Chirální separace v CE

Podobné dokumenty
Přístupy k analýze opticky aktivních látek metodou HPLC

Příprava materiálu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Separace chirálních látek. Zuzana Bosáková

Chirální separace pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie

Struktura proteinů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Stereochemie 7. Přednáška 7

APLIKOVANÉ ELEKTROMIGRAČNÍ METODY

Chirální separace v kapalinové chromatografii

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze. Ústav organické technologie. Václav Matoušek

Aplikace elektromigračních technik

Chromatofokusace. separace proteinů na základě jejich pi vysoké rozlišení. není potřeba připravovat ph gradient zaostřovací efekt jednoduchost

Stereochemie. Přednáška 6

IZOLACE, SEPARACE A DETEKCE PROTEINŮ I. Vlasta Němcová, Michael Jelínek, Jan Šrámek

Testové úlohy aminokyseliny, proteiny. post test

LEKCE 2b. NMR a chiralita, posunová činidla. Interpretace 13 C NMR spekter

Analýza aniontových tenzidů v čisticích prostředcích kapilární elektroforézou

Organická chemie 3.ročník studijního oboru - kosmetické služby.

Izomerie a stereochemie

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Obr. 1. Stuktura glukózy, fruktózy a sacharózy.

Aminokyseliny, peptidy a bílkoviny

1. ročník Počet hodin

Identifikace aminokyselin a jiných organických strukturních jednotek v přírodních a syntetických peptidech technikou GC-MS.

Dynamické procesy & Pokročilé aplikace NMR. chemická výměna, translační difuze, gradientní pulsy, potlačení rozpouštědla, NMR proteinů

Luminiscenční analýza Použití luminiscenční spektroskopie v analytické chemii

Separace enantiomerů cetirizinu kapilární elektroforézou

Studium komplexace -cyklodextrinu s diclofenacem s využitím NMR spektroskopie

Stanovení cholesterolu ve vaječném žloutku a mléce kapilární elektroforézou

Opakování

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Bc. Gabriela Kučerová CHIRÁLNÍ SEPARACE NOVĚ SYNTETIZOVANÝCH AMINOKYSELIN METODOU HPLC. Chiral HPLC separation of newly synthesized amino acids

Přílohy. NÁZEV: Molekulární modely ve výuce organické chemie na gymnáziu. AUTOR: Milan Marek. KATEDRA: Katedra chemie a didaktiky chemie

V organismu se bílkoviny nedají nahradit žádnými jinými sloučeninami, jen jako zdroj energie je mohou nahradit sacharidy a lipidy.

Izolace nukleových kyselin

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Symetrie v NMR spektrech: homotopické, enantiotopické, diastereotopické protony (skupiny)*

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti ELEKTROMIGRAČNÍ METODY

Základní parametry 1 H NMR spekter

Vysokoúčinná kapalinová chromatografie

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech

Afinitní kapilární elektroforéza

Chemická reaktivita NK.

Látky obsahují aminoskupinu

Ethery, thioly a sulfidy

Sekunda (2 hodiny týdně) Chemické látky a jejich vlastnosti Směsi a jejich dělení Voda, vzduch

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Tabulace učebního plánu. Obecná chemie. Vzdělávací obsah pro vyučovací předmět : Ročník: 1.ročník a kvinta

Substituční deriváty karboxylových kyselin

STANOVENÍ ENANTIOMERŮ VYBRANÝCH LÉČIV POMOCÍ HPLC. Determination of enantiomers of selected drugs by HPLC

25. SACHARIDY. 1. Základní sacharidy. 2. Porovnání mezi achirální a chirální sloučeninou. Methan (vlevo) a kyselina mléčná.

4. Úvod do stereochemie organických sloučenin

Stanovení paracetamolu, kofeinu a propyfenazonu v tabletách Valetol

laktoferin BSA α S2 -CN α S1 -CN Popis: BSA bovinní sérový albumin, CN kasein, LG- laktoglobulin, LA- laktalbumin

Test vlastnosti látek a periodická tabulka

Steroidy. Biochemický ústav (E.T.) 2013

LEKCE 1b. Základní parametry 1 H NMR spekter. Symetrie v NMR spektrech: homotopické, enantiotopické, diastereotopické protony (skupiny)*

Obr. 1. Struktura glukosaminu.

