Luận văn thạc sĩ về tổng hợp các dẫn xuất beta peptidomimetic tại Đại học Quốc gia Hà Nội

Luận văn thạc sĩ phân tích tổng hợp các dẫn xuất beta peptidomimetic, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực tiễn.

• Tác giả: Phùng Phan Huyền Quyên
• Người hướng dẫn: PGS. Mạc Đình Hùng
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
• Đề tài: Tổng hợp các dẫn xuất beta-peptidomimetic
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Danh pháp và đồng phân
• 1.2. Phương pháp điều chế peptide phổ biến
• 1.3. Phương pháp điều chế peptide của Merrifield
• 1.4. Phương pháp điều chế peptide của Bergman
• 1.5. Phương pháp điều chế peptide của Scheechan
• 1.6. Cấu trúc phân tử và tính chất vật lý
• 1.7. Tính chất hóa học
• 1.8. Phân loại protein
• 1.9. Cấu trúc phân tử protein
• 1.10. Thuyết về cấu trúc của protein
• 1.11. Khái niệm peptidomimetic
• 1.12. Phân loại peptidomimetic
• 1.13. Nguyên tắc tổng hợp peptidomimetic
• 1.14. Phương pháp thiết kế peptidomimetic
• 1.15. Ứng dụng peptidomimetic
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và mục đích nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Mục đích nghiên cứu
• 2.4. Dụng cụ và hóa chất
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.6. Khử carboxyl thành alcohol
• 2.7. Chuyển hóa nhóm amino thành carbamate (urethane)
• 2.8. Chuyển hóa nhóm OH thành dẫn xuất iodua bằng phản ứng Appel
• 2.9. Thế dẫn xuất halogenua bằng xianua
• 2.10. Tổng hợp β-amino acid từ α-amino acid
• 2.11. Tổng hợp các mảnh peptide
• 2.12. Sắc ký bản mỏng
• 2.13. Phương pháp vật lý hiện đại xác định cấu trúc phân tử
• 2.14. Phân tích cấu trúc hợp bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
• 2.15. Phổ proton 1H-NMR
• 2.16. Điều kiện thực nghiệm
• 2.17. Tổng hợp β-amino alcohol
• 2.18. Bảo vệ nhóm amino của β-amino alcohol
• 2.19. Tổng hợp dẫn xuất iodua từ β-amino alcohol
• 2.20. Tổng hợp dẫn xuất nitrile từ dẫn xuất iodine
• 2.21. Thủy phân các dẫn xuất nitrile
• 2.22. Tổng hợp beta-peptidomimetic
• 2.23. Tổng hợp beta-dipeptidomimetic
• 2.24. Tổng hợp beta-tripeptidomimetic
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Tổng hợp dẫn xuất este của β-amino alcohol
• 3.2. Tổng hợp beta-peptidomimetic
• 3.3. Tổng hợp beta-dipeptidomimetic
• 3.4. Tổng hợp beta-tripeptidomimetic
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về beta peptidomimetic và ứng dụng của chúng

Beta peptidomimetic là một lĩnh vực nghiên cứu đang phát triển mạnh mẽ trong hóa học dược phẩm. Chúng được biết đến với khả năng tương tác mạnh mẽ với các thụ thể sinh học, giúp cải thiện hiệu quả điều trị. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng beta peptidomimetic có thể thay thế các peptide tự nhiên trong nhiều ứng dụng y tế, từ điều trị bệnh đến phát triển thuốc mới.

1.1. Định nghĩa và cấu trúc của beta peptidomimetic

Beta peptidomimetic là các hợp chất có cấu trúc tương tự như peptide nhưng được thiết kế để cải thiện tính ổn định và khả năng hấp thụ. Chúng thường có cấu trúc bậc hai, cho phép chúng tương tác hiệu quả với các thụ thể sinh học.

1.2. Lịch sử phát triển và nghiên cứu beta peptidomimetic

Lịch sử nghiên cứu beta peptidomimetic bắt đầu từ những năm 1980, khi các nhà khoa học nhận ra tiềm năng của chúng trong việc thay thế peptide tự nhiên. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng beta peptidomimetic có thể cải thiện hiệu quả điều trị và giảm thiểu tác dụng phụ.

