა გამხსნელიდან;

მყარი ფისოვანი საყრდენისა და ნალექიანი პეპტიდის ფილტრაციის გზით გამოყოფა და

პეპტიდის მოპოვება მჟავე ხსნარით პეპტიდის იზოლირებისთვის.

სასურველია მეთოდი წინამდებარე გამოგონების მიხედვით, სადაც პირველი ამინომჟავაა Boc-L-Thr.

სასურველია მეთოდი წინამდებარე გამოგონების მიხედვით, სადაც პირველი ამინომჟავა არის Boc-L-Thr-ის ცეზიუმის მარილი, რომელიც წარმოქმნის Boc-L-Thr ფისს, როგორც პირველი შეწყვილების პროდუქტს, და დებლოკირებული პირველი დაწყვილების პროდუქტია H-L-Thr რეზინი. .

სასურველია წინამდებარე გამოგონების პროცესი, სადაც მჟავა, რომელიც გამოიყენება საფეხურ(ებ)ში Boc დამცავი ჯგუფის მოსაშორებლად არის ტრიფტორძმარმჟავა (TFA).

სასურველი მეთოდი, რომელიც დაკავშირებულია უშუალოდ წინა პროცესთან, არის ის, როდესაც ორგანული გამხსნელი არის მეთილენქლორიდი, ქლოროფორმი ან დიმეთილფორმამიდი და პეპტიდის ზრდის რეაგენტი არის დიიზოპროპილკარბოდიიმიდი, დიციკლოჰექსილკარბოდიიმიდი, ან N-ეთილ-N"-(3-დიმეთილ-ამინობოდიმიმიდი) .

სასურველი მეთოდი, რომელიც დაკავშირებულია უშუალოდ წინა მეთოდთან, არის მეთოდი, რომელიც მოიცავს საფეხურებს (e) და (g) ექვსჯერ ფორმულის H-L-Thr-ფისის პირველი დამაგრების დებლოკირებული პროდუქტის წარმოქმნის შემდეგ, სადაც შემდგომი ამინო მჟავები მიმაგრებულია თანმიმდევრობით: Fmoc-L-Cys(Acm), Fmoc-L-Val, Fmoc-L-Lys(Boc), Fmoc-D-Trp, Fmoc-L-Tyr(O-t-Bu) და Fmoc- L-Cys(Acm) წარმოიქმნება პროდუქტი H-Cys(Acm)-Tyr(O-t-Bu)-D-Trp-Lys(Boc)-Val-Cys(Acm)-Thr-ფისოვანი.

სასურველი მეთოდი, რომელიც ეხება უშუალოდ წინა მეთოდს, არის მეთოდი, რომელიც მოიცავს Boc-D--Nal-ის დამატებით H-Cys(Acm)-Tyr(O-t-Bu)-D-Trp-Lys(Boc)-Val--ს. Cys(Acm) -Tnr-ფისოვანი (c) საფეხურის მიხედვით Boc-D--Nal-Cys(Acm)-Tyr(O-t-Bu)-D-Trp-Lys(Boc)-Val-Cys(Ast) მისაღებად -თრ-ფისოვანი.

სასურველი მეთოდი, რომელიც დაკავშირებულია უშუალოდ წინა მეთოდთან, მოიცავს Boc ჯგუფის, რომელიც იცავს D--Nal-ს, O-t-Bu ჯგუფს, რომელიც იცავს Tyr-ს და Boc ჯგუფს, რომელიც იცავს Lys-ს Boc-D--Nal-Cys-ში (Acm) )-Tyr(O-t-Bu)-D-Trp-Lys(Boc)-Val-Cys(Acm)-Thr-ფისოვანი (i) საფეხურის მიხედვით, დასრულებული პეპტიდური პროდუქტის მისაღებად ფორმულის ფისზე H-D- - Nal-Cys(Acm)-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys(Acm)-Thr-ფისოვანი.

სასურველი მეთოდი, რომელიც დაკავშირებულია უშუალოდ წინა მეთოდთან, მოიცავს H-D-β-Nal-Cys(Acm)-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys(Acm)-Thr პეპტიდის გამოყოფას მყარი ფისიდან. რეაქცია H-D-βNal-Cys (Acm)-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys(Acm)-Thr-ფისოვანი ამიაკით გამხსნელში, რომელიც შეიცავს ალკოჰოლს და სურვილისამებრ აპროტური პოლარული გამხსნელი არსებითად სრული ელიმინაციისთვის, რათა მივიღოთ H-D --Nal-Cys (Acm)-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys(Acm)-Thr-NH2.

სასურველი პროცესი, რომელიც დაკავშირებულია უშუალოდ წინა პროცესთან, არის ის, სადაც ალკოჰოლი არის მეთანოლი და პოლარული აპროტური გამხსნელი არის დიმეთილფორმამიდი.

სასურველი მეთოდი, რომელიც დაკავშირებულია უშუალოდ წინა მეთოდთან, მოიცავს Cys-ის დამცავი Acm ჯგუფების ერთდროულ მოცილებას და შედეგად მიღებული დედაცული Cys ნარჩენების ციკლიზაციას H-D--Nal-Cys(Acm)-Tyr-D ფორმულის დასრულებულ პეპტიდურ პროდუქტში. -Trp-Lys-Val -Cys(Acm)-Thr-NH2 H-D- -Nal-Cys(Acm)-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys(Acm)-Thr-NH-ის რეაქციის განხორციელებით 2 სპირტში იოდის ხსნარით თითქმის სრული დეპროტექციით და ციკლიზაციამდე H-D--Nal--Thr-NH2-ის მისაღებად.

სასურველი მეთოდი, რომელიც დაკავშირებულია უშუალოდ წინა მეთოდთან, არის მეთოდი, სადაც პეპტიდი არის H-D--Nal--Thr-NH2.

სასურველი მეთოდი, რომელიც დაკავშირებულია უშუალოდ წინა მეთოდთან, არის ის, სადაც პეპტიდი არის სომატოსტატინის ანალოგი.

წინამდებარე გამოგონების აღწერილობაში გამოყენებული ტერმინები განისაზღვრება შემდეგნაირად:

"პირველი ამინომჟავა": მოიცავს ნებისმიერ ამინომჟავას, რომელშიც ამინოჯგუფი ძირითად ჯაჭვში (არა გვერდით ჯაჭვში) დაცულია Boc-ით, რომელიც არის კომერციული პროდუქტი ან შეიძლება სინთეზირებული იყოს ჩვეულებრივი ცოდნის მქონე ადამიანებისთვის ცნობილი მეთოდების მიხედვით. ხელოვნებაში, მაგალითად Boc-L-Thr;

"პირველი მიმაგრებული პროდუქტი": აღწერს პროდუქტს, რომელიც მიმაგრებულია მყარ გადამზიდ ფისზე, რომელიც წარმოიქმნება პირველი ამინომჟავის დამატების შედეგად მყარ მატარებელ ფისში, მაგ., Boc-L-Thr ფისში;

"დაბლოკილი პირველი დაწყვილების პროდუქტი": აღწერს პროდუქტს, რომელიც გამოწვეულია Boc ჯგუფის ამოღებით ან ამოღებით პირველი დაწყვილების პროდუქტიდან - მაგალითად, H-L-Thr-ფისოვანი, სადაც "H" არის ძირითადი ამინო ჯგუფის ხელმისაწვდომი წყალბადი. ჯაჭვი, რომელიც წარმოიქმნება დედაცვის საფეხურიდან;

"შემდეგი ამინომჟავა": აღწერს ნებისმიერ ამინომჟავას, რომელშიც ძირითადი ჯაჭვის ამინო ჯგუფი დაცულია Boc-ით ან Fmoc-ით, რომელიც არის კომერციულად ხელმისაწვდომი ან შეიძლება სინთეზირებული იყოს მეცნიერებისთვის ცნობილი მეთოდების მიხედვით. ვინაიდან საფეხური (c) და საფეხური (ე) შეიძლება ჩართული იყოს განმეორებით ციკლში, სადაც ნაბიჯი შესრულებულია ერთზე მეტჯერ, ყოველ ჯერზე (c) ან ნაბიჯი (ე) შესრულებულია, "შემდეგი ამინომჟავა" შეიძლება დამოუკიდებლად შეირჩეს. ცნობილი ან სავარაუდოდ სინთეზირებული ამინომჟავების ჯგუფი, რომელშიც ძირითადი ჯაჭვის ამინო ჯგუფი დაცულია Boc ან Fmoc-ით;

„(X+1)-ე მომდევნო შეერთების ბლოკირებული პროდუქტი“: აღწერს მყარ საყრდენ ფისზე მიმაგრებულ პროდუქტს, რომელიც არის შემდეგი ამინომჟავის „მომდევნო შეერთების დებლოკირებულ პროდუქტთან“ შეერთების შედეგი. ვინაიდან საფეხურები (c) და (d) და საფეხურები (e) და (g) შეიძლება ჩართული იყოს განმეორებით ციკლში, სადაც შესაძლებელია შემდეგი ამინომჟავების მიმაგრება, ტერმინი "(X+1)-ე მომდევნო დანართის დაბლოკილი პროდუქტი". ეხება შეერთების ყოველი წინა ციკლის შედეგად მიღებულ პროდუქტს;