Příprava materiálu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

AMINOKYSELINY REAKCE

hygieně K. Černá, Š. Dušková, J. Mráz, L. Řimnáčová*, P. Šimek* Státní zdravotní ústav Praha *Biologické centrum AV ČR České Budějovice

Název: Vypracovala: Datum: Zuzana Lacková

Karboxylové kyseliny a jejich funkční deriváty

Vizualizace DNA ETHIDIUM BROMID. fluorescenční barva interkalační činidlo. do gelu do pufru barvení po elfu SYBR GREEN

Netkané textilie. Materiály 2

Roztoky - elektrolyty

MATURITNÍ OTÁZKY Z CHEMIE

První testový úkol aminokyseliny a jejich vlastnosti

Elektromigrační metody

Přírodní polymery proteiny

Základní chemické pojmy

Hmotnostní spektrometrie

AMINOKYSELINY STANOVENÍ AMINOKYSELINOVÉHO SLOŽENÍ BÍLKOVIN. Stanovení sirných aminokyselin. Obecná struktura

5. Lipidy a biomembrány

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

BÍLKOVINY. V organismu se nedají nahradit jinými sloučeninami, jen jako zdroj energie je mohou nahradit sacharidy a lipidy.

IONOSEP v analýze vody. Využití analyzátorů IONOSEP pro analýzu vod. Doc. Ing. František KVASNIČKA, CSc.

Izolace RNA. doc. RNDr. Jan Vondráček, PhD..

3. Stavba hmoty Nadmolekulární uspořádání

PREKONCENTRAČNÍ TECHNIKY V KAPILÁRNÍ ELEKTROFORÉZE

LEKCE 2a. Interpretace 13 C NMR spekter. NMR a chiralita, posunová činidla. Zpracování, výpočet a databáze NMR spekter (ACD/Labs, Topspin, Mnova)

Pedagogická činnost pro jmenovací řízení. Doc. RNDr. Ing. Petr Tůma, Ph.D.

Stereochemie. Jan Hlaváč

Vlastnosti. Pozor! H 3 C CH 3 H CH 3

Přehled pedagogické činnosti

Stručný úvod ke cvičnému programu purifikace proteinů:


Základní stavební kameny buňky Kurz 1 Struktura -7

Faktory ovlivňující úspěšnost embryologické laboratoře

Princip ionexové chromatografie a analýza aminokyselin

Didaktické testy z biochemie 1

Transkript:

Chirální separace v CE Chiralitu vykazují jak organické sloučeniny tak anorganické sloučeniny. Projevuje se existencí dvou konstitučně identických molekul (enantiomerů), které se liší pouze ve vzájemném uspořádání atomů a vazeb v prostoru. Enantiomery mají v achirálním prostředí shodné fyzikálně-chemické vlastnosti. Vykazují odlišné biologické, toxikologické a farmakologické vlastnosti. Potřeba účinných analytických technik, které umožní separaci jednotlivých enantiomerů a jejich stanovení. Klepnutím lze upravit styl předlohy podnadpisů. S-enantiomer: teratogenní účinky R-enantiomer: sedativum 1.3.2010 R-enantiomer je sedativum S-enantiomer S-enantiomer má teratogenní účinnky

Enantioselektivní rozpoznávání patří mezi základní vlastnosti přírody, protože enantiomery vykazují shodné vlastnosti pouze v izotropním prostředí, zatím v chirálním (což je obecné prostředí organismů) vykazují chování odlišné. Pro úspěšnou separaci enantiomerů je nutné v separačním prostředí vytvořit chirální (stereoselektivní) prostředí. Dalglish model 3-bodové interakce Pro enantioselektivní rozpoznání je nutné, aby analyt současně interagoval třemi různými interakceni s chirálním selektorem (CS) a alespoň jedna interakce s CS musí být stereoselektivní. Má-li dojít k separaci enantiomerů, pak každý z nich musí interagovat různě silně. Síly, které se podílejí na stereoselektivní interakci mohou být jak přitažlivé, tak odpudivé. 1.3.2010

