DE1933846A1 - Vorrichtung zur Synthese von Peptiden oder aehnlichen organischen Verbindungen - Google Patents
Vorrichtung zur Synthese von Peptiden oder aehnlichen organischen VerbindungenInfo
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Description
.j 1933B4B
Dipl.-Chem. Dipl.-lng. >
Ö^i
8000 MÖNCHEN 2
TAL 33
TELEFON 0811/226894
case Shimadzu-16 / T 3182
Shimadzu Seisakusho Ltd. Kyoto / Japan
Vorrichtung zur Synthese von Peptiden oder ähnlichen
organischen Verbindungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Synthese von komplizierten organischen Verbindungen,
z.B. Peptiden, Proteinen u.dgl. Die Vorrichtung gemäß der
Erfindung ist insbesondere auf dem in der Technik allgemein
als "Festphasen-Peptidsynthese" bezeichneten Gebiet anwendbar und wird insbesondere mit Bezug auf diese Synthesemethode
beschrieben. Aus der Beschreibung geht jedoch hervor, daß
sie auch bei der Synthese einer Anzahl von Proteinen und ähnlichen Verbindungen anwendbar ist.
Bekanntermaßen v/erden gemäß der Festphasen-Synthesemethode t-BOC-Arainosäuren der Reihe nach auf das Grundmate-
309883/1703
Mündliche Abreden, Insbesondere durch Telefon, bedürfen schriftlicher BetHtlgung
Dresdner Bank München Kto. 108103 · Postscheckkonto München 1188 74
rial aus Divinylbenzol-Harz aufgebracht, um darauf als lange Peptidkette zu wachsen. Diese Methode hat tatsächlich
sehr viel zur TheorieT und Technik der Peptidsynthese^ beige-tragen.
' Jedööh*erfordert dieses Verfahren eine große Anzahl von Stuf eil und demgemäß Zeit. Um z.B. eine Aminosäure
zur wachsenden Peptidkette zuzugeben, müssen elf Reagenzien
der Reihe riacH in das Reaktionsgefäß in soviel wie 28 Stufen
gegeben werden; die Arbeitsweise erfordert mehrere Stun
den. Die Reagenzmenge, die für eine Stufe des Verfahrens erforderlich ist, ist der Menge des Harzes proportional,
das als unlöslicher fester Träger bei der Reaktion dient, und dem Molverhältnis der zuerst mit dem Harz Verbundenen
Aminosäure. Zur Synthese eines gewöhnlichen Peptids (wenn die Umsetzung bis zu 100% gehen soll) beträgt die Menge an
Aminosäure, die in das Reaktionsgefäß zu geben ist, das 3-bis
4-fache der Menge der für die Reaktion erdörderlichen
Aminosäure. Z.B. beträgt die Menge des in einer Stufe des
Verfahrens verwendeten Reagenzes nicht weniger als 20 bis
40 ml. Da die meisten der für die Synthesereaktion erforderlichen Reagenzien teuer sind, muß ihr Verlust in den
Transportleitungen der Vorrichtung auf ein Minimum herabgesetzt werden.. Dabei muß ferner eine Vermischung verschiedener Reagenzien, die in den Transportleitungen zurückbleiben, vermieden werden. Um die Gesamtzeit abzukürzen, die
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zur^Vervollständigung allerStufen,des Verfahrens erforderlich^cijifefepuß;
eine Auswahl, von Reagenzien und deren, Transport !inidas_Reaktion6ge faß und aus diesem heraus so schnell
wie möglich durchgeführt werden; im Reaktionsgefäß ist es
Orforderlich,daß das gewählte und in das Gefäß geleitete
Reagenz im Zwischenraum zwischen dem oberen und dem unteren
Glasfilter während des Verlaufs der Reaktion verbleibt, so daß es inguter Berührung mit dem im Zwischenraum angeordneten
Divinylbenzol-Harz steht., ·
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue und
verbesserte Vorrichtung zur Synthese von Peptiden, Proteinen
oder ähnlichen organischen Verbindungen vorzusehen, die vollständig die vorstehend angeführten Anforderungen erfüllt.
Zur Vorrichtung gemäß der Erfindung gehören ein Reaktionsgefäß,
mehrere Reagenzien enthaltende Flaschen, ein Probengefäß, das mit dem Reaktionsgefäß und einer der Flaschen
nachWghl verbindbar ist, eine Einrichtung zur Erzeugung von
Vakuum und.eine Quelle für unter Druck stehendes inertes Gas.