"(X+1)-ის შემდეგი შეერთების განბლოკილი პროდუქტი": აღწერს პროდუქტს, რომელიც მიიღწევა Fmoc ჯგუფის ამოღების შედეგად "(X+1)-ე მომდევნო შეერთების დაბლოკილი პროდუქტიდან";

"დასრულებული პეპტიდური პროდუქტი ფისზე": აღწერს პეპტიდურ პროდუქტს, რომელიც მიმაგრებულია მყარ საყრდენ ფისზე მას შემდეგ, რაც N-ტერმინალური ამინომჟავა მიმაგრებულია პეპტიდურ ჯაჭვზე და მას შემდეგ, რაც N-ტერმინალური ამინომჟავის ხერხემლის ამინო ჯგუფი დაცულდება ან დაბლოკილია. , მაგრამ რომელსაც ჯერ კიდევ აქვს რაიმე დამცავი ჯგუფი გვერდითი ჯაჭვების ფუნქციურ ჯგუფებზე, რომლებიც არ არის ამოღებული რეაქციის შედეგად, ახორციელებს დამცავი ჯგუფის ამოღებას N-ტერმინალური ამინომჟავის ძირითადი ჯაჭვიდან; და

"დასრულებული პეპტიდური პროდუქტი დედაცულ ფისზე": აღწერს პეპტიდურ პროდუქტს, რომელიც მიმაგრებულია მყარ ფისოვან საყრდენზე, სადაც ყველა დამცავი ჯგუფი ამოღებულია ან დაუცველია ამინომჟავების გვერდითი ჯაჭვების ფუნქციური ჯგუფებისგან.

მჟავების მაგალითები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას Boc-ის დასაცავად, არის ტრიფტორძმარმჟავა (TFA), მეთანესულფონის მჟავა და ორგანული ხსნარები, რომლებიც შეიცავს HCl.

პირველადი და მეორადი ამინების მაგალითები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას Fmoc-ის დასაცავად, არის 4-(ამინომეთილ)პიპერიდინი, პიპერიდინი, დიეთილამინი, DBU და ტრის(2-ამინოეთილ)ამინი.

არანუკლეოფილური ფუძეების მაგალითები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას გათავისუფლებული ამინოჯგუფების TFA მარილების გასანეიტრალებლად (RNH 3 + CF 3 COO - ეს მარილები უნდა გარდაიქმნას "თავისუფალ" ამინებში (NH 2) შემდეგი ამინომჟავის დამატების წინ ან მის დროს. , წინააღმდეგ შემთხვევაში დამატება არ მოხდება) არის დიიზოპროპილეთილამინი (DIEA) და ტრიეთილამინი (TEA).

ორგანული გამხსნელების მაგალითები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ამინომჟავების დამატების რეაქციებში, არის მეთილენ ქლორიდი, ქლოროფორმი, დიქლოროეთანი, დიმეთილფორმამიდი, დიეთილაცეტამიდი, ტეტრაჰიდროფურანი, ეთილის აცეტატი, 1-მეთილ-2-პიროლიდონი, აცეტონიტრილი ან ამ გამხსნელების კომბინაცია.

პეპტიდის გამაძლიერებლების მაგალითები მოიცავს ჩანაცვლებულ კარბოდიიმიდებს, როგორიცაა: დიიზოპროპილკარბოდიიმიდი, დიციკლოჰექსილკარბოდიიმიდი, ან N-ეთილ-N'-(3-დიმეთილამინოპროპილ)კარბოდიიმიდი.

კარბოქსილის ჯგუფები და ამინო ჯგუფები, რომლებიც მონაწილეობენ პეპტიდური ამიდური ბმის ფორმირებაში, მოხსენიებულია, როგორც "გვერდითი ჯაჭვის" კარბოქსილის ჯგუფი ან ამინო ჯგუფი, შესაბამისად. მეორეს მხრივ, ნებისმიერი ამინომჟავის ფუნქციური ჯგუფი, რომელიც არ მონაწილეობს პეპტიდური ამიდური ბმის ფორმირებაში, მოიხსენიება როგორც "გვერდითი ჯაჭვის" ფუნქციური ჯგუფები.

ტერმინი „ფუძერეზისტენტული ჯგუფი“ ეხება დამცავ ჯგუფებს, რომლებიც გამოიყენება ამინომჟავების ფუნქციური ჯგუფების დასაცავად, რომლებიც (1) ფუძერეზისტენტულია, მაგ., არ შეიძლება ამოღებულ იქნეს ისეთი ბაზებით, როგორიცაა 4-(ამინოეთილ)პიპერიდინი, პიპერიდინი ან ტრის(2). -ამინოეთილ)ამინი, რომელიც არის ბაზები, რომლებიც ჩვეულებრივ გამოიყენება Fmoc დამცავი ჯგუფის მოსაშორებლად, და (2) შეიძლება ამოღებულ იქნეს ისეთი მჟავით, როგორიცაა ტრიფტორძმარმჟავა ან სხვა მეთოდით, როგორიცაა კატალიზური ჰიდროგენიზაცია.

სიმბოლოები "Fmoc" და "Boc" გამოიყენება აქ და თანმხლებ ფორმულაში 9-ფტორენილმეთოქსიკარბონილის და ტ-ბუტილოქსიკარბონილის აღსანიშნავად, შესაბამისად.

ზემოთ აღწერილი მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას პეპტიდების მოსამზადებლად, სასურველია სომატოსტატინის ანალოგები, როგორიცაა Lanreotide® ოქტაპეპტიდი, რომელსაც აქვს შემდეგი ფორმულა: H-D--Nal--Thr-NH2. თუ H-D--Nal--Thr-NH 2 უნდა იყოს სინთეზირებული, ფუძერეზისტენტული დამცავი ჯგუფები, რომლებიც გამოიყენება Cys, Lys და Tyr გვერდითი ჯაჭვის ფუნქციური ჯგუფების დასაცავად, შეიძლება იყოს აცეტამიდომეთილი (Acm), Boc და ტერტ-ბუტილი, შესაბამისად. Asm სასურველია Cys-ზე.

სომატოსტატინის ანალოგში იგულისხმება პეპტიდი, რომელიც ავლენს სომატოსტატინის მსგავსი (ანუ აგონისტი) ან საპირისპირო (ანუ ანტაგონისტი) ბიოლოგიურ აქტივობას.

H-D--Nal--Thr-NH 2 ფორმულაში, ყოველი ჩვეულებრივი სამასოიანი ამინომჟავის სიმბოლო (მაგ., Lys) ეხება სტრუქტურულ ამინომჟავის ნარჩენს. მაგალითად, სიმბოლო Lys ზემოთ მოცემულ ფორმულაში წარმოადგენს -NH-CH((CH 2) 4 NH 2)-CO-. სიმბოლო D--Nal- წარმოადგენს ამინომჟავის ნარჩენს D-2-ნაფტილალანილილს. ფრჩხილები აღნიშნავენ დისულფიდურ კავშირს, რომელიც აკავშირებს პეპტიდში ორი Cys ნარჩენების თავისუფალ თიოლებს, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ პეპტიდის ამინომჟავები ფრჩხილებში ქმნიან ციკლს.

აქ მოცემული აღწერილობიდან გამომდინარე, ხელოვნებაში გამოცდილი ადამიანი შეძლებს გამოიყენოს წინამდებარე გამოგონება ყველაზე სრულად.

თუ სხვაგვარად არ არის განსაზღვრული, აქ გამოყენებული ყველა ტექნიკური და მეცნიერული ტერმინი აქვს იგივე მნიშვნელობა, რაც საყოველთაოდ ესმით ხელოვნების ჩვეულებრივი ცოდნის მქონე ადამიანებისთვის, რომლებსაც ეს გამოგონება ეხება. გარდა ამისა, ყველა პუბლიკაცია, საპატენტო განაცხადი, პატენტი და აქ მოყვანილი სხვა მითითება ჩართულია აქ მათზე მითითებით.

პეპტიდი შეიძლება მომზადდეს წინამდებარე გამოგონების მეთოდის შესაბამისად შემდეგი პროცედურის მიხედვით.

