D, l-или l-n-метакрилоилтриптофан в качестве мономера для получения полимеров с ковалентно присоединенными триптофановыми группами

ПИСАНЗОБРЕТЕНАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОО 2 Сава Советских оциалистически еспуолик(45) Дата опубликования описания 23.01.82 3 осударственный комитет о делам изобретен и открытий(72) Авторы изобретения Лущи Краковяк и С. С. Скороходо(71) Заявитель Ордена Трудового Красного Знамени нститут высокомолекулярных соединений АН СС(54) д,1- ИЛИ 1-М-МЕТАКРИЛОИЛТРИПТОФАНВ КАЧЕСТВЕ МОНОМЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯПОЛИМЕРОВ С КОВАЛЕНТНО ПРИСОЕДИНЕННЫТРИПТОФАНОВЫМИ ГРУППАМИ Изобретение огно етакрилового ряда, ислот, а именно, с 1, риптофа нам общей ится к соединениям Х-производным аминоили 1-М-метакрилоилформулыСООНСН - СНг1которые используются в качестве мономера для получения полимеров с ковалентно присоединенными триптофановыми группами, являющихся модельными соединениями для исследования белков люминесценпными методами.Известен г-акрилоилтриптофан, который является наиболее близким ло структуре с новыми соединениями, использующийся в качестве мономера 1 Ц.Однако в,качестве модельных,соединений полимеры акрилового ряда по сравнению с полимерами метакрилового ряда обладают рядом существенных недостатков.Активные макрорадикалы, возникающие при свободно-радикальной полимеризацпи акрилатов, способны (в отличие от метакрилатов) вступать в гомолитические реакции с полимерной цепью и ароматическими соединениями, Это приводит к нарушению линейной структуры полимеров, так как сопровождается разветвлением и сшивками. При этом изменяются оптические свойства люминесцирующей группы.Кроме того, полимеры на основе, мономеров акрилового ряда, например лолиметилакрплат, обладают очень высокой внутримолекулярной подвижностью, что,затрудняет использование их в качестве;модельных соединений для метода поляризованной люминесценции (ПЛ).10 Целью изобретения являются новыед,1- или 1- ч-метакрилоилтриптофаны, являющиеся мономерами для получения линейных полимеров с ковалентно присоединеи.ными триптофановыми группами, являю щихся модельными соединениями с улучшенными свойствами для исследования белков люминесцентными методами.Данные соединения используются длясинтеза триптофансодержащих сополиме ров на основе метилметакрилата (ММА)или метакриловой кислоты (МАК) путем радикальной сополимеризации. Данные сополимеры, содержащие лиминесцирующие трипгофановые группы (в количестве 0,01 25 0,5 мол, %), применяют в качестве модельных систем для изучения параметров люминесцентного свечения триптофановой группы, ковалентно присоединенной к макромолекулам, релаксационное поведение которых хорошо изучено методом ПЛ с применением люминесцирующей метки (МЛ) другой структуры (например, антрацвнсодержащей), Данные такого изучения необхо симы для исследования белков весьма персспективным и широко развивающимся в настоящее время методом ПЛ,Этот мономер получают:путем:взаимодействия метакрилоилхлорида с д,1- или 1-Х-триптофаном в водно-щелочной среде при рН=9 - 10 и температуре 0 С. Полученный продукт вьгделяют,в виде дициклогексиламмониевой соли с дальнейшим выделеиием из соли с помощью ионообменной смолы.