Name: solid-phase synthesis of [4.4] spirocyclic oximes
Uploaded: 2019-02-06T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Solid-phase Synthesis of [4.4] Spirocyclic Oximes at JoVE.com

Dit werk werd gefinancierd door een subsidie van de faculteit Research Council K.S. Huang (Azusa Pacific University - Verenigde Staten). C.R. Drisko is een ontvanger van de John Stauffer beurs en de Gencarella Undergraduate Research Grant. S.A. Griffin ontving een S2S Undergraduate Research Fellowship van het departement biologie en chemie.
<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/58508/58508img1.jpg">
Auteurs (van links naar rechts) Cody Drisko, Dr. Kevin Huang en Silas Griffin de experimenten en bereid het manuscript. Cody Drisko is een John Stauffer Fellow en een ontvanger van de subsidie van Gencarela onderzoek. Silas is een S2S Azusa Pacific University Research Fellow. Dr. Kevin Huang verstrekt het onderzoek mentorschap en is een ontvanger van de Azusa Pacific University faculteit onderzoek Raad subsidie.

Let op: Raadpleeg alle relevante veiligheidsinformatiebladen (MSDS) vóór gebruik. Verscheidene van de chemicaliën die worden gebruikt in deze syntheses zijn acuut toxisch en kankerverwekkend. Gebruik alle passende veiligheidspraktijken bij het uitvoeren van de volgende reacties, met inbegrip van het gebruik van technische controles (zuurkast en IR en NMR spectrometers) en persoonlijke beschermingsmiddelen (handschoenen, veiligheidsbril, laboratoriumjas, full-length broek, en gesloten-teen schoenen).
<p class="jove...

In een typische REM linker/solid-phase synthetische strategie, voorafgaand aan de release van een amine van de solide steun, is het essentieel om te vormen van een quaternair ammoniumzout, zoals beschreven in sectie 4 van het protocol39. Als gevolg van de sterische hinder van de tricyclische systeem en omvangrijk R2 groepen (benzyl en octyl halogeniden), kunnen slechts een klein alkylerend reagentia (methyl en allyl halogeniden) worden gebruikt in deze reactie46....