წყალში ცეზიუმის კარბონატის 0,5 მოლური ეკვივალენტის ხსნარი ნელ-ნელა ემატება Boc-AA 1-ის 1 მოლარის ეკვივალენტის ხსნარს (Bachem California, Torrance, CA), სადაც AA 1 შეესაბამება სპირტში გახსნილ C-ტერმინალურ ამინომჟავას, სასურველია. მეთანოლი. მიღებულ ნარევს ურევენ დაახლოებით 1 საათის განმავლობაში ოთახის ტემპერატურაზე, შემდეგ მთელი ალკოჰოლი და მთელი წყალი ამოღებულ იქნა შემცირებული წნევით, რათა მიეღო Boc-AA 1 ცეზიუმის მარილის მშრალი ფხვნილი. მერიფილდის რეზინი, 1.0 ეკვივალენტი (ქლორ-მეთილირებული პოლისტირონი, 200-400 ბადე, ქლორიდის იონების შემცველობა 1.3 მეკვ/გ, Advanced ChemTech, Louisville, Kentucky or Polymer Laboratories, Church Stretton, ინგლისი) ირეცხება ქლორთმით, სასურველია დიპლომირებული ხსნარით. ), ალკოჰოლი, სასურველია მეთანოლი და პოლარული აპროტური გამხსნელი, სასურველია დიმეთილფორმამიდი (DMF). ცეზიუმის მარილი Boc-AA 1 ფხვნილი იხსნება უწყლო (მშრალ) პოლარულ აპროტიულ გამხსნელში, სასურველია DMF და ხსნარი შერწყმულია ადრე გარეცხილ ფისთან. ნალექს ნაზად ურევენ დაახლოებით 45°-65°C, სასურველია 50°-60°C, დაახლოებით 48-დან 106 საათის განმავლობაში, სასურველია 85-დან 90 საათამდე, ინერტული ატმოსფეროში, როგორიცაა აზოტი. ფისი გამოიყოფა ფილტრაციით და კარგად ირეცხება პოლარული აპროტული გამხსნელით, სასურველია DMF, წყალი და ბოლოს ალკოჰოლი, როგორიცაა MeOH. Boc-AA 1 ფისს აშრობენ შემცირებული წნევით.

Boc-AA 1-ფისოვანი შეჰყავთ მინის რეაქტორში ფილტრის ფსკერით, რომელიც დამზადებულია უხეში შერწყმული მინისგან. ფისი გარეცხილია ქლორირებული გამხსნელით, როგორიცაა DCM, ბლოკირებულია ორგანული მჟავით, სასურველია 25% TFA DCM-ში, მოკლედ გარეცხილია ქლორირებული ხსნარით, როგორიცაა DCM და ალკოჰოლი, როგორიცაა MeOH, განეიტრალება ორგანული ფუძით, სასურველია ტრიეთილამინი DCM და ხელახლა გარეცხეთ DCM-ით და პოლარული აპროტიკული გამხსნელით, როგორიცაა DMF, რათა მიეცეს დაუცველი AA 1 ფისოვანი.

ამინომჟავების ნებისმიერი სასურველი რაოდენობა შემდეგ სურვილისამებრ მიმაგრებულია დაცულ AA 1 ფისზე. თუ მომდევნო ამინომჟავას აქვს α-ამინო ჯგუფი Fmoc დაცვით (Fmoc-AA x), მაშინ გვერდითი ჯაჭვის ჯგუფს არ სჭირდება დაცვა (მაგალითად, Fmoc-Gly, Fmoc-Ala, Fmoc-Phe ან Fmoc-. Thr) ან გვერდითი ჯაჭვი იცავს ფუძერეზისტენტული ჯგუფით. Fmoc-AA x-ის მოლური ჭარბი (სადაც x არის ამინომჟავის პოზიციის რაოდენობა პეპტიდში, დათვლილი C-ბოლოდან) დაახლოებით 60 წუთის განმავლობაში მიმაგრებულია დაცულ AA 1 ფისზე პეპტიდის ზრდის რეაგენტით, როგორიცაა დიიზოპროპილკარბოდიიმიდი. (DIC), DCM/DMF ნარევში. დამატებით ფისი გარეცხილი იყო DMF-ით, ალკოჰოლით და DCM-ით, რათა მიეცეს Fmoc-AA x-AA 1 ფისოვანი. დანართის შემოწმება შესაძლებელია კაიზერის ნინჰიდრინის მეთოდით. შემდეგ, Fmoc-AA x-AA 1 ფისოვანი გარეცხილია ერთხელ DMF-ით და შემდეგ ბლოკირებულია ბაზის ხსნარით ორგანულ გამხსნელში, როგორიცაა პიპერიდინი DMF-ში, რათა მიიღოთ AA x-AA 1 ფისოვანი. AA x -AA 1 ფისი შემდეგ ირეცხება DMF-ით, რასაც მოჰყვება რამდენჯერმე გარეცხვა როგორც ალკოჰოლით, როგორიცაა MeOH და DCM. ამის შემდეგ, AA x -AA 1 ფისი ირეცხება ერთხელ DMF-ით დაახლოებით 3 წუთის განმავლობაში, სამჯერ იზოპროპანოლით, სასურველია ყოველ ჯერზე დაახლოებით 2 წუთის განმავლობაში და სამჯერ DCM-ით, სასურველია ყოველ ჯერზე დაახლოებით 2 წუთის განმავლობაში. შემდეგ ფისი მზად არის Fmoc-დაცული ამინომჟავის შემდგომი დასამაგრებლად, როგორც ზემოთ აღწერილია, ან Boc-დაცული ამინომჟავის, როგორც აღწერილია ქვემოთ.

ანალოგიურად, თუ რომელიმე შემდგომი ამინომჟავა, რომელიც უნდა დაერთოს დაცულ AA 1 ფისს, შეირჩევა დაცული Boc-amino ჯგუფით (Boc-AA x), მაშინ ან არ არის საჭირო დაცვა გვერდითი ჯაჭვის ჯგუფისთვის (ეს შეიძლება იყოს Boc-Gly. , Boc-Ala, Boc-Phe ან Boc-Thr), ან გვერდითი ჯაჭვი დაცული უნდა იყოს მოცილებისადმი მდგრადი ჯგუფით როგორც მჟავის, ასევე ფუძის მიერ, რომელიც შეიძლება იყოს Boc-Cys(Acm). თუ არჩეულია Boc-AA x, იგი მიმაგრებულია იმავე რეაგენტებისა და გამხსნელების გამოყენებით, როგორც ზემოთ აღწერილი Fmoc-ამინომჟავებისთვის და დამაგრების სისრულე (დასრულება) შეიძლება შემოწმდეს კაიზერის ნინჰიდრინის მეთოდით. ამის შემდეგ, Boc-AA x-AA 1 ფისოვანი დეპროტექტორი ხდება მჟავა ხსნარით ორგანულ გამხსნელში, როგორიცაა TFA DCM-ში, რათა მივიღოთ CF 3 CO - H + -AA x -AA 1 ფისოვანი. შემდეგ ეს ფისი რამდენჯერმე ირეცხება ქლორირებული გამხსნელით, როგორიცაა DCM, ალკოჰოლი, როგორიცაა MeOH, და ანეიტრალებს არა-ნუკლეოფილური ბაზით, როგორიცაა ტრიეთილამინი DCM-ში, და შემდეგ კიდევ რამდენჯერმე ირეცხება ქლორირებული გამხსნელით, როგორიცაა DCM, რათა მისცეს. AA x -AA 1 - ფისი. შემდეგ ფისი მზად არის დაცული Boc ან Fmoc ამინომჟავის შემდგომი დასამაგრებლად, როგორც ეს აღწერილია ზემოთ.

პეპტიდის სასურველი თანმიმდევრობისა და გამოყენებული α-ამინოდაცული ამინომჟავის ტიპის მიხედვით (Fmoc დაცულია ან Boc დაცული), გამოიყენება ზემოაღნიშნული მიმაგრების პროცედურების შესაბამისი კომბინაცია, იმისდა მიხედვით, თუ რომელი ამინომჟავა უნდა მოხდეს პეპტიდური თანმიმდევრობა - გვერდითი ჯაჭვი, რომელსაც აქვს დამცავი ჯგუფი, რომელიც შეიძლება მოიხსნას ან ბაზით, რომელიც აუცილებელია α-ამინო ჯგუფიდან Fmoc-ის მოსაშორებლად, ან მჟავით, რომელიც აუცილებელია α-ამინო ჯგუფიდან Boc-ის მოსაშორებლად. ასეთი დაცული ამინომჟავა შეიძლება იყოს N-β-Boc-N″-β-Fmoc-ლიზინი ან N-β-Fmoc-N″-β-Boc-ლიზინი. თუ ეს ასეა, ყველა შერჩეული დამცავი ჯგუფი მომდევნო ამინომჟავების α-ამინო ჯგუფებისთვის, N-ტერმინალურ ამინომჟავებამდე, უნდა შეესაბამებოდეს ამ პოზიციისთვის შერჩეულ გვერდითი ჯგუფის დაცვას. ეს ნიშნავს, რომ გვერდითი ჯაჭვის დამცავი ჯგუფები უნდა იყოს მდგრადი დებლოკირების აგენტის მიმართ, რომელიც გამოიყენება შემდგომი ამინომჟავების α-ამინო ჯგუფების დასაცავად. N-ტერმინალური ამინომჟავისთვის Boc ან Fmoc შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც α-ამინო დაცვა, ვინაიდან N-ტერმინალური ამინომჟავის დეპროტექციით შეიძლება ერთდროულად დაიცვან ზოგიერთი დაცული გვერდითი ჯაჭვი პეპტიდის სინთეზის სტრატეგიაზე არასასურველი ზემოქმედების გარეშე, რადგან არ ამინომჟავები უკვე ხელმისაწვდომია. დამატებულია.

