Syntes av en vattenlösligt metall-organiskt komplex Array
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
Kontrollerad syntes av komplicerade molekylära strukturer har alltid varit en viktig fråga i syntetisk kemi. Ur denna synvinkel, att syntetisera multinukleära heterokomplex i en designable mode är fortfarande en värdig föremål för ifrågasättas inom oorganisk kemi på grund av antalet möjliga strukturella utfall från ligand-metallebaserat tillvägagångssätt som vanligtvis används för framställningen av monomera metallkomplex. Även om flera exempel på multinukleära heterokomplex har rapporterats hittills 1,2,3, det trial-and-error eller mödosamma arten av deras syntes kräver utvecklingen av en enkel metod som är tillämplig för ett brett spektrum av strukturer.
Som en ny metod att behandla denna fråga under 2011 rapporterade vi en syntetisk metod 4,5 där olika mononukleära metallkomplex som har en Fmoc-skyddad aminosyra delen sekventiellt kopplade till att ge flermetallic peptid matriser genom att använda protokollen för fast-fas polypeptidsyntes 6. På grund av den konsekutiva natur polypeptidsyntes, är en specifik sekvens av flera metallcentra rationellt designable genom att kontrollera antalet och ordningen på de kopplingsreaktioner av de metallkomplex monomerer. Senare detta tillvägagångssätt var ytterligare modul att göra olika större och / eller grenade array strukturer genom att kombinera med den kovalenta bindningen mellan två kortare arrayer 7.
Här kommer vi att visa hur syntes av sådana multimetallisk peptid matriser är typiskt drivs genom att välja den nyligen rapporterade WSMOCA (1 8 CAS RN 1827663-18-2, figur 1) som ett representativt exempel. Även om syntesen av en särskild array beskrivs i detta protokoll, samma tillvägagångssätt gäller för syntes av ett brett spektrum av olika sekvenser, inklusive isomerer 9. Vi förväntar oss att detta protocol kommer att inspirera fler forskare att delta i vetenskapen om sekvensstyrda föreningar, där molekylerna undersökts hittills har typiskt varit biopolymerer men sällan inkluderar exempel på metallkomplexbaserade arter.
Protocol
Representative Results
Discussion
Perfekt avlägsnande av de oönskade kemikalier från hartset är inte alltid möjligt att helt enkelt genom tvättning med lösningsmedel som lätt kan lösa upp dessa kemikalier. En viktig teknik för att effektivt tvätta hartset är att få den att svälla och krympa repetitivt så att de kemikalier som återstår inuti kommer att tvingas ut. Detta är anledningen till hartset i vårt förfarande behandlas med CH 2 Cl 2 och MeOH växelvis enligt den tvättas (t.ex. protokoll 2.1.4). </…
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).