Ondanks recente ontdekkingen zeer matiemaatschappij spirocyclic heterocyclische verbindingen met een aantal biologische systemen1, is een handige traject nog steeds noodzakelijk voor de productie ervan eenvoudig. Dergelijke systemen en toepassingen voor deze heterocycles omvatten: MDM2 inhibitie en andere antikanker activiteiten2,3,4,5, enzym inhibitie6,7,8 , antibiotische werking9,10, fluorescerende tagging10,11,12, enantioselectieve bindend voor DNA-sondes13,14, 15 en RNA gericht op16, samen met talrijke toepassingsmogelijkheden therapeutics17,18,19. Met een stijgende vraag naar deze heterocycles blijft de huidige literatuur verdeeld over welke synthetische traject is het beste. Moderne synthetische benaderingen van dit probleem isatine en isatine derivaten gebruiken als grondstof voor een verscheidenheid van heterocycles20,21, ingewikkelde intramoleculaire herschikkingen22,23 ,24,25, Lewis zuur1,26,27 of overgangsmetalen katalyse17,28,29, 30, of asymmetrische processen31. Hoewel deze procedures hebben gehad succes in het produceren van specifieke spirocyclic oximes met beperkte functionaliteit, is een synthetische strategie voor het produceren van een bibliotheek van moleculen met hoge diastereoselectivity onderzocht relatief minder32geweest.
De techniek die hier gepresenteerd blijkt dat deze moleculen van belang kunnen worden gegenereerd met behulp van een aantal goed begrepen synthetische technieken in tandem. Beginnend met de synthese van het molecuul op een stevige steun met behulp van een REM linker en intramoleculaire silyl nitronaat-olefine cycloadditie (ISOC), de voorgestelde route implementeert een niet-lineaire route, gekenmerkt door bond versnijden in een tricyclische systeem, waardoor een zeer matiemaatschappij heterocycle. REM linkers, gekend voor hun gemak en de recycleerbaarheid, gebruik maken van een stevige steun te synthetiseren tertiaire amines33. Vanwege het gemak van de zuivering geaccrediteerd aan de REM linker via eenvoudige filtratie, biedt deze solid-phase synthese techniek wetenschappers met een recycleerbaar en spoorloze linker, die hier is gebruikt. Zodra de reactie voltooid is, wordt de linker REM wordt geregenereerd en kan meerdere malen worden hergebruikt. De REM-linker is ook spoorloze omdat, in tegenstelling tot vele solid-phase linkers, het punt van bijlage tussen het product en het polymeer te onderscheiden34,35. Ook goed bestudeerde en te begrijpen is de reactie van de ISOC, nuttig bij de synthese van pyrrolidine oximes36,37. Misschien beter bekend als een 1,3-Dipolaire cycloadditie, deze reacties vormen een aantal heterocycles met hoge diastereoselectivity38,39,40,41,42 , 43 , 44 , 45. met behulp van de gewijzigde REM-combinatie-ISOC techniek voor de synthese van spirocyclic moleculen een zeer diastereoselective product levert. Hierin, rapporteren wij over de efficiënte productie van spirocyclic oximes met behulp van een nieuwe synthetische aanpak, het combineren van twee goed begrepen trajecten en gemakkelijk beschikbare grondstoffen.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Chemicals</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>REM Resin</td>
			<td>Nova Biochem</td>
			<td>8551010005</td>
			<td>Solid Polymer Support; 1.1 mmol/g loading</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Furfurylamine</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>119800050</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethylformamide (DMF)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>227056</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane (DCM)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>270997</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>34860</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trans-4-bromo-&#946;-nitrostyrene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>400017</td>
			<td>Nitro-olefin solid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trans-3,4-dimethoxy-&#946;-nitrostyrene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S752215</td>
			<td>Nitro-olefin solid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trans-2,4-dichloro-&#946;-nitrostyrene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>642169</td>
			<td>Nitro-olefin solid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trans-&#946;-nitrostyrene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>N26806</td>
			<td>Nitro-olefin solid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triethylamine (TEA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T0886</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trimethylsilyl chloride (TMSCl)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>386529</td>
			<td>Reagent; CAUTION - highly volatile; creates HCl gas</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetra-n-butylammonium fluoride (TBAF) in Tetrahydrofuran (THF)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>216143</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran (THF)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>401757</td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-Bromooctane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>152951</td>
			<td>Alkyl-halide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodomethane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>289566</td>
			<td>Alkyl-halide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Allylbromide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>337528</td>
			<td>Alkyl-halide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benzylbromide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>B17905</td>
			<td>Alkyl-halide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glassware/Instrumentation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>25 mL solid-phase reaction vessel</td>
			<td>Chemglass</td>
			<td>CG-1861-02</td>
			<td>Glassware with filter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermo Scientific Nicole iS5</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>IQLAADGAAGFAHDMAZA</td>
			<td>Instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AVANCE III NMR Spectrometer</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Instrument; 300 MHz; Solvents: CDCl3 and CD3OH</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wrist-Action Shaker Model 75</td>
			<td>Burrell Scientific</td>
			<td>757950819</td>
			<td>Instrument</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