დასრულებული პეპტიდური ჯაჭვი, რომელიც ჯერ კიდევ ფისზეა მიმაგრებული, უნდა იყოს დაცული და განთავისუფლდეს. ყველა ფუძერეზისტენტული დამცავი ჯგუფის და N-ტერმინალური ამინომჟავის α-ამინობლოკირების ჯგუფის მოსაშორებლად, თუ შესაძლებელია, ფისზე არსებული პეპტიდი მუშავდება მჟავით ორგანულ გამხსნელში, როგორიცაა TFA DCM-ში. ნებისმიერი მჟავა-რეზისტენტული დამცავი ჯგუფის და N-ტერმინალური ამინომჟავის α-ამინობლოკირების ჯგუფის მოსაშორებლად, საჭიროების შემთხვევაში, ფისზე არსებული პეპტიდი მუშავდება ორგანული ბაზით, როგორიცაა პიპერიდინი DMF-ში. ალტერნატიულად, მჟავა რეზისტენტული ჯგუფები შეიძლება შენარჩუნდეს მანამ, სანამ არ მოიხსნება პეპტიდის შემდგომი გახლეჩით ამიაკით ან ამინის ბაზით. დედაცულ ფისზე არსებული პეპტიდი შემდეგ ირეცხება ქლორირებული გამხსნელით, როგორიცაა DCM, ალკოჰოლი, როგორიცაა MeOH და აშრობს მუდმივ წონამდე შემცირებული წნევის ქვეშ.

პეპტიდი იშლება ფისიდან და C-ბოლო გარდაიქმნება ამიდში პეპტიდის ფისზე შეჩერებით 3:1 MeOH/DMF-ში. ხსნარი გაცივდება დაახლოებით 10°C-ზე დაბალ ტემპერატურამდე. აზოტის ატმოსფეროში და უწყლო ამიაკის გაზი შეჰყავთ გამხსნელის ზედაპირის ქვეშ, სანამ ხსნარი არ გაჯერდება, ხოლო ტემპერატურა შენარჩუნებულია დაახლოებით 10°C-ზე დაბლა. ნარევს ნაზად ურევენ დაახლოებით 24 საათის განმავლობაში, ხოლო ტემპერატურა 20°C-მდე აწევის საშუალებას იძლევა. რეაქციის დასრულების ხარისხი მოწმდება მეთილის ეთერის შუალედური ნივთიერების გაქრობით HPLC-ში შესაფერის პირობებში, პეპტიდის ტიპის მიხედვით. სარეაქციო ნარევს აცივებენ და უწყლო ამიაკის საჭირო რაოდენობას ემატება მანამ, სანამ HPLC-ზე მეთილის ეთერის შესაბამისი პიკური ფართობი არ იქნება სასურველი პროდუქტის პიკური ფართობის 10%-ზე ნაკლები. ნალექი გაგრილდება დაახლოებით 10°C-ზე დაბლა და მორევა გრძელდება ღამით პეპტიდის დალექვის მიზნით. ნალექი და ფისი გამოყოფილია ფილტრაციით და გარეცხილი ცივი MeOH-ით. ნალექი და ფისი შრება შემცირებული წნევით, პროდუქტს იღებენ ფისიდან ძმარმჟავას წყალხსნარით.

თუ პეპტიდი შეიცავს დაცულ Cys-ის ნარჩენებს თავის თანმიმდევრობაში, თიოლის ჯგუფები შეიძლება იყოს დეპროტექტორული და ნარჩენების ციკლიზაცია შემდეგი პროცედურის მიხედვით. Cys-ის დაცული Asm ჯგუფების შემცველი პეპტიდი იხსნება ძმარმჟავას წყალხსნარში აზოტის ატმოსფეროში. ხსნარს სწრაფად ურევენ და ერთ პორციაში უმატებენ იოდის ხსნარს სპირტში. ნარევი ურევენ და მოწმდება HPLC-ით სრული დაცულობისთვის. შემდეგ რეაქცია ჩერდება 2%-იანი ნატრიუმის თიოსულფატის ხსნარით ტიტრაციით, სანამ ხსნარის ფერი არ გაქრება. ნედლი ნარევი გაიწმინდა მოსამზადებელი ქრომატოგრაფიით C8 ვაზნაზე აცეტონიტრილის გრადიენტით 0.1 ამონიუმის აცეტატის ბუფერში, დემარილდა C8 ვაზნაზე აცეტონიტრილის გრადიენტით 0.25 N ძმარმჟავაში და ლიოფილიზებული იყო სამიზნე პეპტიდის მისაცემად.

გამოგონების სამაგალითო განსახიერება

შემდეგი მაგალითი მოცემულია წინამდებარე გამოგონების მეთოდის საილუსტრაციოდ და არ უნდა იქნას გაგებული, როგორც მისი ფარგლების შეზღუდვა.

მაგალითი 1. H 2 -D- -Nal--Thr-NH 2

ა) Boc-L-Thr-ფისოვანი

2,58 გ ცეზიუმის კარბონატის ხსნარი 2,5 მლ წყალში ნელა დაემატა 7 მლ მეთანოლში გახსნილ 3,48 გ Boc-L-ტრეონინის (Bachem California, Torrance, CA) ხსნარს. მიღებულ ნარევს ურევენ დაახლოებით 1 საათის განმავლობაში ოთახის ტემპერატურაზე, შემდეგ მთელი მეთანოლი და მთელი წყალი ამოღებულ იქნა შემცირებული წნევის ქვეშ, რათა მიეღო Boc-L-თრეონინის ცეზიუმის მარილის მშრალი ფხვნილი. 10 გ Maryfield ფისოვანი (ქლორმეთილირებული პოლისტირონი, 200-400 mesh, ქლორის ინკორპორაცია 1.3 meq/g, Advanced ChemTech, Louisville, Kentucky) გარეცხილი იყო დიქლორმეთანით (DCM), მეთანოლით (MeOH) და დიმეთილფორმამიდით (70 აჩ/დმF2-ჯერ) მლ). Boc-L-თრეონინის ცეზიუმის მარილის ფხვნილი იხსნება 60 მლ მშრალ DMF-ში და ხსნარი შერწყმულია ზემოთ გარეცხილ ფისთან. ნალექი ნაზად ურეოდა დაახლოებით 50°-60°C ტემპერატურაზე დაახლოებით 85-90 საათის განმავლობაში აზოტის ქვეშ. ფისი გამოეყო ფილტრაციით და კარგად გარეცხეს DMF-ით, დეიონირებული წყლით და ბოლოს MeOH-ით. Boc-threonine ფისი გაშრეს შემცირებული წნევის ქვეშ დაახლოებით 40°C-ზე. თრეონინის ჩართვა იყო 0.85±0.15 მეკვ/გ მშრალი ფისი.

ბ) H-D- -Nal-Cys(Acm)-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys(Acm)-Thr-ფისი

2.0 გ ბოკ-თრეონინის ფისოვანი (A) საფეხურიდან შეიყვანეს 50 მლ მინის რეაქტორში უხეში შედნებული მინის ფილტრის ფსკერით (დატვირთვა 1.74 მმოლი). ფისი გარეცხილი იყო 2-ჯერ DCM-ით (20 მლ), ყოველ ჯერზე დაახლოებით 5 წუთის განმავლობაში, ბლოკირებული იყო 25% TFA-ით DCM-ში (30 მლ) - პირველად დაახლოებით 2 წუთის განმავლობაში და მეორედ დაახლოებით 25 წუთის განმავლობაში, გარეცხილი 3 ჯერ დაახლოებით 2 წთ DCM (20 მლ), იზოპროპანოლი (20 მლ) და DCM (20 მლ), განეიტრალება ორჯერ დაახლოებით 5 წუთის განმავლობაში 10% ტრიეთილამინის DCM-ში (20 მლ), გარეცხილი 3-ჯერ დაახლოებით 2 წთ. DCM-ით და გარეცხეთ ერთხელ DMF-ით (20 მლ) დაახლოებით 5 წუთის განმავლობაში.

დებლოკირებულ ფისს დაემატა 1.8 გ (4.35 მმოლი, 2.5 ეკვ.) Fmoc-L-ცისტეინი (Acm) (Bachem, CA) და 683 μl (4.35 მმოლი, 2.5 ეკვ.) დიიზოპროპილ-კარბოდიიმდი (DIC) 14-ში. მლ 2:1 DCM/DMF დაახლოებით 1 საათის განმავლობაში 2 წთ DXM (20 მლ). შეკვრა შემოწმდა კაიზერის ნიჰიდრინის მეთოდით.

მიმაგრების შემდეგ ფისი გარეცხილი იქნა 1-ჯერ DMF-ით და შემდეგ ბლოკირებული იყო პიპერიდინის ხსნარით DMF-ში. შემდეგ ბლოკირებული ფისი გარეცხილი იქნა DMF-ით და რამდენჯერმე გარეცხილი იყო MeOH-ით და DCM-ით. დაწყვილების ფისი გაირეცხა 1-ჯერ დაახლოებით 3 წუთის განმავლობაში DMF-ით (20 მლ), 3-ჯერ დაახლოებით 2 წუთის განმავლობაში იზოპროპანოლით (20 მლ) და 3-ჯერ DCM-ით (20 მლ) ყოველ ჯერზე დაახლოებით 2 წუთის განმავლობაში. შეკვრა შემოწმდა კაიზერის ნინჰიდრინის მეთოდით.

