将传统液相有机化学的优点与由固相合成提供的过滤这种简单纯化方法成功结合到一起的例子。 它的重要特征是使用一种可溶的固体聚合物作为载体进行合成:聚乙二醇单甲醚。
1、在许多溶剂中,该高聚物均可以溶解,在反应过程中使化合物库底物保持在溶液中。
2、在乙醚中,MeO—PEG有强烈的结晶倾向,而以固体形式存在。通过洗掉过量试剂来纯化化合物库产物,该过程与洗涤树脂珠的方式相同。
氟溶剂相的组合合成
利用含氟液体与水及有机溶剂不相混溶的特性。通过液-液相萃取来纯化产物。
固相功能材料在液相反应中的应用 1、应用固相清除剂的液相化学
底物B和过量试剂A反应将生成A—B和过量的A,可用一种固相试剂,和过量的试剂A反应,并通过过滤除去。
2、应用固相捕获剂的液相化学(\ Ugi四组分缩合反应.并将产物捕获到Wang树脂上
液相平行合成 β-amino alcohols 库:用固载在PEG上的二烷基硼来捕获产物。
3、应用固相试剂的液相化学
使用高聚物固相试剂,反应物及产物在溶液中。当反应完成后,产物扩散回溶液中,此时产物可分离因为试剂被“封锁”在树脂珠内,在一种树脂珠上的试剂将不能与在另一种树脂珠上的试剂发生反应。或作为底物进行下一步反应。
在一个反应容器中使用多种高聚物固相试剂进行多步合成变为可能。
在同一个反应器中进行的一个三步合成过程,使用的固载试剂是:(i)聚(4—乙烯基吡啶重铬酸盐), (ii)在Amberlyst@ A—26树脂上的过溴化物(iii)Amberlate@IRA—900(1—甲基—5—三氟 甲基—4—氯—1H—吡唑—3—酵) 结论:
1、 液相技术已十分清楚地表现出了其在组合化学中具有一定的应用。
2、由于缺乏固相化学合成法的快速纯化优点,通常只应用于路线较短的合成中,并且其反应步骤是可靠的、高产率的。
3、液相合成主要应用于平行合成——单个化合物合成,很少用于合成混合的化合物库。
固相功能材料在液相反应中的应用实例
应用固相试剂、催化剂不对称合成
结 论
1、由于缺乏固相合成法的快速后处理的优点,液相组合合成通常只应用于路线较短的合成中,并且其反应步骤是可靠的、高产率的。
2、液相合成主要应用于平行合成——纯化合物库的合成,很少用于合成混合物库。 3、应用固相试剂的液相化学是溶液反应的新兴研究方向之一,其可简化液相反应操作。
Chapter 6 高通量药物的筛选
一、高通量药物的筛选
A、高通量药物筛选是上世纪末为满足组合化学的要求而发展起来的药物筛选新技术体系。 B、该项技术以随机筛选为基础,可以对大量样品进行筛选。 C、已成为主动寻找药物的重要技术手段。 D、其主要特点是:快速、高效 二、高通量筛选系统及其特点
高通量筛选(high throughput screening,HTS),又称大规模集群式筛选,主要包括5个子系统:
1、高容量的样品库、化合物库系统; 2、高特异性的药物筛选模型; 3、高灵敏度的检测系统; 4、高度自动化的操作系统; 5、高效率的数据处理系统。 三、高特异性的药物筛选模型
HTS常用的筛选模型都是分子水平和细胞水平的。
观察的是药物与分子靶点或细胞的相互作用,能够直接认识药物的基本作用机制。目前这些模型主要
集中在受体、酶、DNA以及各种细胞反应方面。也有基因水平的筛选模型。
受体:是指存在细胞膜、胞浆或细胞核内的生物大分子,如糖蛋白、脂蛋白等,其结构的某个特定部位能准确识别某些专一性底物并特异性地与之结合。(分子识别,超分子化学)
受体识别底物可分为:内源性活性物质(如激素)—生理活动、外源性活性物质(如药物)—药理作用。 受体的两个功能: 1、识别功能。
2、信号传递功能,即将受体—底物相互作用所产生的信号传递到效应器,最终产生生物效应。
