Синтез Су3-холина

[Semithin]

Уважаемые химики, помогите разобраться!

Интересует получение диметиламиноэтанола, конъюгированного с флуоресцентным цианиновым красителем Cy3.

В первой публикации когда упоминался сабж, он получался последовательной реакцией окси-сукцинимидильного эфира Cy-3 c бета-аланином, далее конверсией полученной Cy3-NH-СH2CH2-COOH в хлорангидрид с помощью хлористого оксалила в ДМФ, и реакцией последнего с холином. Fujimoto et al, 2008, Bioorg Med Chem Lett 18, 1106–1109.

После этого Wu et al. 2009, "An improved synthesis of a fluorescent gabapentin-choline conjugate for single molecule detection", Tet Lett. 50(18): 2100–2102. подчеркивает что в описанном выше синтезе, при реакции хлорангидрида Cy3-NH-CH2CH2COCl c холином выход был 0,1%. Хотя так оно и было написано у Фужемоты - это странно.
В новом синтезе предлагается "переходник" (спейсер, линкер не знаю как правильно ) вместо бета аланина циклическая аминокислота - сначала защищается Fmoc, конденсируется с холином, снимается защита и потом пришивается Cy3.

Вопрос такой - а почему нельзя было без всяких лишних стадий с защитой Fmoс и тп, изменить порядок реакций в исходном синтезе - получить эфир холина с бета аланином, например из гидрохлорида аминокислоты в присутствии тионилхлорида и потом выделив основание аминоэфира, ацилировать его на последней стадии с единственным дорогостоящим компонентом Cy3-NHS?

Заранее спасибо!

[anatoliy]

например из гидрохлорида аминокислоты в присутствии тионилхлорида и потом выделив основание аминоэфира

Как вы это представляете?

[Jokermaniak]

1)"реакцией окси-сукцинимидильного эфира Cy-3 c бета-аланином, далее конверсией полученной Cy3-NH-СH2CH2-COOH в хлорангидрид с помощью хлористого оксалила в ДМФ, и реакцией последнего с холином", " стадий с защитой Fmoс и тп, изменить порядок реакций в исходном синтезе - получить эфир холина с бета аланином, например из гидрохлорида аминокислоты в присутствии тионилхлорида и потом выделив основание аминоэфира, ацилировать его на последней стадии с единственным дорогостоящим компонентом Cy3-NHS"

Вы думаете, это возможно воспринять без картинок?

2)Опять же, я не гарантирую, что правильно понял Ваше предложение, но мне кажется, что Вы хотите получать хлорангидрид хиральной аминокислоты? Это гарантирует заметную рацемизацию\эпимеризацию. Оно Вам надо?

[tixmir]

Посмотрел статьи, с картинками все понятно. Эээ, ответ на ваш вопрос " А почему не сделать более эффективно? " простой, это делали какие-то биологи, а не химики, у них руки из ж... растут, лично я бы вообще постеснялся публиковать статью с трехстадийным синтезом ключевой структуры с выходами в 41%, 0,1% и 14% ... Думаете им есть дело до цены исходника? Они получили продукт за 3 стадии с выходом 5,74 × 10-5 ? В МИНУС ПЯТОЙ, КАРЛ.
Через хлорангидрид соли идти можно.
ЗЫ там нет стереоцентров.

[suprachemister]

возможности bioconjugate chem позволяют менять порядок реакции в синтезе на усмотр автора)) в отличие от например той же молекулярной биологии
я бы так попробовал

Cy3 scheme1.png

[suprachemister]

у них руки из ж... растут, лично я бы вообще постеснялся публиковать статью с трехстадийным синтезом ключевой структуры с выходами в 41%, 0,1% и 14% ... Думаете им есть дело до цены исходника? Они получили продукт за 3 стадии с выходом 5,74 × 10-5 ? В МИНУС ПЯТОЙ, КАРЛ.

для публикации в "нехимических" (биологических) журналах вполне нормально, там на выходы каких-то химических реакции вообще никто внимания не обратит и всем пофиг, главное что получили конечное вещество! 1 мг обычно достаточно на все исследования в биологии, да и C13 можно снять с него на ЯМР с криодатчиком в тонкой трубке (3 mm вроде, точно не помню)

[Semithin]

Огромное спасибо за ответы!

Думаете им есть дело до цены исходника?

Да кто-то жирует! Но мне лично очень большое дело, Сy3-NHS стоит 1700 р/1 мг (http://www.oligos.ru например). Поэтому хотелось бы процесс оптимизировать слегка!

Semithin писал(а):
например из гидрохлорида аминокислоты в присутствии тионилхлорида и потом выделив основание аминоэфира

Как вы это представляете?