თითოეული შემდეგი დაცული ამინომჟავა მიმაგრებული იყო გარეცხილ ფისზე DIC-ის გამოყენებით DMF/DCM-ში და გამოიცა როგორც ზემოთ აღწერილი შემდეგი თანმიმდევრობით: Fmoc-L-ვალინი, Fmoc-L-ლიზინი (Boc), Fmoc-D-ტრიპტოფანი, Fmoc-L-ტიროზინი (O-t-Bu) და Fmoc-L-ცისტეინი (Acm) (ყველა Bachem California-დან), Boc-D-2-ნაფთილალანინი (Synthethech, Albany, OR).

დასრულებული პეპტიდური ჯაჭვი იყო დაბლოკილი და ორჯერ დაცული 75:20:5 DCM/TFA/ანიზოლით (30 მლ) დაახლოებით 2 წუთის განმავლობაში და დაახლოებით 25 წუთის განმავლობაში, გარეცხილი 3 ჯერ დაახლოებით 2 წუთის განმავლობაში ყოველ ჯერზე DCM (20 მლ), იზოპროპანოლით. (10 მლ) და DCM (20 მლ), განეიტრალება 2-ჯერ დაახლოებით 5 წუთის განმავლობაში 10% ტრიეთილამინის DCM-ში (20 მლ) და გარეცხილი 3-ჯერ დაახლოებით 2 წუთის განმავლობაში DCM (20 მლ) და MeOH (20 მლ) . ფისი გაშრეს შემცირებული წნევით. მშრალი წონა იყო 3.91 გ (თეორიული მოსავლიანობის 103%).

ბ) H-D- -Nal-Cys(Acm)-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys(Acm)-Thr-NH2

2,93 გ პეპტიდით დატვირთული ფისოვანი (B) საფეხურიდან (1,3 მმოლ-ეკვ.) შეჩერებული იყო 50 მლ 3:1 MeOH/DMF ნარევში. ხსნარი გაცივდა დაახლოებით 10°C-ზე დაბალ ტემპერატურამდე აზოტის ატმოსფეროში და მშრალი ამიაკის გაზი გაწმენდილი იყო ხსნარის გაჯერებამდე, ხოლო ტემპერატურა შენარჩუნებული იყო დაახლოებით 10°C-ზე დაბლა. ნამცხვარს ნაზად ურევენ დაახლოებით 24 საათის განმავლობაში, რის შედეგადაც ტემპერატურა 20°C-მდე გაიზარდა. რეაქციის დასრულების ხარისხი შემოწმდა მეთილის ეთერის შუალედური მასალის გაქრობით HPLC-ის გამოყენებით (VYDAC® სორბენტი, მარცვლების ზომა 5 μm, ფორების ზომა 100 Å, C18, იზოკრატული ელუცია 26% CH 3 CN 0.1% TFA-ში, სიჩქარე 1 მლ/წთ, ჩაწერა 220 მმ-ზე; ამ პირობებში, ჩამორჩენის დრო Rt ~ 14 წთ მეთილის ეთერისთვის და ~ 9,3 წთ ამიდური პროდუქტისთვის). რეაქციის ნარევი გაცივდა და უწყლო ამიაკის სიჭარბე დაემატა მანამ, სანამ HPLC-ზე მეთილის ეთერის შესაბამისი პიკური ფართობი არ იყო სასურველი პროდუქტის პიკური ფართობის 10%-ზე ნაკლები. ნალექი გაცივდა დაახლოებით 10°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე, მორევა გაგრძელდა ღამით პეპტიდის დალექვის მიზნით. ნალექი და ფისი გამოეყო ფილტრაციით და გარეცხეს 15 მლ ცივი MeOH. ნალექი და ფისი გაშრეს შემცირებული წნევით, პროდუქტი გამოიღეს ფისიდან 50%-იანი ძმარმჟავას წყალხსნარით (3 x 30 მლ). HPLC ანალიზმა აჩვენა 870 მგ (0.70 მმოლი) სათაურის პროდუქტი ნარევში (96% სუფთა იზოკრატიული HPLC სისტემაში).

დ) H-D- -Nal--Thr-NH 2

500 მგ (0,40 მმოლი) პეპტიდი (B) საფეხურიდან იხსნება 300 მლ 4%-იან ძმარმჟავაში და აცხელებს დაახლოებით 55°C-მდე აზოტის ქვეშ. ხსნარს სწრაფად ურევენ და იოდის 2% w/v ხსნარი 7,7 მლ MeOH (0,60 მმოლ) დაემატება ერთ პორციაში. ნარევს ურევენ დაახლოებით 15 წუთის განმავლობაში, შემდეგ რეაქცია შეჩერებულია ტიტრაციით 2% ნატრიუმის თიოსულფატის ხსნარით, სანამ ფერი არ გაქრებოდა (~2 მლ). ნარევი გაცივდა ოთახის ტემპერატურამდე და გაფილტრული. ნარევი გაიწმინდა მოსამზადებელი ქრომატოგრაფიით C8 სვეტზე (YMC, Inc., Wilmington, NC) აცეტონიტრილის გრადიენტით 0.1 მ ამონიუმის აცეტატში, დემარილებული C8 YMC სვეტზე აცეტონიტრილის გრადიენტით 0.25 N ძმარმჟავაში და ლიოფილიზებულია, რათა მისცეს 350 მგ სამიზნე პეპტიდი 99% სიწმინდით.

ზემოაღნიშნული აღწერილობიდან გამომდინარე, ხელოვნებაში დახელოვნებულ ადამიანს შეუძლია ადვილად ამოიცნოს წინამდებარე გამოგონების არსებითი მახასიათებლები და, მისი სულისა და ფარგლებიდან გაუსვლელად, მოახდინოს გამოგონებაში სხვადასხვა ცვლილებები და მოდიფიკაციები, რათა მოერგოს იგი სხვადასხვა აპლიკაციებსა და პირობებს. ამრიგად, გამოგონების სხვა განსახიერებები ასევე დაფარულია პრეტენზიებით.

ᲛᲝᲗᲮᲝᲕᲜᲐ

1. H-D--Nal--Thr-NH 2 ფორმულის პეპტიდის მომზადების მეთოდი, აღნიშნული მეთოდი მოიცავს შემდეგ საფეხურებს:

(ა) პირველი ამინომჟავის მიმაგრება მყარ დამხმარე ფისზე ეთერული ბმის საშუალებით, რათა წარმოქმნას "პირველი დაწყვილების პროდუქტი", რომელიც მოიცავს (i) ცეზიუმის კარბონატის წყალხსნარის რეაქციას პირველი ამინომჟავის ალკოჰოლურ ხსნართან. პირველი ამინომჟავის ცეზიუმის მარილი, (ii) პირველი ამინომჟავის გამხსნელი ცეზიუმის მარილის მიღება, (iii) მყარი საყრდენი ფისის რეაქცია პირველი ამინომჟავის ცეზიუმის მარილთან უწყლო პოლარული აპროტური გამხსნელის შესაქმნელად. "პირველი დამატების პროდუქტი",

სადაც პირველი ამინომჟავაა Boc-L-Thr, რომელიც შეესაბამება ამ პეპტიდის C-ტერმინალურ ამინომჟავას, ხოლო მყარი მედიის ფისი არის ქლორმეთილირებული პოლისტიროლის ფისი;

(ბ) Boc-ის დამცავი პირველი დამატების პროდუქტისგან მჟავით, რათა წარმოქმნას „დაუცველი პირველი დანამატის პროდუქტი“;

(გ) სურვილისამებრ, „დებლოკირებულ პირველ მიმაგრებულ პროდუქტს“ „შემდეგი ამინომჟავის“ დამატება, რომელიც მოიცავს „შემდეგი ამინომჟავის“ რეაქციას „დებლოკირებულ პირველ მიმაგრებულ პროდუქტთან“ ორგანულ გამხსნელში, რომელიც შეიცავს პეპტიდის ზრდის რეაგენტს, რათა მიიღოთ "შემდეგი ამინომჟავის ბლოკირებული პროდუქტი". დამატება", რომლის მიხედვითაც "შემდეგი ამინომჟავას" აქვს Boc-ბლოკირებული ამინო ჯგუფი მთავარ ჯაჭვში და თუ ამ "შემდეგ ამინომჟავას" აქვს ერთი ან მეტი ფუნქციური ჯგუფი გვერდით ჯაჭვში, მაშინ გვერდითი ჯაჭვის ფუნქციური ჯგუფები არ საჭიროებენ დაცვას ან გვერდითი ჯაჭვის ამ ფუნქციურ ჯგუფებს აქვთ დამცავი ჯგუფები, რომლებიც მდგრადია მჟავე ან ტუტე დამცავი აგენტების მიმართ, შესაბამისად, Boc და Fmoc;

(დ) Boc-ის დაცვა „დაბლოკილი შემდეგი პროდუქტისგან“, რაც მოიცავს „დაბლოკილი შემდეგი პროდუქტის“ რეაქციას მჟავასთან, რათა მივიღოთ „დაბლოკილი შემდეგი პროდუქტი“;

(ე) სურვილისამებრ, (c) და (d) საფეხურების განმეორებით, ყოველი ციკლი წარმოქმნის "(X+1)-ე მომდევნო დანართის დებლოკირებულ ნამრავლს", სადაც X არის განმეორებადი ციკლების რაოდენობა;

