Protokoly pro nakládání peptidové pryskyřice
Přehled sekcí
- Merrifieldovy pryskyřice (metoda 1)
- Hydroxymethyl-functionalized resins (Methods 2-3)
- Nakládání amino-funkcionalizovaných pryskyřic (metoda 4)
- Pryskyřice na bázi tritylu (metody 5-6)
- DBZ pryskyřice (metoda 7)
- Sulfamylové pryskyřice (metoda 8)
- DHP pryskyřice (metoda 9)
- Peptidové aldehydové pryskyřice (metoda 10)
- Zkouška zatížení fmoc (metoda 11)
- Reference

Metoda 1: Připojení Boc-aminokyselin k Merrifieldovým pryskyřicím
- Rozpusťte Boc-aminokyselinu v EtOH (2 ml/mmol) a přidejte vodu (0,5 ml/mmol). Upravte pH na 7 pomocí 2 M aq. Cs2CO3. Odpařte roztok do sucha. Přidejte dioxan a odpařte do sucha. Opakujte odpařování s dioxanem.
- Předchozí rozpouštění Merrifieldovy pryskyřice v DCM po dobu 1 h a poté promyjte DMF. K pryskyřici přidejte Cs sůl (1,2 eq.) v DMF a zahřívejte při 50 °C o/n. Reakci lze katalyzovat přídavkem KI (0,1 eq.). Na konci této doby promyjte pryskyřici 3X DMF, 3X DMF/voda (1:1), 3X DMF, 3X DCM, 3x MeOH. Vysušte ve vakuu nad KOH.
Hydroxymethyl-funkcionalizované pryskyřice
Jednou z nejjednodušších metod esterifikace na hydroxymethyl-funkcionalizované linkery (Wangovy, HMPA a HMBA pryskyřice) je použití symetrického anhydridu chráněné aminokyseliny v přítomnosti katalytického množství p-dimethylaminopyridinu (DMAP) (Metoda 2).2 Vzhledem k zásaditému charakteru tohoto materiálu však lze očekávat enantiomerizaci a tvorbu dipeptidu; množství závisí na množství použitého DMAP, délce reakce a povaze aminokyseliny.

Metoda MSNT3,4 (metoda 3) je metodou volby v obtížných situacích, jako je nakládání HMBA pryskyřic nebo při připojování derivátů aminokyselin náchylných k enantiomerizaci.5,6
Cystein a histidin jsou obzvláště náchylné k enantiomerizaci a neměly by se touto metodou načítat. Pro tyto zbytky se doporučuje použít pryskyřici 2-ClTrt; esterifikace C terminálního zbytku je bez enantiomerizace a tvorby dipeptidů7 protože připojování nezahrnuje aktivaci vstupující chráněné aminokyseliny (Metoda 5). Pokud jsou požadovány peptidové kyseliny obsahující Pro jako C-koncový zbytek, doporučuje se použití pryskyřic na bázi tritylu.
Po načtení pryskyřice lze snadno stanovit substituci pryskyřice pomocí Metody 11.
Metoda 2: Připojení k hydroxymethylovým pryskyřicím pomocí symetrického anhydridu
- Pryskyřici (1 g) vložte do čisté, suché baňky a přidejte dostatečné množství DMF, aby se jen pokryla, a nechte 30 min bobtnat. V případě potřeby přidejte další DMF jen k pokrytí pryskyřice.
- Rozpusťte aminokyselinu Fmoc (10 eq vzhledem k náplni pryskyřice) v suchém DCM. K úplnému rozpuštění může být zapotřebí jedna nebo dvě kapky DMF.
- K roztoku aminokyseliny přidejte roztok diisopropylkarbodiimidu (5 eq. vzhledem k náplni pryskyřice) v suchém DCM.
- Směs míchejte 20 min při 0 °C, přičemž reakční směs udržujte bez vlhkosti pomocí zkumavky na sušení chloridu vápenatého.
- Odstraňte DCM odpařením za sníženého tlaku pomocí rotační odparky.
- Rozpusťte zbytek v minimálním množství DMF a přidejte roztok k pryskyřici připravené v kroku 1.
- Rozpusťte DMAP (0,1 eq. vzhledem k náplni pryskyřice) v DMF a přidejte tento roztok ke směsi pryskyřice a aminokyselin. Baňka se zazátkuje a směs se nechá stát při rt po dobu 1 h za občasného promíchání.
