Аминокислота N-карбоксиангидрид

Класс органических соединений

N -карбоксиангидриды аминокислот , также называемые ангидридами Лейха , представляют собой семейство гетероциклических органических соединений , полученных из аминокислот . Это белые, реагирующие с влагой твердые вещества. Они были оценены для применения в области биоматериалов . ^{[1] [2] [3]}

Подготовка

Глицин N-карбоксиангидрид является родительским членом N-карбоксиангидридов аминокислот.

NCA обычно получают путем фосгенирования аминокислот : [ ^4]

Впервые они были синтезированы Германом Лойхсом путем нагревания хлорида N -этоксикарбонил- или N -метоксикарбониламинокислоты в вакууме при 50-70 °C: ^{[5] [6]}

Влагостойкий путь к незащищенным NCA использует эпоксиды в качестве поглотителей хлористого водорода. ^[7]

Этот синтез НКА иногда называютМетод Лейкса . Относительно высокие температуры, необходимые для этой циклизации, приводят к разложению нескольких NCA. Среди нескольких улучшений одно примечательное — обработка незащищенной аминокислоты фосгеном или его тримером. ^{[8] [9] [10]}

Реакции

NCA склонны к гидролизу до исходной аминокислоты:

RCHNHC(O)OC(O) + H ₂ O → H ₂ NCH(R)CO ₂ H + CO ₂

Однако некоторые производные кратковременно переносят воду. ^[7]

NCA преобразуются в гомополипептиды ([N(H)CH(R)CO)] _n посредством полимеризации с раскрытием цикла: ^{[1] [2] [3] [11] [12] [13] [14]}

n  RCHNHC(O)OC(O) → [N(H)CH(R)CO)] _n + n  CO ₂

Поли- L -лизин получали из N -карбобензилокси-α- N -карбокси - L -лизина ангидрида с последующим снятием защиты йодидом фосфония . ^[15] Синтез пептидов из NCA не требует защиты функциональных групп аминокислот . Также были исследованы N-замещенные NCA, такие как производные сульфенамида . ^[16] Полимеризация NCA с раскрытием цикла катализируется металлическими катализаторами . ^{[17] [3] [6] [11]}

Полимеризация NCA рассматривалась как пребиотический путь к получению полипептидов. ^{[3] [18] [19]}

дальнейшее чтение

• Гразон С., Салас-Амброзио П., Ибарбур Э., Буол А., Гарангер Э., Гринстафф М.В. и др. (январь 2020 г.). «Водная самосборка N-карбоксиангидридов, индуцированная полимеризацией с раскрытием кольца (ROPISA)» (PDF) . Ангеванде Хеми . 59 (2): 622–626. дои : 10.1002/ange.201912028. PMID  31650664. S2CID  241302007.
• Ян Дж, Чжан Икс, Фань З, Ду Дж (15 октября 2019 г.). «Полимеризация с раскрытием кольца самосборки, индуцированной N-карбоксиангидридом, для изготовления биоразлагаемых полимерных везикул». Макробуквы ACS . 8 (10): 1216–1221. doi : 10.1021/acsmacrolett.9b00606. PMID  35651173. S2CID  203135939.
• Барретт С.Е., Берк Р.С., Абрамс М.Т., Бэйсон С., Бусуек М., Карлини Е. и др. (июнь 2014 г.). «Разработка платформы доставки миРНК, нацеленной на печень, с широким терапевтическим диапазоном с использованием биоразлагаемых полимерных конъюгатов на основе полипептидов». Журнал контролируемого выпуска . 183 : 124–37. doi : 10.1016/j.jconrel.2014.03.028. ПМИД  24657948.
• Крамер-младший, Оноа Б., Бустаманте С., Бертоцци Ч.Р. (октябрь 2015 г.). «Химически настраиваемые химеры муцина, собранные на живых клетках». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (41): 12574–9. Бибкод : 2015PNAS..11212574K. дои : 10.1073/pnas.1516127112 . ПМЦ  4611660 . ПМИД  26420872.