II. Vấn đề và thách thức trong tổng hợp beta peptidomimetic

Mặc dù beta peptidomimetic có nhiều tiềm năng, nhưng việc tổng hợp chúng vẫn gặp nhiều thách thức. Các vấn đề như độ tinh khiết, hiệu suất tổng hợp và khả năng tương tác với thụ thể sinh học là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Những khó khăn trong quá trình tổng hợp

Quá trình tổng hợp beta peptidomimetic thường gặp khó khăn trong việc duy trì độ tinh khiết và hiệu suất cao. Các phương pháp tổng hợp hiện tại cần được cải tiến để giảm thiểu các bước phức tạp và tăng cường hiệu quả.

2.2. Tác động của cấu trúc đến hoạt tính sinh học

Cấu trúc của beta peptidomimetic có thể ảnh hưởng lớn đến hoạt tính sinh học của chúng. Việc thiết kế cấu trúc phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo rằng các hợp chất này có thể tương tác hiệu quả với các thụ thể sinh học.

III. Phương pháp tổng hợp beta peptidomimetic hiệu quả

Có nhiều phương pháp tổng hợp beta peptidomimetic, mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả của sản phẩm cuối cùng.

3.1. Phương pháp tổng hợp truyền thống

Phương pháp tổng hợp truyền thống thường sử dụng các phản ứng hóa học cơ bản để tạo ra beta peptidomimetic. Mặc dù đơn giản, nhưng phương pháp này có thể gặp khó khăn trong việc kiểm soát độ tinh khiết và hiệu suất.

3.2. Phương pháp tổng hợp hiện đại

Các phương pháp tổng hợp hiện đại như tổng hợp pha rắn và phản ứng 'click' đang được áp dụng rộng rãi. Những phương pháp này giúp cải thiện hiệu suất và độ tinh khiết của beta peptidomimetic.

IV. Ứng dụng thực tiễn của beta peptidomimetic trong y học

Beta peptidomimetic đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực y học, từ điều trị bệnh đến phát triển thuốc mới. Chúng có thể được sử dụng để điều trị các bệnh lý như ung thư, tiểu đường và các bệnh tự miễn.

4.1. Ứng dụng trong điều trị bệnh ung thư

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng beta peptidomimetic có thể được sử dụng để phát triển các loại thuốc điều trị ung thư hiệu quả hơn. Chúng có khả năng nhắm mục tiêu chính xác vào các tế bào ung thư, giảm thiểu tác dụng phụ cho bệnh nhân.

4.2. Ứng dụng trong điều trị tiểu đường

Beta peptidomimetic cũng đã được nghiên cứu để điều trị tiểu đường. Chúng có thể giúp cải thiện khả năng kiểm soát đường huyết và giảm nguy cơ biến chứng cho bệnh nhân.

V. Kết luận và tương lai của beta peptidomimetic

Tương lai của beta peptidomimetic trong lĩnh vực y học rất hứa hẹn. Với sự phát triển của công nghệ và nghiên cứu, khả năng ứng dụng của chúng sẽ ngày càng mở rộng, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe con người.

5.1. Triển vọng nghiên cứu và phát triển

Nghiên cứu về beta peptidomimetic đang diễn ra mạnh mẽ, với nhiều dự án và sáng kiến mới. Các nhà khoa học đang tìm kiếm cách cải thiện hiệu quả và độ an toàn của các hợp chất này.

5.2. Tác động đến ngành dược phẩm

Sự phát triển của beta peptidomimetic có thể thay đổi cách thức phát triển thuốc trong tương lai. Chúng có thể trở thành một phần quan trọng trong các liệu pháp điều trị mới, mang lại hy vọng cho nhiều bệnh nhân.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong ba thập niên gần đây, peptide và các dẫn xuất của chúng đã thu hút sự quan tâm lớn trong lĩnh vực hóa dược nhờ các chức năng sinh học đa dạng và tiềm năng ứng dụng trong y học. Peptide có khả năng tương tác với thụ thể trên màng tế bào, điều chỉnh các quá trình chuyển hóa quan trọng trong cơ thể. Tuy nhiên, peptide truyền thống gặp nhiều hạn chế như hấp thụ kém, khuếch tán thấp ở một số mô đặc biệt, và bị đào thải nhanh chóng qua gan, thận. Để khắc phục, peptidomimetic – các hợp chất bắt chước cấu trúc và chức năng peptide – được phát triển nhằm duy trì hoạt tính sinh học đồng thời cải thiện tính ổn định và khả năng sinh khả dụng.

