Μακρομοριακή αρχιτεκτονική πολυπεπτιδίων

Abstract

In this thesis, we study the synthesis of poly(L-histidine) via the polymerization of the corresponding N-Carboxyanhydrides of the natural amino acids, the high vacuum techniques for the purification of the monomers and the various reagents involved. For the synthesis of well-defined polypeptides it is ascertained that high purity of the monomer NCAs is a necessity of high importance. The synthesis of the N-Carboxyanhydride of histidine was achieved with the help of trityl protecting group to the nitrogen of imidazole, thus giving to our system a quick and fast deprotection with absence of racemization reactions. At this field all the synthetic steps are presented among with the reasons that lead us to them. Furthermore a methodology was developed for the study of the polymerization kinetics of various monomers with the use mIR spectroscopy, focusing to the polymerization of trityl histidine NCA. A methodology which is fast, accurate and applicable to all monomers. We also used the simplest secondary amine, dimethylamine, as initiator, for the polymerization of the anhydrides, proving that leads to more pure systems as is the major byproduct of dimethylformides decomposition. Dimethylformamide is the most important solvent of polymerization. Based on the above, it became possible to synthesize polypeptides with complex macromolecular architecture and high synthetic homogeneity.

Σε αυτήν την Διδακτορική διατριβή μελετήθηκε η σύνθεση της πολυ(ιστιδίνης) μέσω του πολυμερισμού διάνοιξης δακτυλίου των Ν-Καρβοξυανυδριτών των αντίστοιχων φυσικών L-αμινοξέων, καθώς και οι τεχνικές υψηλού κενού για τον καθαρισμό των μονομερών και των διάφορων αντιδραστηρίων. Για την σύνθεση καλά καθορισμένων πολυπεπτιδίων, διαπιστώθηκε ότι είναι απαραίτητη η υψηλή καθαρότητα των πρόδρομων Ν-Καρβοξυανυδριτών. Πραγματοποιήθηκε η σύνθεση του Ν-Καρβοξυανυδρίτη της ιστιδίνης με την βοήθεια της τρίτυλο προστατευτικής ομάδας στο άζωτο του ιμιδαζόλιου, προσδίδοντας στο σύστημά μας εύκολη και γρήγορη αποπροστασία με απουσία αντιδράσεων ρακεμίωσης. Στο πεδίο αυτό παρουσιάζονται όλα τα βήματα της συνθετικής πορείας και οι λόγοι που μας οδήγησαν σε αυτά. Επίσης αναπτύχθηκε μεθοδολογία μελέτης της κινητικής του πολυμερισμού των διάφορων μονομερών με τη βοήθεια φασματοσκοπίας μέσου υπερύθρου, με την οποία μελετήθηκε και ο πολυμερισμός της τρίτυλο ιστιδίνης. Μεθοδολογία που είναι γρήγορη, ακριβής και με εφαρμογή σε όλα τα μονομερή. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκε η απλούστερη δευτεροταγής αμίνη, η διμεθυλαμίνη ως απαρχητής πολυμερισμού των ανυδριτών, αποδεικνύοντας ότι οδηγεί σε καθαρότερα συστήματα καθώς αποτελεί το κύριο προϊόν αποικοδόμησης του διμεθυλοφορμαμιδίου που είναι και ο σημαντικότερος διαλύτης πολυμερισμού. Με βάση τα ανώτερα κατέστη δυνατή η σύνθεση πολυπεπτιδίων με σύνθετη μακρομοριακή αρχιτεκτονική και υψηλή συνθετική ομοιογένεια.