日本的研究人员创造了一种保护基团,将有助于制造复杂的生物分子。基于常用的氟甲氧基羰基(Fmoc)基团,新的2-(2-乙基苯基)-2-(5-甲基呋喃-2-基)-乙氧基羰基(Epoc)基团在已知的裂解Fmoc基团的基本条件下最初是稳定的,但它可以用金(3)催化恢复基本条件下fmoc样不稳定性。

在合成结构复杂的生物分子如多肽和低聚糖时,在安装不同的分支和侧链时,选择性地切割保护基团是至关重要的。然而,在开发新的保护组时,在稳定性和易于移除之间取得平衡仍然是一个挑战。

由于氟环系统上存在酸性质子,Fmoc基团在基本条件下很容易裂解,这使得通过消除机制进行去保护变得简单。Epoc组的关键用途是它由黄金激活(3)加快了cyclisation。这种转变产生了一个4-羟基芴甲氧基羰基(Hmoc)基团,在4-羟基芴环体系上具有相同的酸性质子,然后可以在相同的条件下进行消除,用于裂解Fmoc基团。

金(3)的催化反应,形成双环酚系在呋喃环的炔烃。田中克典理研所的研究人员最初对这种反应感兴趣的是在体内合成有用的化合物,如药物,而不是去保护化学。“我一直想做不同的事情,想改造可以用于体内实验的官能团。但我的学生告诉我,[使用金催化反应]一种化合物可以转化为另一种化合物,它可以用作保护基团,这样你就可以在每个结构的不同条件下去保护。这实际上是一个偶然的发现。”

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来源:©Katsunori Tanaka/Riken

Epoc基团的去除采用独特的两步程序:金(III)催化的芴生成和碱基诱导的E1cb消除

与本研究最初的方向一致,Tanaka的团队还在生物系统反应所需的水条件下成功地将Epoc基团转化为Hmoc基团。进一步的研究表明,Epoc基团对其他保护基团表现出了有用的正交性:在酸性条件下稳定用于Boc基团的去保护,在肼中稳定用于裂解Dde基团,在钯配合物存在时稳定用于去除Alloc基团。该团队通过合成一种13残基多肽证明了这种去保护控制的实际用途,其中一个关键的分支步骤需要Fmoc和Epoc基团之间的选择性去保护。在Fmoc裂解条件下,Epoc基团保持稳定,分支安装后,Epoc基团被成功激活并裂解,合成肽链的剩余部分。

标准的耦合

与Epoc组保护化合物使用标准的耦合程序使用N-羟基琥珀酰亚胺(NHS) Epoc基团的衍生物,类似于使用Fmoc基团的保护。除了稳定性和方便的保护和去保护方法外,保护基团还必须便于合成化学家使用。尽管制造Epoc NHS衍生品需要六个步骤,但田中并不认为这是一个无法克服的问题。“我们可以从非常大的量开始,这样(合成)就不那么乏味了。如果你想把这种化合物作为一种新试剂出售,那是可以的。”

“这种方法扩大了黄金的影响力,这令人兴奋。3)在小分子合成有机化学之外的催化作用,为生物分子的合成和修饰增加了一个新的工具。王文健他是香港理工大学黄金催化方面的专家。“期待看到Epoc集团进一步发展成为一种多功能的合成手柄,以可控释放的方式附着药物分子。”