(ე) "შემდეგი ამინომჟავის" დამატება "დაბლოკილი პირველი ბმული პროდუქტის" საფეხურიდან (ბ) ან, სურვილისამებრ, "(X+1)-ე მომდევნო ბმულის დებლოკირებულ პროდუქტზე" საფეხურიდან (e), რომელიც მოიცავს რეაქციის „შემდეგი ამინომჟავის“ ჩატარებას მითითებულ „პირველი დანართის დებლოკირებულ პროდუქტთან“ ან მითითებულ „(X + 1) მომდევნო დანართის დებლოკირებულ პროდუქტთან“ ორგანულ გამხსნელში, რომელიც შეიცავს პეპტიდის ზრდის რეაგენტს. "დაბლოკილი შემდეგი მიმაგრებული პროდუქტის" მისაღებად და ამ "შემდეგ ამინომჟავას" აქვს Fmoc დაბლოკილი მთავარი ჯაჭვის ამინო ჯგუფი, იმ პირობით, რომ თუ ამ "შემდეგი ამინომჟავას" აქვს ერთი ან მეტი ფუნქციური ჯგუფი გვერდით ჯაჭვში, მაშინ ფუნქციური ჯგუფები გვერდით ჯაჭვში არ საჭიროებს დაცვას, ან გვერდითი ჯაჭვის ფუნქციურ ჯგუფებს აქვთ დამცავი ჯგუფები, რომლებიც მდგრადია ტუტე რეაგენტების მიმართ, რომლებიც გამოიყენება Fmoc-ის დასაცავად;

(ზ) "დაბლოკილი შემდეგი პროდუქტის" Fmoc-ის დედაცვა, რომელიც მოიცავს "დაბლოკილი შემდეგი პროდუქტის" რეაქციას პირველადი ან მეორადი ამინით, რათა წარმოქმნას "დაბლოკილი შემდეგი პროდუქტი";

(თ) სურვილისამებრ, გაიმეორეთ ნაბიჯები (e) და (g), ყოველი ციკლი წარმოქმნის "(X+1)-ე მომდევნო დანართის დებლოკირებულ ნამრავლს", სადაც X არის ციკლის გამეორებების სასურველი რაოდენობა, სანამ ისინი არ ჩაითვლება გამოიყოფა პეპტიდი და ბოლო ამინომჟავა;

(i) N-ტერმინალური ამინომჟავის დამატება "(X+1)-ის მომდევნო შეერთების დებლოკირებულ პროდუქტზე", რომელიც მოიცავს რეაქციას N-ტერმინალური ამინომჟავის "მომავალი (X+1)-ის დებლოკირებულ პროდუქტთან. შეერთება" ორგანულ გამხსნელში, რომელიც შეიცავს რეაგენტს პეპტიდის გამავრცელებლად "ბლოკირებული სრული მიმაგრების პროდუქტის" შესაქმნელად, სადაც "N-ტერმინალურ ამინომჟავას" აქვს ამინო ჯგუფის ხერხემალი დაბლოკილი Boc ან Fmoc-ით;

(j) Boc-ის ან Fmoc-ის დედაცვა "დაბლოკილი დასრულებული პროდუქტისგან", რომელიც მოიცავს "დაბლოკილი დასრულებული პროდუქტის" რეაქციას მჟავასთან Boc-ის შემთხვევაში ან ფუძესთან Fmoc-ის შემთხვევაში, ფისზე დასრულებული პეპტიდური პროდუქტის წარმოქმნის მიზნით;

(კ) თუ "ფისით დასრულებულ პეპტიდურ პროდუქტს" აქვს გვერდითი ჯაჭვის ფუნქციური ჯგუფები, მაშინ სურვილისამებრ ხდება "ფისით დასრულებული პეპტიდური პროდუქტის" გვერდითი ჯაჭვის ფუნქციური ჯგუფების დაცვა, რაც მოიცავს "ფისით დასრულებული პეპტიდის პროდუქტის" რეაქციას შესაბამისი დამცავი რეაგენტებით. "სრული პეპტიდური პროდუქტის დაცულ ფისზე" წარმოება; და

(ლ) პეპტიდის დაშლა "მზა პეპტიდური პროდუქტი ფისზე" ან "დასრულებული პეპტიდური პროდუქტი დედაცულ ფისზე" მყარი ფისოვანი მატარებლისგან პეპტიდის მისაღებად, რომელიც მოიცავს "მზა პეპტიდური პროდუქტი ფისზე" ან "მზა პეპტიდური პროდუქტი ფისზე" რეაქციას. ფისი"; დედაცული ფისი" ამიაკით, პირველადი ამინით ან მეორადი ამინით, სანამ ფისიდან პეპტიდის გაყოფა თითქმის არ დასრულდება;

იმ პირობით, რომ პეპტიდის სინთეზში (e) და (g) საფეხურები განხორციელდება ექვსჯერ H-L-Thr-ფისის ფორმულის "დაბლოკილი პირველი მიმაგრებული პროდუქტის" წარმოქმნის შემდეგ, სადაც მიმაგრებულია შემდგომი ამინომჟავები. თანმიმდევრობით: Fmoc-L-Cys(Acm), Fmoc -L-Val, Fmoc-L-Lys(Boc), Fmoc-D-Trp, Fmoc-L-Tyr(O-t-Bu) და Fmoc-L-Cys (Acm) H-Cys(Acm)-Tyr (O-t-Bu)-D-Trp-Lys(Boc)-Val-Cys(Acm)-Thr-ფისის შესაქმნელად.

2. მეთოდი 1-ლი პრეტენზიის მიხედვით, სადაც ამიაკი, პირველადი ამინი ან მეორადი ამინი საფეხურზე (k) არის გამხსნელში, რომელიც შეიცავს სპირტს და სურვილისამებრ აპროტიკულ პოლარულ გამხსნელს.

3. მეთოდი 1-ლი მოთხოვნის მიხედვით, სადაც ნაბიჯი (l) შემდგომში მოიცავს შემდეგ საფეხურებს:

(i) გამხსნელიდან მოწყვეტილი პეპტიდის დალექვა;

(ii) მყარი ფისოვანი საყრდენის და დალექილი პეპტიდის გაფილტვრა და

(iii) პეპტიდის მოპოვება მჟავე ხსნარით პეპტიდის იზოლირებისთვის.

4. მეთოდი 1-დან 3-მდე ნებისმიერი პრეტენზიის მიხედვით, სადაც პირველი ამინომჟავა არის Boc-L-Thr-ის ცეზიუმის მარილი, რომელიც იძლევა Boc-L-Thr ფისს, როგორც პირველი შეწყვილების პროდუქტს, და "დაბლოკილი პირველი დაწყვილების პროდუქტს". "არის H-L-Thr-ფისოვანი.

5. მეთოდი 4 პრეტენზიის მიხედვით, სადაც მჟავა, რომელიც გამოიყენება Boc დამცავი ჯგუფის მოსაშორებლად (i) საფეხურზე არის ტრიფტორძმარმჟავა (TFA).

6. მეთოდი 5 პრეტენზიის მიხედვით, სადაც ორგანული გამხსნელი არის მეთილენქლორიდი, ქლოროფორმი ან დიმეთილფორმამიდი და პეპტიდის ზრდის რეაგენტი არის დიიზოპროპილკარბოდიიმიდი, დიციკლოჰექსილკარბოდიიმიდი, ან N-ეთილ-N"-(3-დიმეთილ-ამინოპროპილ.)კარბოდიმიდი.

7. მეთოდი მე-6 პრეტენზიის მიხედვით, რომელიც მოიცავს Boc-D--Nal-ის მიმაგრებას H-Cys(Acm)-Tyr(O-t-Bu)-D-Trp-Lys(Boc)-Val-Cys(Acm)-Thr- ფისზე (i) საფეხურის მიხედვით Boc-D--Nal-Cys(Acm)-Tyr(O-t-Bu)-D-Trp-Lys(Boc)-Val-Cys(Acm)-Thr-ფისის მისაღებად.

8. მეთოდი 7 პრეტენზიის მიხედვით, მათ შორის Boc ჯგუფის, რომელიც ბლოკავს D--Nal-ს, O-t-Bu ჯგუფს, რომელიც იცავს Tyr-ს და Boc ჯგუფის, რომელიც იცავს Lys-ს Boc-D--Nal-Cys(Acm)-ში. Tyr(O-t-Bu)-D-Trp-Lys(Boc)-Val-Cys(Acm)-Thr-ფისი, ნაბიჯის მიხედვით (დ) ფორმულის ფისზე დასრულებული პეპტიდური პროდუქტის მისაღებად H-D--Nal-Cys (Acm)-Tyr-D -Trp-Lys-Val-Cys(Acm)-Thr-ფისოვანი.