Luận văn tập trung vào tổng hợp các dẫn xuất beta-peptidomimetic từ β-amino acid được điều chế từ α-amino acid tự nhiên, nhằm tạo tiền đề cho nghiên cứu hoạt tính sinh học và ứng dụng trong phát triển thuốc mới. Nghiên cứu được thực hiện tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội trong giai đoạn 2018-2019. Mục tiêu cụ thể là phát triển quy trình tổng hợp hiệu quả các dẫn xuất beta-peptidomimetic, đánh giá cấu trúc và tính chất hóa học của sản phẩm, từ đó mở rộng tiềm năng ứng dụng trong hóa dược.

Việc phát triển peptidomimetic có ý nghĩa quan trọng trong việc tạo ra các thuốc ức chế enzyme như ACE, thrombin, và các chất ức chế HIV, góp phần nâng cao hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ. Nghiên cứu này không chỉ bổ sung kiến thức về tổng hợp hữu cơ peptide mà còn hỗ trợ phát triển các hợp chất sinh học có hoạt tính cao, ổn định hơn peptide truyền thống.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về cấu trúc peptide, peptidomimetic và phương pháp tổng hợp peptide:

• Cấu trúc peptide và protein: Peptide là polime amino acid với liên kết peptide đặc trưng, có cấu trúc bậc một đến bậc bốn, trong đó cấu trúc bậc hai (xoắn α, gấp β, vòng ngược β-turn) quyết định hoạt tính sinh học. Peptidomimetic bắt chước cấu trúc bậc hai này để duy trì hoặc cải thiện hoạt tính.

• Khái niệm peptidomimetic: Hợp chất có cấu trúc tương tự peptide nhưng được thiết kế để khắc phục nhược điểm của peptide tự nhiên như độ bền, khả năng hấp thụ và tương tác chọn lọc với thụ thể.

• Phân loại peptidomimetic: Bao gồm loại bắt chước cấu trúc, chức năng, hoặc cả hai; với nguyên tắc tổng hợp là thay thế khung peptide bằng khung không peptide, giữ nguyên nhóm chức hoạt tính và cấu trúc không gian.

• Phương pháp tổng hợp peptide: Sử dụng các tác nhân hoạt hóa như DCC, EDCI cùng chất bổ trợ HOBt để tạo liên kết peptide hiệu quả, giảm sản phẩm phụ không mong muốn và hạn chế raxemic hóa.

• Phương pháp bảo vệ nhóm chức: Bảo vệ nhóm amino bằng các nhóm Boc, Cbz để kiểm soát phản ứng tổng hợp, bảo vệ nhóm hydroxyl bằng phản ứng Appel chuyển thành iodua, sau đó chuyển hóa iodua thành nitrile và thủy phân thành acid hoặc ester.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu thực nghiệm tổng hợp các dẫn xuất beta-peptidomimetic từ α-amino acid tự nhiên như L-Leucine, L-isoLeucine, L-Phenylalanine, L-Valine và L-Proline.

• Phương pháp tổng hợp: Khử carboxyl thành alcohol bằng NaBH4/I2, bảo vệ nhóm amino bằng CbzCl hoặc Boc2O, chuyển nhóm OH thành iodua qua phản ứng Appel, thế iodua bằng cyanua để tăng mạch carbon, thủy phân nitrile thành ester, và tổng hợp các mảnh peptide bằng phản ứng coupling sử dụng DCC hoặc EDCI kết hợp HOBt.

• Phân tích cấu trúc: Sử dụng sắc ký lớp mỏng (TLC), sắc ký cột (CC) để tinh chế sản phẩm; phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR, 13C-NMR, DEPT, HSQC, HMBC) để xác định cấu trúc phân tử và cấu trúc lập thể.