solid-phase synthesis of [4.4] spirocyclic oximes

Een handige synthetische route voor spirocyclic heterocycles is goed gewilde ten gevolge van het molecuul potentiële gebruik in biologische systemen. Door middel van solid-phase synthese, regenereren Michael (REM) linker strategieën en 1,3-Dipolaire cycloadditie, een bibliotheek van structureel vergelijkbare heterocycles, zowel met als zonder een spirocyclic center, figuur kan worden geconstrueerd. De belangrijkste voordelen van de synthese van solid-ondersteuning zijn als volgt: eerst, elke reactiestap kan worden gereden om voltooiing met behulp van een grote overmaat van reagentia resulterend in hoge opbrengsten; volgende, het gebruik van verkrijgbare grondstoffen en reagentia houden de kosten laag; tot slot, de reactie stappen zijn gemakkelijk te zuiveren via eenvoudige filtratie. De strategie van de linker REM is aantrekkelijk vanwege de recycleerbaarheid en spoorloze aard. Zodra een regeling van de reactie is voltooid, kan de linker meerdere malen worden hergebruikt. In een typische solid-phase-synthese bevat het product een deel van of de hele linker, die ongewenste kan aantonen. De REM-linker is "spoorloze" en het punt van bijlage tussen het product en het polymeer is niet te onderscheiden. De hoge diastereoselectivity van de intramoleculaire 1,3-Dipolaire cycloadditie is goed gedocumenteerd. Beperkt door de oplosbaarheid van de solide steun, de reactie progressie kan alleen worden gecontroleerd door een verandering in de functionele groepen (indien aanwezig) via infrarood (IR) spectroscopie. Dus, kan niet de structurele identificatie van tussenproducten worden gekenmerkt door conventionele nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie. Andere beperkingen met betrekking tot deze methode vloeien voort uit de compatibiliteit van de polymeer/linker voor de regeling van de gewenste chemische reactie. Hierin verslag wij een protocol waarmee handig voordeproductie van spirocyclic-heterocycles, die met eenvoudige wijzigingen, kunnen worden geautomatiseerd met high-throughput technieken.

Zoals beschreven in de bovenstaande procedure, begint de synthetische route naar spirocyclic oximes (Zie Figuur 1) met de toevoeging van Michael van furfurylamine naar samengestelde 1, de REM linker, veroorloven 2. Een latere toevoeging van Michael en 1,3-Dipolaire cycloadditie van de steun 2 verschillende β-nitrostyrene-derivaten opbrengst de tricyclische samengestelde 3, een N- si...

Watch this Scientific Journal Video about Solid-phase Synthesis of [4.4] Spirocyclic Oximes at JoVE.com

Solid-phase Synthesis of [4.4] Spirocyclic Oximes

Hier presenteren we een protocol om aan te tonen van een efficiënte methode voor de synthese van spirocyclic heterocycles. De vijf-stap proces maakt gebruik van solid-phase synthese en regenereren van Michael linker strategieën. Over het algemeen moeilijk te synthetiseren, presenteren we een aanpasbare methode voor de synthese van spirocyclic moleculen anders ontoegankelijk is voor andere moderne benaderingen.

Solid-phase synthese van [4.4] Spirocyclic Oximes

A convenient synthetic route for spirocyclic heterocycles is well sought after due to the molecule&#39;s potential use in biological systems. By means of ...