9. მეთოდი 8 პრეტენზიის მიხედვით, რომელიც მოიცავს პეპტიდის H-D--Nal-Cys(Acm)-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys(Acm)-Thr გამოყოფას მყარი ფისისგან H-D- რეაქციის განხორციელებით. -Nal-Cys(Acm)-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys(Acm)-Thr-ფისოვანი ამიაკით გამხსნელში, რომელიც შეიცავს სპირტს და სურვილისამებრ აპროტიკულ პოლარულ გამხსნელს არსებითად სრულ ელიმინაციამდე და მისცემს H-D--Nal-ს -Cys (Acm)-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys(Acm)-Thr-NH2.

10. პროცესი 9 პრეტენზიის მიხედვით, სადაც სპირტი არის მეთანოლი და პოლარული აპროტური გამხსნელი არის დიმეთილფორმამიდი.

11. მეთოდი მე-10 პრეტენზიის მიხედვით, რომელიც მოიცავს Cys-ის დამცავი Acm ჯგუფების ერთდროულად მოცილებას და შედეგად მიღებული დედაცული Cys ნარჩენების ციკლიზაციას "სრულ პეპტიდურ პროდუქტში ფისზე" ფორმულის H-D--Nal-Cys(Acm)-Tyr-D. -Trp- Lys-Val-Cys(Acm)-Thr-NH2 H-D- -Nal-Cys(Acm)-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys(Acm)-Thr-NH-ის რეაქციის განხორციელებით 2 სპირტში იოდის ხსნარით არსებითად სრული დეპროტექციით და ციკლიზაციისთვის H-D--Nal--Thr-NH2-ის მისაღებად.

მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზი შემოთავაზებული იყო როკფელერის უნივერსიტეტის R.B. Merrifield-ის მიერ (ნობელის პრემია 1984 წ.). ეს მეთოდი ეფუძნება პეპტიდის შეკრებას უხსნად პოლიმერულ საყრდენზე ამინომჟავების ნარჩენების თანმიმდევრული დამატების გზით დაცული α-ამინო და გვერდითი ჯგუფებით. გეგმა იყო პეპტიდური ჯაჭვის ეტაპობრივად შეკრება, სინთეზის დროს ჯაჭვს ერთი ბოლო ჰქონდა მიმაგრებული მყარ საყრდენზე. შედეგად, შუალედური და სამიზნე პეპტიდური წარმოებულების იზოლაცია და გაწმენდა შემცირდა მყარი პოლიმერის მარტივ ფილტრაციამდე და საფუძვლიან რეცხვამდე, რათა ამოეღოთ ყველა ჭარბი რეაგენტი და ხსნარში დარჩენილი ქვეპროდუქტები.

ტერმინი მყარი ფაზა უფრო მეტად ეხება ნივთიერების ფიზიკურ მახასიათებლებს გადამზიდავზე, რადგან ქიმიური რეაქცია პოლიმერის მატარებელზე მიმდინარეობს ერთ ფაზაში - ხსნარში. შესაფერის გამხსნელში პოლიმერი შეშუპებულია, იქცევა დაბალი სიბლანტის, მაგრამ მაღალი სტრუქტურის გელად (ჯვარედინი პოლიმერები) ან იხსნება (არაჯვარედინი პოლიმერების შემთხვევაში) და სინთეზის პროცესი ხდება ულტრამიკოგენურ დონეზე, პრაქტიკულად. ერთგვაროვანი სისტემა.

მყარი ფაზის ორგანული სინთეზისთვის საჭიროა პოლიმერული ბაზა - ფისოვანი სრომელზედაც მიმაგრებულია დამაკავშირებელი ლ. პირველ ეტაპზე მაკავშირებელზე მიმაგრებულია სუბსტრატის მოლეკულა ა.მოლეკულა აიმობილიზაცია (ანუ წყვეტს მობილობას), მაგრამ ინარჩუნებს სხვა რეაგენტთან რეაგირების უნარს IN(სტადია 2).

პროდუქტი ABრჩება ფისზე, რაც საშუალებას აძლევს მას გამოიყოს ჭარბი რეაგენტისგან IN(და ქვეპროდუქტები) მარტივი რეცხვით. (შეგიძლიათ დაამატოთ ყველა ახალი რეაგენტი, რაც თანმიმდევრულად ართულებს თავდაპირველ სუბსტრატს ა, მთავარია, რომ ამ რეაქციებში დამაკავშირებელი უცვლელი რჩება). ორფუნქციური დამაკავშირებელი ლშერჩეულია ისე, რომ მისი კავშირი ფისთან სუფრო გამძლე იყო ვიდრე სუბსტრატს ა. შემდეგ ბოლო ეტაპზე სამიზნე ნაერთი ABშეიძლება განცალკევდეს ფისისგან, ანადგურებს მის კავშირს მაკავშირებელთან. გასაგებია, რომ კავშირი ლ-ABუნდა გაიჭრას რბილ პირობებში, თვით ნაერთის დაზიანების გარეშე (ბმა ა-IN), არც დამაკავშირებლის კონტაქტი ფისთან (ბმა ლ-ს).

ამრიგად, იდეალურ შემთხვევაში, ყოველი ნაბიჯის შემდეგ ფისის გარეცხვით და მატარებელთან კავშირის გაწყვეტით, მიიღება სუფთა ნივთიერება. ბუნებრივია ვივარაუდოთ, რომ რეაგენტების დიდი სიჭარბის გამოყენება და ფისისგან შემდგომი განცალკევება ხშირ შემთხვევაში შესაძლებელს ხდის ქიმიური წონასწორობის გადატანას სამიზნე პროდუქტის ფორმირებისკენ და ამცირებს სინთეზის დროს. მყარი ფაზის ორგანული სინთეზის ნაკლოვანებები მოიცავს რეაგენტების საკმარისად დიდი ჭარბი (2-30 ეკვივალენტი) გამოყენების აუცილებლობას, შუალედური სინთეზის პროდუქტების იდენტიფიცირების სირთულეებს და მოდიფიცირებული პოლიმერული საყრდენების შედარებით მაღალ ღირებულებას, რაც განისაზღვრება ღირებულებით. დამაკავშირებელი.

Merrifield-ის მიერ შემოტანილი ორგანული სინთეზის პრაქტიკაში, ქლორომეთილპოლისტირონი (ჯვარედინი კავშირი მცირე რაოდენობით დივინილბენზოლთან), ე.წ. Merrifield რეზინი, არის ყველაზე ხელმისაწვდომი პოლიმერული მატარებლებიდან.

მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზის მეთოდოლოგია და ძირითადი ეტაპები

ამოცანა მოითხოვს პოლიმერული მატარებლის შეყვანას ნამყენი ამინომჟავით რეაქციაში ჰეტეროციკლით, რომელიც გააქტიურებულია ჩანაცვლებისთვის. განვიხილოთ უფრო დეტალურად პოლიმერულ მატარებლებზე იმობილიზებული ამინომჟავების მიღების მეთოდოლოგიური ასპექტი.

სცენა1. N-დაცული ამინომჟავის იმობილიზაცია პოლიმერულ მატარებელზე.

ჩვენი სქემის პირველი ეტაპი არის ამინომჟავის იმობილიზაცია პოლიმერულ მატარებელზე. ისეთი გვერდითი პროცესების თავიდან ასაცილებლად, როგორიცაა ოლიგოპეპტიდების წარმოქმნა, ამინომჟავა წინასწარ არის დაცული. როგორც წესი, გამოიყენება N-დაცული ამინომჟავები და შედეგად მიღებული კავშირი ამინომჟავასა და მატარებელს შორის არის ამიდის ან ესტერის ტიპის.

მყარი ფაზის ორგანულ სინთეზში ყველაზე ხშირად გამოყენებული ამინო ჯგუფის დაცვაა კარბამატის ტიპის დამცავი ჯგუფები tert-butoxycarbonyl (Boc) და 9H-fluorenylmethoxycarbonyl დაცვა (Fmoc), X არის დაცული ჯგუფი:

უნდა აღინიშნოს, რომ დამცავი ჯგუფის არჩევანი განისაზღვრება გამოყენებული პოლიმერული მატარებლის ტიპის მიხედვით. დაცული ამინომჟავების იმობილიზაციის პირობები განსხვავებულია სხვადასხვა ტიპის პოლიმერული მატარებლებისთვის. ხორციელდება ბოკ-ამინომჟავების იმობილიზაცია Merrifield ფისზე, რომელიც არის ქლორმეთილირებული პოლისტირონი. ადგილზეროგორც ცეზიუმის მარილები დიმეთილ ფტალატში (DMF) ცეზიუმის კარბონატის სუსპენზიის და კალიუმის იოდიდის კატალიზური რაოდენობით დამატებით. რეაგენტების სიჭარბე გადამზიდის რაოდენობასთან მიმართებაში შეირჩევა თითოეულ შემთხვევაში ინდივიდუალურად და შეადგენს 1,5-4 ეკვივალენტს.

