Syntese av en vann-løselig metall-organisk kompleks rekke
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
Kontrollert syntese av kompliserte molekylære strukturer har alltid vært et stort problem i syntetisk kjemi. Fra dette synspunkt, å syntetisere flerkjernede heterometallic komplekser i en designable mote er fortsatt en verdig gjenstand for å bli utfordret innen uorganisk kjemi på grunn av antallet mulige strukturelle resultater fra ligand-metallebasert tilnærming som vanligvis brukes til fremstillingen av monomere metallkomplekser. Selv om flere eksempler på multinukleære heterometallic komplekser er blitt rapportert så langt 1,2,3, den prøve-og-feile eller vanskelige natur av deres syntese nødvendiggjør utvikling av en enkel metode som er anvendelig for en lang rekke konstruksjoner.
Som en ny tilnærming for å løse dette problemet, i 2011 rapporterte vi en syntetisk metode 4,5 der ulike mononukleære metallkomplekser med en Fmoc-beskyttet aminosyre-delen er sekvensielt koblet til gi multiMetalliske peptidic arrays ved hjelp protokoller av fast-fase polypeptid syntese 6. På grunn av den sammenhengende naturen av polypeptid-syntese, er en spesifikk sekvens av flere metall-sentre rasjonelt dimensjoneres ved å kontrollere antallet og rekkefølgen av koblingsreaksjoner av de metall komplekse monomerer. Senere denne tilnærmingen ble ytterligere modulærisert til å gjøre ulike større og / eller forgrenede array-strukturer ved å kombinere med kovalent binding mellom to kortere rekker 7.
Her vil vi vise hvordan syntesen av slike multimetallic peptidic arrays opereres typisk ved å velge den nylig rapportert WSMOCA (1 8 CAS RN 1827663-18-2 Figur 1) som et representativt eksempel. Selv om syntesen av en spesiell matrise er beskrevet i denne protokollen, de samme prosedyrer er anvendelig til syntese av et bredt spekter av forskjellige sekvenser, inkludert isomerer 9. Vi forventer at denne protocol vil inspirere flere forskere til å delta i vitenskapen om sekvensstyrte forbindelser, hvor molekylene undersøkt så langt har vanligvis vært biopolymerer, men sjelden har eksempler på metall-kompleks-baserte arter.
Protocol
Representative Results
Discussion
Perfekt fjerning av de uønskede kjemikalier fra harpiksen er ikke alltid mulig ganske enkelt ved vasking med oppløsningsmidler som lett kan oppløse disse kjemikaliene. En viktig teknikk for effektivt å vaske harpiksen for å bevirke den til å svelle og krympe gjentagelser slik at kjemikaliene rester inne vil bli tvunget ut. Dette er grunnen til at harpiksen i vår fremgangsmåte blir behandlet med CH 2Cl 2 og MeOH vekselvis som den er vasket (f.eks protokoll 2.1.4).
<p class="jove…Divulgations
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).