Typy interakcí podílejících se na molekulárním rozpoznávání Pro uskutečnění chirálních separací se v praxi používají separační metody GC, LC, SFC, CE a v poslední době se objevují práce využívající k stereoselektivní diskriminaci MS. 1.3.2010

Způsoby realizace enantioselektivní prostředí v moderních separačních technikách 1.3.2010

Chirální separace uskutečňované kapilární elektroforézou Nepřímá chirální separace k tvorbě diastereomerů mezi CS a separovanými enantiomery probíhá před separací (nejčastěji jako derivatizace chirálním derivatizačním činidlem). Separace probíhá v achirálním prostředí. Přímá chirální separace k tvorbě diastereomerů dochází během separace interakcí separovaných enantiomerů s chirálním selektrorem, který je součástí pracovního elektrolytu. Separace probíhá v chirálním prostředí. Nepřímé separace vyžadují nutnost derivatizace činidlem, které musí být čistým enantiomerem, derivatizační krok je nutné validovat a analyty musí mít vhodné funkční skupiny pro derivatizaci. Např. Marfyho činidlo (1-fluoro-2,4-dinitrofenyl-5-L-alaninamid), GITC (2,3,4,6-tetra-Oacetyl- -D-glukopyranozylizothiokyanát). Přímé separace vyžadují přítomnost CS v pracovním elektrolytu, případně může být součástí gelové matrice, nebo být navázán na stěnu kapiláry. Pro úspěšnou přímou chirální separaci je nutné najít vhodný CS a optimalizovat podmínky, tak aby rozlišení bylo vhodné pro kvantifikaci každého enantiomeru zvlášť. V přímých chirálních separacích jsou enantiomery separovány na základě různých konstant stability vzniklých přechodných stabilních diastereomerních komplexů s chirálním selektorem. 1.3.2010

Nutné podmínky pro přímé chirální separace Selektor musí být čistým enantiomerem a musí být k dispozici v dostatečné čistotě. Se selektorem musí interagovat oba enantiomery Rychlost tvorby diastereomerních komplexů mezi enantiomery a chirálním selektorem musí být dostatečně velká Diastereomerní komplexy se musí lišit v konstantách stability. Chirální selektory využívané pro přímé CE separace: 1. Cyklodextriny a jejich deriváty, 2. Antibiotika (makrocyklické, glykopeptidy, makrolidy...) 3. Crown ethery 4. Proteiny 5. Polysacharidy 6. Komplexy přechodných kovů s chirálními ligandy (aminokyselina, peptidy apod.) 7. Chirální tenzidy (žlučové kyseliny, deriváty aminokyselin apod.) 1.3.2010

Chirální selektory používané v CE (přímé separace) 1. Nativní cyklodextriny Cyklodextriny (CD) jsou produkty enzymatické degradace škrobu glukosyltransferázami bakterií Bacilus macerans. Jsou to cyklické oligosacharidy složené ze 6 a více D-glukopyranosových jednotek spojených α-1,4 vazbami. Nejčastěji užívané CD mají 6 (α), 7 (β) a 8 (γ) glukosových jednotek v kruhu. 1.3.2010

Vnitřní kavita má hydrofóbní charakter a vnější obal má polární hydrofilní charakter. Mechanismy interakcí CD s enantiomery - Inkluzní komplexace - Interakce na povrchu 1.3.2010

Příklady separací chirálních sloučenin s cyklodextriny R,S-Tamsulosin Sulfatovaný-b-CD jako chirální selektor 1.3.2010

1.3.2010 Chirální selekotor S-beta-cyklodextrin

Chirální separace s využítím makrocyklických antibiotik v CE Makrocyklické antibiotika - chirální selektory nesoucí několik stereoselektivních center Vankomycin Teikoplanin Ristocetin, Rifamicyn, (Avoparcin, Balhymicin) Teicoplanin Vankomycin Rifamycin

Ristocetin Nejpoužívanějším makrocyklickým antibiotikem pro chirální separace v CE je vankomycin.