Структура полученных д,1- или 1-М-,метакрилоилтриптофанов подтверждена элементным анализом, ИК- и УФ-спектроско. пней, измерением удельного вращения, 4 5 10 1 Г 20 25 30 40 45 50 55 60 55 П р и м е р 1. Получеие д,1,Ч-метакрилоилтриптофана, 1,94 г (0,009 доль) д,1-триптофана,растворяют при перемешива ии в 2 мл 20%-ного водното раствора ЧаОН и добавляют 8 мл воды и 1,5 мг СиС;. При охлаждении льдом и интенсивном,перемешивании прикапывают 2,9:мл (0,03 цоль) метанрилоилхлорида, в котором раств зряют 2,5 мг бис- (нафтахинонил) -и-фениленднамина, рН раствора во время реакции поддерживают постоянным (рН 9 - 101, добавляя 20%-иый водный раствор .аОН.После добавления всего метакрилоилхлорида реакцию продолжают еще 30 мин прн ох; аждеиии льдом и 3 ч при комнатной температуре. Затем реакционную смесь нейтрализуют добавлением 20%-иого водного раствора соляной кислоты. Выпавший осадок промывают водой и растворяют в хлороформе. Раствор сушат над Мс 80,и растворитель упаривают в вакууме. Получают 2,8 г вещества,Сырой продукт (2,8 г),растворяют всмеси 6 мл диоксана и 20 мл этилацетата и добавляют 5,6 т дициклогексиламина.Смесь нагревают на водяной бане при 60 - 80 С 30,мин. Вьрпавший при осты вании осадок отфильтровывают, многократно .промывают эфиром, сушат в,вакууме. Выход дициклогексиламмониевой соли д,1-М-метакрилоилтрилтофан 3,6 г (72% от теории). Тп, 187 - 190 С.1,5 г Дициклотексиламмониевой солид,1-Ч-метакрилоилтрлптофана кристаллизуют из 7 мл этанола. Выпадавшие кристаллы отфильтровывают, промывают эфиром, сушат в вакууме. Получают 0,7 т продукта.Т, 191 - 192 С. Данные элементного анализа дициклогексиламмониевой соли д,1-Ч- метакрилоилтриптофана.Вычислено, %: Х 9,28; Н 8,66, С 71,48.С 27 Нз 9 Оз 1 ЧзНайдено, %: С 70,81; 70,87; Ч 9,31; 9,31;Н 8,86; 8,76.Для,выделения д,1-Х-метакрилоилтриптофана дициклогексиламмониевую соль1-Ч-метакрилоилП р и м е р 2. Синтезтриптофана,Синтез проводят в условиях примера 1. Из 1,94 г 1-триптофана (удельное вращение 1 а)о-" и метаноле - 30 С) получают 2,8 : сырого целевого продукта.Для получения дициклогексиламмониевой соли 1-Я-,метакрилоилтриптофана сырой продукт (2,8 г) распворяют,в 7 мл диоксана. К фильтрату добавляют 9 мл этилацетата и 6 мл дициклогексиламина. Смесь нагревают на водяной бане при 70 - 80 С 30 мин. Выпавший при охлаждении смеси кристаллический осадок опделяют, промывают эфиром, сушат в вакууме. Получают 2,88 г соли (66% от теории). Т, 183 - 186 С. Соль кристаллизуют из 10 смл этанола. Получают 1,2 г дициклогексиламмониевой соли 1-Х-метакрилоилтриптофана. Т= 189 - -19 Г С. Данные элементного анализа дициклогексиламмониевой соли:Вычислено, %: С 71,48; Н 8,66; 1 ч 9,28.С 27 Нз 9 Оз 1 ЧзНайдено, %: С 71,85; 71,92; Н 8,66; 8,89; М 9,48; 9,36.