Man läßt das Vakuum oder verminderten Druck auf das Probengefäß
einwirken, um eine vorbestimmte Menge des ausgewählten
Reagenzes in das Probengefäß abzuziehen, um es darin vorübergehend
aufzubewahren, und danach wird das unter Druck
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stehende Gas in das Probengefäß geleitet, um das Reagens .
aus dem Probengefäß in das Reaktionsgefäß zu drücken. Die
Wahl und der Transport der Reagenzien werden durch Betätigung verschiedener ν in der Vorrichtung vorgesehener Ventile
in vorbestimmter Folge durchgeführt; der aufeinanderfolgende Betrieb der Ventile kann automatisch durch eine geeignete Programmiereinrichtung geregelt werden. DIy Vakuum und
der Druck eines inerten Gases zum Transport der Reagenzien
angewendet werden, wird die für den Transport erforderliche
Zeit im Vergleich mit den bekannten Vorrichtungen stark herabgesetzt,
bei denen Flüssigkeitspumpe!! für den gleichen Zweck'
verwendet werden.
Nachstehend wird die Vorrichtung gemäß der Erfindung
anhand einer bevorzugten Ausfuhrungsform.unter Bezugnahme auf
die Zeichnung näher erläutert, in der
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung
gemäß der Erfindung ist, Fig. 2 eine graphische Darstellung 1st, welche die
Arbeitsweise der Dosierkammer erläutert, die
in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendet
wird, und
Fig. 3 ein vergrößerter Querschnitt des in der Vor-
Fig. 3 ein vergrößerter Querschnitt des in der Vor-
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richtung gemäß der Erfindung verwendeten Reaktionsgefäßes
ist.
In Fig. 1 werden mehrere Flaschen T1, Tn, ...,T ge-
i. ζ . η
zeigt, von denen jede ein Reagenz R., R2, ..., R enthält,
die zur Synthese des gewünschten Peptids erforderlich sind.
Ein Wahlventil A weist mehrere Einlaßöffnungen A1, A-, ...,
A und eine einzige Auslaßöffnung A auf. Die Flaschen T1
bis Tn sind mit den Einlaßöffnungen A1 bis An durch geeignete
Rohre 10-1, 10-2, ..., bzw. 10-n verbunden, während ein Probengefäß 2 mit der Auslaßöffnung AQ durch ein geeignetes
Rohr lO-o verbunden ist. Das Gefäß 2 ist vorgesehen, um vorübergehend eine vorbestimmte Menge eines Reagenzes aufzubewahren, das von dem Wahlventil A aus den Flaschen in
der nachstehend zu beschreibenden Weise gewählt wurde. Das
Ventil B ist vorgesehen, um nacheinander den Transport eines Reagenzes aus einer gewählten Flasche in das .Gefäß 2 und danach
in das im folgenden beschriebene Reaktionsgefäß zu bewirken. Das Ventil. B besitzt vier öffnungen B , B,, B- und
B3. Die öffnung B1 ist mit dem Probengefaß 2 durch.ein Rohr
11-verbunden; die Öffnung B2 ist mit einer Dosierkammer 4.
durch ein Rohr 12 verbunden, in das ein elektromagnetisches Vakuumventil Ξ eingesetzt ist; die öffnung B~ ist mit einer
Stahlflasche. 3, die ein inertes Gas, z.B. Argon oder Stickstoff
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enthält, durch ein Rohr 13 verbunden, in das eine Steuereinrichtung H eingesetzt ist; die Öffnung B3 ist gegen die
Atmosphäre geöffnet. Die Kammer 4 bestimmt die Menge eines Reagenzes, das von der unter den Flaschen T. bis T gewählten
Flasche in das Probengefäß 2 abzuziehen ist. Das Innenvolumen
der Kammer 4 kann eine bestimmte Größe besitzen, vorausgesetzt, daß es groß genug ist, um die Einführung
eines Reagenzes in das Gefäß 2 in einer derartigen Menge zu ermöglichen, wie zur Reaktion im Gefäß erforderlich ist.
Die Kammer 4 kann auch ein veränderliches Volumen besitzen oder so ausgebildet sein, daß sie automatisch auf ein optimales
Volumen für jedes Reagenz eingestellt werden kann. Die Kammer 4 ist mit einer Vakuumpumpe 5 durch ein geeignetes
Rohr 14 verbunden, in das ein Vakuumventil F und ein ,
elektromagnetisches Dreiwegventil G mit den öffnungen a, b
und c eingesetzt ist. Das Ventil G verbindet selektiv die Pumpe 5 mit der Kammer 4 durch das Rohr 14 und mit einem
Abfallgefäß 7 durch ein Rohr 15.
