Способ управления процессом твердофазного синтеза биополимеров Советский патент 1992 года по МПК C08F257/02 G05D27/00 

Изобретение относится к способу управления процессом твердофазного . синтеза биополимеров на нежестких полимерных носителях и может найти широкое применение в химических, биологических, медицинских исследованиях, а также в промышленном производстве биологически активных веществ.

Целью изобретения является повьг шение производительности процесса.

Способ управления процессом твердофазного синтеза биополимеров основан на свойстве полимера носителя изменять свой объем (набухать) в процессе протекания операций синтеза. В зависимости от физико-химических свойств носителя, характеризующихся его прирог

дои, числовым порядком операций и стадий, химическим составом растущей биополимерной цепи, объем носителя изменяется в 1,05-9 и более раз

Способ управления процессом твердофазного синтеза биополимеров поясняется с помощью фиг. 1 и 2.

Нэ фиг. 1 показаны: кривая а - график изменения объема полимера носителя - хлорметилирова иного полиъти рола с 2&-ной сшивкой дивинилбензола на отдельных операциях синтеза - промывках хлористым метиленом, метанолом, ди мет илф орма мидом;

кривая б - определение приращения объема носителя, например, путем диф/г

kj

Ј 4

О 00

sj

ференцированил информационного сигнала (кривой а);

кривая в - задержка выполнения следующей операции на время, необходимое для завершения текущей (выработка сигнала задержки операции);

кривая г - переход к выполнению следующей операции или выработка сиг.Ьок Val 0(p) в ДМФА

50% CF СООН в CHtCb

нала завершения предыдущей операции и начала следующей.

На фиг. 2 показано изменение объема носителя, которое характеризует динамику наращивания пептидной цепи на полимере носителе полистироле с 1% дивинилбензола (реакция сигнала пептида

Val-Qg) 10% JPr-aNEt CF3COOeв СН2С12

Изобретение относится к способу управления процессом твердофазного синтеза биополимеров на Нежестких полимерных носителях и может быть использовано в производстве биологически активных веществ. Оно позволит увеличить производительность процесса не менее чем в два раза. Способ заключается в том, что на каждой операции в процессе твердофазного синтеза непрерывно измеряют объем носителя, определяют его приращение и при значении приращения равном нулю задерживают выполнение следующей операции на заданное время, после чего переходят к выполнению следующей операции. 2 ил. 1 табл. (Л

,

(Ьок Gly)20 в ДМФА

Координаты графиков: по оси ординат VI- объем носителя; м - масса носителя; i, u - сила тока и напряжения;, по оси абсцис t время.

Способ управления осуществляется следующим образом. В реактор в необходимой последовательности подают компоненты синтеза. При их поступлении изменяется объем носителя в зависимости от конкретной операции и это изменение непрерывно регистрируют на каждой операции синтеза,- как показано на фиг. 1а, 2.

Изменение объема носителя при операциях синтеза - промывка (фиг,1а):

I- хлористым метиленом

IIи IV - метанолом СНзОН;

III- диметилформамидом HCON(CH)2

Изменение объема носителя при операциях наращивания пептидной цепи (фиг, 2):

I- промывка хлористым метиленом;

II-деблокирование 50Ј трифторук- сусной кислотой CF3COOH в хлористом метилене;

III- нейтрализация этилдиизопро- пиламином i-Pr2N t)

IV- промывка метанолом CHjOH;

V- конденсация трет-бутилоксикар- бонилглицина (Бок Gly)20 в диметил- формадмде (ДМФА) HCON(CH3)25

IV - промывка диметилформамидом

На участках графика (фиг. 1а) показано: 1-2 - сухой носитель; 2-3, 6-7 увеличение объема носителя; , 8-9 уменьшение объема носителя.

На участках графика (фиг. 1 а) показано: 1-2 - сухой носитель; 2-3, 6-7 - увеличение объема носителя; 4-5, 8-9 - уменьшение объема носителя

На участках графика (фиг. 2) показано: 1-2 - присутствие в реакторе frpeT-бутилоксикарбонилвалина Ьок Valp

0|

5

на полимере - носителе; 2-3, 4-5, ь-7, 8-9, 10-11, 11-12 - течение операций (по изменению объема носителя).

Зная изменение объема носителя, непрерывно определяют его приращение, например, дифференцированием сигнала (фиг. 1 б), характеризующего изменение объема (фиг. 1а) и при значении

сигнала величины приращения, полученного с определенной погрешностью, характеризующего нулевое приращение объема, задерживают выполнение следующей операции для гарантированного

0 обеспечения удаления избытков реагентов и продуктов (фиг. 1в),

Учас1жи кривых З 1, 5-6, -8v 9-Ю, 11-12, 13-Й - задержки времени выполнения следующих операций II-IV и II-VI.

После истечения времени задержки переходят к выполнению следующей one рации путем подачи управляющего CHI- нала (фиг. 1г).