- Odeberte malý vzorek pryskyřice (20 mg) a promyjte, vysušte a odhadněte hladinu prvního navázání zbytku postupem popsaným v Metodě 11. Pokud je získaná hodnota nižší než 70 %, měl by se postup navázání prvního zbytku opakovat.
Poznámka: Tato metoda není vhodná pro His nebo Cys.
Metoda 3: Připojení k hydroxymethylovým pryskyřicím pomocí MSNT/MeIm
- Pryskyřici umístěte do suché reakční nádoby. Rozbobtnejte a promyjte DCM, přidejte dostatečné množství DCM k pokrytí pryskyřice a propláchněte nádobu dusíkem.
- Navažte příslušnou Fmoc aminokyselinu (5 eq.) do suché baňky s kulatým dnem. Přidejte suchý DCM k rozpuštění derivátu aminokyseliny (přibližně 3 ml/mmol); pro usnadnění rozpouštění lze přidat jednu nebo dvě kapky THF.
- Přidejte MeIm (3,75 eq.) a následně MSNT (5 eq.). Baňku propláchněte dusíkem a uzavřete. Směs míchejte, dokud se MSNT nerozpustí.
- Pomocí injekční stříkačky přeneste roztok aminokyselin do nádoby obsahující pryskyřici.
- Směs nechte stát při rt po dobu 1 h za mírného míchání.
- Propláchněte DCM (5krát) a DMF (5krát).
- Odeberte malý vzorek pryskyřice (20 mg) a promyjte, vysušte a odhadněte hladinu prvního navázání zbytku postupem popsaným v Metodě 11. Pokud je získaná hodnota nižší než 70 %, měl by se postup navázání prvního zbytku opakovat.
Nakládání amino-funkcionalizovaných pryskyřic
Připojení derivátů aminokyselin a jiných karboxylových kyselin k linkerům obsahujícím primární aminoskupiny lze obvykle ovlivnit pomocí standardních metod tvorby amidových vazeb (viz Metoda 4). Hydroxylamin, Weinrebův amid a pryskyřice funkcionalizované sekundárními aminy se načítají mnohem obtížněji; pro ně je nutné použít aktivaci HOAt/DIPCDI nebo HATU/DIPEA.
Metoda 4: Připojení karboxylových kyselin k aminopryskyřicím
- Pryskyřici předem promyjte DCM (pryskyřice na bázi polystyrenu) nebo DMF (pryskyřice PEG-PS nebo PEGA) po dobu 1 h. Pryskyřici důkladně promyjte DMF.
- Je-li pryskyřice chráněna Fmoc, ošetřete ji 20% piperidinem v DMF po dobu 20 min, poté pryskyřici důkladně promyjte DMF.
a) Rink Amid, Sieber Amid, MBHA
- Rozpusťte derivát aminokyseliny nebo karboxylové kyseliny (5 eq.) a HOBt v DMF. Přidejte DIPCDI (5 eq.) a nechte 10 min stát. Přidejte směs k pryskyřici. Nechte působit 1-6 h.
b) N-alkylamino pryskyřice
- Rozpusťte derivát aminokyseliny nebo karboxylové kyseliny (5 eq.) a HATU v DMF. Přidejte DIPEA (10 eq.) a ihned přidejte k pryskyřici. Nechte působit 6 h.
Odeberte malé množství pryskyřice a otestujte ji na přítomnost nezreagovaných aminů pomocí TNBS testu (primární aminové pryskyřice) nebo chloranilového testu (sekundární aminové pryskyřice). Pokud je výsledek pozitivní, promyjte pryskyřici DMF a spojování opakujte. V tomto postupu pokračujte, dokud nebude výsledek negativní.
Pryskyřice na bázi tritylu
Na rozdíl od nosičů na bázi benzylalkoholu je připojení Fmoc-aminokyselin k pryskyřicím na bázi tritylu, jako jsou 2-chlorotrityl nebo NovaSyn® TGT pryskyřice, nedochází k enantiomerizaci,7 díky čemuž jsou ideální pro imobilizaci citlivých zbytků, jako jsou Cys a His (Metoda 5). Pryskyřice také chrání Cys před enantiomerizací během prodlužování řetězce. Jsou zvláště užitečné při syntéze C-koncových prolylových peptidů, protože většina tritylového linkeru pomáhá zabránit tvorbě diketopiperazinu8-10. Při nakládání 2-chlorotritylchloridové pryskyřice je důležité zajistit, aby všechny deriváty aminokyselin, sklo a rozpouštědlo byly před použitím důkladně vysušeny.