Das Probengefäß 2 besitzt eine Auslaßöffnung 2',
die durch ein Rohr 16 mit einem Einwegventil D, z.B. einem
Kugelventil, verbunden ist, das so ausgebildet ist, daß es
den Reagenzienstrom durch das Rohr 16 in der Richtung des
Pfeils X durchläßt, jedoch den Durchstrom in der entgegen-
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gesetzten Richtung blockiert. Das Ventil C besitzt die drei
Einlaßöffnungen C., C2 und C3 und eine Einlaßöffnung C. Die
Öffnung C1 ist mit der Auslaßseite des Einwegventils D
durch ein Rohr 17 verbunden; die Öffnung C2 ist mit der
Stahlflasche 3 durch ein Rohr 18 verbunden, in das eine
Strömungsmesser I eingesetzt ist? die Öffnung C. ist mit
dem Abfallgefäß 7 durch ein Rohr 19 verbunden; die Auslaßöffnung C ist mit dem Reaktionsgefäß 6 durch ein Rohr 20
verbunden. / -
Wie"im einzelnen aus Figc 3 zu ersehen ist, gehört
zu dem Reaktionsgefäß 6 ein unterer Glasfilter 6a, der in
der Nähe des Gefäßbodens angeordnet ist, eine Schicht aus Divinylbenzol-Harz 6B, die dicht auf dem unteren Filter angeordnet
ist, und ein oberer Filter 6C weit oberhalb der . Schicht 6B. Das Reagenz wird in das Gefäß 6 durch eine Einlaßöffnung
6* eingeführt, die im Boden des Gefäßes ausgeh
bildet ist, und passiert den unteren Filter 6A, um im Raum
SKwisctien dem unteren und dem oberen Filter zu verbleiben.
Eine Programmiereinrichtung 8 regelt und betreibt
die Vakuumventile A bis G der Reihe nach.
Der Betriebsablauf der Vorrichtung wird nachstehend
insbesondere unter Bezug auf das Reagenz R. in der Flasche T.
beschrieben. 909883/1703
Zuerst wird im Ventil A die Einlaßöffnung A1 mit
der Auslaßöffnung A verbunden, so daß das Reagens R, in
der Flasche T. abgezogen werden kann. Danach wird das Ven>·
til E geschlossen und das Ventil F geöffnet, wobei das Venteil
G so eingestellt ist, daß die öffnungen a und b verbunden sind, während die Öffnung c geschlossen ist. Da-
k durch läßt man die Vakuumpumpe5 Luft aus der Dosierkammer
4 absaugen. Das Ventil B wird danach so betätigt, daß die
Öffnungen B "-und B,, wie in Fig. 1 dargestellt, verbunden
sind; das Ventil F wird geschlossen und das Ventil E geöffnet.
Gleichzeitig mit der Schließung des Ventils F kann auch die Öffnung a des Ventils G von der Öffnung b getrennt
und mit der Öffnung c verbunden werden. Dia Öffnung des
Ventils E bewirkt, daß der Druck im Probengefäß 2 in einem
Maß herabgesetzt wird, das dem Volumen der Kammer 4 entspricht, so daß das Reagenz R von der Flasche T, In das
* Gefäß 2 abgezogen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ventil
D Infolge des Gewichts der ä^rin befindlichen Kugel und der
darauf aus der Kammer 4 ausgeübten Saugwirkung geschlossen. Gemäß der Erfindung durchgeführte Versuche zeigen, daß die
Menge des Reagenzes, das in das Gefäß 2 eingeleitet wird,
im wesentlichen dem Volumen des Gefäßes 2 proportional 1st, vorausgesetzt, daß der Druck In der Kammer 4 kleiner als
0,1 mm Hg ist, wobei dieser Wert durch eine 10 bis 15 Sekunden
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lange Evakuierung der Kammer 4 erreicht wird.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, in der die
Menge in ml eines Reagenzes, das in das Probengefäß 2 abgezogen wird, gegen die Zeit in Sekunden einer Evakuierung
der Dosierkammer 4 aufgetragen ist. Die Kurve A ergab sich,
wenn das Volumen der Kammer 4 60 ml betrug, und die Kurve
W ergab sich, wenn^das Volumen 48 ml betrug.
