Viologen-Peptide Conjugates in Supramolecular Chemistry

Abstract

[Abstract] The aim of this project is to develop the methodology for the coupling of (pseudo)viologens to peptides using solid-phase protocols in order to study, in the future, the supramolecular aggregation of the products into controllable β-sheet architectures. It is expected that the formation and breaking of those secondary structures can be controlled by the addition of cucurbit[8]uril molecules and the variation of the redox and pH conditions. For this purpose, in this work two activated (pseudo)viologen derivatives and a model peptide have been prepared. The bipyridinium derivatives were prepared following well established synthetic methodologies, whilst the β-sheet forming peptide has been generated via standard Fmoc solid-phase peptide synthesis protocols. Solid phase couplings between the peptide and both (pseudo)viologen derivatives were performed following a Zincke reaction between the activated salts and amine moieties placed in two different positions of the peptide chain: the N-terminus and the side chain of a Lys residue. NMR and HPLC-MS were the techniques used to follow the reactions and to characterize the products. Semipreparative HPLC was used as purification method for some of the obtained peptide-(pseudo)viologen conjugates.

[Resumo] O obxectivo deste proxecto é desenvolver a metodoloxía para o acoplamento de (pseudo)violóxenos a péptidos usando protocolos de fase sólida para estudar, nun futuro, a agregación supramolecular dos produtos en forma de estruturas de lámina-β controlables. Espérase que a formación e a disociación desas estruturas secundarias pódase controlar coa adición de moléculas de cucurbit-[8]-uril e coa variación das condiciones redox e de pH. Para este propósito, neste traballo preparáronse dous derivados (pseudo)violóxeno activados e un péptido modelo. Os derivados de bipiridinio foron preparados seguido metodoloxías sintéticas establecidas, mentres que o péptido que forma de láminas-β foi xerado mediante protocolos estándar de síntese de péptidos en fase sólida empregando a estratexia Fmoc. Os acoplamentos en fase sólida entre o péptido e ambos derivados (pseudo)violóxeno leváronse a cabo seguindo unha reacción de Zincke entre os sales activados e as partes amina localizadas en dúas posicións diferentes da cadea peptídica: a N-terminal e a cadea lateral dun residuo de Lys. As técnicas empregadas para o seguimento das reaccións e para caracterizar os produtos foron RMN e HPLC-MS. Empregouse HPLC semipreparativo como método de purificación para algúns dos conxugados péptido-(pseudo)violóxeno obtidos.

[Resumen] El objetivo de este proyecto es desarrollar la metodología para el acoplamiento de (pseudo)viológenos a péptidos usando protocolos de fase sólida para estudiar, en un futuro, la agregación supramolecular de los productos en forma de estructuras de lámina-β controlables. Se espera que la formación y disociación de estas estructuras secundarias se pueda controlar con la adición de moléculas de cucurbit-[8]-uril y con la variación de las condiciones redox y de pH. Para este propósito, en este trabajo se prepararon dos derivados (pseudo)viológeno activados y un péptido modelo. Los derivados de bipiridinio fueron preparados siguiendo metodologías sintéticas establecidas, mientras que el péptido que forma de láminas-β fue generado mediante protocolos estándar de síntesis de péptidos en fase sólida utilizando la estrategia Fmoc. Los acoplamientos en fase sólida entre el péptido y ambos derivados (pseudo)viológeno se llevaron a cabo siguiendo una reacción de Zincke entre las sales activadas y las partes amina localizadas en dos posiciones diferentes de la cadena peptídica: la N-terminal y la cadena lateral de un residuo de Lys. Las técnicas empleadas para el seguimiento de las reacciones y para caracterizar los productos fueron RMN y HPLC-MS. Se usó HPLC semipreparativo como método de purificación para algunos de los conjugados péptido-(pseudo)viológeno obtenidos.