Name: solid-phase synthesis of [4.4] spirocyclic oximes
Uploaded: 2019-02-06T13:00:00
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Diese Arbeit wurde durch einen Zuschuss aus der Fakultätsrat Forschung an k.s. Huang (Azusa Pacific University - USA) finanziert. C.r. Drisko ist ein Empfänger von John Stauffer Stipendium und Gencarella Undergraduate Research Grant. S.A. Griffin erhielt eine S2S Undergraduate Research Fellowship von der Fakultät für Biologie und Chemie.
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Autoren (von links nach rechts) Cody Drisko, Dr. Kevin Huang und Silas Griffin die Experimente durchgeführt, und das Manuskript vorbereitet. Cody Drisko ist John Stauffer Fellow und Empfänger von Gencarela Research Grant. Silas ist ein S2S Azusa Pacific University Research Fellow. Dr. Kevin Huang zur Verfügung gestellt, die Forschung Betreuung und ist ein Empfänger von Azusa Pacific University Faculty Research Grant Rat.

Achtung: Bitte konsultieren Sie alle relevanten Sicherheitsdatenblätter (SDB) vor dem Gebrauch. Einige der Chemikalien in diese Synthesen verwendet sind akut giftig und karzinogen. Nutzen Sie alle entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen bei der Durchführung der folgenden Reaktionen, einschließlich der Verwendung von technischen Kontrollen (Abzugshaube und IR- und NMR-Spektrometer) und persönliche Schutzausrüstung (Schutzbrille, Handschuhe, Kittel, in voller Länge Hose und geschlossene Schuhe).
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In einer typischen REM Linker/Festphasen-synthetischen Strategie, vor der Veröffentlichung von einem Amin von der festen Unterstützung ist es wichtig, ein quartäres Ammoniumsalz zu bilden, wie in Abschnitt 4 des Protokolls39beschrieben. Durch sterische Behinderung der trizyklischen System und sperrige R2 Gruppen (Benzyl und Octyl Halogenide) könnte in dieser Reaktion46nur kleine alkylierende Reagenzien (Methyl- und Allyl Halogenide) genutzt werden. Mit einer ...

Trotz der jüngsten Entdeckungen mit stark funktionalisiert Spirocyclic Heterozyklen in einer Reihe von biologischen Systemen1ist ein bequemer Weg für ihre einfache Herstellung noch notwendig. Solche Systeme und Anwendungen für diese Heterozyklen gehören: MDM2 Hemmung und anderen Anti-Krebs-Aktivitäten2,3,4,5, Enzym Hemmung6,7,8 , antibiotische Aktivität9,10, fluoreszierende tagging10,11,12, Enantioselective verbindlich für DNA-Sonden13,14, 15 und16, zusammen mit zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten auf Therapeutika17,18,19-targeting RNA. Mit einer steigenden Nachfrage für diese Heterozyklen bleibt die aktueller Literatur geteilt über welchen Syntheseweg am besten ist. Modernen synthetischen Ansätze zu diesem Problem verwenden Isatin und Isatin-Derivate als Ausgangsmaterial für eine Vielzahl von Heterozyklen20,21, komplizierte intramolekularen Umlagerungen22,23 ,24,25, Lewis Säure1,26,27 oder Übergangsmetall Katalyse17,28,29, 30oder asymmetrische Verfahren31. Während dieser Verfahren Erfolg in der Herstellung von bestimmten Spirocyclic Oximes mit eingeschränkter Funktionalität hatten, wurde eine synthetische Strategie zur Herstellung einer Bibliothek von Molekülen mit hohen Diastereoselectivity erforschten relativ weniger32.
Die hier vorgestellten Technik zeigt, dass diese Moleküle des Interesses mit einer Reihe von wohlverstandenen synthetischen Techniken parallel generiert werden können. Beginnend mit der Synthese des Moleküls auf einer festen Unterlage mit einem REM Linker und intramolekulare Silyl Nitronate-Olefin Cycloaddition (ISOC), der vorgeschlagenen Weg setzt eine nichtlineare Route, geprägt von Bond severing in einem trizyklischen System, so dass eine hoch funktionalisierten Heterocycle. REM linker, bekannt für ihre Bequemlichkeit und Recyclingfähigkeit, nutzen Sie eine solide Unterstützung zur tertiären Aminen33zu synthetisieren. Durch die einfache Reinigung der REM Linker über einfache Filtration akkreditiert bietet diese Festphasen-Synthese Technik Wissenschaftler mit ein recyclebar und spurlos Linker, die hier verwendet wurde. Sobald die Reaktion abgeschlossen ist, der REM-Linker wird regeneriert und kann mehrfach wiederverwendet werden. Der REM-Linker ist auch spurlos, weil, im Gegensatz zu vielen Festphasen-linker, der Verknüpfungspunkt zwischen dem Produkt und dem Polymer nisht zu unterscheidend34,35. Auch ist gut untersucht und verstanden die ISOC Reaktion, nützlich bei der Synthese von Pyrrolidine Oximes36,37. Vielleicht besser bekannt als eine 1,3-dipolare Cycloaddition, bilden diese Reaktionen eine Reihe von Heterozyklen mit hohen Diastereoselectivity38,39,40,41,42 , 43 , 44 , 45. mit der modifizierten REM gekoppelt ISOC-Technik für die Synthese von Spirocyclic Molekülen ergibt sich ein sehr Diastereoselective Produkt. Hier berichten wir über die effiziente Produktion von Spirocyclic Oximes mit einem neuen synthetischen Ansatz kombiniert zwei wohlverstandenen Wege und leicht verfügbaren Ausgangsmaterialien.