• Cỡ mẫu và timeline: Tổng hợp và phân tích khoảng 5 dẫn xuất beta-peptidomimetic chính, thực hiện trong vòng 12 tháng tại phòng thí nghiệm Hóa dược, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu suất tổng hợp dẫn xuất ester của β-amino acid: Hiệu suất tổng hợp các dẫn xuất ester từ α-amino acid dao động từ 9% đến 28%, trong đó dẫn xuất từ L-Leucine đạt hiệu suất cao nhất 28%, còn L-Proline thấp nhất 9%. Sự khác biệt hiệu suất liên quan đến cấu trúc gốc ankyl và hao hụt trong quá trình tinh chế.

2. Xác định cấu trúc bằng phổ NMR: Các phổ 1H-NMR và 13C-NMR cho thấy các sản phẩm tổng hợp có cấu trúc đúng như dự kiến, với các tín hiệu đặc trưng của nhóm amino bảo vệ, nhóm ester và các nhóm side-chain. Phổ DEPT và HSQC hỗ trợ phân biệt các loại carbon và proton, xác nhận cấu trúc beta-peptidomimetic.

3. Tổng hợp beta-dipeptidomimetic và beta-tripeptidomimetic: Phản ứng coupling sử dụng EDCI/HOBt cho hiệu suất cao, sản phẩm tinh khiết được xác nhận qua sắc ký và phổ NMR. So với peptide truyền thống, các peptidomimetic tổng hợp có cấu trúc ổn định hơn nhờ bảo vệ nhóm amino và đóng vòng cấu trúc.

4. So sánh với các nghiên cứu trước: Kết quả phù hợp với các báo cáo trong ngành về tổng hợp peptidomimetic, đồng thời mở rộng quy trình tổng hợp cho các dẫn xuất beta-peptidomimetic tại Việt Nam, một lĩnh vực còn mới mẻ.

Thảo luận kết quả

Hiệu suất tổng hợp biến động do ảnh hưởng của gốc ankyl và điều kiện phản ứng, đặc biệt trong các bước chuyển hóa iodua thành nitrile và thủy phân. Việc sử dụng các nhóm bảo vệ như Cbz và Boc giúp kiểm soát phản ứng, giảm sản phẩm phụ và tăng độ chọn lọc. Phổ NMR cung cấp bằng chứng rõ ràng về cấu trúc sản phẩm, cho phép xác định chính xác vị trí các nhóm chức và cấu trúc không gian.

So với peptide tự nhiên, peptidomimetic tổng hợp có ưu điểm về độ bền và khả năng tương tác chọn lọc với thụ thể, mở ra tiềm năng ứng dụng trong phát triển thuốc ức chế enzyme như ACE, thrombin và HIV. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ hiệu suất tổng hợp từng bước và bảng phổ NMR minh họa các tín hiệu đặc trưng.

Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ quy trình tổng hợp beta-peptidomimetic, đồng thời cung cấp nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về hoạt tính sinh học và ứng dụng dược phẩm.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa điều kiện phản ứng: Điều chỉnh nhiệt độ, thời gian và tỉ lệ các tác nhân trong các bước chuyển hóa iodua thành nitrile và thủy phân để nâng cao hiệu suất tổng hợp, giảm hao hụt sản phẩm. Thời gian thực hiện: 6 tháng; chủ thể: nhóm nghiên cứu hóa hữu cơ.

2. Phát triển phương pháp đóng vòng peptidomimetic: Áp dụng kỹ thuật đóng vòng bằng liên kết amide hoặc cầu disulfua nhằm tăng tính ổn định cấu trúc và hoạt tính sinh học. Thời gian: 12 tháng; chủ thể: phòng thí nghiệm hóa dược.

3. Nghiên cứu hoạt tính sinh học: Thử nghiệm in vitro và in vivo các dẫn xuất beta-peptidomimetic tổng hợp để đánh giá khả năng ức chế enzyme ACE, thrombin và tác dụng kháng HIV. Thời gian: 18 tháng; chủ thể: nhóm nghiên cứu dược lý.