Deze vaste fase organische synthetische techniek kan toepassingen vinden in de bouw van een combinatorische bibliotheek, terwijl synthese van het spirocyclische heterocycles, die kunnen worden getest op anti-kanker activiteiten met behulp van bioassays. Hoewel deze methode kan worden gebruikt voor de synthese van spirocyclische verbindingen, kan het ook worden toegepast op andere kleine moleculen, zoals isoxazolines en isoxazoles. Om te beginnen met de synthese, toe te voegen aan een 25 millileter vaste-fase reactievat een gram REM-hars, 20 millileters dimethylformamide, en 2,4 milliliter furfurylamine.Dop het vat af en roer het 24 uur op een shaker bij kamertemperatuur om de hars te laden met furfurylamine. Giet vervolgens de furfurylamine dragende hars af en roer het gedurende ongeveer drie minuten in vijf milliliter DMF om het te wassen. Daarna was je de hars vier keer, afwisselend tussen vijf milliliter dichloormethaan om de hars op te zwellen, en vijf milliliter methanol om de hars samen te trekken.Droog vervolgens de hars grondig met perslucht, die meestal ongeveer 30 minuten duurt. Voeg vervolgens in een goed geventileerde rookkap 1,48 milliliter triethylamine, 10 milliliter waterwaterkleur en 637 gram bèta nitrostyreen toe aan de droge furfurylamine met hars. Voeg een milliliter trimethylsilylchloride toe aan het reactiemengsel.En laat het vat open totdat het mengsel klaar is met het afgeven van hydrochloridegas. Dop het vat af en roer het mengsel 48 uur op kamertemperatuur om de isoxazool tussenpersoon te vormen. Voeg daarna vijf milliliter methanol toe om de reactie te doven.Schud het mengsel gedurende drie minuten, en laat het weken voor twee minuten. Giet de hars af en was het vier keer, afwisselend tussen vijf milliliter DCM en vijf milliliter methanol. Droog de gewassen hars grondig met perslucht.Voeg vervolgens een milliliter watervrije tetrahydrofuran toe aan de droge hars. Voeg vervolgens 1,24 milliliter van een een molaire oplossing van tetra-n-butylammonium flouride toe in de THF en roer het mengsel 12 uur op kamertemperatuur om de isoxazolering te openen. Daarna, stam de hars en was het met vijf milliliter THF, gevolgd door vier wasbeurten afwisselend tussen vijf milliliter DCM en vijf milliliter methanol.Droog de hars grondig met perslucht. Voeg vervolgens vijf milliliter DMF toe aan de hars, gevolgd door een milliliter een bromooctaan. Roer het mengsel gedurende 24 uur bij kamertemperatuur om de quaternaire amine te vormen.Giet de hars af en was het met vijf milliliter DMF. Was de hars nog vier keer, afwisselend DCM en methanol, en droog met perslucht. Voeg vervolgens drie milliliter DCM toe aan de droge hars, gevolgd door 1,5 milliliter TEA.Roer het mengsel gedurende 24 uur om de spirocyclische oxime uit de polymeersteun te klemmen. Verzamel vervolgens het ruwe product in een flacon of kolf. Was de hars vier keer, afwisselend DCM en methanol, en verzamel de wasbeurten in de productbladl.Verwijder vluchtige stoffen uit het productmengsel op een roterende verdamper. Trituraat het ruwe product vervolgens met 5 milliliter kokend methanol en verwijder de vloeistof voorzichtig. Was de hars twee maal met vijf milliliter porties DCM en droog deze met perslucht voor hergebruik in latere experimenten.Spirocyclische ossen met verschillende substituenten werden gesynthetiseerd met een uitstekende stereoselectiviteit. De totale opbrengst geeft een gemiddelde van 80 tot 88% rendement voor elke synthetische stap. De reactie vordert door de isoxazool ring opening kan worden gevolgd door IR spectroscopie.Over het algemeen worstelen individuen die nieuw zijn op deze methode met het selecteren van de juiste polymeerondersteuning linker. Het is essentieel dat de linker robuust is voor alle reactieomstandigheden tijdens de synthese. Tijdens een poging deze procedure, vergeet niet om te wassen en droog de hars voor de volgende reactie stap.Overgebleven reagentia van de vorige stap zullen de algehele synthese bemoeilijken en de opbrengst en zuiverheid van het spirocyclische product beïnvloeden.

solid-phase-synthesis-of-44-spirocyclic-oximes

Research

JoVE Journal

Chemistry

Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications including contrast enhancement in novel magnetomotive imaging modalities, simultaneous capture&#160;and detection of circulating tumor cells (CTCs),&#160;and multimodal molecular imaging combined with photothermal therapy of cancer cells. These applications have stimulated significant interest in development of protocols for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with optical absorbance in the near-infrared (NIR) region and a strong magnetic moment. Here, we present a novel protocol for synthesis of such hybrid nanoparticles that is based on an oil-in-water microemulsion method. The unique feature of the protocol described herein is synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles of various sizes from primary blocks which also have magneto-plasmonic characteristics. This approach yields nanoparticles with a high density of magnetic and plasmonic functionalities which are uniformly distributed throughout the nanoparticle volume. The hybrid nanoparticles can be easily functionalized by attaching antibodies through the Fc moiety leaving the Fab portion that is responsible for antigen binding available for targeting.

