Sintesi di peptidi Flashcards
Qual è il ruolo dei gruppi protettori?
proteggere i gruppi funzionali ed evitare il problema dell’autocondensazione. Questi gruppi bloccano la reattività di un gruppo funzionale per il tempo necessario al coupling, successivamente vengono rimossi.
Come devono essere le reazioni di protezione e de-protezione?
- Ortogonali tra di loro in modo che siano specifiche per un solo gruppo
- Molto semplici perché devono essere veloci
- Ad altissima resa
Quali sono i gruppi protettori del gruppo amminico? (disegni)
Cbz: rottura tramite idrogenolisi causando la formazione di acidi carbammici instabili come intermedi.
Boc: rottura per trattamento con acidi diluiti che protonano il carbonile del Boc facendolo scindere in carbocatione terziario + carbammato. Questi sono instabili e si rompono quindi formando isobutene (gas) + amminoacido de-protetto.
Fmoc: rottura per trattamento con basi deboli (es: piperidina). Si forma un carbocatione instabile che libera fulvene + carbammato (sempre instabile). Si ottiene quindi l’amminoacido de-protetto.
Quali sono i gruppi protettori del gruppo carbossilico? (disegni)
Tert-ButilEstere: rottura in ambiente acido. Si ha la protonazione del carbonile e conseguente formazione di carbocatione terziario + carbammato (come in Boc). Mediante reazione E1 si ottiene isobutene + amminoacido de-protetto.
BenzilEstere: rottura per idrogenolisi (come Cbz).
Che cos’è e quali sono le caratteristiche di base per una reazione di coupling?
È l’insieme di tutte le reazioni utili per unire più amminoacidi e formare un determinato peptide.
È necessario avere una resa molto elevata dato il numero molto alto di reazioni di coupling, le condizioni di reazione (attivazione di gruppi reattivi per favorire l’accoppiamento) devono essere mild per evitare di danneggiare i peptidi.
In generale è fondamentale attivare Acido Carbossilico in qualche modo per renderlo il più elettrofilo possibile (più reattivo) per avere reazioni di coupling.
Quali sono i metodi di coupling?
Metodo dell’azlactone: L’acetil-glicina viene trattata con anidride acetica a 80°.
L’acido carbossilico si attacca sul legame amminico formando un intermedio tetraedrico (azlactone), questo reagendo con un’aldeide qualsiasi si separa dalla sua canea laterale.
L’azlactone è un estere ciclico reattivo, se fatto reagire con un amminoacido protetto si ottiene l’azlactone aperto.
Questo viene idrogenato, si rompe il doppio legame e si ottiene il dipeptide.
Metodo dell’N-carbossi-anidride: L’amminoacido viene trattato con il fosfogene, un doppio elettrofilo che attacca NH2 formando N-CarbossiAnidride. Questa si può far reagire con un altro amminoacido protetto causando la perdita di CO2 e la liberazione dell’ammina con conseguente formazione del dipeptide con NH2 già libero.
Metodo dell’anidride mista: L’amminoacido con l’NH3 protetto viene trattato con acido carbossilico formando l’anidride mista (non simmetrica, molto elettrofila). Si aggiunge quindi un altro amminoacido con COOH protetto=dipeptide.
De-proteggendo nuovamente il -COOH si può continuare aggiungendo altri amminoacidi passando sempre dalla formazione dell’anidride mista.
Metodo dell’acil-azide: Si forma il cloruro dell’acido carbossilico e si tratta con sodio azide ottenendo l’acil-azide. Questo viene fatto reagire con l’amminoacido protetto risultando dell’uscita di NH3 e la formazione del dipeptide.
Metodo dei carbodiammidi
È il più utilizzato, si usano attivatori dell’acido carbossilico con una resa elevatissima (99%). La reazione dev’essere fatta in ambiente neutro o leggermente acido:
1- L’acidità dell’acido carbossili porta alla protonazione del carbodiammide formando uno ione molto elettrofilo.
2- L’acido carbossilato può attaccare il C formando O-acil isourea => l’acido carbossilico è attivo
3- Aggiungiamo un nuovo amminoacido con COOH protetto
4- L’NH2 reagisce con l’acido carbossilico formando il legame peptidico e la diCicloEsilUrea
Come funziona il metodo dell’azlactone?