药物分子与受体作用的分子机理可视为一种弱的化学反应(分子间作用力,非化学键,可逆的),形成药物—受体复合物。 常见受体举例: 1、阿片受体:疼痛
2、血管紧张素Ⅱ型受体:高血压及心衰 3、毒蕈碱受体:阿尔兹海默症(AD) 4、组胺受体
H1型:过敏 H2型:胃溃疡 酶:生物体内发生化学反应的催化剂。
药物分子与酶作用的分子机理也是一种弱的化学反应(分子间作用力,非化学键,可逆的),形成药物—酶复合物。
1、血管紧张素转换酶 2、乙酰胆碱酯酶 3、花生四烯酸环氧化酶
DNA:DNA与药物分子结合可分为非化学键作用(可逆的)及化学键作用(可不逆的)。主要用于筛选下列药物。
1、抗肿瘤药物 2、抗菌素 3、抗病毒药物 四、高灵敏度的检测系统 等。
(一)生物化学检测法
生物化学检测法是基于分子水平的筛选检测法。在筛选初期应用的生物化学检测法经常涉及到配体与受体的结合,包括在细胞内环境、细胞表面或抑制酶催化反应 1、受体—结合检测法
结合检测经常采用细胞膜粗提物作为受体的来源,通常膜受体和重组受体可大量制备,且冻结后能长结合检测法的最大优点是能在96孔或384孔微板中进行实验。 期使用,有商品供应。
结合检测法采用过滤来分离结合和游离的配体.
化合物的生物活性进行检测实际上是检测生物大分子是否与药物分子结合(识别)。
HTS样品的活性检测在微孔板中进行,反应体积在1—250μL之间,因此每一个检测仅需要微量的样
HIS的筛选检测系统,一般采用液闪计数器、化学发光检测计数器、宽谱带分光光度仪、荧光光度仪
品。 要求采用高灵敏度的检测仪器。
受体和放射性标记配体、测试化合物和所有粘连所需的必要的辅助因子一起加到合适的缓冲掖中。过滤后经干燥保留在过滤器上的结合配体可采用液体闪烁计数法测定。也可检测滤液中放射性标记配体的浓度。
2.酶检测法
受试化合物如与酶某些部位的选择件相互作用较强,就会干扰催化作用。根据作用的类型不同,生物活性物质可分为竞争性抑制剂、非竞争性或变性抑制剂。 典型的酶先导化合物筛选检测法通常有3个步骤。 第一步,待测化合物与酶在合适的缓冲液中培养。
第二步,反应的启动,就是通过自动或手工的方法将底物加入到每个管中。 最后,终止反应,然后再测定反应产物的水平和底物的消耗。 (二)细胞检测法
细胞检测法与生化检测法相比能更有效地鉴别作用于多分子靶点的化合物,优点很多。
细胞检测法的不足之处是一且鉴定出某个有活性的化合物,还需要进行大量的其他研究以探讨其作用
的分子位点。
检测系统:酶标仪、检测死活细胞的数量。 1、台盼蓝法
活细胞不被染色,死细胞染成蓝色,用活细胞占细胞中的百分比表示细胞活力 。 已淘汰
2、四唑盐(商品名为噻唑蓝)(MTT)比色法
四吐盐比色法的原理:活细胞中脱氢酶能将四唑盐还原成不溶干水的蓝紫色产物,并沉淀在细胞中,而死细胞没有这种功能。二甲亚砜(DMSO)能溶解沉积在细胞中蓝紫色结晶物,溶液颜色深浅与所含的蓝紫色产物量成正比。再用酶标仪测定OD值
MTT法简单快速、准确,广泛应用于新药筛选、细胞毒牲试验、肿瘤放射敏感性实验等。 操作步骤
(1)单细胞悬液接种于96孔培养板;103-104细胞/孔,每孔培养基总量200微升(96孔培养板每孔容积370微升),37℃、5%CO2培养箱中培养一段时间。加入药物分子,培养一段时间(根据实验目的决定培养时间)
(2)加入2毫克/毫升的四唑盐液(50微升/孔);继续培养3小时。
(3)吸出孔内培养液后,加入DMSO液(150微升/孔),将培养板置于微孔板扳荡器上振荡10分钟,使结晶物溶解。
(4)酶标仪检测各孔OD值(检测波长570纳米)。记录结果。 ViewLuxTM超高通量微孔板分析仪 1.集多种测定技术于一体