Pryskyřice NovaSyn® TGT alkohol musí být před připojením aminokyseliny převedeny na chloridovou formu (Metoda 6).

Metoda 5: Nakládání tritylových pryskyřic
POZNÁMKA: před použitím je důležité vysušit všechna rozpouštědla a skleněné nádobí.
Navazování karboxylových kyselin
- Rozpusťte karboxylovou kyselinu (0,6-1,2 ekv. vztaženo na pryskyřici v případě 2-chlorotritylové pryskyřice a 2 eq. v případě pryskyřice NovaSyn® TGT chlorid) a DIPEA (4 eq. vztaženo na karboxylovou kyselinu) v suchém DCM (přibližně 10 ml na gram pryskyřice) obsahujícím v případě potřeby malé množství suchého DMF (jen tolik, aby se usnadnilo rozpouštění kyseliny). Pro pseudoprolinové dipeptidy přidejte 3 ml NMP/gram pryskyřice.
- Přidejte k pryskyřici a míchejte 30-120 min. Pro pseudoprolinové dipeptidy nechte reagovat o/n. Na konci této doby promyjte pryskyřici 3X DCM/MeOH/DIPEA (17:2:1), 3X DCM; 2X DMF, 2X DCM. Vysušte ve vakuu nad KOH. Fmoc-aminokyseliny se před použitím nejlépe vysuší opakovaným odpařením z dioxanu; zatížení určete pomocí Metody 11.
Metoda 6: Chloridace alkoholové pryskyřice NovaSyn® TGT
POZNÁMKA: před použitím je důležité vysušit všechna rozpouštědla a skleněné nádobí.
- Přemístěte lihovou pryskyřici NovaSyn® TGT do nálevky ze slinutého skla a postupně pryskyřici promývejte DMF (2x), suchým DCM (3x) a suchým toluenem (3x).
- Z pryskyřice odsaďte přebytečný toluen a vlhký materiál přeneste do baňky s kulatým dnem vybavené zpětným chladičem.
- Přidejte dostatečné množství toluenu k pokrytí pryskyřice a poté přidejte čerstvě vydestilovaný AcCl (1 ml/g pryskyřice). Zahřívejte při 60-70 °C po dobu 3 h.
- Směs přelijte do nálevky ze slinutého skla. Pryskyřici promyjte suchým toluenem (3x) a suchým DCM (3x).
- Přebytečné rozpouštědlo z pryskyřice odsaďte a ihned použijte.
Pryskyřice Dbz
Úspěch při použití strategie Dbz11 závisí na regioselektivní acylaci pouze jednoho ze dvou linkerových aminů s Ckoncovým aminokyselinovým zbytkem a na zamezení acylace nechráněného aminu během prodlužování řetězce. Neúplná acylace vede k tvorbě Ckoncových zkrácených peptidů, protože nové řetězce se množí acylací všech nezreagovaných aminů během následujících spojovacích cyklů. Zatímco nadměrná acetylace vede k tvorbě rozvětvených peptidů s řetězci vyrůstajícími z obou spojovacích aminů. Proto je pro dobré výsledky rozhodující výběr acylační metody připojení Ckoncového zbytku a následných spojovacích cyklů (Metoda 7).
Metoda 7: Načtení Dbz pryskyřic
- Pryskyřici (0,1 mmol) předem rozpusťte v DCM na 60 min a promyjte DMF. Odstraňte skupinu Fmoc pomocí 20% piperidinu v DMF a promyjte DMF.
- Ile, Val, Thr, Pro, Arg: Přidejte Fmoc-Aaa-OH (0,6 mmol), HATU (0,6 mmol) a DIPEA (0,9 mmol). Jemně míchejte po dobu 1 h. Pryskyřici promyjte DMF a spojování opakujte.
- Gly: Přidejte Fmoc-Gly-OPfp (0,6 mmol) a HOBt (0,6 mmol). Jemně míchejte po dobu 1 h
- Ostatní aminokyseliny: Přidejte Fmoc-Aaa-OH (0,6 mmol), HCTU (0,6 mmol) a DIPEA (0,9 mmol). Jemně míchejte po dobu 1 h.