Fyzikálně chemické vlastnosti vankomycinu Charakteristika Vankomycin Molekulová hmotnost 1449 Počet stereogenních center 18 Počet mikrocyklů 3 Počet hydroxylových skupin 9 (z toho 3 fenolické) Počet aminoskupin 2 Počet karboxylových skupin 1 Počet amido skupin 7 Počet aromatických jader 5 pi 7,2 Relativní stabilita až 2 týdny pk a 2,9;7,2;8,6;9,6;10,5;11,7 Vankomycin se používá nejčastěji pro chirální separace karboxylových kyselin. Vankomycin vykazuje i několik nevýhod pro CE: Poměrně silná absorpce UV záření v oblasti 190 až 260 nm Sorpce na křemennou kapiláru Omezená stabilita v extrémních hodnotách ph

Uvedené nevýhody je možné odstranit: Separací v kapilárách s kovalentním pokrytím omezení sorpce -> zvýšení účinnosti separace Využití techniky částečného plnění kapiláry vankomycinem -> možnost UV detekce separovaných analytů v oblasti 190-260 nm. Základní princip techniky částečného plnění Pracovat v pokryté kapiláře, kde je potlačení EOF. V kyselém prostředí je vankomycin kladně nabitý (ph 4 7), karboxylové kyseliny jsou v tomto ph záporně nabité. Do kapiláry se dávkuje pufr s vankomycinem po detekční okénko (nutno experimentálně změřit čas a tlak potřebný k nadávkování pufru s vankomycinem po detekční okénko). Po vložení negativní polarity, vankomycin migruje směre od detekčního okénka k inletu a karboxylová kyselina migruje v opačném směru. V průběhu migrace enantiomerů přes zónu vankomycinu dochází ke stereoselektivní interakci

Technika částečného plnění je použitelná pro jakékoli absorbující nebo pro detekci nevhodné adititivum v pracovním elektrolytu.

Porovnání s cyklodextriny

Využití crown-etherů pro chirální separace ( )-(18-Crown-6)-2,3,11,12-tetracarboxylic acid Crownethertetrakarboxylová kyselina (CETK) je použitálná pouze pro separace chirální primárních aminů (aminokyseliny, dipeptidy, léčiv). Používá se buď samostatně nebo v kombinaci s nenabitými cyklodextriny. CETK je možné využít ve vodném i nevodném prostředí. Mechanismus separace spočívá v interakcí vodíků primární aminoskupiny s kyslíky polyetherovým kruhu pomocí vodíkových vazeb.

S polyetherovým kruhem komplexují také i některé kationty např. K + a NH 4 + Separační účinnost je možné zvýšit přídavkem cca 100 mm tetra-nbutylammonium perchlorátu jako podpůrného elektrolytu. Přídavke triethylaminu je možné v některých případech výrazně zvýšit rozlišení. Chirální separace s využitím mechanismu ligandové výměny Mechanismus ligandové výměny využívá tvorby ternární diastereomerních komplexů mezi komplexem kov (II, III) + chirální ligand (L-prolin, L-tartrát, L- aspartam) a separovanými enantiomery. Je nutné aby separovaném enantiomery ve své struktuře měli funknčí skupiny vhodné ke tvorbě ternárních diastereomerních komplexů.

Chirální tenzidy v CE Žlučové kyseliny je možné použít jako chirální selektory, které se chovají jako tenzidy. Mají schopnost tvořit micely. Díky chirálním centrům mohou interagovat jak s nabitými, tak nenabitými chirálními látkami. Kyselina cholová několik opticky aktivních center

Omezení použití žlučových kyselin pro chirální separace v CE žlučové kyseliny se rozpuštějí ve vodných pracovních elektrolytech pouze v alkalickém ph. Nejčastěji používáná oblast ph je 8 až 11. Přispívají v generaci Joulova tepla při průchodu proudu kapilárou Žlučové kyseliny se hodí k separaci pouze omezeného typu látek, které by měli mít planární strukturu.

Syntetické chirální tenzidy Pindolol

Využití proteinů pro chirální separace v CE Hovězí sérový albumin (BSA) Produkován v játrech, nejvíc zastoupený protein v séru savců. Monomerní a poměrně dobře rozpustný ve vodných elektrolytech. Obsahuje velké množství stereoselektivních center. Nevýhody: sorpce na stěnu kapiláry, absorpce UV záření hrozí možnost denaturace při vyšších teplotách, nebo při použití extrémních ph

Separace derivatů D,Ltryptofanu s pomocí BSA ph 7,4

Využití vaječného proteinu pro chirální separace