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Aminoácido N-carboxianhídrido

Los N -carboxianhídridos de aminoácidos , también llamados anhídridos de Leuchs , son una familia de compuestos orgánicos heterocíclicos derivados de aminoácidos . Son sólidos blancos que reaccionan con la humedad. Se han evaluado para aplicaciones en el campo de los biomateriales . [1] [2] [3]

Preparación

El N-carboxianhídrido de glicina es el miembro parental del aminoácido N-carboxianhídridos.

Los NCA se preparan típicamente mediante fosgenación de aminoácidos : [4]

Fueron sintetizados por primera vez por Hermann Leuchs calentando un cloruro de aminoácido N -etoxicarbonílico o N -metoxicarbonílico en vacío a 50-70 °C: [5] [6]

Una ruta tolerante a la humedad hacia los NCA desprotegidos emplea epóxidos como eliminadores de cloruro de hidrógeno. [7]

Esta síntesis de NCA a veces se denominaMétodo de Leuchs . Las temperaturas relativamente altas necesarias para esta ciclización dan como resultado la descomposición de varios NCA. Entre varias mejoras, un procedimiento notable implica el tratamiento de un aminoácido desprotegido con fosgeno o su trímero. [8] [4] [9]

Reacciones

Los NCA son propensos a la hidrólisis del aminoácido original:

RCHNHC(O)OC(O) + H 2 O → H 2 NCH(R)CO 2 H + CO 2

Sin embargo, algunos derivados toleran el agua durante un breve período. [7]

Los NCA se convierten en homopolipéptidos ( [N(H)CH(R)CO)] n ) a través de polimerización por apertura de anillo: [1] [2] [3] [10] [11] [12] [13]

n  RCHNHC(O)OC(O) → [N(H)CH(R)CO)] n + n  CO 2

La poli- L -lisina se ha preparado a partir de anhídrido de N -carbobenciloxi-α- N -carboxi- L -lisina, seguido de desprotección con yoduro de fosfonio . [14] La síntesis de péptidos a partir de NCA no requiere protección de los grupos funcionales de aminoácidos. También se han examinado los NCA N-sustituidos, como los derivados de sulfenamida . [15] La polimerización por apertura de anillo de los NCA está catalizada por catalizadores metálicos . [16] [3] [6] [10]

La polimerización de NCA se ha considerado como una ruta prebiótica para los polipéptidos. [3] [17] [18]

