peptides 1

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La unin de enlaces peptdicos entre aminocidos no es difcil:

Existen muchos mtodos para obtener amidas (el enlacepeptdico es un enlace tipo amida) a partir de aminas y cidoscarboxlicos

El desafo es conectar los aminocidos (estructuralmentebifuncionales) en la secuencia correcta.

or e!emplo" si permitimos la formacin al a#ar de enlacespeptdicos en una me#cla de fenilalanina y $licina" obtendramos% dipptidos:

El desafo de la sntesis de pptidos

L-Phenylalanine

O

OHN

H

H O

OHN

H

H

H

Glycine

he&he 'ly&'ly he&'ly 'ly&he

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roductos posibles de la condensacinde fenilalanina y $licina

Phe-Phe

O

N

H

H2N

O

OHN

H

HGly-Gly

OH

O

O

OH

HN

HO

H2N

O

H2N

O

OH

HN

HO

H2N

H

Phe-Gly

Gly-Phe

L-Phenylalanine

O

OHN

H

H O

OHN

H

H

H

Glycine

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.Limitar el nmero de reacciones posibles mediante la

*proteccin+ o blo,ueo del $rupo amino de unaminocido y el $rupo carboxilo del otro aminocido.

-ntesis de pptidos. aso :roteccin

N-ProtectedL-Phenylalanine

C-Electrophile

O

OH

N

H

O

ON

H

H

H

PGPG

O-ProtectedGlycine

N-Nucleophile PG

protectinggroup

Grupo protector

Al proteger las cadenas laterales de los aminocidos tambin se est evitando

que estos reaccionen con los grupos amino o carboxilo de otros aminocidos, o

que den lugar a reacciones secundarias. Los grupos protectores tambin protegenel carbono alfa de ser susceptible a racemizacin.

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. /coplamiento de dos aminocidos prote$idos:

-ntesis de pptidos. aso :/coplamiento

O

OHN

H

O

ON

H

H

H PGPG

O

NH

N

H

H PGPG

O

O

PeptideCoupling

'0he0'ly0'

Grupo protector

(rotecting group!

"l grupo protector debe ser qu#micamente estable

en las condiciones en las que se da la s#ntesis

pept#dica

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1. 2esblo,ueo del $rupo amino en el 30terminal y del$rupo carboxilo en el 40terminal:

-ntesis de pptidos. aso 1: 2esblo,ueo $lobal"

5emocin del protector

he0'ly

O

NH

N

H

HPGPG

O

O

Deprotection

O

NH

H3N

H

O

O

"l grupo protector debe ser fcilmente removible

en condiciones suaves que no alteren la

formacin del enlace pept#dico al final o en

fases intermediarias de la s#ntesis.

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6El lle7ar a cabo los tres pasos para la sntesis de un pptido enparticular" es me!or ,ue permitir la formacin de estos pptidos

al a#ar8

Phe-Phe

O

NH

H2N

O

OHN

H

HGly-Gly

OH

O

O

OH

HN

HO

H2N

O

H2N

O

OH

HN

HO

H2N

H

Phe-Gly

Gly-Phe

-9 la sntesis diri$ida es mucho ms fcil ,ue la puri;cacin"por lo ,ue e7itaramos la etapa de remo7er los pptidossinteti#ados ,ue no nos interesa

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Proteccin del grupoamino

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6

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$enciloxicarbonil. %ambin asignado con la

abreviacin &, este mtodo de proteccin

esel desarrollado por $ergmann ' &ervas. e

basa en la acilacin de una amina con

cloruro de

)arbobenzoxilo para dar una amida

%ipos de protectores de aminas

%ipos de protectores de aminas

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Sntesis de pptidos: Grupos protectores de aminas

1. Los grupos amino se pueden proteger comnmente mediante su conversin enamidas. El tomo de nitrgeno en una amida no se comporta como nuclefilo y no

reaccionar con grupos caro!ilos.

". #encilo!icaronilo $%&'(%'")*+ es un grupo protector muy utili,ado. Se arevia

comoZ o %,.-. El loueo con %, se lleva a cao mediante el tratamiento de un aminocido con

cloruro de encilo!icaronilo/ para insertarse en el 0terminal del grupo amino como

radical encilo!icaronilo.

O

O Cl

Benzyloxycarbonyl

chloride(Cbz-Cl)

O

O NH

R

Benzyloxycarbonyl

group

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O

OH3N

H

O

O Cl

1. NaOH

H2O

2. H3O+

O

OH

HN

HO

O

(85%)

)loruro debenciloxicarbonilo

()bz*)l!

+enilalanina(e!