- Kontrolujte zatížení pomocí Metody 11. Alternativně promyjte vzorek pryskyřice DCM a ošetřete 95% aq. TFA po dobu 30 min. Analyzujte rozštěpený produkt pomocí HPLC.
Zejména problematické je spojení glycinových zbytků, zejména pokud se vyskytují v blízkosti C-konce peptidu. Tato reaktivní a neomezená aminokyselina se může spojit s volnou Dbz-amino skupinou, pokud se použije uroniová nebo fosfoniová aktivace. V našich rukou se nejlepších výsledků dosáhne, pokud se glycinové zbytky zavedou pomocí Fmoc-Gly-OPfp/HOBt. Toto opatření může být zbytečné, jakmile se peptid prodlouží nad 10 zbytků, protože překážky by měly snížit reaktivitu nechráněného Dbz aminu. Dále je třeba se vyhnout použití silných aktivátorů, jako je HATU nebo HCTU, protože jejich použití může vést k větvení. V našich rukou se zdá, že HBTU/HOBt funguje dobře pro spojování všech zbytků s výjimkou Gly, kde použití předem vytvořeného OPfp ve spojení s HOBt vede k minimálnímu větvení.
Použití ochrany Alloc pro blokování druhé aminoskupiny bylo obhajováno, aby se zabránilo všem problémům s větvením a zkracováním12. Pryskyřice Dbz, jak jsou dodávány, obsahují převážně 3-Fmoc-Dbz, s malým množstvím 4-Fmoc-Dbz a bis-Fmoc-Dbz. Uzavření pryskyřice pomocí Alloc-Cl před odstraněním skupiny Fmoc tak sníží maximální potenciál pro větvení nebo zkracování na 6 %. Bylo zjištěno, že u brzděných aminokyselin je nutné pryskyřici před zakrytím Alloc-Cl zatížit. Skupina Alloc musí být před převedením na formu Nbz odštěpena pomocí Pd(0) (obrázek 1).

Obrázek 1: Ochrana přidělení pro zamezení větvení v Dbz resin
Sulfamylové pryskyřice
Násobení pryskyřic na bázi sulfamylu se nejlépe provádí pomocí karboxylových kyselin aktivovaných pomocí PyBOP®. a DIPEA v CHCl3 při -20 °C13 nebo s DIPCDI/N-methylimidazolem (Metoda 8). V případě aktivace PyBOP® se uvádí, že účinnost nakládání se pohybuje od >95 % pro Cys, Met a His do 44 % pro Pro, což je nejhorší případ. Rozsah racemizace pro nakládání Fmoc-Phe a Fmoc-Leu těmito metodami je 0,5 %, resp. 0,3 %. V praxi však může být zatížení získané těmito metodami velmi variabilní a mohou nastat problémy s nadměrnou acylací linkeru. Kromě toho je třeba před zahájením syntézy peptidů určit substituci nosiče
.
Metoda 8: Zatížení sulfamylových pryskyřic
Metoda DIPCDI
- Před použitím se pryskyřice (1 mmol) 1 h před taví v DCM.
- Rozpusťte derivát aminokyseliny nebo karboxylové kyseliny (4 mmol) a 1-MeIm (4 mmol) v DCM/DMF (4:1). Přidejte DIPCDI (4 mmol), promíchejte a přidejte k pryskyřici. Nechte stát za mírného míchání 18 h. Pryskyřici promyjte DMF, DCM, MeOH a vysušte.
PyBOP® metoda
- Pryskyřice (1 mmol) se před použitím předem rozpustí v CHCl3 po dobu 1 h.
- Rozpusťte derivát aminokyseliny nebo karboxylové kyseliny (4 mmol) a DIPEA (8 mmol) v CHCl3. Přidejte k pryskyřici.
- Zchlaďte směs na -20 °C. Přidejte PyBOP® (4 mmol) a nechte stát za mírného míchání 8 h při -20 °C. Pryskyřici promyjte DCM, DMF, DCM, MeOH a vysušte.
DHP pryskyřice
DHP HM pryskyřice se skládá z 3,4-dihydro-2H.-pyran-2-yl-methanolového linkeru14 navázaného na chloromethyl polystyren o velikosti ok 100-200 a je užitečným nástrojem pro syntézu peptidových alkoholů.