<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

Eine bequeme Syntheseweg für Spirocyclic Heterozyklen ist gut durch das Molekül möglichen Einsatz in biologischen Systemen begehrt. Mittels Festphasen-Synthese werden Regeneration von Michael (REM) Linker Strategien und 1,3-dipolare Cycloaddition, eine Bibliothek von strukturell ähnlichen Heterozyklen, sowohl mit als auch ohne ein Spirocyclic Zentrum gebaut. Die wichtigsten Vorteile der Solid-Unterstützung-Synthese sind wie folgt: Erstens kann jedem Reaktionsschritt gefahren werden, bis zur Fertigstellung mit einem großen Überschuss von Reagenzien, wodurch hohe Erträge; Next, die Verwendung von handelsüblichen Ausgangsstoffe und Reagenzien halten die Kosten niedrig; Schließlich sind die Reaktionsschritte leicht zu reinigen durch einfache Filtration. REM Linker Strategie ist attraktiv wegen seiner Recyclingfähigkeit und spurlos Natur. Sobald ein Reaktionsschema abgeschlossen ist, kann der Linker mehrfach wiederverwendet werden. In einer typischen Festphasen-Synthese enthält das Produkt entweder einen Teil oder den gesamten Linker, der unerwünschte nachweisen können. Der REM-Linker ist "spurlos" und der Punkt der Anlage zwischen dem Produkt und dem Polymer ist zu unterscheiden. Die hohe Diastereoselectivity intramolekulare 1,3-dipolare Cycloaddition ist gut dokumentiert. Begrenzt durch die Unlöslichkeit der solide Unterstützung, das Fortschreiten der Reaktion kann nur überwacht werden durch eine Änderung in den funktionellen Gruppen (falls vorhanden) über Infrarot (IR) Spektroskopie. So kann nicht die strukturelle Kennzeichnung von Zwischenprodukten durch konventionelle Kernspinresonanz (NMR) Spektroskopie charakterisiert werden. Andere Einschränkungen dieser Methode ergeben sich aus Kompatibilitäten der Polymer/Linker die gewünschte chemische Reaktion-Schema. Hier berichten wir über ein Protokoll, das für die praktische Herstellung von Spirocyclic Heterozyklen ermöglicht, die mit einfachen Modifikationen, mit hohem Durchsatz Techniken automatisiert werden können.