ну это я для примера написал, я вообще-то тоже биолог, как и авторы не слишком удачного синтеза. Я читал методы получения эфиров аминокислот, не помню где я видел, но вот например "Очень удобно проводить этерификацию аминокислот в присутствии хлористого тионила" http://www.xumuk.ru/organika/409.html
Поясните, а что здесь неправильно? диметил-аминогруппа холина не должна никак вроде-бы взаимодействовать с SOCl2, он будет играть роль дешевого конденсирующего агента?

[anatoliy]

Я читал методы получения эфиров аминокислот, не помню где я видел, но вот например "Очень удобно проводить этерификацию аминокислот в присутствии хлористого тионила" http://www.xumuk.ru/organika/409.html
Поясните, а что здесь неправильно? диметил-аминогруппа холина не должна никак вроде-бы взаимодействовать с SOCl2, он будет играть роль дешевого конденсирующего агента?

С метанолом, например, понятно.
С холином совсем непонятно: как ПРАКТИЧЕСКИ осуществить процесс?

[suprachemister]

можно и так пойти

Cy3 scheme2.png

это по аналогии с синтезом в этой статье

c3cc45318a sup.pdf

Reaction_06_08_2015_002137.pdf

[Semithin]

Я нашел обзор написанный нашими соотечественниками, посвященный синтезу эфиров аминокислот с холином, для меня хороший ликбез по данной теме. Может кому-нибудь еще пригодится, лежит в открытом доступе: МЕТОДЫ СИНТЕЗА И СВОЙСТВА β-ДИМЕТИЛАМИНОЭТИЛОВЫХ И ХОЛИНОВЫХ ЭФИРОВ АМИНОКИСЛОТ И ПЕПТИДОВ. Мнджоян О. Л., Топузян В. О. Успехи Химии 1981, выпуск 12, 2198-2211
Я думал использовать хлористый тозил или ацетил для защиты аминогруппы в аминокислоте, но в обзоре написано не стоит так делать. Из написанного следует что нужно обязательно использовать уретановую защиту, при попытке удаления других защитных групп происходит частичное расщепление эфирной связи. Доступа к БОК/ФМОК и аналогичным реагентам на данный момент нет. Есть трифторуксусный ангидрид но он в запаянной ампуле и жалко его вскрывать ради пробного синтеза.
Я честно говоря надеялся обойтись малой кровью при получении промежуточного соединения холина с аминокислотой, и не связываться с дополнительными стадиями защиты аминогруппы и ее удаления.
tixmir писал что можно идти через хлорангидрид, это один из наиболее привлекательных вариантов.
Еще подумываю о замене аминокислотного линкера на аминоспиртовой, тогда можно использовать "грубую" защиту аминогруппы типа тозильной, фталильной или ацетильной при удалении которых простая эфирная связь не должна разваливаться , в отличие от сложноэфирной.
И еще вариант - после этерификации (ацетил или просто)аминокислоты диметиламиноэтанолом восстановить эфир, например LiAlH4/THF, тогда сложный эфир превратится в простой (теоретически). Если использовать ацетиламинокислоту, то амидная группа восстановится в этиламин, и он по-прежнему доступен для конъюгации с NHS-эфиром.
Какой из вариантов может быть рабочим, пожалуйста, подскажите?

[Jokermaniak]

И еще вариант - после этерификации (ацетил или просто)аминокислоты диметиламиноэтанолом восстановить эфир, например LiAlH4/THF, тогда сложный эфир превратится в простой (теоретически).

Это просто так, алюмогидридом, не восстанавливается в простой эфир, а восстанавливается в спирт. Чтобы восстановить с сохранением связей С-О, нужны присадки...типа бромида индия.

[anatoliy]

Самый рабочий - попросить в барахолке защиту.

[Semenych]

Через хлорангидрид идти нельзя, т.к. при смешении гидрохлорида хлорангидрида и диметиламиноэтанола, последний снимет хлороводород с амино-группы и будет поликонденсация аминокислоты, если правда не взять гидрохлорид амино-спирта. Можно еще покипятить смесь 1,1 экв спирта, 1 экв аминокислоты и например 2,2 эквивалента толуолсульфокислоты в толуоле с Д.-С. Правда в качестве примеси скорее всего будет дитозилат диметиламиноэтилового эфира.

[Semithin]

anatoliy » Пн июн 08, 2015 7:06 pm

Самый рабочий - попросить в барахолке защиту.

В безнадежном случае, пойду на попрошайство...
Честно говоря, финансовых средств на приобретение соответствующих реагентов нет. И уже тем более было бы очень жалко терять время на заказ в фирме.

У меня еще есть диэтилпирокарбонат, EtO-CO-O-CO-Et, нельзя ли его использовать в качестве донора уретановой защитной группы? аля EtO-CO-O-CO-Et + NH2(CH2)xCOOH > EtO-CONH(CH2)xCOOH? или будет какая-то смесь продуктов/группа не подходит в качестве защитной?

[Semenych]

Можно использовать.