)omple-o )bz*pe

Grupo encilo!icaronilo

'rupos protectores de aminas:=enciloxicarbonilo

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2na venta3a de la utili,acin de grupos encilo!icaronilos como protectores es ueson muy fciles de removerse mediante:

a+'idrogenlisis cataltica en condiciones e!tremadamente suaves+ 4ompimiento del enlace con '#r en cido actico

5mos tratamientos rompen el enlace tipo ter caronoo!geno enclico $el cul esmuy dil+ aunue mediante diferentes mecanismos

5emocin de $rupos 4b#

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5emocin de $rupos 4b# por mediacincida

O

NH

HN

HO

O OEt

O

HBracetic acid

O

NH

H3N

H

OEt

OH2CBr

Benzylbromide(volatile)

Br

C

O

O

(82%)

Limitantes: La integridad de algunos pptidos sinteti,ados puede verseda>ada/ especialmente si entre los aminocidos ue conforman al producto seencuentran algunos con cadenas laterales susceptiles/ como es el caso de

triptfano/ tirosina y metionina.

e parte, al igual que la idrogenlisis, de previa esterificacin con alcool et#lico

en presencia de /)l para la formacin de un ster et#lico

4ecuperacin fcil: El productodesprotegido puede ser precipitado comouna sal de 9idroromuro cuando se leagrega ter.

%onveniencia: 5lta/ ya ue la mayora de lospptidos protegidos son solules en cido cetico/especialmente cuando 9ay una alta concentracinde '#r.

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/mine rotectin$ 'roups: tert0=utyloxycarbonyl

O

O O

Di-tert-butyl dicarbonate(Boc 'anhydride')

O

O NH

R

tert-Butyloxycarbonylgroup

O

O O

O

O

O Cl

tert-Butyl chloride(instablity limits use)

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O

OH

HN

HO

O

O

OH

HN

H

Boc

Boc-Phe

tert0=utyloxycarbonyl is /bbre7iated to=oc

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4lea7a$e of =oc 'roups

?he tert-butyloxycabonyl protectin$ $roup isreadily remo7ed by treatment @it strong,anhydrous =rAnsted acids:

a) clea7a$e @ith triBuoroacetic acid inmethylene chloride

b) clea7a$e @ith >=r in acetic acid

=oth rea$ents clea7e the ,uaternary carbon0oxy$en ether bond by an acid0mediated

elimination reaction.

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/cid0Cediated 4lea7a$e of =oc 'roups

O

NH

HN

HO

O OEt

O

O

NH

H3N

H

OEt

O

Butene(volatile)

C

O

O

(high yield)

CH3H3C

H H

O

OHF3C

trifluoroaceticacid

O

OF3C

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27.16

Caro!yl "roupProtection

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eptide -ynthesis: 4arboxyl rotectin$'roups

4arboxyl $roups are normally protectedas esters.

2eprotection of methyl and ethyl estersis by hydrolysis in base.

=en#yl esters can be clea7ed byhydro$enolysis.

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-imultaneous >ydro$enolysisof 4b# 'roup and =en#yl Ester

O

NH

HN

HO

O O

O

H2, Pd/Csolvent

O

NH

HN

HO

HO OH

O

Carbamic Acid(Very Unstable)

H2CH

Toluene(volatile)

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-imultaneous >ydro$enolysisof 4b# 'roup and =en#yl Ester

O

NH

HN

HO

HO OEt

O

Spontaneousdecarboxylation

O

NH

H2N

H

OEt

O

C

O

O

(87%)

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27.17

Peptide #ond$ormation

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eptide -ynthesis: Dormin$ eptide=onds

?he t@o ma!or methods are:

. couplin$ of suitably protectedamino acids usin$ %"%&0dicyclohexylcarbodiimide (244)

. 7ia an acti'e esterof the 30terminalamino acid.

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%"%&02icyclohexylcarbodiimide (244) isa o@erful 2ehydratin$ /$ent

N C N

N,N'-dicyclohexylcarbodiimide

O

NH

NH

N,N'-dicyclohexylurea

'H2O'

O

OR1H

H

NR2H

O

NR1R2

H

Amide

O

OR1

H

NR2H

H

-H2OVery hightemps

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. 4ouple the t@o protected aminoacids.

eptide 4ouplin$ is a 4ondensation5eaction

O

OHN

H

O

O

N

H

H

H PGPG

O

NH

N

H

HPGPG

O

O

PeptideCoupling 0>

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. 4ouple the t@o protected aminoacids.

2440Cediated eptide 4ouplin$

O

OHN

H O

ON

H

HH

Et

O

N

H

N

H

Cbz

H

O

O

Et

DCC, CHCl3

(83%)

Cbz

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Cechanism of 2440romoted4ouplin$

O

OHN

H

H

Cbz N C N

O

O

N

H

HCbz NH

N

1,2-Addition

O-Acylisoureaderivative

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0/cylisoureas areo@erful /cylatin$

/$ents

?he 0acylisourea

intermediateformed by additionof the 4b#0protected amino

acid to 2449 issimilar in structureto an acidanhydride and actsas an acylatin$a$ent.

O

ON

H

H

Cbz NH

N

O-AcylisoureaDerivative

H3C O

O

CH3

O

AcidAnhydride

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/ttacF by theamine functionof the carboxyl0protectedamino acid onthe carbonyl$roup leads tonucleophilicacyl

substitution.


O

ON

H

Cbz NH

N

O

OEtN

H

H

OH

O

N

H

Cbz NH

N

NH

OEtO

1,2-Additionthen

Proton Transfer

UnstableIntermediate

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/ttacF by theamine functionof the carboxyl0protectedamino acid onthe carbonyl$roup leads tonucleophilicacyl

substitution.


