Síntesis de un conjunto complejo de metal-orgánico soluble en agua
Summary
A potential general method for the synthesis of water-soluble multimetallic peptidic arrays containing a predetermined sequence of metal centers is presented.
Abstract
We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as Ru(II), Pt(II), and Rh(III). The compound, named as a water-soluble metal-organic complex array (WSMOCA), is obtained through 1) the conventional solution-chemistry-based preparation of the corresponding metal complex monomers having a 9-fluorenylmethyloxycarbonyl (Fmoc)-protected amino acid moiety and 2) their sequential coupling together with other water-soluble organic building units on the surface-functionalized polymeric resin by following the procedures originally developed for the solid-phase synthesis of polypeptides, with proper modifications. Traces of reactions determined by mass spectrometric analysis at the representative coupling steps in stage 2 confirm the selective construction of a predetermined sequence of metal centers along with the peptide backbone. The WSMOCA cleaved from the resin at the end of stage 2 has a certain level of solubility in aqueous media dependent on the pH value and/or salt content, which is useful for the purification of the compound.
Introduction
la síntesis controlada de estructuras moleculares complejas siempre ha sido un tema importante en la química sintética. Desde este punto de vista, para sintetizar complejos heterometálicos multinucleares de una manera diseñable sigue siendo un tema digno de ser cuestionado en el campo de la química inorgánica, debido al número de posibles resultados estructurales desde el enfoque basado en ligando-metalación que se utiliza comúnmente para la preparación de complejos de metales de monómeros. Aunque varios ejemplos de complejos multinucleares heterometálicos se han reportado hasta el momento 1,2,3, el ensayo y error o penosidad de su síntesis requiere el desarrollo de un método sencillo que es aplicable a una amplia gama de estructuras.
Como un nuevo enfoque para abordar este problema, en 2011 se informó de una metodología sintética 4,5 donde varios complejos metálicos mononucleares que tienen un resto aminoácido protegido con Fmoc se acoplan secuencialmente para dar múltiplesmetálico matrices peptídicos mediante el uso de los protocolos de síntesis de polipéptidos en fase sólida 6. Debido a la naturaleza consecutiva de la síntesis de polipéptidos, una secuencia específica de múltiples centros metálicos es racionalmente designable mediante el control del número y orden de las reacciones de acoplamiento de los monómeros de complejos metálicos. Más tarde, este enfoque fue más modular para hacer varios más grande y / o ramificados estructuras de matriz mediante la combinación con el enlace covalente entre dos matrices más cortos 7.
Aquí vamos a mostrar cómo la síntesis de tales matrices peptídicos multimetálicos es típicamente operado por la elección de la WSMOCA informó recientemente (1 8 CAS RN 1827663-18-2; Figura 1) como un ejemplo representativo. Aunque la síntesis de una matriz particular se describe en este protocolo, los mismos procedimientos son aplicables a la síntesis de una amplia gama de diferentes secuencias, incluyendo los isómeros 9. Esperamos que este protocol inspire a más investigadores a participar en la ciencia de los compuestos de secuencia controlada, donde las moléculas investigadas normalmente hasta el momento han sido biopolímeros, pero rara vez se incluyen ejemplos de especies basada complejo de metal.
Protocol
Representative Results
Discussion
eliminación perfecta de los productos químicos no deseados de la resina no siempre es posible simplemente por lavado con disolventes que pueden disolver fácilmente esos productos químicos. Una técnica clave para lavar eficientemente la resina es causar que se hinche y encoger de forma repetitiva de manera que los productos químicos que quedan en el interior serán forzados hacia fuera. Esta es la razón por la resina en nuestro procedimiento se trata con CH 2 Cl 2 y MeOH alternativamente ya q…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the World Premier International Research Center (WPI) Initiative on Materials Nanoarchitectonics and a Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research (No. 26620139), both of which were provided from MEXT, Japan.