Для выделения 1-Ч-метакрилоилтриптофана 553 мг дициклогексиламмониевой соли 1-1 Ч-метакрилоилтриптофана распворяют в 20 мл 50%-ното этилового спирта и обрабатывают ионообменной,смолой ДАУЭКСв Н-форме в течение 30 мин. Смолу отфильтровывают и аромывают 10 мл 50%-,ного этаиола. Промывную жидкость объединяют с основным раствором и упаривают,в,вакууме до помутнения. Кристаллизацию:ведут при - 10 С. Выпавшие кристаллы отделяют, промывают водой, су(229 мг) растворяют в 12 мл 50%-ного этилового спирта и обрабатывают в течение 30 мин ионообменной смолой ДАУЭКСв Н-форме в статических условиях. Ионообмеиную смолу отфильтровывают и промывают 2 мл 50%-ного этанола, Фильтрат упаривают в вакууме до легкого помутненсия и ведут кристаллизацию при охлаждении до - 10 С. Кристаллы отделяют, промывают:водой, сушат в,вакууме. Выход 59 мг (43% от теории). Т 115 - 116 С.Даиные элементного анализа д,1-Ч-мета кр илоилтриптофана.Вычислено, %: С 66,15; Н 5,92; Х 10,29.Сз Н иОз ЧУНайдено, %: С 66,26; 66,31; Н 5,96; 6,19; Х 10,28; 10,31.В ИК-спектре с 1,1-Х-метакрилоилтрипто. фана содержатся полосы поглощения, см 34 0 (валентные колебания Х-Н индольного кольца), 3320 (валентные,колебания амидного Х-Н), 1780 (С =- О в СООН), 1643 и 1600 (С=С и,полоса амид 1), 1530 (амид 11), 1230 (валентные колебания С=О в СООН), 760 (неплоские деформационные колебания бензольного кольца в индольной группировке).шат и вакууме. Выход целевого продукта 159 мг (48%), Тп., = 121 - 122 С.Данные элеменпного анализа.Вычислено, %: С 66,15; Н 5,92; М 10,29.СыНиОз 11.Найдено, %: С 66,36; 66,11; Н 5,98; 6,07; 1 9 93 1003Удельное вращение 1-М-метакрилоилтриптофана определено в метаноле д- = - 6,5 ИК- и УФ-спектры 1-Х-метакрилоилтриптофана идентичны спектрам д-Х- метакрилонлтриптофана,При мер 3. Синтез сополимера ММА с метакрилоилтриптофаном.В ампулу помещают раствор 22,1 мг 1-М-метакрилоилтриптофана в 1 мл диметилформамида и добавляют раствор 6,85 мг ДИНИЗ в 4,25 мл свежеперетнанного ММА. Ампулу дегазируют, заполоняют аргонавт, запаивают, Полимеризацию ведут в термостате:при 60 С в течение 1,5 ч.Выделенный осаждением в метанол полимер (1,1 г) очищают шестикратным переосажденпем,метанолом из раствора,в хлороформе. Содержание триптофановых груманн в сополимере, определенное методом УФ- спектроскопии, - 0,1 мол. %.П р и м е р 4. Сополимеризация МАК с д,1-Х-,метакрилоилтриптофаном.В ампулу помещают раствор 14,8 мг д,1-М-метакрилоилтриптофаяа в 3 мл свежеперегнанной МАК и добавляют раствор 8,85 мг ДИНИЗ в 12 мл метилэтилкетона. Ампулу дегазируют, заполняют аргоном,запаивают, Полимеризацию ведут,в термостате при 60 С в течение 40 мин. Выпавший поли,мер отфильтровывают, промывают серным эфиром, сушат. Выход 1 г. Полимер очищают шестикратньв переосаждением эфиром из раствора в метаноле, Сополимер содержит 0,074 мол. % триптофановых групп.Использование метакрилоилтриптофана 10 для сиптеза сополимеров ММА и МАК, содержащих меточные количества триптофановых групп (0,01 - 0,5 мол. %), позволят получить модельные линейные полимеры с ;неискаженной триптофановой меткой.1 БФормула изобретенияд,1- или 1-М-метакрилоилтриптофан, формулы20 сн, со онСН - С- СО-вН-сН - си1юнв качестве мономера для получения лоли меров с ковалентно присоединенными триптофановыми группами.Источник информации, принятый вовнимание при экспертизе:ЗО 1. 11 етцга, Та 1 аййо е а 11,Тйе вупйев 1 вапй азупцпе 1 г 1 с ас 1 вогр 11 оп о 1 ор 11 са 11 у ас 11- е гев 1 пз вЬагЫпд 1 гогпаг 1 опв а-апппоасЫв, Ырроп Када 1 ц 1.аввЫ, 88(11), 1238-9, 1967.