Хіміки зі США розробили ефективний метод циклізації пептидів. Ланцюжки з амінокислот збиралися в цикл за кілька хвилин при кімнатній температурі, причому побічні реакції в більшості випадків не протікали, як це зазвичай відбувається при макроциклізаціях. Дослідження опубліковано в.
Реакції макроциклізації - тобто хімічні перетворення, в результаті яких утворюються довгі циклічні ланцюжки з атомів - рідко протікають селективно і з високими виходами. Тому хіміки намагаються розробити методи швидкого і селективного синтезу макроциклів, зокрема, циклічних пептидів. Ці молекули часто мають біологічну активність, а на їх основі роблять медичні препарати.
Моніка Радж (Monika Raj) з колегами з Університету Еморі вирішила застосувати вже відоме перетворення вторинних амінів і діазонієвих солей на тріазени для синтезу циклічних пептидів. У результаті цієї реакції утворюється ненасичений фрагмент з трьох пов'язаних один з одним атомів азоту. І молекули, які містять такий фрагмент, часто виявляються пофарбованими. Вчені припустили, що характеристичне забарвлення продуктів реакції зможе спростити її вивчення і подальші дослідження біологічної активності.
Спочатку хіміки вибрали p-амінофенілаланін як комерційно доступний вихідник з ароматичною аміногрупою, з якої можна отримувати діазонієву сіль під дією нітриту натрію в соляній кислоті. А потім вони перевірили реакцію циклізації на пептиді з послідовністю амінокислот PGRGWADGA (pAF) (pAF - параамінофенілаланін). Цей пептид містить пролін - амінокислоту з вторинною аміногрупою, здатною приєднуватися до діазонієвої солі. Процес завершився за 5 хвилин з практично стовідсотковою конверсією, а структуру продукту визначили за допомогою мас-спектрометрії та ЯМР-спектроскопії: молекулярний пік відповідав масі продукту, а в ямр-спектрі зник сигнал від ядра водню, що належить аміногрупі пролину. Так, хіміки отримали десятковий циклічний пептид з лінійного вихідного і простих неорганічних реагентів.
Щоб перевірити толерантність свого методу до реакційних груп у вихідних речовинах, хіміки провели ще кілька циклізацій пептидів, у структурі яких були присутні фрагменти амінокислот лізину, аргініну, цистеїну і триптофану (вони відрізняються особливою активністю). Виявилося, що реакція протікає селективно з вторинними амінами і не зачіпає інші групи. Автори відзначають, що в реакції не довелося використовувати будь-які каталізатори, високу температуру або додаткові активуючі реагенти.
Оскільки сполуки з тріазеновим угрупованням часто поглинають світло з певною довжиною хвилі, хіміки вирішили вивчити фотофізичні властивості продуктів циклізації. Спектрофотометрія чотириланкового циклічного пептида PGG (pAF) показала, що тріазен поглинає світло з двома характеристичними довжинами хвиль - 289 і 313 нанометрів. Завдяки цьому хімікам вдалося зафіксувати на спектрофотометрі як діазонієвий інтермедіат, так і одержуваний продукт в деяких реакціях циклізації.
Далі хіміки припустили, що в кислих умовах їх реакцію можна провести і навпаки - отримати лінійний пептид з циклічного. І дійсно, під дією розбавленого розчину трифторуксусної кислоти (pH = 1,5) тріазенове угруповання пептидного циклу розривалося з утворенням вихідної діазонієвої солі. Хід реакції вчені моніторили за допомогою мас-спектрометрії.
У результаті вчені розробили метод селективного синтезу циклічних пептидів (довжиною від 4 до 20 амінокислот) з хромофорною групою атомів. Майже всі реакції циклізації пройшли з близькою до 100 відсотків конверсією при кімнатній температурі (час реакції не перевищував 30 хвилин). А продукти цих реакцій виявилися стійкими до подальшої модифікації з'єднаннями. Автори вважають, що настільки ж ефективних методів циклізації пептидів раніше не існувало.
Часто макроциклізації протікають з дуже невисокими виходами або не працюють взагалі, і хіміки використовують так званий темплатний синтез для збільшення ефективності цих реакцій. Про те, як працює цей підхід у синтезі циклічних молекулярних вузлів, нещодавно розповідали на.