23 là nhờ sự cản trở không gian của nhóm trityl.
2.2.2.Ứng dụng tổng hợp peptid trong dung dịch
Với các peptide mạch ngắn và trung bình, phương pháp tổng hợp trong dung dịch là thích hợp hơn cả, đặc biệt đối với các peptide có cấu trúc phức tạp và điều kiện phản ứng khó kiểm soát để áp dụng trên pha rắn. Có hai phương pháp chính là tổng hợp peptid trong dung dịch truyền thống và phương pháp sử dụng chất mang tan.
Tổng hợp peptid nhờ chất mang tan
Phương pháp tổng hợp peptid nhờ chất mang tan trong dung dịch hiên đang được các nhà khoa học nghiên cứ và phát triển. Trong một số trường hợp, tổng hợp các peptid bằng pha rắn, quá trình loại pha rắn thường tạo ra các sản phẩm
phụ không mong muốn do bản chất quá trình tách loại- tấn công xảy ra đồng thời có thể dẫn đến các sản phẩm đóng vòng không mong muốn. Việc sử dụng chất mang tan trong dung dịch có thể giảm thiểu được quá trình này. Sau đây xin trình bày một ví dụ vể sử dụng chất mang trong tổng hợp một ngân hàng các chất có cấu trúc mô phỏng hướng quay beta của protein trong cơ thể.
Năm 2014, Park và cộng sự đã tiến hành tổng hợp một ngân hàng các chất mang khung Oxopiperazin bằng các phản ứng tổng hợp peptid và áp dụng phương pháp sử dụng chất mang tan có huỳnh quang [], hình 2.20
Hình 2.20. Sử dụng chất mang tan perfluorosilane (ký hiệu Rf) có huỳnh quan trong tổng hợp ngân hàng các chất mang khung Oxopiperazin
Tác giả sử dụng chất mang tan có huỳnh quang perfluorosilane được gắn vào phần OH phenol của chất ban đầu 6. Nếu tiến hành sử dụng phương pháp tổng hợp pha rắn, chất 8 sẽ được tạo tra thông qua quá trình loại bỏ pha rắn khỏi sản phẩm, đóng vòng Oxopiperazin đồng thời giải phóng nhóm cacboxylic tự do. Do đó áp dụng phương pháp tổng hợp pha rắn trong trường hợp này là không khả quan. Chất mang perfluorosilane bền trong giai đoạn tạo chất trung gian 8, do đó sử dụng chất mang tan là lựa chọn thích hợp trong trường hợp này. Sản phẩm gắn với Rf có màu đặc trưng do perfluorosilane tạo ra giúp cho quá trình tinh chế được dễ dàng. .Do bản chất phân cực do chất mang gây ra và mầu đặc trưng quan sát được bằng mắt thường, sản phẩm có thể được tinh chất bằng phương pháp sử dụng cột silica, đầu tiên hỗn hợp chất được cho lên cột khi đó
sản phẩm gwans với Rf sẽ bị giữ lại trên đỉnh do hấp thụ silica mạnh, sau đó tiến hành rửa các thành phần khác bằng hệ dung môi khác nhau, cuối cùng sản phẩm có mầu còn lưu lại trên cột được rửa rải bằng dung môi phân cực cao thu được sản phẩm tinh khiết, hình 2.21.
Hình 2.21: Tinh chế: 1 hỗn hợp phản ứng, 2 sản phẩm mang mầu lưu lại trên cột
các thành phần được rửa xuống ống nghiệm (màu xanh), 3 sản phẩm được loại khỏi cột và thu được dưới ống nghiệm
Các chất thu được có độ tinh khiết rất cao, phương pháp tinh chế tiến hành
nhanh và hiệu quả, giúp cho việc thực hành tổng hợp ngân hàng chất này trở nên dễ dàng và có nhiều lợi ích hơn so với áp dụng phương pháp tổng hợp trên pha rắn.