4. Ứng dụng công nghệ phân tích hiện đại: Sử dụng phổ NMR 2 chiều, phổ khối lượng và sắc ký cao áp (HPLC) để phân tích sâu cấu trúc và độ tinh khiết sản phẩm, hỗ trợ tối ưu hóa quy trình tổng hợp. Thời gian: liên tục; chủ thể: phòng thí nghiệm phân tích.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành Hóa hữu cơ và Hóa dược: Nắm vững quy trình tổng hợp peptidomimetic, kỹ thuật bảo vệ nhóm chức và phân tích cấu trúc hiện đại, phục vụ học tập và nghiên cứu.

2. Nhà nghiên cứu phát triển thuốc: Áp dụng quy trình tổng hợp và thiết kế peptidomimetic để phát triển các thuốc ức chế enzyme, thuốc kháng virus với hiệu quả và độ bền cao hơn peptide truyền thống.

3. Giảng viên và chuyên gia hóa học phân tích: Tham khảo phương pháp phân tích cấu trúc bằng phổ NMR, sắc ký lớp mỏng và sắc ký cột trong nghiên cứu hợp chất hữu cơ phức tạp.

4. Doanh nghiệp dược phẩm và công nghệ sinh học: Ứng dụng kết quả nghiên cứu để phát triển sản phẩm mới, nâng cao chất lượng và hiệu quả thuốc peptide tổng hợp.

Câu hỏi thường gặp

1. Peptidomimetic là gì và khác peptide truyền thống thế nào?
   Peptidomimetic là hợp chất bắt chước cấu trúc và chức năng peptide nhưng có khung phân tử khác, giúp tăng độ bền, khả năng hấp thụ và tương tác chọn lọc với thụ thể, khắc phục nhược điểm của peptide tự nhiên.

2. Tại sao cần bảo vệ nhóm amino trong tổng hợp peptidomimetic?
   Bảo vệ nhóm amino bằng các nhóm như Boc, Cbz giúp kiểm soát phản ứng, tránh phản ứng phụ không mong muốn, tăng hiệu suất tổng hợp và giữ nguyên cấu trúc mong muốn.

3. Phương pháp nào được sử dụng để xác định cấu trúc peptidomimetic?
   Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR, 13C-NMR, DEPT, HSQC, HMBC) kết hợp sắc ký lớp mỏng và sắc ký cột được sử dụng để xác định cấu trúc hóa học và cấu trúc lập thể của peptidomimetic.

4. Hiệu suất tổng hợp các dẫn xuất beta-peptidomimetic đạt bao nhiêu?
   Hiệu suất tổng hợp dao động từ khoảng 9% đến 28% tùy thuộc vào loại amino acid gốc và điều kiện phản ứng, với L-Leucine cho hiệu suất cao nhất.

5. Ứng dụng chính của peptidomimetic trong y học là gì?
   Peptidomimetic được ứng dụng trong tổng hợp thuốc ức chế enzyme như ACE (điều trị cao huyết áp), thrombin (chống đông máu), và các chất ức chế HIV, góp phần nâng cao hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ.

Kết luận

• Đã phát triển quy trình tổng hợp các dẫn xuất beta-peptidomimetic từ α-amino acid tự nhiên với hiệu suất tổng hợp đạt khoảng 9-28%.
• Sử dụng các nhóm bảo vệ Boc, Cbz và phản ứng Appel giúp kiểm soát tốt các bước tổng hợp, giảm sản phẩm phụ.
• Phân tích cấu trúc bằng phổ NMR và sắc ký xác nhận cấu trúc chính xác và độ tinh khiết của sản phẩm.
• Kết quả mở ra tiềm năng ứng dụng peptidomimetic trong phát triển thuốc ức chế enzyme và điều trị bệnh.
• Đề xuất tiếp tục tối ưu hóa quy trình tổng hợp và nghiên cứu hoạt tính sinh học để ứng dụng trong dược phẩm.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các nhóm nghiên cứu và doanh nghiệp dược phẩm áp dụng quy trình tổng hợp và phân tích này để phát triển các hợp chất peptidomimetic mới, đồng thời mở rộng nghiên cứu hoạt tính sinh học nhằm đưa sản phẩm vào ứng dụng thực tiễn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1. Danh pháp và đồng phân Peptide là những polime amino acid, chứa từ 2 đến 50 gốc α – amino acid trong phân tử. Đối với những phân tử peptide có chứa từ 2 đến 10 gốc α – amino acid được gọi là oligopeptide, còn nếu chứa hơn 10 gốc α – amino acid thì được gọi là polypeptide.