Смотрите также

• Реакция Дакина-Уэста
• Глицин N-карбоксиангидрид , исходный NCA

Рекомендации

1. Крамер Дж., Деминг Т.Дж. (2020). Полипептидные наноматериалы . Том. 1–4. Мягкая материя и биоматериалы на наномасштабе: World Scientific. стр. 115–180. Бибкод : 2020smb3.book..115K.
2. Whitesides GM, Гжибовски Б. (март 2002 г.). «Самосборка во всех масштабах». Наука . 295 (5564): 2418–21. Бибкод : 2002Sci...295.2418W. дои : 10.1126/science.1070821. PMID  11923529. S2CID  40684317.
3. Kricheldorf HR (сентябрь 2006 г.). «Полипептиды и 100 лет химии N-карбоксиангидридов альфа-аминокислот». Ангеванде Хеми . 45 (35): 5752–84. дои : 10.1002/anie.200600693. ПМИД  16948174.
4. Линдон К. Ксавьер, Джули Дж. Мохан, Дэвид Дж. Матре, Эндрю С. Томпсон, Джеймс Д. Кэрролл, Эдвард Г. Корли и Ричард Десмонд (1997). «(S)-Тетрагидро-1-метил-3,3-дифенил-1h,3h-пирроло-[1,2-с] [1,3,2]оксазаборол-борановый комплекс». Органические синтезы . 74:50 . дои :10.15227/orgsyn.074.0050.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
5. Лейхс Х (1906). «Ueber die Glycin-carbonsäure» [О глицин-карбоновой кислоте]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (на немецком языке). 39 : 857–61. дои : 10.1002/cber.190603901133.
6. Деминг Т.Дж. (2007). «Синтетические полипептиды для биомедицинского применения». Прог. Полим. Наука . 32 (8–9): 858–875. doi :10.1016/j.progpolymsci.2007.05.010.
7. Тянь ЗИ, Чжан Цз, Ван С, Лу Х (октябрь 2021 г.). «Влагоустойчивый путь к незащищенным N-карбоксиангидридам α/β-аминокислот и легкий синтез сверхразветвленных полипептидов». Природные коммуникации . 12 (1): 5810. Бибкод : 2021NatCo..12.5810T. doi : 10.1038/s41467-021-25689-y. ПМЦ 8490447 . ПМИД  34608139. 
8. Монтальбетти, Калифорния, Фальк V (2005). «Образование амидной связи и связывание пептидов». Тетраэдр . 61 (46): 10827–52. дои : 10.1016/j.tet.2005.08.031.
9. Ксавье LC, Мохан Дж. Дж., Матре DJ, Томпсон А. С., Кэрролл Дж. Д., Корли Э. Г., Десмонд Р. (1997). «(S)-Тетрагидро-1-метил-3,3-дифенил-1h,3h-пирроло-[1,2-с] [1,3,2]оксазаборол-борановый комплекс». Орг. Синтез . 74 : 50. дои : 10.15227/orgsyn.074.0050.
10. Гибсон М.И., Хант Г.Дж., Кэмерон Н.Р. (сентябрь 2007 г.). «Улучшенный синтез O-связанных и первый синтез S-связанных N-карбоксиангидридов с углеводной функциональностью (гликоNCA)». Органическая и биомолекулярная химия . 5 (17): 2756–7. дои : 10.1039/b707563d. ПМИД  17700840.
11. Димитров I, Шлаад Х (декабрь 2003 г.). «Синтез почти монодисперсных полистирол-полипептидных блок-сополимеров полимеризацией N-карбоксиангидридов». Химические коммуникации (23): 2944–2945. дои : 10.1039/b308990h. ПМИД  14680253.
12. Сун Z, Хань Z, Lv S, Чен C, Чен L, Инь L, Ченг J (октябрь 2017 г.). «Синтетические полипептиды: от дизайна полимеров до супрамолекулярной сборки и биомедицинского применения». Обзоры химического общества . 46 (21): 6570–6599. дои : 10.1039/C7CS00460E. ПМИД  28944387.
13. Копечек Дж (сентябрь 2003 г.). «Умные и генно-инженерные биоматериалы и системы доставки лекарств». Европейский журнал фармацевтических наук . 20 (1): 1–16. дои : 10.1016/S0928-0987(03)00164-7. ПМИД  13678788.
14. Лу Х, Ван Дж, Сун Z, Инь Л, Чжан Ю, Тан Х и др. (Январь 2014). «Последние достижения в области N-карбоксиангидридов аминокислот и синтетических полипептидов: химия, самосборка и биологические применения». Химические коммуникации . 50 (2): 139–55. дои : 10.1039/c3cc46317f. ПМИД  24217557.
15. Качальски-Кацир Э (апрель 2005 г.). «Мой вклад в науку и общество». Журнал биологической химии . 280 (17): 16529–41. дои : 10.1074/jbc.X400013200 . ПМИД  15718236.
16. Катакай Р. (сентябрь 1975 г.). «Синтез пептидов с использованием ангидридов о-нитрофенилсульфенил-N-карбокси-альфа-аминокислот». Журнал органической химии . 40 (19): 2697–2702. дои : 10.1021/jo00907a001. ПМИД  1177065.
17. Деминг Т.Дж. (1998). «Никелациклы, полученные из аминокислот: промежуточные соединения в никель-опосредованном синтезе полипептидов». Журнал Американского химического общества . 120 (17): 4240–4241. дои : 10.1021/ja980313i.
18. Тайладес Дж., Безлен I, Гаррель Л., Табачик В., Биед С., Коммейрас А. (февраль 1998 г.). «N-карбамоил-альфа-аминокислоты, а не образование свободных альфа-аминокислот в примитивной гидросфере: новое предложение по появлению пребиотических пептидов». Происхождение жизни и эволюция биосферы . 28 (1): 61–77. Бибкод : 1998OLEB...28...61T. дои : 10.1023/А: 1006566810636. PMID  11536856. S2CID  22189268.
19. Феррис Дж.П., Хилл А.Р., Лю Р., Оргель Л.Е. (май 1996 г.). «Синтез длинных пребиотических олигомеров на минеральных поверхностях». Природа . 381 (6577): 59–61. Бибкод : 1996Natur.381...59F. дои : 10.1038/381059a0. hdl : 2060/19980119839 . PMID  8609988. S2CID  4351826.