Tổng hợp petid trong dung dịch truyền thống: tổng hợp toàn phần Feglymycin
Feglymycin là một peptid tự nhiên được tách ra từ Streptomyces sp. DSM 11171, thử nghiệm in vivo cho thấy, Feglymycin có khả năng ức chế mạnh quá trình hình thành HIV syncytia [], cấu trúc của nó được phát hiện đầu tiên vào giữa những năm 1990 và được khẳng định cấu trúc vào năm 2005 thông qua các phương pháp phân tích phổ khối, NMR và xác định cấu trúc thông qua kỹ thuật x-ray []. Cấu trúc của Feglymycin được thể hiện qua hình 2.20
Hình 2.20. Feglymycin
Cùng với tác dụng kháng khuẩn, khấng virus, Feglymycin có chứa nhiều các amino acid không thiết yếu như 4-hydroxyphenylglycine (Hpg) và 3,5- dihydroxyphenylglycine (Dpg) cùng các nhóm Hydroxyl tạo được các liên kết hydro khiến cho Feglymycin mang nhiều đặc tính dược động học quan trọng. Do đó việc tổng hợp toàn phần và nghiên cứu hoạt tính sinh học của Feglymycin được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Năm 2009, Roderich D. Sssmuth cùng cộng sự đã tiến hành tổng hợp toàn phần Feglymycin, như đã nói, do cấu trúc có chứa nhiều nhóm hydroxyl tương ứng với Hpg và Dpg, việc tiến hành tổng hợp Feglymycin bằng pha rắn là không khả quan. Do đó phương pháp tổng hợp trong dung dịch là lựa chọn thích hợp trong trường hợp này. Feglymycin được chia ra thành các phân đoạn nhỏ, sử dụng phương pháp tổng hợp từng phần các đoạn di- và tripeptid, hình 2.21[].
Hình 2.21. các phân đoạn trong tổng hợp toàn phần Feglymycin
Như hình 2.11, quá trình tổng hợp được chia ra thành 5 đoạn nhỏ tương ứng với 4, 5, 6, 7, 8. Nguyên tác tổng hợp theo hướng N-C kết hợp với C-N như đã nêu ở phần trên. Cấu trúc tương đồng của 4-7 giúp cho việc tổng hợp thêm dễ dàng bằng cách tổng hợp chất trung gian quan trọng 15 theo sơ đồ 2.23. Với đầu N được bảo vệ bằng nhóm Boc và đuôi C tự do, 15 dễ dàng tham gia phản ứng tạo liên kết C-N cho sản phẩm dipeptid.
Từ 15 qua hai bước sẽ thu được dipeptid 6, 7 bằng phản ứng cộng hợp với một amino acid có đuôi C được bảo vệ, và cuối cùng loại bỏ nhóm bảo vệ đuôi C thu được dipeptid với đuôi C tự do sơ đồ 2.24
Sơ đồ 2.24: tổng hợp dipeptid 6,7
Mạch peptid được tăng đần thành hexapeptid và tetrapeptid với đầu N tự do được thể hiện trên sơ đồ 2.25.
Sử dụng tổng hợp pha rắn theo nguyên tắc hợp kết hợp linh hoạt hướng N-C và C-N là không thể thực hiện được, trong trường hợp mạch peptid không quá dàithì tổng hợp trong dung dịch là lựa chọn phù hợp hơn cả.
Tương tự quá trình tổng hợp mạch peptide giai đoạn 1, quá trình tổng hợp tripeptid 4 và heptapeptid giai đoạn 2 với đuôi C tự do được trình bày trong sơ đồ 2.26
Sơ đồ 2.26: tổng hợp mạch tripeptid 4 và heptapeptid giai đoạn 2
Các đoạn 2, 3 được gắn với nhau sau đó loại bỏ các nhóm bảo vệ sẽ thu được sản phẩm cuối cùng là Feglymycin.
Sơ đồ 2.27: Tổng hợp Feglymycin từ các đoạn 2 và 3
Phương pháp tổng hợp từng phần trong dung dịch của Roderich D. Sssmuth cùng cộng sự cho phép việc lựa chọn nhóm bảo vệ và hướng tổng hợp peptid dược dễ dàng. Mặt khác, ưu điểm của phương pháp này là việc thay đổi cấu trúc nhằm tạo ra các dẫn chất Feglymycin sẽ dễ dàng hơn so với phương pháp tổng hợp trên pha rắn. Giúp cho nghiên cứu liên quan giữa cấu trúc và tác dụng sinh học được dễ dàng, nhằm tìm ra các chất có hoạt tính sinh học tốt nhất.
Mặc dù ngày nay phương pháp tổng hợp pha rắn được áp dụng rộng rãi trong việc tổng hợp peptid, tuy nhiên với các peptid có chứa khung phức tạp, nhiều nhóm chức đặc biệt, mạch ngắn hoặc trung bình, thì sử dụng phương pháp tổng hợp trong dung dịch là hiệu quả hơn hẳn. Hiện nay trong thực hành tổng hợp hóa, các nhà khoa học luôn áp dụng kết hợp các giai đoạn tổng hợp trên pha rắn với trong dung dịch nhằm tận dụng các ưu điểm và khắc phục các nhược điểm của cả hai phương pháp đó, mang lại hiệu quả tổng hợp cao nhất. Bên cạnh đó, phương pháp tổng hợp sử dụng các chất mang tan trong dung dịch cũng đang được các nhà khoa học nghiên cứu và áp dụng.