Wie in dem oben beschriebenen Verfahren beschrieben, beginnt der Syntheseweg, Spirocyclic Oximes (siehe Abbildung 1) mit Michael Furfurylamine 1, der REM-Linker, 2leisten verstärken. Eine anschließende Michael-Addition und 1,3-dipolare Cycloaddition der Unterstützung 2 mit verschiedenen β-Nitrostyrol Derivate Ausbeute der trizyklische Verbindung 3, ein N- Silyloxy Isoxazolidine m...

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Solid-phase Synthesis of [4.4] Spirocyclic Oximes

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um eine effiziente Methode zur Synthese von Spirocyclic Heterozyklen zu demonstrieren. Die fünf-Stufen-Prozess nutzt Festphasen-Synthese und regenerierende Michael Linker Strategien. In der Regel schwer zu synthetisieren, präsentieren wir eine anpassbare Methode zur Synthese von Spirocyclic Molekülen sonst unzugängliche mit anderen modernen Ansätzen.

Festphasen-Synthese von [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 ...

Diese festphasige organische synthetische Technik kann Anwendungen beim Aufbau einer kombinatorischen Bibliothek finden, während die Synthese von het spirozyklischen Heterozyklen, die auf Anti-Krebs-Aktivitäten mit Bioassays getestet werden können. Obwohl diese Methode für die Synthese von spirozyklischen Verbindungen verwendet werden kann, Kann es auch auf andere kleine Moleküle angewendet werden, wie Isoxazolline und Isoxazole. Um mit der Synthese zu beginnen, fügen Sie zu einem 25 Millileter Festphasen-Reaktionsgefäß ein Gramm REM-Harz, 20 Millileter Dimethylformamid und 2,4 Milliliter Furfurylamin hinzu.Das Gefäß kappen und 24 Stunden lang auf einem Shaker bei Raumtemperatur aufbringen, um das Harz mit Furfurylamin zu beladen. Dann das Furfurylamin tragendes Harz abtropfen lassen und etwa drei Minuten in fünf Milliliter DMF aufregen, um es zu waschen. Danach waschen Sie das Harz viermal, abwechselnd zwischen fünf Milliliter n. Dichlormethan, um das Harz anzuschwellen, und fünf Milliliter Methanol, um das Harz zu verankleben.Dann das Harz gründlich mit Druckluft trocknen, was in der Regel etwa 30 Minuten dauert. Als nächstes, in einer gut belüfteten Dunstabzugshaube, fügen Sie 1,48 Milliliter Triethylamin, 10 Milliliter wasserfreies Toluen und 637 Gramm Beta-Nitrostyrol in das trockene Furfurylamin-haltige Harz. Fügen Sie dem Reaktionsgemisch einen Milliliter Trimethylsilylchlorid hinzu.Und lassen Sie das Gefäß offen, bis das Gemisch die Freisetzung von Hydrochloridgas beendet hat. Dann das Gefäß kappen und das Gemisch 48 Stunden bei Raumtemperatur rühren, um das Isoxazol-Zwischenprodukt zu bilden. Danach fünf Milliliter Methanol hinzufügen, um die Reaktion zu löschen.Schütteln Sie die Mischung für drei Minuten, und lassen Sie es dann für zwei Minuten einweichen. Dann das Harz abtropfen lassen und viermal waschen, abwechselnd zwischen fünf Milliliter DCM und fünf Milliliter Methanol. Das gewaschene Harz gründlich mit Druckluft trocknen.Als nächstes fügen Sie dem Trockenharz einen Milliliter wasserfreies Tetrahydrofuran hinzu. Dann 1,24 Milliliter einer einmolaren Lösung von Tetra-n-Butylammoniummehlid in das THF geben und die Mischung bei Raumtemperatur 12 Stunden rühren, um den Isoxazol-Ring zu öffnen. Danach das Harz abseihen und mit fünf Milliliterthathat waschen, gefolgt von vier Waschungen im Wechsel zwischen fünf Milliliterd DCM und fünf Milliliterm Ethanol.Trocknen Sie das Harz gründlich mit Druckluft. Als nächstes fügen Sie dem Harz fünf Milliliter DMF