L’acetil-glicina viene trattata con anidride acetica a 80°.
L’acido carbossilico si attacca sul legame amminico formando un intermedio tetraedrico (azlactone), questo reagendo con un’aldeide qualsiasi si separa dalla sua canea laterale.
L’azlactone è un estere ciclico reattivo, se fatto reagire con un amminoacido protetto si ottiene l’azlactone aperto.
Questo viene idrogenato, si rompe il doppio legame e si ottiene il dipeptide.
DISEGNO
Come funziona il metodo dell’N-carbossi anidride?
L’amminoacido viene trattato con il fosfogene, un doppio elettrofilo che attacca NH2 formando N-CarbossiAnidride. Questa si può far reagire con un altro amminoacido protetto causando la perdita di CO2 e la liberazione dell’ammina con conseguente formazione del dipeptide con NH2 già libero.
DISEGNO
Come funziona il metodo dell’anidride mista?
[AA NH3 protetto + Coloroformiati] L’amminoacido con l’NH3 protetto viene trattato con acido carbossilico formando l’anidride mista (non simmetrica, molto elettrofila). Si aggiunge quindi un altro amminoacido con COOH protetto=dipeptide.
De-proteggendo nuovamente il -COOH si può continuare aggiungendo altri amminoacidi passando sempre dalla formazione dell’anidride mista.
DISEGNO
Come funziona il metodo dei cambodiammidi?
È il più utilizzato, si usano:
- DCC e DIC: molto simili
- EDC: forma un sottoprodotto che solubile in acqua e che quindi può essere facilmente rimosso dopo la reazione.
Sono attivatori dell’acido carbossilico con una resa elevatissima (99%). La reazione dev’essere fatta in ambiente neutro o leggermente acido:
1- L’acidità dell’acido carbossili porta alla protonazione del carbodiammide formando uno ione molto elettrofilo.
2- L’acido carbossilato può attaccare il C formando O-acil isourea => l’acido carbossilico è attivo
3- Aggiungiamo un nuovo amminoacido con COOH protetto
4- L’NH2 reagisce con l’acido carbossilico formando il legame peptidico e la diCicloEsilUrea
Come mai gli amminoacidi non perdono mai l’informazione stereochimica?
- Ambiente basico: si forma un carbossilato ma non è possibile racemizzazione perché genererebbe uno stereoisomero energeticamente sfavorito. Non si può strappare un altro elettrone e formare un enolato
- Ambiente acido: si protona la base (NH3+) ma non è possibile enolizzare protonando il carbonile perché si otterrebbero due cariche positive molto energetiche vicine
Come funziona la velocizzazione di reazione con BOP?
contiene sia sale di fosfonio che HOBt.
Quando si aggiunge questo agente condensante, l’acido (R-COO-) si attacca al fosfato (in quanto il legame P-O è energeticamente favorito) e avviene il rilascio di HOBt che essendo nucleofilo si attacca alla molecola formata, rendendola più elettrofila e facilitando dunque l’attacco dell’ammina del secondo amminoacido.
Come funziona il metodo dell’acil-azide?
Si forma il cloruro dell’acido carbossilico e si tratta con sodio azide ottenendo l’acil-azide. Questo viene fatto reagire con l’amminoacido protetto risultando dell’uscita di NH3 e la formazione del dipeptide.
Gli Acil-Azidi sono elettrofili come gli Acil-Cloruri solo che gli Acil-Cloruri Enolizzano molto più spesso quindi possono racemizzare molto più facilmente. Per questo si preferisce usare gli Acil-Azidi.
Come posso velocizzare una reazione?
Uso HOBt per evitare la racemizzazione del centro stereogenico dell’amminoacido.
HOBt è un buon nucleofilo che, tramite il suo gruppo OH, si attacca all’ossigeno del gruppo carbossilico del primo amminoacido creando un intermedio di reazione con due gruppi nucleofili vicini che rendono la molecola estremamente reattiva (effetto alfa).
In questo intermedio HOBt è il miglior gruppo uscente e si ha quindi l’attacco dell’ammina del secondo amminoacido e la liberazione di HOBt.