Fmoc-ამინომჟავების იმობილიზაცია Wang (X=O) პოლიმერულ გადამზიდავზე ბენზილის ტიპის ესტერის დამაკავშირებელი ფორმირებისთვის ხორციელდება კარბოდიიმიდის მეთოდით დიიზოპროპილკარბოდიიმიდის (DIC) გამოყენებით 4-(დიმეთილამინო)პირიდინის (DMAP) თანდასწრებით. როგორც კატალიზატორი. იმობილიზაციის რეაქცია სტერილურად შეუფერხებელი ამინომჟავებით მიმდინარეობს ოთახის ტემპერატურაზე. სტერილურად შეფერხებული ამინომჟავების იმობილიზაცია მოითხოვს რეაქციის ჩატარებას 40-60°C ტემპერატურაზე 2 დღის განმავლობაში და განმეორებით იმობილიზაციას (სქემა 1). Fmoc-ის იმობილიზაცია - ამინომჟავები რინკის პოლიმერულ მატარებელზე (X=NH) ბენჟჰიდრილის ტიპის ამიდური დამაკავშირებელი ფორმირებით ხორციელდება კასტრო რეაგენტის (1H-1,2,3-ბენზოტრიაზოლ-1-ილოქსი) თანდასწრებით. ტრის-(დიმეთილამინო)ფოსფონიუმის ჰექსაფტოროფოსფატი (BOP), დიიზოპროპილეთილამინის ბაზა (DIEA) და 1-ჰიდროქსიბენზოტრიაზოლი (HOBt), როგორც კატალიზატორი. რეაქცია მიმდინარეობს ოთახის ტემპერატურაზე 2 საათის განმავლობაში სტერილურად შეუფერხებელი ამინომჟავებისთვის და 4-6 საათის განმავლობაში სტერილურად შეფერხებული ამინომჟავებისთვის.

ეტაპი 2დაცული ამინომჟავის დეპროტექცია პოლიმერულ გადამზიდავზე

ჩვენს მიერ დაგეგმილ მეორე ეტაპზე (დაცული ამინომჟავის იმობილიზაციის შემდეგ) საჭიროა დამცავი ჯგუფის ამოღება ამინო ჯგუფის გასააქტიურებლად. Boc- და Fmoc- დაცვის მოხსნის მეთოდები განსხვავებულია. მერიფილდის ფისზე ამინომჟავების Boc დაცვის მოცილება ხორციელდება 50% ტრიფტორძმარმჟავას დიქლორმეთანში ნახევარი საათის განმავლობაში, ამ პირობებში მერიფილდის დამაკავშირებელი რჩება ხელუხლებელი.

დეპროტექციის შემდეგ ფისი ირეცხება ტრიეთილამინის ხსნარით ტრიფტორძმარმჟავას მოსაშორებლად. ამინომჟავების Fmoc დაცვის მოცილება Wang (X=O) და Rink (X=NH) მატარებლებზე ხორციელდება პიპერიდინის 20% ხსნარით DMF-ში 40-50 წუთის განმავლობაში.

ფისოვანი წონის მნიშვნელოვანი შემცირება Fmoc დაცვის მოხსნის შემდეგ შეიძლება გახდეს მყარი ფაზის სინთეზის პირველ ეტაპზე დაცული ამინომჟავების იმობილიზაციის ხარისხის გრავიმეტრული განსაზღვრის საფუძველი. რეკომენდირებულია ფისის თანმიმდევრული დამუშავება პიპერიდინის ხსნარით დიმეთილ ფტალატში ჯერ 5-10 წუთის განმავლობაში, შემდეგ 30 წუთის განმავლობაში ახალ ხსნარში. დაცვის შემდეგ, ფისი ირეცხება მინიმუმ 4-ჯერ დიმეთილ ფტალატით, რათა ამოიღონ Fmoc დაცვის განადგურების პროდუქტები. მატარებელზე აცილირების რეაქციის პროგრესის მონიტორინგი ან ამინო ჯგუფიდან დამცავი ფუნქციის მოხსნა შესაძლებელია კაიზერის ტესტის გამოყენებით.

ეტაპი 3ნუკლეოფილური ჩანაცვლება ჰეტეროციკლებში, რომელიც მოიცავს საყრდენზე იმობილიზებულ ამინომჟავას

ჩვენს მიერ პრაქტიკული განხორციელებისთვის დაგეგმილი შემდეგი ეტაპი არის არომატული ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქცია; ნამყენი ამინომჟავა ემსახურება როგორც ნუკლეოფილს, ხოლო გააქტიურებული ჰეტეროციკლი ხსნარშია. საყრდენებში ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციების უმეტესობა არ განსხვავდება მოქმედებით თხევადი ფაზის რეაქციებისგან. თუმცა გასათვალისწინებელია, რომ პროცესის ტემპერატურა არ უნდა აღემატებოდეს 120 С, რომლის ზემოთაც იწყება მატარებლის პოლისტიროლის ფუძის რღვევა. გადამზიდავზე განხორციელებული რეაქციის პირობებში, დამაკავშირებელიც უნდა იყოს დაცული.

შესაფერისი გააქტიურებული ჰეტეროციკლური სუბსტრატების არჩევისას, გასათვალისწინებელია ჰეტეროციკლში დატოვებული ჯგუფის ბუნება.

ეტაპი 4სამიზნე ნაერთის მოცილება პოლიმერული მატარებლებიდან

მყარი ფაზის ორგანული სინთეზის დამაკავშირებლების უმეტესობა იშლება მჟავე გარემოში. მაკავშირებელთა წინააღმდეგობა მჟავას მიმართ მკვეთრად იკლებს მერიფილდის ფისიდან ვანგისა და რინკის ფისზე გადასვლისას. Rink ლინკერი იშლება უფრო რბილ პირობებში (10-20% CF3COOH), ვიდრე Wang-ის (50% CF3COOH). Merrifield-ის ფისი ამ პირობებში პასიურია და NaOMe/MeOH ხსნარში ტრანსესტერიფიკაცია გამოიყენება მის დასაჭრელად, რაც იწვევს ფორმირებას. მჟავას ეთერი.

კიდევ ერთხელ გავიხსენებთ, რომ დამაკავშირებლის ბუნება განსაზღვრავს ტერმინალური ფუნქციის ტიპს სუბსტრატიდან ამოღებულ ჩამოყალიბებულ მოლეკულაში. Wang-ის ფისი საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ მჟავები, ხოლო Rink-ის ფისი - ამიდები.

მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზის ამ სქემის უპირატესობები:

1. სხვადასხვა ძირითადი ნაერთები შეიძლება ასოცირებული იყოს ცალკეულ მძივებთან. შემდეგ ეს გრანულები შერეულია და ამგვარად, ყველა საწყისი ნაერთს შეუძლია ურთიერთქმედება რეაგენტთან ერთ ექსპერიმენტში. შედეგად, რეაქციის პროდუქტები წარმოიქმნება ცალკეულ გრანულებზე. უმეტეს შემთხვევაში, ნედლეულის შერევა ტრადიციულ თხევად ქიმიაში, როგორც წესი, იწვევს წარუმატებლობას - პროდუქციის პოლიმერიზაციას ან რეზინას. მყარ სუბსტრატზე ჩატარებული ექსპერიმენტები გამორიცხავს ამ ეფექტებს.

2. იმის გამო, რომ ნედლეული და პროდუქტები მიბმულია მყარ საყრდენზე, ჭარბი რეაგენტები და არასაყრდენი პროდუქტები ადვილად შეიძლება ჩამოირეცხოს პოლიმერული მყარი საყრდენისგან.

3. რეაგენტების დიდი ჭარბი გამოყენება შეიძლება რეაქციის დასასრულამდე მიყვანისთვის (99%-ზე მეტი), რადგან ეს ჭარბი ადვილად განცალკევებულია.

4. სერიის დაბალი მოცულობის გამოყენებით (0,8 მმოლზე ნაკლები თითო გრამ საყრდენზე), არასასურველი გვერდითი რეაქციების თავიდან აცილება შესაძლებელია.

5. სარეაქციო ნარევში შუალედური ნივთიერებები შეკრულია გრანულებთან და არ საჭიროებს გაწმენდას.

6. ექსპერიმენტის ბოლოს შესაძლებელია ცალკეული პოლიმერული მარცვლების გამოყოფა და ამით ინდივიდუალური პროდუქტების მიღება.

7. პოლიმერული სუბსტრატის რეგენერაცია შესაძლებელია იმ შემთხვევებში, როდესაც შეირჩევა მსხვრევის პირობები და შეირჩევა შესაბამისი წამყვანი ჯგუფები - დამაკავშირებელი.

8. შესაძლებელია მყარი ფაზის სინთეზის ავტომატიზაცია.

მყარი ფაზის სინთეზისთვის აუცილებელი პირობები, გარდა უხსნადი პოლიმერული სუბსტრატის არსებობისა, რომელიც ინერტულია რეაქციის პირობებში, არის:

ანკერის ან დამაკავშირებელის არსებობა არის ქიმიური ფუნქცია, რომელიც უზრუნველყოფს სუბსტრატის კავშირს გამოყენებულ ნაერთთან. ის კოვალენტურად უნდა იყოს შეკრული ფისთან. წამყვანი ასევე უნდა იყოს რეაქტიული ფუნქციური ჯგუფი, რათა სუბსტრატებმა ურთიერთქმედება მასთან.

სუბსტრატსა და დამაკავშირებელს შორის წარმოქმნილი კავშირი უნდა იყოს სტაბილური რეაქციის პირობებში.

უნდა არსებობდეს პროდუქტის ან შუალედური კავშირის გაწყვეტის გზები ლინკერთან.