Биоортогональные реакции

Оглавление.

Курсовая работа

Додаток 3

Додаток 2.

Доданок 1.

Діяльність по плануванню в економічній організації.

Процес планування в організації.

Скорочений варіант плану маркетингового відділу фірми

«Seagram’s»

Спеціалізація фірми: виробництво та продаж лікеро-горілчаних виробів.

Основні напрямки роботи:

1.Маркетингові дослідження.

· Аналіз рінку.

2.Реклама.

· Мас-медіа.ТВ (час показу з 21.00 «Закон о рекламе 1996г.»)

· Пресса.статьи.

· Мерчендайзинг.

· Внутрішня реклама.

· Зовнішня реклама.

3.Аналіз товару.

«Разработка новых путей синтеза циклооктинов»

Выполнил:

Студент 4 курса Тихомиров Александр Олегович

Руководитель:

К.х.н., ст. пр. Данилкина Наталья Александровна

1) Оглавление 2

2) Введение. 3

3) Биоортогональные реакции. 4

4) Успехи химии циклооктинов. 6

4.1) Циклооктины не содержащие дополнительных элементов ненасыщенности и атомов фтора в пропаргильном положении (OCT и ALO типа). 6

4.2) Монофторциклооктины и дифторциклооктины (MOFO и DIFO). 7

4.3) Монобензоциклооктины (MOBO). 8

4.4) Дибензоциклооктины. 8

4.5) Бензодифторциклооктин. 11

4.6) 5,6-конденсированные циклооктины. 12

4.7) 5,6-бензоциклооктин (COMBO). 12

5) Обсуждение результатов. 14

6) Экспериментальная часть. 15

7) Приложения. 18

8) Литература. 24

2) Введение:

Циклооктины являются перспективным классом соединений, они, в отличие от циклогептинов, устойчивы при комнатной температуре, и, за счет энергии напряжения кольца, способны вступать в ряд реакций, в которые ненапряженные ацетилены не вступают. В настоящее время основная область применения циклооктинов относится к биоортогональным реакциям, а именно к реакциям азид-алкинового циклоприсоединения (strain-promoted azide-alkyne cycloaddition, SPAAC). Сейчас синтезировано и испытано большое количество различных классов циклооктинов, таких как OCT, DIBO, BARAC, ALO, DIFO, MOFO, DIBAC и другие.

OCT был первым циклооктином, разработанным для безмедного азид-алкинового циклоприсоединения. В то время как алкины линейного строения нереакционноспособны при физиологических температурах, OCT легко реагировал с азидами в биологических условиях, не оказывая при этом токсического действия. Однако, он имел низкую растворимость в воде, а кинетика едва превосходила кинетику лигирования по Штаудингеру.[1]

Дальнейшие модификации были направлены на снижение липофильности циклооктинов, в результате чего повышалась их эффективная концентрация в цитоплазме клетки. И увеличение их активности в реакции циклоприсоединения, путем ввода в пропаргильные положения кольца электроакцепторных групп (в основном атомов фтора, так как из-за отсутствия d-орбиталей они не промотируют присоединение нуклеофилов к тройной связи по Михаэлю), и увеличению энергии напряжения циклооктинового кольца.

В результате этих исследований удалось добиться значительных результатов. Так константа скорости реакции между OCT и бензилазидом в дейтероацетонитриле равна 0,0024 М^-1с^-1, для ALO эта константа равна 0,0013 М^-1с^-1, хотя выигрыш все-таки достигается за счет снижения липофильности, для MOFO эта константа равна 0,0043 М^-1с^-1, а для DIFO уже целых 0,076 М^-1с^-1, то есть почти в 18 раз больше.[2] [3]

В дальнейшем были разработаны такие высокоактивные соединения как BARAC, с константой скорости реакции циклоприсоединения равной 0,96 М^-1с^-1, что в 400 раз превышает соответствующую константу для OCT. Однако BARAC оказался неустойчивым соединением, требующим хранения в темноте, в отсутствии кислорода и при отрицательных температурах, что существенно снижает его потенциальную полезность в качестве реагента для биохимических исследований.[4]

Ниже приведена таблица, в которой сопоставлены скорость реакций некоторых, наиболее активных, циклооктинов с бензилазидом, на основании которой можно выбирать наиболее перспективные соединения, для использования в биоортогональной химии.[5]

Соединение	DIFBO	DIFO	BARAC	DIBO	DIBAC (ADIBO)	BCN (exo/endo)	COMBO
Константа скорости в ацетонитриле М^-1*с^-1	0,22	0,08	0,96	0,05	0,31 0.34 в воде	0,11/0,14 0,19/0,29 в вода-ацетонитрил 2/1	0,24 0,80 в вода-ацетонитрил 3/4
Энергия активации реакции с метилазидом.[6]	-	12,1 ккал/моль	-	12,3 ккал/моль	-	-	10,0 ккал/моль

Так как BARAC и DIFBO неустойчивы, интерес, прежде всего, представляют соединения типа DIBAC и, особенно, COMBO, так как он намного активнее, чем DIBAC в полярной водной среде.

Так же в таблице для некоторых циклооктинов указаны рассчитанные энергии активаций реакции с метилазидом, как видно, эти энергии хорошо коррелируют с экспериментальными данными по скоростям соответствующих реакций.

Биоортогональные реакции — химические реакции, которые способны протекать внутри живых систем, не мешая естественным биохимическим процессам. Функциональные группы, участвующие в биоортогональных реакциях, как правило, не встречаются в биомолекулах, быстро и селективно реагируют друг с другом в условиях живой клетки и при этом являются инертными по отношению к другим соединениям, которые присутствуют в организме. Термин был предложен Каролин Бертоцци в 2003 году. Название реакций основано на переносном значении слова «ортогональный», то есть независимый от чего-либо, и обозначает взаимную независимость протекания искусственных и естественных процессов.[7]

Использование биоортогональной реакции на практике обычно осуществляют в две стадии. Сначала изучаемую молекулу модифицируют биоортогональной функциональной группой внутри клетки. Затем в систему вводят низкомолекулярную метку, содержащую комплементарную функциональную группу, и в результате биоортогональной реакции происходит селективная модификация (мечение) данной молекулы. В дальнейшем введённая метка позволяет наблюдать за модифицированным субстратом.[8]

Одной из самых распространенных биоортогональных групп является азидная группа. Она является мягким электрофилом и не реагирует с встречающимися в молекуле субстратами. В то же время она может быть легко введена в состав белка с неприродными аминокислотами, к примеру с азидогомоаланином (Aha) и, при этом, обычно, не влияет на конформацию и свойства получающегося белка.[9]

Исторически первой биоортогональной реакцией на основе модифицированного азидными группами белка было так называемое лигирование по Штаудингеру. Это модификация реакции Штаудингера, широко применяемая в области химической биологии и биоконъюгации для ковалентного связывания биомолекул с низкомолекулярными метками, а также для мечения клеток в живых организмах. Реакция предложена в 2000 году группой К. Бертоцци.[10] Оно идет по следующему механизму:

Однако низкая скорость реакции и легкая окисляемость фосфинов заставили исследователей искать другие биоортогональные реакции.

Одним из решений этой проблемы, было создание концепции безмедного азид-алкинового циклоприсоединения. Эта реакция идет с циклооктинами в качестве ацетиленового компонента. Очевидно, что чем более напряжен исходный циклооктин, тем быстрее идет реакция сочетания с азидом, но тем он менее стабилен.

Дата добавления: 2015-08-31