Véase también

Referencias

  1. ^ ab Kramer J, Deming TJ (2020). Nanomateriales polipeptídicos . Vol. 1–4. Materia blanda y biomateriales a nanoescala: World Scientific. págs. 115–180. Código Bibliográfico :2020smb3.book..115K.
  2. ^ ab Whitesides GM, Grzybowski B (marzo de 2002). "Autoensamblaje a todas las escalas". Science . 295 (5564): 2418–21. Bibcode :2002Sci...295.2418W. doi :10.1126/science.1070821. PMID  11923529. S2CID  40684317.
  3. ^ abcd Kricheldorf HR (septiembre de 2006). "Polipéptidos y 100 años de química de N-carboxianhídridos de alfa-aminoácidos". Angewandte Chemie . 45 (35): 5752–84. doi :10.1002/anie.200600693. PMID  16948174.
  4. ^ ab Xavier, Lyndon C.; Mohan, Julie J.; Mathre, David J.; Thompson, Andrew S.; Carroll, James D.; Corley, Edward G.; Desmond, Richard (1997). "Complejo (S)-Tetrahidro-1-Metil-3,3-Difenil-1H,3H-Pirrolo-[1,2-c][1,3,2]Oxazaborol-Borano". Síntesis orgánicas . 74 : 50. doi :10.15227/orgsyn.074.0050. S2CID  93923713.
  5. ^ Leuchs H (1906). "Ueber die Glycin-carbonsäure" [Acerca del ácido glicina-carboxílico]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (en alemán). 39 : 857–61. doi :10.1002/cber.190603901133.
  6. ^ ab Deming TJ (2007). "Polipéptidos sintéticos para aplicaciones biomédicas". Prog. Polym. Sci . 32 (8–9): 858–875. doi :10.1016/j.progpolymsci.2007.05.010.
  7. ^ ab Tian ZY, Zhang Z, Wang S, Lu H (octubre de 2021). "Una ruta tolerante a la humedad para los N-carboxianhídridos de α/β-aminoácidos desprotegidos y la síntesis fácil de polipéptidos hiperramificados". Nature Communications . 12 (1): 5810. Bibcode :2021NatCo..12.5810T. doi :10.1038/s41467-021-25689-y. PMC 8490447 . PMID  34608139. 
  8. ^ Montalbetti CA, Falque V (2005). "Formación de enlaces amida y acoplamiento de péptidos". Tetrahedron . 61 (46): 10827–52. doi :10.1016/j.tet.2005.08.031.
  9. ^ Gibson MI, Hunt GJ, Cameron NR (septiembre de 2007). "Síntesis mejorada de N-carboxianhídridos funcionalizados con carbohidratos (glicoNCA) enlazados a O y primera síntesis de N-carboxianhídridos funcionalizados con carbohidratos (glicoNCA) enlazados a S". Química orgánica y biomolecular . 5 (17): 2756–7. doi :10.1039/b707563d. PMID  17700840.
  10. ^ ab Dimitrov I, Schlaad H (diciembre de 2003). "Síntesis de copolímeros en bloque de poliestireno-polipéptido casi monodispersos mediante polimerización de N-carboxianhídridos". Chemical Communications (23): 2944–2945. doi :10.1039/b308990h. PMID  14680253.
  11. ^ Song Z, Han Z, Lv S, Chen C, Chen L, Yin L, Cheng J (octubre de 2017). "Polipéptidos sintéticos: desde el diseño de polímeros hasta el ensamblaje supramolecular y la aplicación biomédica". Chemical Society Reviews . 46 (21): 6570–6599. doi :10.1039/C7CS00460E. PMID  28944387.
  12. ^ Kopecek J (septiembre de 2003). "Biomateriales y sistemas de administración de fármacos inteligentes y diseñados genéticamente". Revista Europea de Ciencias Farmacéuticas . 20 (1): 1–16. doi :10.1016/S0928-0987(03)00164-7. PMID  13678788.
  13. ^ Lu H, Wang J, Song Z, Yin L, Zhang Y, Tang H, et al. (enero de 2014). "Avances recientes en N-carboxianhídridos de aminoácidos y polipéptidos sintéticos: química, autoensamblaje y aplicaciones biológicas". Chemical Communications . 50 (2): 139–55. doi :10.1039/c3cc46317f. PMID  24217557.
  14. ^ Katchalski-Katzir E (abril de 2005). "Mis contribuciones a la ciencia y la sociedad". The Journal of Biological Chemistry . 280 (17): 16529–41. doi : 10.1074/jbc.X400013200 . PMID  15718236.
  15. ^ Katakai R (septiembre de 1975). "Síntesis de péptidos utilizando anhídridos de alfa-aminoácidos o-nitrofenilsulfenil N-carboxi". The Journal of Organic Chemistry . 40 (19): 2697–2702. doi :10.1021/jo00907a001. PMID  1177065.
  16. ^ Deming TJ (1998). "Niquelaciclos derivados de aminoácidos: intermediarios en la síntesis de polipéptidos mediada por níquel". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 120 (17): 4240–4241. doi :10.1021/ja980313i.
  17. ^ Taillades J, Beuzelin I, Garrel L, Tabacik V, Bied C, Commeyras A (febrero de 1998). "Formación de N-carbamoil-alfa-aminoácidos en lugar de alfa-aminoácidos libres en la hidrosfera primitiva: una nueva propuesta para la aparición de péptidos prebióticos". Orígenes de la vida y evolución de la biosfera . 28 (1): 61–77. Bibcode :1998OLEB...28...61T. doi :10.1023/A:1006566810636. PMID  11536856. S2CID  22189268.
  18. ^ Ferris JP, Hill AR, Liu R, Orgel LE (mayo de 1996). "Síntesis de oligómeros prebióticos largos en superficies minerales". Nature . 381 (6577): 59–61. Bibcode :1996Natur.381...59F. doi :10.1038/381059a0. hdl : 2060/19980119839 . PMID  8609988. S2CID  4351826.

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