Here, we describe a protocol for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with a strong magnetic moment and a strong near-infrared (NIR) absorbance. The protocol also includes antibody conjugation to the nanoparticles through the Fc moiety for various biomedical applications which require molecular specific targeting.

Synthese van Immunotargeted Magneto-plasmonische Nanoclusters

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications ...

Synthetic Methodology for Asymmetric Ferrocene Derived Bio-conjugate Systems via Solid Phase Resin-based Methodology

Early detection is a key to successful treatment of most diseases, and is particularly imperative for the diagnosis and treatment of many types of cancer. The most common techniques utilized are imaging modalities such as Magnetic Resonance Imaging (MRI), Positron Emission Topography (PET), and Computed Topography (CT) and are optimal for understanding the physical structure of the disease but can only be performed once every four to six weeks due to the use of imaging agents and overall cost. With this in mind, the development of &#8220;point of care&#8221; techniques, such as biosensors, which evaluate the stage of disease and/or efficacy of treatment in the clinician&#8217;s office and do so in a timely manner, would revolutionize treatment protocols.1 As a means to exploring ferrocene based biosensors for the detection of biologically relevant molecules2, methods were developed to produce ferrocene-biotin bio-conjugates described herein. This report will focus on a biotin-ferrocene-cysteine system that can be immobilized on a gold surface.

The synthesis of asymmetric species of ferrocene is challenging using solution techniques. This report focuses on the methods carried out to produce a ferrocene-biotin bioconjugate using facile and clean reactions accomplished via solid-phase synthesis. Incorporation of a thiolate moiety is shown to impart the ability for immobilization on gold surfaces.

Synthetische Methodologie voor Asymmetric Ferroceen Afgeleid Bio-conjugaat Systems via Solid Phase Resin-gebaseerde Methodologie

Early detection is a key to successful treatment of most diseases, and is particularly imperative for the diagnosis and treatment of many types of cancer. ...

Synthesis of Indoxyl-glycosides for Detection of Glycosidase Activities

Indoxyl glycosides proved to be valuable and versatile tools for monitoring glycosidase activities. Indoxyls are released by enzymatic hydrolysis and are rapidly oxidized, for example by atmospheric oxygen, to indigo type dyes. This reaction enables fast and easy screening in vivo without isolation or purification of enzymes, as well as rapid tests on agar plates or in solution (e.g., blue-white screening, micro-wells) and is used in biochemistry, histochemistry, bacteriology and molecular biology. Unfortunately the synthesis of such substrates proved to be difficult, due to various side reactions and the low reactivity of the indoxyl hydroxyl function. Especially for glucose type structures low yields were observed. Our novel approach employs indoxylic acid ester as key intermediates. Indoxylic acid esters with varied substitution patterns were prepared on scalable pathways. Phase transfer glycosylations with those acceptors and peracetylated glycosyl halides can be performed under common conditions in high yields. Ester cleavage and subsequent mild silver mediated glycosylation yields the peracetylated indoxyl glycosides in high yields. Finally deprotection is performed according to Zempl&#233;n.

Indoxyl glycosides are well-established and widely used tools for enzyme screening and enzyme activity monitoring. Especially for glucose type structures previous syntheses proved to be challenging and low yielding. Our novel approach employs indoxylic acid esters as precious intermediates to yield a considerable number of indoxyl glycosides in good yields.

Synthese van Indoxyl-glycosiden voor detectie van Glycosidase Activiteiten

Indoxyl glycosides proved to be valuable and versatile tools for monitoring glycosidase activities. Indoxyls are released by enzymatic hydrolysis and are ...

Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the synthetic methods for the preparation of gold nanorods are still not fully optimized. In this paper we describe a new, highly efficient, two-step protocol based on the use of hydroquinone as a mild reducing agent. Our approach allows the preparation of nanorods with a good control of size and aspect ratio (AR) simply by varying the amount of hexadecyl trimethylammonium bromide (CTAB) and silver ions (Ag+) present in the "growth solution". By using this method, it is possible to markedly reduce the amount of CTAB, an expensive and cytotoxic reagent, necessary to obtain the elongated shape. Gold nanorods with an aspect ratio of about 3 can be obtained in the presence of just 50 mM of CTAB (versus 100 mM used in the standard protocol based on the use of ascorbic acid), while shorter gold nanorods are obtained using a concentration as low as 10 mM.