hinzu, gefolgt von einem Milliliter Einbromokoctan. Rühren Sie die Mischung für 24 Stunden bei Raumtemperatur, um das quartäre Amin zu bilden.Dann das Harz abtropfen lassen und mit fünf Millilitern DMF waschen. Waschen Sie das Harz noch viermal, wechseln d.H. zwischen DCM und Methanol und trocknen Sie es mit Druckluft. Als nächstes fügen Sie dem Trockenharz drei Milliliter DCM hinzu, gefolgt von 1,5 Millilitertee.Rühren Sie die Mischung für 24 Stunden, um das spirozyklische Oxim aus der Polymerstütze zu spalten. Dann sammeln Sie das Rohprodukt in einer Durchstechflasche oder einem Kolben. Waschen Sie das Harz viermal, abwechselnd zwischen DCM und Methanol, und sammeln Sie die Wäsche in der Produktdurchstechflasche.Entfernen Sie flüchtige Stoffe aus dem Produktgemisch auf einem Rotationsverdampfer. Dann trituieren Sie das Rohprodukt mit 5 Milliliter kochendem Methanol, und entfernen Sie die Flüssigkeit vorsichtig. Waschen Sie das Harz zweimal mit fünf Milliliter Portionen DCM und trocknen Sie es mit Druckluft zur Wiederverwendung in nachfolgenden Experimenten.Spirozyklische Oxime mit verschiedenen Substituenten wurden mit ausgezeichneter Stereoselektivität synthetisiert. Die Gesamtrendite gibt einen durchschnittlichen Ertrag von 80 bis 88 % für jeden synthetischen Schritt an. Der Reaktionsfortschritt durch die Isoxazol-Ringöffnung kann durch IR-Spektroskopie überwacht werden.Im Allgemeinen kämpfen Personen, die neu bei dieser Methode sind, mit der Auswahl des geeigneten Polymer-Unterstützungs-Linkers. Es ist wichtig, dass der Linker während der Synthese für alle Reaktionsbedingungen robust ist. Denken Sie beim Versuch dieses Verfahrens daran, das Harz vor dem nächsten Reaktionsschritt zu waschen und zu trocknen.Reste reagenzien aus dem vorherigen Schritt erschweren die Gesamtsynthese und beeinflussen die Ausbeute und Reinheit des spirozyklischen Produkts.

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 von Immunotargeted Magneto-Plasmonen Nanocluster

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

Forschung

Chemie

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.

Synthesemethoden für Asymmetric Ferrocen abgeleitete Bio-Konjugat-Systemen über Festphasen-Resin-basierte Methodik

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 von Indoxyl-Glykoside zum Nachweis von Glycosidase Aktivitäten

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-basierte Synthese von Gold-Nanostäbchen

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 von Hierarchical ZnO / CdSSe Heterostruktur 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.

Integration von miniaturisierter Festphasenextraktion und LC-MS / MS-Nachweis von 3-Nitrotyrosin im menschlichen Urin für klinische Anwendungen

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.

Protokoll für die Festphasensynthese von Oligomeren der RNA mit einem 2&#39;-<em&gt; O</em&gt; -thiophenylmethyl-Modifikation und Charakterisierung über Kreisdichroismus

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 von Substrat-gebundenen Au Nanodrähten über eine aktive Oberfläche Wachstumsmechanismus

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.

Feste Phase 11C-Methylierung, Reinigung und Formulierung für die Herstellung von PET Tracern

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.

Gaschromatographie-Massenspektrometrie gepaart mit Totalverdampfung Festphasen-Mikroextraktion als forensisches Werkzeug

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