¿Cuáles son los métodos para la síntesis de péptidos?
Método de síntesis de péptidos:
Método de la acil azida
Ya en 1902, Theodor Curtius introdujo el método de la acil azida en la química de los péptidos, por lo que es uno de los Métodos de condensación más antiguos. Además de los aminoácidos libres y los péptidos condensados con acilazidos en soluciones acuosas alcalinas, se pueden utilizar ésteres de aminoácidos en disolventes orgánicos. A diferencia de muchos otros métodos de condensación, no requiere la adición de una base auxiliar u otro equivalente de un componente amino para capturar la hidrazona. ?
El método de la azida se ha considerado durante mucho tiempo el único método de condensación que no produce racemización. Con la introducción de grupos protectores de aminoácidos selectivamente escindibles, este método ha experimentado un renacimiento a gran escala. Los materiales de partida de este método son hidrazida de aminoácido cristalino o hidrazida de péptido 64, respectivamente, que pueden obtenerse fácilmente mediante hidrazinolisis del éster correspondiente. En ácido clorhídrico a -10°C, se utiliza una cantidad equivalente de nitrito de sodio para nitrosar la hidrazida y convertirla en azida 65, que se lava, se seca y luego se hace reaccionar con el componente amino correspondiente. Algunas azidas pueden precipitarse diluyéndolas con agua helada. La difenilfosforilazida (DPPA) también se puede utilizar en la síntesis de acilazidas. El método Honzl-Rudinger utiliza nitrito de terc-butilo como reactivo de nitrosación y permite llevar a cabo la reacción de condensación de azida en disolventes orgánicos. Debido a la inestabilidad térmica de la acilazida, la reacción de condensación debe llevarse a cabo a baja temperatura. A temperaturas más altas, la reordenación de Curtius, la conversión de acil azida en isocianato, se convierte en una reacción secundaria importante que, en última instancia, conduce a la formación de urea como subproducto. Debido a la baja temperatura de reacción (como 4°C), la velocidad de reacción es bastante lenta, por lo que la reacción de condensación de péptidos suele tardar varios días en completarse. Para cadenas peptídicas protegidas en el extremo N más largas, la hidrazinolisis del grupo éster es generalmente difícil, por lo que el uso de derivados de hidrazina protegidos en el extremo N ortogonales es una opción. Después de la eliminación selectiva del grupo hidracina, los fragmentos peptídicos ensamblados en una estrategia de retroceso se pueden utilizar para la condensación de azida.
Como se mencionó anteriormente, aunque el método de la azida siempre se ha considerado como el método de condensación con la menor tendencia a la racemización, el exceso de base inducirá una racemización considerable durante la reacción. Por lo tanto, se debe evitar el contacto con álcali durante la reacción de condensación. Por ejemplo, la sal de amonio del componente amino se debe neutralizar con N,N-diisopropilamina o N-alquilmorfolina en lugar de trietilamina. ?
A pesar de las limitaciones anteriores, este método sigue siendo importante, especialmente para la condensación de fragmentos, porque tiene una menor tendencia a la isomerización y es adecuado para serina o treonina no protegidas con hidroxilo. Cuando se usan como componentes, hidrazidas protegidas con Nˊ También tienen una variedad de usos.
Método del anhídrido de ácido
En la síntesis de péptidos, la consideración inicial del uso de anhídridos de ácido se remonta a las primeras investigaciones de Theodor Curtius sobre la síntesis del ácido benzoil aminoacético en 1881. De la reacción de aminoacetato de plata y cloruro de benzoílo, además del ácido benzoilaminoacético, también se obtuvo BZ-Glyn-OH (n=2-6). Inicialmente se creyó que cuando se trataban con cloruro de benzoílo, N-benzoílo aminoácidos o N-benzoílo péptidos y ácido benzoico formaban anhídridos intermedios reactivos asimétricos. ?Unos 70 años después, Theodor Wieland utilizó estos descubrimientos para aplicar el método del anhídrido mixto a la síntesis moderna de péptidos. Actualmente, además de este método, la condensación de péptidos también se utiliza para anhídridos simétricos y anhídridos N-carboxílicos (NCA, anhídridos de Leuchs) formados intramolecularmente por el grupo carboxilo de los aminoácidos y el ácido carbámico. Finalmente, cabe mencionar que los anhídridos asimétricos suelen estar implicados en reacciones de acilación en reacciones bioquímicas.
Método del anhídrido de ácido mixto
Para formar anhídridos de ácido mixto se pueden utilizar tanto ácidos carboxílicos orgánicos como ácidos inorgánicos. Sin embargo, sólo unos pocos han encontrado un uso práctico generalizado y, en la mayoría de los casos, se utilizan cloroformiatos de alquilo. El cloroformiato de etilo, que se utilizaba con frecuencia en el pasado, actualmente se sustituye principalmente por cloroformiato de isobutilo.
La regioselectividad de la reacción de aminolisis del anhídrido mixto formado a partir del componente carboxilo y el cloroformiato depende de la electrofilicidad y/o la posición estérica de los dos grupos carbonilo competidores.