This paper describes a protocol for the synthesis of gold nanorods, based on the use of hydroquinone as reducing agent, plus the different mechanisms for controlling their size and aspect ratio.

Hydrochinon Based Synthese van Gold nanorods

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the ...

Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are composed of CdSSe branches grown on ZnO nanowires that are vertically aligned on a transparent sapphire substrate. The morphology was measured via scanning electron microscopy. The crystal structure was determined by X-ray powder diffraction analysis. Both the ZnO stem and CdSSe branches have a predominantly wurtzite crystal structure. The mole ratio of S and Se in the CdSSe branches was measured by energy dispersive X-ray spectroscopy. The CdSSe branches result in strong visible light absorption. Photoluminescence (PL) spectroscopy showed that the stem and branches form a type-II heterojunction. PL lifetime measurements showed a decrease in the lifetime of emission from the trees when compared to emission from individual ZnO stems or CdSSe branches and indicate fast charge transfer between CdSSe and ZnO. The vertically aligned ZnO stems provide a direct electron transport pathway to the substrate and allow for efficient charge separation after photoexcitation by visible light. The combination of the abovementioned properties makes ZnO/CdSSe nanotrees promising candidates for applications in solar cells, photocatalysis, and opto-electronic devices.

Here, we prepare and characterize novel tree-like hierarchical ZnO/CdSSe nanostructures, where CdSSe branches are grown on vertically aligned ZnO nanowires. The resulting nanotrees are a potential material for solar energy conversion and other opto-electronic devices.

Synthese van Hierarchical ZnO / CdSSe heterostructuur Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are ...

Integration of Miniaturized Solid Phase Extraction and LC-MS/MS Detection of 3-Nitrotyrosine in Human Urine for Clinical Applications

Free 3-nitrotyrosine (3-NT) has been extensively used as a possible biomarker for oxidative stress. Increased levels of 3-NT have been reported in a wide variety of pathological conditions. However, existing methods lack the sufficient sensitivity and/or specificity necessary to measure the low endogenous level of 3-NT reliably and are too cumbersome for clinical applications. Hence, analytical improvement is urgently needed to accurately quantify the levels of 3-NT and verify the role of 3-NT in pathological conditions. This protocol presents the development of a novel liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) detection combined with a miniaturized solid phase extraction (SPE) for the rapid and accurate measurement of 3-NT in human urine as a non-invasive biomarker for oxidative stress. SPE using a 96-well plate markedly simplified the process by combining sample cleanup and analyte enrichment without tedious derivatization and evaporation steps, reducing solvent consumption, waste disposal, risk of contamination and overall processing time. The employment of 25 mM ammonium acetate (NH4OAc) at pH 9 as the SPE elution solution substantially enhanced the selectivity. Mass spectrometry signal response was improved through adjustment of the multiple reaction monitoring (MRM) transitions. Use of 0.01% HCOOH as additive on a pentafluorophenyl (PFP) column (150 mm x 2.1 mm, 3 &#181;m) improved signal response another 2.5-fold and shortened the overall run time to 7 min. A lower limit of quantitation (LLOQ) of 10 pg/mL (0.044 nM) was achieved, representing a significant sensitivity improvement over the reported assays. This simplified, rapid, selective and sensitive method allows two plates of urine samples (n = 192) to be processed in a 24 h time-period. Considering the markedly improved analytical performance, and non-invasive and inexpensive urine sampling, the proposed assay is beneficial for pre-clinical and clinical studies.

A selective and sensitive liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) method coupled with an efficient solid phase extraction on a mixed-mode cation-exchange (MCX) 96-well microplate was developed for the measurement of free 3-nitrotyrosine (3-NT) in human urine with high throughput, which is suitable for clinical applications.