 Danh pháp peptide: Tên các peptide được gọi bằng cách ghép tên gốc axyl của α – amino acid theo thứ tự sắp xếp của chúng trong phân tử, đọc từ phía “đầu N” sang “đầu C”, riêng α – amino acid “đầu C” thì được giữ nguyên tên [3, 7]. Ví dụ: Alanylphenylalanylglyxin (Ala-Phe-Gly) Một số peptide thiên nhiên có tên riêng như Oxytocin một loại hormone tình yêu (Hình 1.1), Bradykinin có tác dụng làm giảm huyết áp (Hình 1. 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.1: Cấu trúc phân tử Oxytocin.2:Cấu trúc phân tử Bradykinin.  Đồng phân: Số đồng phân cấu tạo của peptide là bằng n! (n: số α – amino acid trong phân tử).

Nếu trong phân tử peptide có i cặp amino acid giống nhau thì số đồng phân sẽ n! i là 2 [3, 7]. Phương pháp điều chế peptide phổ biến Để tổng hợp một peptide có các gốc α – amino acid trật tự xác định thì đầu tiên ta cần phải bảo vệ nhóm chức –NH2 và –COOH nào đó trước khi chúng tham gia các phản ứng tạo liên kết peptide. Sau khi đã bảo vệ nhóm amino và nhóm cacboxyl, tiến hành thực hiện phản ứng ngưng tụ giữa hai amino acid nhờ chất xúc tác DCC thì thu được các peptide. Cuối cùng, loại bỏ các nhóm bảo vệ bằng phản ứng hydro phân [3, 7].

Ví dụ: 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.3: Sơ đồ tổng hợp dipeptide theo bằng phương pháp phổ biến. Phương pháp điều chế peptide của Merrifield Phương pháp tổng hợp peptide trong pha rắn, nhờ chất mang rắn là loại polistiren clometyl hóa mà mỗi 100 vòng benzene lại có một nhóm –CH2Cl thế vào vị trí para [3, 7]. Phản ứng được tiến hành giữa hai dung dịch amino acid đã được bảo vệ nhóm amin và dung dịch polime. Sản phẩm thu được là ester của amino acid có chứa polime.

Sau đó lọc kết tủa rồi cho tác dụng với acid để tách nhóm bảo vệ (Boc, Cbz, …). Cho ngưng tụ tiếp với amino acid đã khóa nhóm amin có mặt chất xúc tác là DCC. Sau đó lại loại bỏ nhóm bảo vệ bằng acid, lặp đi lặp lại quá trình này để phát triển mạch cho đến khi tạo thành polypeptide với hiệu suất cao [3, 7]. Ưu điểm: sản phẩm dễ tinh chế, các nhóm bảo vệ dễ dàng tách ra khi thực hiện phản ứng hydro phân, hiệu suất phản ứng khá cao và tránh được sự raxemic hóa.

Ví dụ: Phá Ester hóa bảo vệ Chất mang rắn Chất mang rắn Chất mang rắn Phá bảo vệ Chất mang rắn Chất mang rắn Chất mang rắn 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Phá bảo vệ Chất mang rắn Chất mang rắn Hình 1.4: Sơ đồ tổng hợp polypeptide theo phương pháp Merrifield 1. Phương pháp điều chế peptide của Bergman Nhóm amino được bảo vệ bằng cách cho amino acid phản ứng với cacbobenzoxiclorua, sau đó cho khóa nhóm cacboxyl bằng SOCl2 và cho ngưng tụ với amino acid khác, cuối cùng thực hiện phản ứng hydro phân [3, 7]. Phương pháp điều chế peptide của Scheechan Cho anhydride phtalic tác dụng với amino acid, tiếp tục cho phản ứng với amino acid thứ hai có mặt HCl và sau đó hydrazit hóa. Cấu trúc phân tử và tính chất vật lý  Cấu trúc phân tử: Phân tử peptide gồm hai hoặc nhiều gốc amino acid kết hợp với nhau nhờ liên kết peptide [3, 7]: Cấu trúc lập thể của peptide được Linus Pauling nghiên cứu từ cuối năm 1930 và ông đã phát hiện ra rằng nhóm peptide có cấu trúc phẳng.

