Det bedste fra begge verdener:Grundlæggende til sur flash-omskiftning til organisk syntese

Forskere ved Tokyo Institute of Technology udviklede en hurtig og praktisk teknik ved hjælp af en mikrostrømsreaktor til syntese af ren N-carboxy anhydrider (NCA'er). De udnyttede fordelene ved at udføre syntesen under basiske betingelser og undgik dens ulemper ved at flashskifte til sure betingelser efter 0,1 sekund. Denne tilgang gjorde det muligt for dem at producere flere typer NCA'er i en skalerbar, pladsbesparende, og mindre tidskrævende mode.

Syntesen af ​​polypeptider er af enorm betydning i mange applikationer, herunder livreddende stoffer og narkotikabærere. På tur, syntesen af ​​ren N-carboxy anhydrider (NCA'er) er afgørende for den primære proces, der bruges til at fremstille polypeptider, som er polymerisationen (kæden) af NCA'er (se figur 1). Imidlertid, den eneste praktiske metode til at syntetisere NCA'er blev etableret i 1922, kaldet Fuchs-Farthing-metoden.

Denne gamle, men effektive metode har åbenbart sine begrænsninger. Det kræver barske sure forhold og kan forårsage uønsket ringåbning i de producerede NCA'er. I denne et-trins metode, aminosyrer blandes med fosgen for at opnå de ønskede NCA'er, sammen med HCl og CO ² , på en langsom (to til fem timer) men stabil måde med nogle bivirkninger, hvilket reducerer renheden af ​​slutproduktet.

På den anden side, syntetisering af NCA'er under grundlæggende betingelser er en no go, fordi selvom NCA'er dannes meget hurtigt under sådanne forhold, deprotoneringen af ​​deres NH-grupper får dem til at polymerisere, gør denne tilgang umulig. Lektor Fuse, et medlem af et team af forskere fra Tokyo Institute of Technology, der arbejdede med dette emne, forklarer:"Den ønskede reaktion forløber jævnt under grundlæggende betingelser; dog grundlæggende forhold inducerer uønsket polymerisation af produktet."

Hvordan løste holdet dette problem med organisk syntese? De udledte, at de kunne få de nødvendige reaktioner til at finde sted under basiske forhold først (som sker på mindre end 0,1 sekunder) og derefter hurtigt ændre pH til sur for at forhindre uønsket polymerisering (se figur 2). Denne pH-flash-omskiftning blev opnået ved hjælp af skemaet vist i figur 3. Holdet anvendte en mikrostrømsreaktor for at kunne blande aminosyrerne med triphosgen på mindre end 0,1 sekund. Derefter, ved overdrevent tilsætning af trifosgen, den producerede HCl ændrer hurtigt pH fra basisk til sur. Endelig, for at forhindre den sure nedbrydning af syrelabile NCA'er, de blev hurtigt fortyndet med ethylacetat. Ved at bruge denne teknik, holdet formåede at syntetisere NCA'er ved hjælp af alle de proteinogene aminosyrer og flere syrelabile ikke-proteinogene aminosyrer.

NCA'er er meget vigtige og ustabile materialer, og skal opbevares og transporteres under strengt kontrollerede temperaturer. Dette har desværre begrænset deres brug. Imidlertid, fordi mikroflowsyntese er en let skalerbar og pladsbesparende tilgang, den foreslåede metode kunne bane vejen for on-demand og on-site syntese af NCA'er.