OH

ON

H

Cbz NH

N

N

H

OEtO


O

NH

N

H

CbzOEt

OHO

NH

NH

N,N'-dicyclohexylureaDipeptide

Elimination

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eptide -ynthesis: Dormin$ eptide=onds

?he t@o ma!or methods are:

. couplin$ of suitably protectedamino acids usin$ %"%&0dicyclohexylcarbodiimide (2449)

. 7ia an acti'e esterof the 30terminalamino acid.

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eptide -ynthesis: /cti7e Ester Cethod

/p0nitrophenyl ester is an example of anGacti7e ester.+

p03itrophenyl is a better lea7in$ $roupthan methyl or ethyl" andp0nitrophenyl

esters are more reacti7e in nucleophilicacyl substitution.

O

OAlkylO

O

N+

O

O

4-Nitrophenyl(PNP) Ester

Alkyl Ester

is a more powerfulacylating agent than......

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O

ON

H

Cbz

O

OEtNH

H

OH

ON

H

CbzN

H

OEtO

1,2-Additionthen

Proton Transfer


NO2

NO2

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O

NH

N

H

CbzOEt

OH

para-Nitrophenol Dipeptide

Elimination

OH

ON

H

CbzN

H

OEtO

NO2

O2N OH

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-olid hase eptide -ynthesis

9n solid0phase synthesis" the startin$ material

is bonded to an inert solid support.

5eactants are added in solution.

5eaction occurs at the interface bet@een thesolid and the solution. =ecause the startin$material is bonded to the solid" any product

from the startin$ material remains bonded as@ell.

uri;cation in7ol7es simply @ashin$ the

byproducts from the solid support.

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?he solid support is a copolymer of styrene anddi7inylben#ene. 9t is represented abo7e as if it@ere polystyrene. 4ross0linFin$ @ithdi7inylben#ene simply pro7ides a more ri$idpolymer.

olystyrene is the =asis for the -olid-upport

CC

CC

CC

CC

CC

H H H H H H H H

HHHH

H H

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Dunctionali#ation of olystyrene

3%reating te pol'meric support 4it

cloromet'l met'l eter ()l)/0)/1! andn)l5 places )l)/0 side cains on some of

te benzene rings.

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4hloromethylation of olystyrene

CH2

OMe

Cl

SnCl4

CH2 CH2ClCl

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CH2 CH2ClCl

?he side chain chloromethyl $roup is aben#ylic halide" reacti7e to@ardnucleophilic substitution (-3).

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?he chloromethylated resin is treated @iththe =oc0protected 40terminal amino acid.3ucleophilic substitution occurs" and the=oc0protected amino acid is bound to theresin as an ester.


CH2 CH2ClCl

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)/)/00 )/)/00 )/)/00 )/)/00)/)/ )/)/ )/)/ )/)/

)/)/00)l)l

$oc$oc66//)/))/)

77

88

Cerri;eld rocedure

8/9/2019 Peptides 1

45/51

$oc$oc66//)/))/)

77

)/)/00 )/)/00 )/)/00 )/)/00)/)/ )/)/ )/)/ )/)/

)/)/00

Cerri;eld rocedure

3ext" the =ocprotectin$ $roupis remo7ed @ith

>4l.

8/9/2019 Peptides 1

46/51

//0066)/))/)

77

)/)/00 )/)/00 )/)/00 )/)/00)/)/ )/)/ )/)/ )/)/

)/)/00

Cerri;eld rocedure

24490promotedcouplin$ addsthe secondamino acid

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47/51

66/)/)/)/)

77

)/)/00 )/)/00 )/)/00 )/)/00)/)/ )/)/ )/)/ )/)/

)/)/00

$oc$oc66/)/)/)/)

7979

Cerri;eld rocedure

5emo7e the=oc protectin$

$roup.

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)/)/00 )/)/00 )/)/00 )/)/00)/)/ )/)/ )/)/ )/)/

)/)/00

66/)/)/)/)

77

//0066)/))/)

7979

Cerri;eld rocedure

/dd thenext aminoacid and

repeat.

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5emo7e thepeptide from theresin @ith >=r in

4D14>

)/)/00 )/)/00 )/)/00 )/)/00)/)/ )/)/ )/)/ )/)/

)/)/00

66/)/)/)/)

77

66/)/)/)/)

7979

))

::

//1166 peptide

Cerri;eld rocedure

8/9/2019 Peptides 1

50/51

)/)/00 )/)/00 )/)/00 )/)/00)/)/ )/)/ )/)/ )/)/

)/)/00$r$r

66/)/)/)/)

77

66/)/)/)/)

7979

))

::

//1166 peptide88

Cerri;eld rocedure

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Cerri;eld automated his solid0phase method.

-ynthesi#ed a nonapeptide (bradyFinin) in

HI in J days in IJK yield.

-ynthesi#ed ribonuclease (% amino acids)in HIH.

1IH reactions "1H steps

3obel ri#e in chemistry: HJ%

Cerri;eld rocedure

peptides 1

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