Nguyên tử H của nhóm NH nằm ở phía anti với nguyên tử C trong nhóm cacbonyl; góc liên kết giữa nguyên tử carbon-cacbonyl và nguyên tử nitơ gần bằng 1200. Liên kết peptide C-N mang một phần đặc điểm của liên kết đôi C=N do sự liên hợp của cặp electron tự do ở N về phía cacbonyl. Chính vì thế liên kết peptide khó quay xung quanh trục C-C [3, 7]. Điều này là nguyên nhân dẫn đến cấu trúc xoắn của phân tử.

6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail]  Tính chất vật lý: Những peptide có phân tử khối nhỏ là những chất kết tinh, tan tốt trong nước, không tan trong ancol tinh khiết. Các peptide có phân tử khối lớn là những chất rắn vô định hình tạo thành dung dịch keo trong nước [3, 7]. Các peptide cũng tồn tại ở dạng ion lưỡng cực, chúng cũng là hợp chất lưỡng tính. Tính chất hóa học  Tính acid-base của peptide Peptide là những chất lưỡng tính vì trong phân tử còn có cả nhóm amino và nhóm cacboxyl tự do.

 Phản ứng thủy phân  Phản ứng thủy phân hoàn toàn: Đun nóng các peptide với dung dịch kiềm hoặc dung dịch acid thu được sản phẩm cuối cùng là hỗn hợp các amino acid (hoặc muối của các amino acid nếu tiến hành trong môi trường kiềm).  Phản ứng thủy phân không hoàn toàn: Nhờ các enzyme đặc hiệu, các peptide được thủy phân không hoàn toàn thành những phân tử peptide nhỏ hơn. Enzyme aminopeptidaza xúc tác cho phản ứng thủy phân, thu được amino acid “đầu N” và phân tử peptide nhỏ hơn. Trong khi đó, enzyme cacboxydaza xúc tác cho phản ứng thủy phân peptide thu được amino acid “đầu C” và phân tử peptide nhỏ hơn.

 Phản ứng màu biure Những peptide có từ hai nhóm peptide trở lên đều có phản ứng với dung dịch CuSO4 loãng trong môi trường kiềm tạo thành dung dịch phức có màu tím. Màu là do ion Cu2+ tạo phức với các nhóm peptide. Dipeptide cho màu xanh, tripeptide cho màu tím và polypeptide cho màu đỏ tím. Do đó phản ứng biure được dùng để phân tích định tính và định lượng peptide và protein.

 Phản ứng với 2,4-dinitroflorobenzene 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Nhóm amino của gốc amino acid “đầu N” phản ứng với 2,4-dinitroflorobenzen thu được dẫn xuất 2,4-dinitrophenyl. Phân loại protein  Dựa vào thành phần hóa học: Protein đơn giản: những protein khi thủy phân hoàn toàn chỉ cho hỗn hợp các L- α – amino acid. Protein phức tạp: những protein khi thủy phân hoàn toàn tạo thành không chỉ hỗn hợp L-α-amino acid mà còn có thành phần phi protein (không chứa amino acid). Tùy theo thành phần phi protein, ta có các protein phức tạp như sau:  Photphoprotein: protein phức tạp được cấu tạo bởi polypeptide và gốc acid phosphoric nhờ liên kết ester giữa acid phosphoric với các nhóm –OH của amino acid [3, 7].

 Glycoprotein: protein phức tạp được cấu tạo bởi polypeptide và oligosaccarit hoặc polysaccarit nhờ các liên kết O-glicozit hoặc N-glicozit.  Nucleoprotein: gồm deoxyribonucleoprotein và ribonucleoprotein: protein phức tạp được cấu tạo bởi polypeptide và deoxyribonucleic hoặc ribonucleic.  Metaloprotein: protein phức tạp được cấu tạo bởi polypeptide với một số ion kim loại như Fe2+, Mg2+, Ca2+ nhờ các kiểu liên kết trong hợp chất phức.  Theo hình dạng phân tử protein:  Protein hình cầu là những phân tử có dạng hình cầu, tan trong nước.