时间分辩荧光(TRF)、荧光偏振(FP)、荧光测定(340-850nm)、发光测定、比色测定 2.筛选速度达每小时20万个样品。
3.高度自动化:可一次装载64个样品架或与机器人系统对接,实现高通量筛选。 高通量筛选的分类: 一、根据筛选样品的状态:
1、液相筛选(样品溶于溶液中) 2、固相筛选(样品连在树脂珠上) 二、根据库化合物所处状态:(单一化合物、混合物) 1、平行筛选(比较简单) 2、混合物筛选 1、混合物固相筛选——分混合成库
Lam等对接在树脂珠上的化合物进行测试。他们应用一珠一物法、使用19种氨基强制备了一个几乎包含所有五肽的250万(195)个化合物库。
把可溶性受体分子抗生蛋白链菌素和一种抗β-内啡肽的抗体偶联到碱性磷酸酶或者荧光素上,并放
入树脂珠多肽化合物库中,那些连有可结合受体分子的特定序列多肽的小珠可因小珠颜色改变被识别。 (A)放里在培养皿中的树脂珠,准备用可溶性受体 分子来筛选 (B)通过树脂珠的颜色反应来确定活性化台物 (c)分离出带色的小珠对其上所连的多肤进行序列测定 对于非寡聚化合物库:编码和解码技术。
小结:可以用肉眼容易地认出颜色变深的小珠,用小镊子把有颜色的小珠仔细捡出,并洗涤除去相连的受体分子,就可以用一台微量多肤侧序仅测出这个活性多肪的序列。这种技术效率极高,一个下午在10一15个培养皿中就可以筛选完几百万个小树脂珠。 抗β—内啡肽的单克隆抗体对多肤序列 Try—G1y—G1y—Phe—Leu(YGGFL)
有很高的亲和性。从总共为大约200万个树脂珠化合物的库中共获得6个活性化合物珠。 固相筛选的缺点:
首先,它要求生物靶分子溶在溶液中(可溶性) ,这对许多抗体和酶是可行的,但通常对于那些只有与其次,人们对直接测试连在固相载体上化合物的有效性仍存有疑虑。生物活性常因增加一个简单的甲细胞膜相连时才表现天然活性状态的生物受体(不溶性)是很难实行的。
基而发生剧烈变化印象深刻。可以推想,把一个直径100μm的树脂球连化合物上又将会有多大的影响。 2、混合物溶液相筛选
实验操作与单个化合物的溶液相筛选一样,若实验结果为阴性,表明整个混合物库中的化合物都没有活性。若实验结果为阳性,表明混合物库中存在有活性的化合物,但无法从中挑出具有活性的化合物并进行结构确定。
只能采用解析法来确定化合物结构。(反复进行大量合成及筛选工作来获得结构与活性之间的关系——数学游戏)
Chapter 7 库化合物化学结构确定
在组合化学的应用过程中,化合物库构建与高通量筛选很重要,但最富挑战的步骤(或者说其发展的瓶颈步骤)是确定库中感兴趣化合物的结构。解决这个问题主要有三种策略: 1、微量分析(寡聚化合物库) 2、解析法(溶液中的混合物)
3、化学和非化学编码和解码(树脂珠上的非寡聚物) 2、3两法牺牲组合化学的“高效性”获取“结构信息”。 1、微量分析(寡聚化合物库)
确定非编码化学库特性的最直接和最快速的两种分析方法:微量测序法和质谱法。
微量测序法:例如,多肽中的氨基酸残基可以利用Edman降解法对库化合物进行测序得到。
质谱法:
A、化合物脱离树脂质谱测定法:从单个树脂珠亡裂解下来单一化合物,经过处理,可以方便地表征此化合物结构信息。
B、树脂珠上化台物质谱测定法:成像二级离子飞行时间质谱(TOF-SIMS) 2、 解析法(溶液中的混合物) A、 重复解析(重复迭代法)
a) 该方法是对化合物亚库进行筛选、识别活性化学亚库。
b) 再合成、再筛选亚库(化合物数量比初始亚库少)等几个过程。亚库中化台物的数量逐渐变少。 c) 最后得到只含一个化合物的活性亚库,从而最终确认该活性化合物的结构。 B、 位置扫描
每个扫描位置要合成一套化合物库(包含所有库化合物),每套化合物库都有一个位置被限定(扫描