Na rozdíl od nosičů na bázi tritylu, kde je k dosažení uspokojivého zatížení často nutné použití prodloužených reakčních časů a zvýšených teplot, je derivatizace DHP HM pryskyřice poměrně jednoduchá, přičemž i sekundární alkoholy lze zatížit bez obtíží. Obvykle tento proces zahrnuje ošetření pryskyřice v DCE s přebytkem alkoholu v přítomnosti pyridinium p-toluensulfonátu (PPTS); veškeré experimentální podrobnosti jsou uvedeny v Metodě 9.
Metoda 9: Zavádění DHP HM pryskyřice
- Předchozí roztok DHP HM pryskyřice v suchém DCE po dobu 1 hod.
- Rozpusťte Fmoc-aminoalkohol (3 eq) v suchém DCE obsahujícím PPTS (1,5 eq) a přidejte tento roztok k pryskyřici.
- Reakci nechte reagovat při 80 °C za mírného míchání pod dusíkem.
- Reakci utlumte přidáním pyridinu (~ 5 ml/g). Izolujte pryskyřici filtrací a promyjte DMF, DCM a hexanem. Pryskyřici vysušte ve vakuu.
Příprava peptidových aldehydů pomocí H-Thr-Gly-NovaSyn® TG pryskyřice
Jedna z nejjednodušších a nejúčinnějších metod přípravy peptidových aldehydů, která zahrnuje imobilizaci aminoaldehydu na pevné fázi vytvořením oxazolidinu mezi předem vytvořeným Fmoc-aminoaldehydem a H-Thr-Gly-NovaSyn® TG pryskyřicí15.

Po vložení pryskyřice je třeba zablokovat oxazolidinový dusík působením Boc-anhydridu. Výsledný acyloxazolidin je stabilní vůči bázi a je kompatibilní s Fmoc protokoly.
Pro peptidy obsahující Ckoncový aspartalový, argininový, leucinový, fenylalaninový nebo valinový zbytek jsou k dispozici předzatížené pryskyřice.
Metoda 10: Naložení H-Thr-Gly-NovaSyn® TG pryskyřice
- Suspendujte H-Thr-Gly-NovaSyn® TG pryskyřici v 1% AcOH v MeOH/DCM (1:1) obsahující Fmoc-aminoaldehyd (5 eq. vzhledem k substituci pryskyřice) v DCM.
- Mírně míchejte směs při rt po dobu 4 h a sledujte pomocí TNBS testu.
- Pryskyřici odstraňte filtrací, promyjte DCM, DMF a THF.
- Pryskyřici ošetřete Boc2O (5 eq.) a NMM (5eq.) v THF při 50 °C po dobu 3 h za účelem uzavření oxazolidinového dusíku.
- Odstraňte pryskyřici filtrací a promyjte THF, DCM a DMF
Fmoc loading test
Pro odhad zatížení pryskyřic derivatizovaných Fmoc-aminokyselinami zahrnuje nejjednodušší přístup štěpení Fmoc skupiny pomocí DBU a měření koncentrace uvolněného dibenzofluvenu v roztoku pomocí U.V. spektroskopie.16
Metoda 11: Odhad úrovně navázání prvního rezidua
- Vezměte 3 x 10 mm odpovídající křemíkové UV buňky.
- Do 10ml odměrné baňky navažte suchou Fmoc aminokyselinu-pryskyřici (přibližně 5 µmol vzhledem k Fmoc).
- Přidejte 2 ml 2% DBU v DMF. Jemně míchejte po dobu 30 min. Roztok zřeďte na 10 ml pomocí MeCN. Odeberte 2 ml tohoto roztoku a zřeďte jej do 25 ml v odměrné baňce
- Připravte referenční roztok jako v kroku 2, ale bez přídavku pryskyřice.
- Naplňte dvě kyvety 3 ml testovacího roztoku a jednu kyvetu 3 ml referenčního roztoku. POZNÁMKA: Roztoky vzájemně nekontaminujte. Nechte pryskyřici usadit na dně kyvety.
- Vložte kyvety do spektrofotometru a zaznamenejte optickou hustotu při vlnové délce 304 nm.
- Zjistěte odhad navázání prvního rezidua z níže uvedené rovnice Fmoc loading: mmol/g =(Absvzorek-Absref) X 16,4/mg pryskyřice).
Odkazy
Abyste mohli pokračovat ve čtení, přihlaste se nebo vytvořte účet.
Nemáte účet?