Integratie van Gefinatiseerde Solid Phase Extraction en LC-MS / MS Detection of 3-Nitrotyrosine in Menselijke Urine voor Klinische Toepassingen

Free 3-nitrotyrosine (3-NT) has been extensively used as a possible biomarker for oxidative stress. Increased levels of 3-NT have been reported in a wide ...

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2'-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

Solid-phase synthesis has been used to obtain canonical and modified polymers of nucleic acids, specifically of DNA or RNA, which has made it a popular methodology for applications in various fields and for different research purposes. The procedure described herein focuses on the synthesis, purification, and characterization of dodecamers of RNA 5&#39;-[CUA CGG AAU CAU]-3&#39; containing zero, one, or two modifications located at the C2&#39;-O-position. The probes are based on 2-thiophenylmethyl groups, incorporated into RNA nucleotides via standard organic synthesis and introduced into the corresponding oligonucleotides via their respective phosphoramidites. This report makes use of phosphoramidite chemistry via the four canonical nucleobases (Uridine (U), Cytosine (C), Guanosine (G), Adenosine (A)), as well as 2-thiophenylmethyl functionalized nucleotides modified at the 2&#39;-O-position; however, the methodology is amenable for a large variety of modifications that have been developed over the years. The oligonucleotides were synthesized on a controlled-pore glass (CPG) support followed by cleavage from the resin and deprotection under standard conditions, i.e., a mixture of ammonia and methylamine (AMA) followed by hydrogen fluoride/triethylamine/N-methylpyrrolidinone. The corresponding oligonucleotides were purified via polyacrylamide electrophoresis (20% denaturing) followed by elution, desalting, and isolation via reversed-phase chromatography (Sep-pak, C18-column). Quantification and structural parameters were assessed via ultraviolet-visible (UV-vis) and circular dichroism (CD) photometric analysis, respectively. This report aims to serve as a resource and guide for beginner and expert researchers interested in embarking in this field. It is expected to serve as a work-in-progress as new technologies and methodologies are developed. The description of the methodologies and techniques within this document correspond to a DNA/RNA synthesizer (refurbished and purchased in 2013) that uses phosphoramidite chemistry.

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2&#039;-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

This article provides a detailed procedure on the solid-phase synthesis, purification, and characterization of dodecamers of RNA modified at the C2&#39;-O-position. UV-vis and circular dichroism photometric analyses are used to quantify and characterize structural aspects, i.e., single-strands or double-strands.

Protocol voor de vaste fase synthese van oligomeren van RNA die een 2&#39;-<em&gt; O</em&gt; -thiophenylmethylmodificatie en karakterisering via cirkelvormige dichroïsme

Solid-phase synthesis has been used to obtain canonical and modified polymers of nucleic acids, specifically of DNA or RNA, which has made it a popular ...

Synthesis of Substrate-Bound Au Nanowires Via an Active Surface Growth Mechanism

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a challenge, as it requires asymmetric growth of symmetric crystals. Here, we report a distinctive synthesis of substrate-bound Au nanowires. This template-free synthesis employs thiolated ligands and substrate adsorption to achieve the continuous asymmetric deposition of Au in solution at ambient conditions. The thiolated ligand prevented the Au deposition on the exposed surface of the seeds, so the Au deposition only occurs at the interface between the Au seeds and the substrate. The side of the newly deposited Au nanowires is immediately covered with the thiolated ligand, while the bottom facing the substrate remains ligand-free and active for the next round of Au deposition. We further demonstrate that this Au nanowire growth can be induced on various substrates, and different thiolated ligands can be used to regulate the surface chemistry of the nanowires. The diameter of the nanowires can also be controlled with mixed ligands, in which another &#34;bad&#34; ligand could turn on the lateral growth. With the understanding of the mechanism, Au nanowire-based nanostructures can be designed and synthesized.

We report a solution-based method to synthesize substrate-bound Au nanowires. By tuning the molecular ligands used during the synthesis, the Au nanowires can be grown from various substrates with different surface properties. Au nanowire-based nanostructures can also be synthesized by adjusting the reaction parameters.