 Protein hình sợi là những phân tử có dạng hình sợi, không tan trong nước. Cấu trúc phân tử protein Thành phần của protein gồm trên 20 loại α–amino acid và trong đó có khoảng 10 loại amino acid rất ít gặp. Phân tử khối của protein rất lớn từ hàng nghìn đến hàng chục triệu đvC. Thành phần nguyên tố chủ yếu là C (50-52%), H (6,8-7,7%), O(23-24%), N (15-18%), S (0.5%-2%) cùng với lượng nhỏ kim loại.

Fisher và Hopmaist đã đưa ra giả thiết chuỗi polypeptide về cấu tạo của protein, thuyết này cho rằng phân tử protein được tạo thành bởi một hoặc vài chuỗi 8 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Các chuỗi peptide trong phân tử protein có thể tồn tại ở dạng mạch không nhánh, mạch phân nhánh hoặc mạch vòng. Thuyết về cấu trúc của protein Năm 1958, Linder Stromlang và Bernal khi nghiên cứu cấu trúc của protein đã đưa ra 4 dạng cấu trúc: Cấu trúc bậc 1, cấu trúc bậc 2, cấu trúc bậc 3 và cấu trúc bậc 4.  Cấu trúc bậc 1: Cấu trúc bậc một là trật tự sắp xếp của các gốc amino acid trong các chuỗi polypeptide.

Cấu trúc này được duy trì nhờ các liên kết peptide. Do sự sắp xếp khác nhau nên 20 L- α – amino acid trong thiên nhiên tạo ra vô số các phân tử protein có cấu trúc khác nhau [3, 7].  Cấu trúc bậc 2: Cấu trúc bậc hai là cấu dạng của phân tử protein, trong đó mỗi amino acid chiếm một vị trí không gian xác định trong mạch polypeptide. Pauling và Corey đã đưa ra hai loại: cấu dạng xoắn α và cấu dạng gấp β.

Cấu trúc bậc 2 được duy trì bền vững nhờ liên kết hydro giữa các nhóm peptide khác nhau. Ở cấu trúc xoắn α (Hình 1.5), đoạn mạch polypeptide xoắn lại thành ống hình trụ, gốc R của các amino acid hướng ra phía ngoài ống hình trụ. Mỗi vòng 0 xoắn có khoảng 3,6 gốc amino acid và khoảng cách giữa các vòng khoảng 5,4 A. Mạch peptide có thể xoắn theo chiều kim đồng hồ (xoắn phải) hoặc ngược chiều kim đồng hồ (xoắn trái) [3, 7].

Cấu trúc xoắn α được duy trì nhờ liên kết hydro giữa nhóm C=O của một nhóm peptide với N-H của nhóm peptide thứ 4 sau nó (cách nhau 3 gốc amino acid). Chiều dài các đoạn xoắn α trong phân tử protein 0 thường ngắn hơn 40 A. 9 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Cấu trúc bậc 1 Cấu trúc xoắn α Hình 1.5: Cấu trúc xoắn α Cấu trúc gấp β (Hình 1.6) là cấu trúc cơ bản của protein trong các mô sừng, móng, xương…Cấu trúc gấp β có các mạch polypeptide đều duỗi dài theo đường zich-zac và nằm trên những mặt phẳng gấp [3, 7]. Các mạch polypeptide này được sắp xếp cạnh nhau và liên kết với nhau nhờ liên kết hydro giữa các nhóm peptide của mạch này với nhóm peptide của mạch bên cạnh.

Cấu trúc bậc 2 Gấp β Xoắn α 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.6: Cấu trúc gấp β  Cấu trúc bậc 3: Cấu trúc bậc 3 là hình dạng của mạch polypeptide cuộn lại trong không gian. Cấu trúc bậc 3 này duy trì nhờ liên kết hydro giữa các gốc amino acid, lực hút van de Van, lực tương tác tĩnh điện, liên kết disulfua –S-S- và liên kết ester.  Cấu trúc bậc 4: Cấu trúc bậc 4 là một tổ hợp gồm hai hay nhiều đại phân tử protein kết hợp với nhau nhờ lực hút van de Van và liên kết hydro giữa các nhóm nguyên tử phân bố trên bề mặt các đại phân tử. Khái niệm peptidomimetic Peptidomimetic là những hợp chất peptide có cấu trúc bậc hai [8].