о Пример.В проточном реакторе, представляющем камеру переменной емкости, заполненную полимерным нежестким носителем бензгидриламин с 2%-ной сшивкой дивинилбензолом (PRF Япония)

был синтезирован пептид ТучРчОРЬе NH , Температура реагентов и растворителей - комнатная 20 , атмосферное давление 100+ МПа.

В качестве защитных групп в синте0 зе были использованы Вес-группы. Активированные эфиры аминокислот приготовляли ДСС/НОВ методом. Для подготовки полимера к конденсации каждой аминокислоты использовался М-метилпир- ролидон (МНР); для промывки и сжатия полимера после конденсации пользовались изопропиловым спиртом (1-РчОН), Изменение объема носителя регистрировалось с помощью датчика, сигналы

которого передавались на самописец. Реагенты и растворители, подавались в камеру мини-насосом, скорость протока, 1,2 и 4 мл/мин.

Перед началом синтеза загруженный в реактор полимерный носитель был пеВое PhrO,Bt

- NH-FheBoc

(gbNH3Cl

50% TFA/CHCls „„ „u ,,,t nnL ф NH-phe-NHjCF5COO

5% TEA/CHCl3-(gHlH-P +- 50% TEA/CHCls

l-PheMI,CF3COO - J5% TEA/CHC13

BocTy402Bt

I-PhepMoNH,-NH

(pVNHPhe Рчо Туч Вое-r,u о о

-РЬеРчоВ

50% TFA/CHClg (g-NH-Phe Рчо Туч NH3CF3COO

Ґ Ь% ТЕА/СНС1 N2H РпеРчо ТучШ , ТЕА/тианизол p NHphe РчоТуч NH

Условные обозначения: TEA -три- этиламин; TFA - трифторуксусная кислота .

На диаграммной ленте самописца непрерывно регистрируют изменение объема носителя и определяют его приращение; при значении приращения объема, равном нулю, (фиг. 1 и 2) задерживают выполнение следующей операции на время, необходимое для завершения текущей операции (1-10 мин), после чего переходят к выполнению следующей операции.

Для. связывания непрореагировавших аминогрупп после каждой конденсации в реактор вводят раствор 2 мл 0,05 М DMF/CH2C12; 1 мл 5% TEA в толуоле; 7 мл толуола.

В связи с тем, что предлагаемый способ предусматривает непрерывный контроль и управление процессом синтеза, методика синтеза существенно отличается от существующих стандартных методик, что в свою очередь, не позволяет проводить формальное сравнение по всем операциям синтеза. Возможно сравнение лишь по отдельным операциям. Такое сравнение приводится в таблице.

После полного синтеза пептида на полимере для контроля полноты проте кания синтеза была проведена стандартная проверка пикриновой кислотой.

а,

17ОД087

реведен из хлоргидрата в свободную аминоформу- 5% триэтиламином в хлороформе, а затем сжат изопропиловым спиртом. При этом на каждой операции в процессе синтеза происходит

- NH-FheBoc

3-(gHlH-PR-NH2

-NH

-r,u о о BocP40 Bt

-РЬеРчоВос S

(pVNHPhe Рчо Туч Вое

I

Прирост массы пептидил-полимера

составляет Э9,1% от теоретически рассчитанного значения прироста. Снятый с полимера пептид проверялся на хрома- тографическую гомогенность. Чистота равна 96%.

Способ управления процессом твердофазного синтеза биополимеров на

нежестких носителях по изменению объема носителя позволяет повысить не менее чем в два раза производительность синтеза за счет полной автоматизации

процесса путем регистрации изменений объема носителя и преобразования этих изменений в информационные и управляющие сигналы; снижает расход дорогостоящих и дефицитных реагентов в

несколько раз за счет своевременного завершения каждой операции по сигналу, информирующему о прекращении изменения объема носителя,

Эффективность синтеза повышается

за счет уменьшения побочных продуктов реакций вследствие уменьшенного объема реагентов, повышенной их концентрации, что, в конечном итоге, приводит к повышению качества синтезируемых биополимеров.

Формула изобретения

Способ управления процессом твердофазного синтеза биополимеров на не717И0878

жестком полимерном носителе в зависи-теля, определяют его приращение и при

мости от физико-химических свойствзначении приращения объема, равном ну/лю,

носителя, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, на каждой операции в процессе синтеза измеряют объем носи5

задерживают выполнение следующей операции на заданное время, после че-/ го переходят к выполнению следующей операции.

л

Дано полное время на все операции, включая контроль окончания реакции конденсации.

дано чистое время нахождения реагентов и растворителей в реакторе. Время на заполнение реактора и слив из реактора, которое значительно превышает время операций синтеза, не приводится. Не учтено также время, необходимое на контроль окончания реакции конденсации, которое составляет 90-210 мин.

/лю,

задерживают выполнение следующей операции на заданное время, после че-/ го переходят к выполнению следующей операции.

СН3ОН

Фиг.2