Synthese van substraat-gebonden Au Nanowires Via een mechanisme van het actieve oppervlak groei

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a ...

Solid Phase 11C-Methylation, Purification and Formulation for the Production of PET Tracers

Routine production of radiotracers used in positron emission tomography (PET) mostly relies on wet chemistry where the radioactive synthon reacts with a non-radioactive precursor in solution. This approach necessitates purification of the tracer by high performance liquid chromatography (HPLC) followed by reformulation in a biocompatible solvent for human administration. We recently developed a novel 11C-methylation approach for the highly efficient synthesis of carbon-11 labeled PET radiopharmaceuticals, taking advantage of solid phase cartridges as disposable &#34;3-in-1&#34; units for the synthesis, purification and reformulation of the tracers. This approach obviates the use of preparative HPLC and reduces the losses of the tracer in transfer lines and due to radioactive decay. Furthermore, the cartridge-based technique improves synthesis reliability, simplifies the automation process and facilitates compliance with the Good Manufacturing Practice (GMP) requirements. Here, we demonstrate this technique on the example of production of a PET tracer Pittsburgh compound B ([11C]PiB), a gold standard in vivo imaging agent for amyloid plaques in the human brains.

Solid Phase 11C-Methylation, Purification and Formulation for the Production of PET Tracers

We report an efficient carbon-11 radiolabeling technique to produce clinically relevant tracers for Positron Emission Tomography (PET) using solid phase extraction cartridges. 11C-methylating agent is passed through a cartridge preloaded with precursor and successive elution with aqueous ethanol provides chemically and radiochemically pure PET tracers in high radiochemical yields.

Solid phase 11C-methylering, zuivering en formulering voor de productie van Pet-tracers

Routine production of radiotracers used in positron emission tomography (PET) mostly relies on wet chemistry where the radioactive synthon reacts with a ...

Gas Chromatography-Mass Spectrometry Paired with Total Vaporization Solid-Phase Microextraction as a Forensic Tool

Gas Chromatography &#8211; Mass Spectrometry (GC-MS) is a frequently used technique for the analysis of numerous analytes of forensic interest, including controlled substances, ignitable liquids, and explosives. GC-MS can be coupled with Solid-Phase Microextraction (SPME), in which a fiber with a sorptive coating is placed into the headspace above a sample or immersed in a liquid sample. Analytes are sorbed onto the fiber which is then placed inside the heated GC inlet for desorption. Total Vaporization Solid-Phase Microextraction (TV-SPME) utilizes the same technique as immersion SPME but immerses the fiber into a completely vaporized sample extract. This complete vaporization results in a partition between only the vapor phase and the SPME fiber without interference from a liquid phase or any insoluble materials. Depending upon the boiling point of the solvent used, TV-SPME allows for large sample volumes (e.g., up to hundreds of microliters). On-fiber derivatization may also be performed using TV-SPME. TV-SPME has been used to analyze drugs and their metabolites in hair, urine, and saliva. This simple technique has also been applied to street drugs, lipids, fuel samples, post-blast explosive residues, and pollutants in water. This paper highlights the use of TV-SPME to identify illegal adulterants in very small samples (microliter quantities) of alcoholic beverages. Both gamma-hydroxybutyrate (GHB) and gamma-butyrolactone (GBL) were identified at levels that would be found in spiked drinks. Derivatization by a trimethylsilyl agent allowed for conversion of the aqueous matrix and GHB into their TMS derivatives. Overall, TV-SPME is quick, easy, and requires no sample preparation aside from placing the sample into a headspace vial.

Total Vaporization Solid Phase Microextraction (TV-SPME) completely vaporizes a liquid sample whilst analytes are sorbed onto a SPME fiber. This allows for partitioning of the analyte between only the solvent vapor and the SPME fiber coating.

Gaschromatografie-massaspectrometrie in combinatie met totale verdampingsvaste fase micro-extractie als forensisch hulpmiddel

Gas Chromatography &#8211; Mass Spectrometry (GC-MS) is a frequently used technique for the analysis of numerous analytes of forensic interest, including ...