Forskare vid Tokyo Institute of Technology utvecklade en snabb och praktisk teknik med hjälp av en mikroflödesreaktor för syntes av ren N-karboxi anhydrider (NCA). De utnyttjade fördelarna med att utföra syntesen under basiska förhållanden och undvek dess nackdelar genom att snabbt byta till sura förhållanden efter 0,1 sekunder. Detta tillvägagångssätt gjorde det möjligt för dem att producera flera typer av nationella konkurrensmyndigheter i en skalbar, utrymmes sparande, och mindre tidskrävande mode.

Syntesen av polypeptider är av enorm betydelse i många tillämpningar, inklusive livräddande droger och drogbärare. I tur och ordning, syntesen av ren N-karboxi anhydrider (NCA) är avgörande för den primära process som används för att framställa polypeptider, vilket är polymerisationen (kedjan) av NCA (se figur 1). Dock, den enda praktiska metoden för att syntetisera NCA etablerades 1922, kallas Fuchs-Farthing-metoden.

Denna gamla men effektiva metod har uppenbarligen sina begränsningar. Det kräver hårda sura förhållanden och kan orsaka oönskad ringöppning i de NCA som produceras. I denna enstegsmetod, aminosyror blandas med fosgen för att erhålla de önskade NCA, tillsammans med HCl och CO ² , på ett långsamt (två till fem timmar) men stabilt sätt med vissa bireaktioner, vilket minskar renheten hos slutprodukten.

Å andra sidan, att syntetisera nationella konkurrensmyndigheter under grundläggande förhållanden är en no go eftersom, även om nationella konkurrensmyndigheter bildas mycket snabbt under sådana förhållanden, deprotoneringen av deras NH-grupper får dem att polymerisera, gör detta tillvägagångssätt omöjligt. Docent Fuse, en medlem av ett team av forskare från Tokyo Institute of Technology som arbetade med detta ämne, förklarar:"Den önskade reaktionen fortskrider smidigt under grundläggande förhållanden; dock grundläggande förhållanden inducerar oönskad polymerisation av produkten."

Hur löste teamet problemet med organisk syntes? De drog slutsatsen att de kunde få de nödvändiga reaktionerna att äga rum under basiska förhållanden först (vilket sker på mindre än 0,1 sekunder) och sedan snabbt ändra pH till surt för att förhindra oönskad polymerisation (se figur 2). Denna pH-blixtväxling åstadkoms med hjälp av schemat som visas i figur 3. Teamet använde en mikroflödesreaktor för att kunna blanda aminosyrorna med trifosgen på mindre än 0,1 sekunder. Sedan, genom att tillsätta trifosgen för mycket, HCl som produceras ändrar snabbt pH från basiskt till surt. Till sist, för att förhindra sur nedbrytning av syralabila NCA, de späddes snabbt ut med etylacetat. Genom att använda denna teknik, teamet lyckades syntetisera NCAs med hjälp av alla proteinogena aminosyror och flera syralabila icke-proteinogena aminosyror.

NCA är mycket viktiga och instabila material, och måste förvaras och transporteras under strikt kontrollerade temperaturer. Detta har tyvärr begränsat deras användning. Dock, eftersom mikroflödessyntes är ett lätt skalbart och utrymmesbesparande tillvägagångssätt, den föreslagna metoden skulle kunna bana väg för on-demand och on-site syntes av nationella konkurrensmyndigheter.