En la formación de un anhídrido mixto a partir de un carboxilato de aminoácido N-protegido (componente carboxilo) y un cloroformiato de alquilo (componente activador, por ejemplo derivado de un cloroformiato de alquilo), la amina nucleófila ataca principalmente al grupo carboxilo del componente aminoácido. se forma el derivado peptídico deseado y el ingrediente activo se libera en forma de ácido libre. Cuando se utilizan cloroformiatos de alquilo (R1 = isobutilo, etilo, etc.), el ácido monoalquilcarbónico libre es inestable y se descompone inmediatamente en dióxido de carbono y el alcohol correspondiente. Sin embargo, hay algunos informes contrarios con respecto a la regioselectividad del ataque nucleofílico, siendo los productos carbamatos y los componentes de aminoácidos N-protegidos originales. ?Para formar anhídridos mixtos, disolver aminoácidos o péptidos N-protegidos en diclorometano, tetrahidrofurano, dioxano, acetonitrilo, acetato de etilo o DMF, y utilizar una cantidad equivalente de base terciaria (N-metilpiperidina, N-metilmorfolina, N-etilmorfolina, etc.) .) tratamiento. Luego, entre -15 ℃ y 5 ℃, agregue cloroformiato de alquilo mientras agita vigorosamente para formar un anhídrido asimétrico (activación). Después de un breve período de activación, se añade el componente de aminoácido nucleofílico. Si se usa como sal de amonio (se requiere más base), se debe evitar el uso excesivo de base. Si se siguen estrictamente las condiciones de reacción anteriores, el método del anhídrido de ácido mixto es fácil de realizar y es uno de los métodos de condensación más eficaces.
Método del anhídrido simétrico
El anhídrido simétrico del Nα-acil aminoácido es un intermedio altamente activo para la formación de enlaces peptídicos. A diferencia del método con anhídridos mixtos, en la reacción con aminas nucleófilas no se produce ninguna regioselectividad ambigua. Sin embargo, el rendimiento de condensación de péptidos es el más alto, 50 (basado en el componente carboxilo). ?
Aunque los Nα-acil aminoácidos libres formados por la aminolisis de anhídridos simétricos se pueden recuperar junto con el péptido objetivo mediante extracción con una solución saturada de bicarbonato de sodio, inicialmente, el valor práctico de este método es extremadamente bajo. . Los anhídridos simétricos se pueden preparar haciendo reaccionar aminoácidos protegidos con Nα con fosgeno o carbodiimidas convenientes. La reacción de dos equivalentes de aminoácido protegido con Nα con un equivalente de carbodiimida es beneficiosa para la formación de anhídrido simétrico. El anhídrido simétrico puede aislarse o usarse directamente en la reacción de condensación posterior sin purificación. Los anhídridos de ácido simétricos basados en Nα-alcoxicarbonil aminoácidos son estables a la hidrólisis y pueden purificarse usando métodos similares a la purificación de anhídridos de ácidos mixtos mencionada anteriormente. ?
Debido a la comercialización y el precio razonable de los aminoácidos protegidos con Boc, el uso de métodos simétricos con anhídrido en el alargamiento gradual de las cadenas peptídicas ha recibido una atención cada vez mayor. Aunque los anhídridos simétricos cristalinos están disponibles comercialmente, la preparación in situ sigue siendo una buena opción.
Método de la carbodiimida
Los compuestos de carbodiimida se pueden utilizar para la condensación de grupos amino y carboxilo. Entre este tipo de compuestos, la N,Nˊ-diciclohexilcarbodiimida (DCC) es relativamente barata y soluble en disolventes comúnmente utilizados para la síntesis de péptidos. Durante la formación del enlace peptídico, la carbodiimida se convierte en el correspondiente derivado de urea y la N,Nˊ-diciclohexilurea puede precipitar de la solución de reacción. Obviamente, los intermedios activos activados por carbodiimida tienen diferentes velocidades de amonólisis e hidrólisis, lo que permite que la síntesis de péptidos se lleve a cabo en medios acuosos. Después de una extensa investigación por parte de varios grupos de investigación, se estableció el mecanismo de reacción de condensación de péptidos utilizando carbodiimida como agente de condensación. Los iones carboxilato se agregan a la carbodiimida protonada para formar O-acilurea altamente activa, aunque todavía no se ha aislado este intermediario, pero sí; La presencia se dedujo de compuestos estables muy similares. La O-acilurea reacciona con el componente amino para producir péptidos protegidos y derivados de urea. Alternativamente, la O-acilisourea en equilibrio con la forma protonada es atacada nucleófilamente por el segundo éster de ácido carboxílico para producir un anhídrido de aminoácido simétrico y urea N,Nˊ-disustituida. El primero reacciona con aminoácidos para obtener derivados peptídicos y aminoácidos libres. Bajo catálisis básica, una reacción secundaria que utiliza DCC transfiere el grupo acilo del átomo de oxígeno de la isourea al átomo de nitrógeno para producir N-acilurea 71, que no sufre más aminolisis. No sólo el exceso de base puede catalizar la transferencia de acilo ON-N, sino que también los componentes amino básicos o carbodiimidas pueden catalizar esta reacción secundaria. ?
Además, los disolventes polares favorecen esta vía de reacción.