Jurek Paulina

Zakład Dydaktyczny Chemii Organicznej
Pracownia Syntezy Nanomateriałów Organicznych i Biomolekuł

Synteza i wykorzystanie β-aminokwasu – kwasu 2-aminocyklopentanokarboksylowego w konstrukcji kawitandów i kapsuł

Paulina Jurek

Promotor: prof. dr hab. Józef Mieczkowski
Opiekun: dr hab. Agnieszka Szumna, prof. nadzw. (Instytut Chemii Organicznej PAN)

Kapsuły molekularne są przykładem dobrze zdefiniowanych supramolekularych struktur, które mogą zostać wykorzystane, np. jako nanoreaktory oraz katalizatory. Znane są kapsuły molekularne zawierające pochodne α-aminokwasów. Dotychczas w ich syntezie nie były wykorzystywane β-aminokwasy. β-Aminokwasy występują w różnych formach w wielu związkach naturalnych, np. w peptydach, alkaloidach i terpenoidach.^[1]Wykazują one interesujące właściwości farmakologiczne.^[1]Dużą zaletą oligomerów β-aminokwasów jest tworzenie przez nie dobrze zdefiniowanych drugorzędowych struktur, które są bardziej wytrzymałe mechanicznie niż drugorzędowe struktury zbudowane z α-aminokwasów.^{[1, 2]}Obecność cyklicznych β-aminokwasów w peptydach dodatkowo zwiększa ich sztywność oraz stabilność. Te właściwości mogą być wykorzystane zarówno w syntezie chemicznej jak i w konstrukcji stabilnych, niekowalencyjnych struktur o zróżnicowanej geometrii.^[3]

Celem moich badań było otrzymanie czterech pochodnych cyklicznego β-aminokwasu – kwasu 2-aminocyklopentanokarboksylowego 2a-d, które następnie wykorzystałam do konstrukcji kapsuł molekularnych poprzez reakcję z makrocyklicznymi związkami 1a i 1b, a następnie niekowalencyjną samoasocjację. Aby otrzymać pochodne β-aminokwasu, prowadziłam wieloetapowe syntezy, w których substratem wyjściowym był ester etylowy kwasu 2-oksocyklopentanokarboksylowego. Otrzymanie pochodnych β-aminokwasu w postaci pojedynczych enancjomerów, było możliwe dzięki przeprowadzeniu w pierwszym etapie reakcji redukcji enzymatycznej. Z uwagi na brak znanych preferencji β-aminokwasów, jako podstawę makrocykliczną wykorzystałam dwa rezorcyn[4]areny o zróżnicowanej labilności konformacyjnej. Na podstawie wyników przeprowadzonych badań, okazało się, że pochodne β-aminokwasów mogą być wykorzystane do konstrukcji kapsuł molekularnych.

Literatura:
[1] Juaristi E., Soloshonok V. A., Enantioselective Synthesis of β-Amino Acids, John Wiley & Sons, Inc., New Jersey 2005.
[2] Rathore N., Gellman S. H., de Pablo J. J., Biophys. J. 2006, 91, 3425–3435.
[3] Gerfaud T., Chiang Y.-L., Kreituss I., Russak J. A., Bode J. W., Org. Process Res. Dev. 2012, 16, 687−696.