文库合成
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从根本上来说的, 文库化合物的合成方法不同于一般的有机合成. 根本差异在于化合物的数量. 通常在有机合成中, 首先选择一个合成目标然后通过反合成分析 寻找最优的合成路线. 依据目标化合物的大小和复杂程度, 整个合成方案可能经过很多合成步骤, 所以高效的合成路线称为合成目标化合物的最重要因素. 然而当同时合成很多化合物的时候, 试剂能否获得比发展一条高效的合成路线更为重要. 为防止试剂买不到, 额外的合成步骤是必需, 这又需要选择一条高效的合成路线. 较之传统合成方法允许逐步提纯, 文库方式要么得到无法分离的混合物, 要么得到纯净的化合物. 有三种制得化合物的方法, 分别是混合和成, 平行合成 和组合合成 .
混合和成
让我们开始合成. 当我们引入取代基到固相载体上的1位置时, 就将固相载体分为三个部分且每部分与A1, A2和A3反应. 如果反应完成, 一个取代基(A1或A2或A3)就被引入到固相载体上的1位置. 在固相载体充分混合之后, 再将固相载体分为三部分. 事实上, 这个固相载体在1位置含有几乎相等的取代基(A1或A2或A3). 然后, 我们运行反应对固相载体上的2位置引入不同取代基(B1,B2,B3). 分离早先反应的, 取代基(B1或B2或B3)之一被几乎相等地引入到2位置. 重复同一操作(固相载体充分混合然后将固相载体分为三部分), 引入另外的一个取代基(C1,C2,C3). 最后, 我们通过9个反应得到27个化合物. 因为固相载体被当作相同的单位移动, 固相载体上的化合物被当作以相同的路径合成来的, 因而由27种化合物之一组成. 即使合成的化合物是混合物, 如果我们能选择有活性的固相载体, 即整合结构相同的固相载体, 那就能仅从一个固相载体上识别活性化合物. 为避免识别化合物结构的困难, 解码在固相载体上同时进行.
使用相同的方法, 使用20个子单位(20种氨基酸)可以合成一个五聚物, 借助这个五聚物可以通过100个反应来合成320万个化合物. 如果合成了六聚物, 就可能用它借助120个反应合成6400万个化合物. 事实上, 可以合成难以置信的数量的化合物, 但这只是增加筛选困难. 如果能发展一个新的方法使筛选固相载体上的合成文库然后选择含有生物活性分子的树脂珠成为可能, 那将是绝对有价值的. 在组合合成的早期, 树脂珠上的肽低聚物可以与特定染料受体相作用, 然后在显微镜或放大镜下用一对大头针手工选出.
肽文库
< http://www.personal.psu.edu/faculty/n/x/nxp7/bead.html >
混合和成
通过使用过量试剂使文库化合物以混合物形式存在. 现有方法是: (1)随机引入多种官能团到具有多个活性位置的结构上, (2)使用这个结构自身进行组合. 尽管这种方法可以合成大量的化合物, 它也有一些缺点, 一是混合物的纯度及其相对数量的分析, 另一个是通过筛选检验识别生物活性的化合物, 这需要附加工作. 而且即使这个方法有同时筛选大量化合物并且减少筛选步骤的优点, 在处理筛选数据结果的时候仍然要小心, 因为每化合物的浓度在这个步骤之后会降低. 通常, 为获得高质量的文库化合物, 混合物中每个化合物的浓度相同是合理的条件. 为保持这个浓度, 加入等量的试剂而且在反应期间保持恰当的温度是必需的. 这个方法可被用于液相反应或固相反应.
为了要在混合合成中表现生物活性, 必须能够从混合物中识别活性成份. 可以采用这样一些策略: (1)通过从最初的文库合成子文库的方法来减少含有活性成份的区域,(2)使用省略了文库的一些成份的省略文库, (3)使用交叉了每个成份的交叉文库. 令人郁闷的是, 即使我们使用了上面的方法, 我们仍不能从文库中识别哪些是高活性成份. 因为某些弱活性化合物与高活性的在文库中混合在一起, 或者因为2,3个化合物间的协同作用而产生了活性, 虽然单个化合物不表现任何活性.
为了要在混合合成中表现生物活性, 必须能够从混合物中识别活性成份. 可以采用这样一些策略: (1)通过从最初的文库合成子文库的方法来减少含有活性成份的区域,(2)使用省略了文库的一些成份的省略文库, (3)使用交叉了每个成份的交叉文库. 令人郁闷的是, 即使我们使用了上面的方法, 我们仍不能从文库中识别哪些是高活性成份. 因为某些弱活性化合物与高活性的在文库中混合在一起, 或者因为2,3个化合物间的协同作用而产生了活性, 虽然单个化合物不表现任何活性.
交叉文库
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交叉
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平行合成
平行合成 类似一般的有机合成, 每个反应在分别的反应条件下实现. 简单来说, 它的不同之处在于许多反应可在许多反应器中同时进行的观点. 为了能够处理许多反应, 必须每个反应的处理步骤很容易, 因此更为倾向采用固相反应方法. 对我们来说, 另一个选择是昂贵的自动合成仪. 如果不用树脂作固相载体, 也可以使用通过半导体芯片的照相平版 合成的芯片形式的载体.
各种自动仪器
组合合成 仅能用于固相反应. 混合-裂分作为一种通用方法, 与基本的固相载体"单珠单化合物"相联系. 例如, 如果我们尝试利用单体A, B和C合成所有可能的低聚物, 全部可能的化合物总数为27 (3 x 3 x 3). 所有可能的固相载体 的数量必将远大于27所以混合-裂分过程的统计量是相等的.
让我们开始合成. 当我们引入取代基到固相载体上的1位置时, 就将固相载体分为三个部分且每部分与A1, A2和A3反应. 如果反应完成, 一个取代基(A1或A2或A3)就被引入到固相载体上的1位置. 在固相载体充分混合之后, 再将固相载体分为三部分. 事实上, 这个固相载体在1位置含有几乎相等的取代基(A1或A2或A3). 然后, 我们运行反应对固相载体上的2位置引入不同取代基(B1,B2,B3). 分离早先反应的, 取代基(B1或B2或B3)之一被几乎相等地引入到2位置. 重复同一操作(固相载体充分混合然后将固相载体分为三部分), 引入另外的一个取代基(C1,C2,C3). 最后, 我们通过9个反应得到27个化合物. 因为固相载体被当作相同的单位移动, 固相载体上的化合物被当作以相同的路径合成来的, 因而由27种化合物之一组成. 即使合成的化合物是混合物, 如果我们能选择有活性的固相载体, 即整合结构相同的固相载体, 那就能仅从一个固相载体上识别活性化合物. 为避免识别化合物结构的困难, 解码在固相载体上同时进行.
使用相同的方法, 使用20个子单位(20种氨基酸)可以合成一个五聚物, 借助这个五聚物可以通过100个反应来合成320万个化合物. 如果合成了六聚物, 就可能用它借助120个反应合成6400万个化合物. 事实上, 可以合成难以置信的数量的化合物, 但这只是增加筛选困难. 如果能发展一个新的方法使筛选固相载体上的合成文库然后选择含有生物活性分子的树脂珠成为可能, 那将是绝对有价值的. 在组合合成的早期, 树脂珠上的肽低聚物可以与特定染料受体相作用, 然后在显微镜或放大镜下用一对大头针手工选出.
肽文库
< http://www.personal.psu.edu/faculty/n/x/nxp7/bead.html >
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