סינתזה של מערך מורכב מתכת-אורגנית נמס במים
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
סינתזה מבוקרת של מבנים מולקולריים מורכבים מאז ומתמיד אחד הנושאים המרכזיים בתחום הכימיה סינתטי. מתוך נקודת מבט זו, לסנתז מתחמי multinuclear heterometallic באופן designable עדיין נושא ראוי להיות לערער בתחום כימיה לא אורגנית בגלל המספרים של תוצאות מבניות אפשריות מהגישה-metallation המבוסס ליגנד כי הוא נפוץ עבור הכנת מתחמי מתכת monomeric. למרות כמה דוגמאות של מתחמי heterometallic multinuclear דווחו עד כה 1,2,3, במשפט והטעייה או הטבע מפרך של הסינתזה שלהם מחייבים פיתוח של שיטה פשוטה כי הוא ישים עבור מגוון רחב של מבנים.
כתוצאת גישה חדשה כדי לטפל בבעיה זו, בשנת 2011 דיווחנו מתודולוגיה סינטטי 4,5 שבו מתחמי mononuclear מתכת שונים בעלי מחצית אמינו חומצת Fmoc מוגנת הם מצמידים ברצף לתת רבמתכתיים מערכי peptidic באמצעות הפרוטוקולים של סינתזת פוליפפטיד מוצק שלב 6. בשל אופיו הרצוף של סינתזת פוליפפטיד, רצף מסוים של מרכזי מתכת המרובים הוא designable באופן רציונלי על ידי שליטה על המספר וההסדר של תגובות הצימוד של מונומרים יצמידו המתכתיים אלה. בהמשך, גישה זו הייתה עוד modularized לעשות שונים גדולים ו / או מסועף מבני מערך על ידי שילוב עם ההצמדה קוולנטי בין שני מערכים קצרים 7.
כאן אנו מראים כיצד סינתזה של מערכים multimetallic peptidic כזה מופעל בדרך כלל על ידי בחירת WSMOCA דיווחה לאחרונה (1 8 CAS RN 1827663-18-2; איור 1) בתור דוגמה מייצגת. למרות הסינתזה של מערך מסוים מתוארת בפרוטוקול זה, אותם ההליכים החלות על הסינתזה של מגוון רחב של רצפים שונים, כולל איזומרים 9. אנו צופים כי זה פרוטוcol תעורר יותר חוקר להשתתף המדע של תרכובות שבשליטת רצף, שבו המולקולות נחקרו עד כה בדרך כלל יש biopolymers היה אך לעתים רחוקות לכלול דוגמאות של מינים מבוססי מתכת מורכבת.
Protocol
Representative Results
Discussion
הסרה מושלמת של כימיקלים לא הרצויים מן השרף לא תמיד אפשר פשוט על ידי שטיפה עם ממסים שיכולים לפזר אותם כימיקלים בקלות. טכניקת מפתח לשטוף את השרף ביעילות היא לגרום לו להתנפח ולהתכווץ שוב ושוב כך הכימיקלים שנותרו בתוך ייאלצו החוצה. זו הסיבה מדוע שרף בהליך שלנו מטופל עם CH <…
Divulgazioni
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 |
Riferimenti
- 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).