Materials
| Dichloro(p‐cymene)ruthenium(II), dimer | Kanto Chemical | 11443-65 | |
| Dichloro(1,5-cyclooctadiene)platinum(II) | TCI | D3592 | |
| Rhodium(III) chloride trihydrate | Kanto Chemical | 36018-62 | |
| Phosphate buffered saline, tablet | Sigma Aldrich | P4417-50TAB | |
| NovaSyn TG Sieber resin | Novabiochem | 8.55013.0005 | |
| HBTU | TCI | B1657 | |
| Benzoic anhydride | Kanto Chemical | 04116-30 | |
| Fmoc-Glu(OtBu)-OH・H2O | Watanabe Chemical Industries | K00428 | |
| Trifluoroacetic acid | Kanto Chemical | 40578-30 | |
| Triethylsilane | TCI | T0662 | |
| 2-[2-(2-Methoxyethoxy)ethoxy]acetic acid | Sigma Aldrich | 407003 | Dried over 3Å sieves |
| Dithranol | Wako Pure Chemical Industries | 191502 | |
| N-methylimidazole | TCI | M0508 | |
| N‐ethyldiisopropylamine | Kanto Chemical | 14338-32 | |
| Piperidine | Kanto Chemical | 32249-30 | |
| 4'-(4-methylphenyl)-2,2':6',2"-terpyridine | Sigma Aldrich | 496375 | |
| Dehydrated grade dimethylsulfoxide | Kanto Chemical | 10380-05 | |
| Dehydrated grade methanol | Kanto Chemical | 25506-05 | |
| Dehydrated grade N,N‐Dimethylformamide | Kanto Chemical | 11339-84 | Amine Free |
| Dehydrated grade dichloromethane | Kanto Chemical | 11338-84 | |
| MeOH | Kanto Chemical | 25183-81 | |
| Dimethylsulfoxide | Kanto Chemical | 10378-70 | |
| Ethyl acetate | Kanto Chemical | 14029-81 | |
| Acetonitrile | Kanto Chemical | 01031-70 | |
| 1,2-dichloroethane | Kanto Chemical | 10149-00 | |
| Diethyl ether | Kanto Chemical | 14134-00 | |
| Dichloromethane | Kanto Chemical | 10158-81 |
References
- Takanashi, K., et al. Heterometal Assembly in Dendritic Polyphenylazomethines. Bull. Chem. Soc. Jpn. 80, 1563-1572 (2007).
- Packheiser, R., Ecorchard, P., Rüffer, T., Lang, H. Heteromultimetallic Transition Metal Complexes Based on Unsymmetrical Platinum(II) Bis-Acetylides. Organometallics. 27, 3534-3536 (2008).
- Sculfort, S., Braunstein, P. Intramolecular d10-d10 Interactions in Heterometallic Clusters of the Transition Metals. Chem. Soc. Rev. 40, 2741-2760 (2011).
- Vairaprakash, P., Ueki, H., Tashiro, K., Yaghi, O. M. Synthesis of Metal-Organic Complex Arrays. J. Am. Chem. Soc. 133, 759-761 (2011).
- Jacoby, M. Synthesis: Method Couples Various Metals in Predetermined Sequences. C&EN. 89, (2011).
- White, P., Eds Dörner, B. Synthetic Notes. Peptide Synthesis 2008/2009. , (2009).
- Sajna, K. V., Fracaroli, A. M., Yaghi, O. M., Tashiro, K. Modular Synthesis of Metal-Organic Complex Arrays Containing Precisely Designed Metal Sequences. Inorg. Chem. 54, 1197-1199 (2015).
- Sukul, P. K., et al. A Water-Soluble Metal-Organic Complex Array as a Multinuclear Heterometallic Peptide Amphiphile That Shows Unconventional Anion Dependency in Its Self-Assembly. Chem. Commun. 52, 1579-1581 (2016).
- Fracaroli, A. M., Tashiro, K., Yaghi, O. M. Isomers of Metal-Organic Complex Arrays. Inorg. Chem. 51, 6437-6439 (2012).
- Gude, M., Ryf, J., White, P. D. An Accurate Method for the Quantitation of Fmoc-Derivatized Solid Phase Supports. Letters in Peptide Science. 9, 203-206 (2002).
- Merrifield, R. B. Solid Phase Peptide Synthesis. I. The Synthesis of a Tetrapeptide. J. Am. Chem. Soc. 85, 2149-2154 (1963).
