O melhor dos dois mundos: troca de flash básico para ácido para síntese orgânica

Lâmpada QUÍMICA sem eletricidade (SuperQUÍMICA) (Julho 2019).

Anonim

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio desenvolveram uma técnica rápida e prática usando um reator de micro-fluxo para a síntese de anidridos N- carboxílicos puros (NCAs). Eles exploraram as vantagens de realizar a síntese sob condições básicas e evitaram suas desvantagens ao trocar o flash para condições ácidas após 0, 1 segundos. Essa abordagem permitiu que eles produzissem vários tipos de NCAs de forma escalável, com economia de espaço e menos demorada.

A síntese de polipeptídeos é de enorme importância em muitas aplicações, incluindo drogas que salvam vidas e portadores de drogas. Por sua vez, a síntese de anidridos de N-carboxi puros (NCAs) é essencial para o processo primário usado para preparar polipeptídeos, que é a polimerização (encadeamento) de NCAs (ver Figura 1). No entanto, o único método prático para sintetizar as NCAs foi estabelecido em 1922, chamado método de Fuchs-Farthing.

Este método antigo, mas eficaz, evidentemente tem suas limitações. Requer condições ácidas severas e pode causar abertura indesejada dos anéis nas NCAs produzidas. Neste método de uma etapa, os aminoácidos são misturados com fosgênio para obter as NCAs desejadas, juntamente com HCl e CO 2, de forma lenta (duas a cinco horas), mas estável, com algumas reações colaterais, que diminuem a pureza do final. produtos.

Por outro lado, sintetizar NCAs sob condições básicas é inaceitável porque, embora as NCAs sejam formadas muito rapidamente em tais condições, a desprotonação de seus grupos NH faz com que elas se polimerizem, tornando essa abordagem inviável. O Professor Associado Fuse, membro de uma equipe de cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio que trabalhou neste tópico, explica: "A reação desejada ocorre suavemente sob condições básicas; no entanto, condições básicas induzem uma polimerização indesejada do produto".

Como a equipe resolveu esse problema de síntese orgânica? Eles inferiram que eles poderiam ter as reações necessárias ocorrendo em condições básicas primeiro (o que acontece em menos de 0, 1 segundo) e, em seguida, mudar rapidamente o pH para ácido para evitar a polimerização indesejada (ver Figura 2). Esta comutação de flash de pH foi realizada usando o esquema mostrado na Figura 3. A equipe empregou um reator de micro-fluxo para ser capaz de misturar os aminoácidos com o trifosgênio em menos de 0, 1 segundos. Então, adicionando excessivamente o trifosgênio, o HCl produzido muda rapidamente o pH do básico para o ácido. Finalmente, para evitar a decomposição ácida de NCA instáveis ​​em ácido, eles rapidamente se diluíram com acetato de etila. Usando essa técnica, a equipe conseguiu sintetizar as NCAs usando todos os aminoácidos proteinogênicos e vários aminoácidos não proteicos lábeis ao ácido.

As NCAs são materiais muito importantes e instáveis, e precisam ser armazenados e transportados sob temperaturas estritamente controladas. Isso infelizmente limitou seu uso. No entanto, como a síntese de micro-fluxo é uma abordagem facilmente escalável e que economiza espaço, o método proposto poderia abrir caminho para a síntese on-demand e on-site das NCAs.

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