Wenn die erforderliche Menge des Reagenzes in das
Gefäß 2 eingeleitet wurde, wird das Ventil E geschlossen ^
und die Öffnung B des Ventils B van der Öffnung B getrennt
und mit der Öffnung B2 verbunden, während die Öffnung CQ des
Ventils C mit der Öffnung C1, wie in Fig. i gezeigt, verbunden
wird. Infolgedessen wird das inerte Gas aus der Stahlflasche 3 durch die Steuereinrichtung H und das Ven-
. til B in das Gefäß 2 zur Entfernung des aufbewahrten Reagenzes
aus dem Gefäß 2 eingeleitet. Das Reagenz drücktdas
Einwegventil-1D auf, um durch das Ventil C in das Reaktionsgefäß 6 durch die Einlaßöffnung 61 in dessen Boden zu
t gelangen. Die Steuereinrichtung H wird so eingestellt, daß
der Druck des inerten Gases ausreicht, um das Reagenz vollständig aufwärts durch den unteren Filter 6A zu drücken, so
daß es im Raum zwischen dem oberen Filter 6C und dem unteren
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- ίο -
Filter 6A verbleibt. Selbst wenn ein Aufwallen durch das inerte Gas und ein Schütteln durch eine geeignete nicht dargestellte
Einrichtung zur Beschleunigung der Reaktion im Gefäß 6 durchgeführt werden, kann das Reagenz im Raum zwischen
dem oberen Filter 6C und dem unteren Filter 6A verbleiben. Dies gewährleistet eine gründliche Berührung zwischen
dem Reagenz und dem Harz und verhindert einen Verlust des
Reagenzes. Der Druck des inerten Gases hilft auch das im
Rohr 10-1 verbleibende Reagenz in die Flasche T. zurückzudrücken.
Daher verbleibt kein Reagenz in den Transportleitungen zwischen der Flasche T, und dem Reaktionsgefäß 2. Dies ist ein
großer Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung, da irgendein im Rohr verbleibendes Reagenz, das in einer Stufe
des Verfahrens verwendet wird, mit dem in der nächsten Stufe zu verwendenden Reagenz sich vermischen und reagieren
würde, wodurch ein richtiger Ablauf der geforderten Reaktion verhindert würde.
Wenn die Einführung des Reagenzes R, in das Reaktionsgefäß 6 abgeschlossen ist, wird die öffnung B des Ventils B mit der öffnung B- verbunden, die gegen die Atmosphäre
geöffnet ist, und wird die Öffnung C des Ventils C mit der
öffnung C^ verbunden, worauf das inerte Gas aus der Stahlflasche
3 in das Reaktionsgefäß 6 eingeleitet wird, indem
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- ii -
das Gas ein Aufschäumen zur Beschleunigung der Reaktion bewirkt. Nach einer vorbestimmten Zeitspanne wird die Offnung
C des Ventils C mit der öffnung C3 und von dort aus
mit dem Abfallgefäß 7 verbunden; die öffnungen a und c
des Dreiwegventils G werden verbunden, so daß man das von der Pumpe 5 erzeugte Vakuum auf das Reaktionsgefäß 6 durch
das Ventil: G, die Rohre 15 und 19, das Ventil C und das Rohr 20 einwirken läßt. Dies bewirkt, daß irgendein im
Gefäß 6 zurückbleibender Reagenzüberschuß aus diesem in
das Abfallgefäß 7 abgezogen wird. Wenn die Evakuierung des Reaktionsgefäßes 6 abgeschlossen ist, werden die Ven-,
tile G und C wieder in die Ausgangsstellungen, wie in Fig. 1 gezeigt, gebracht, wodurch diese eine Stufe des Verfahrens
abgeschlossen wird.
Bezüglich der anderen Reagenzien ist der Betrieb
der Vorrichtung der gleiche wie unmittelbar vorstehend beschrieben,
so daß keine weitere diesbezügliche Beschreibung erforderlich
ist.
Auf diese Weise können gemäß der Erfindung alle Arbeitsweisen
bei der Synthese von Peptiden durch Betrieb der verschiedenen Ventile in einer vorbestimmten Reihenfolge .
durchgeführt werden und kann der Betrieb der Ventile der
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-. 12 -
Reihe nach automatisch durch eine Programmiereinrichtung
geregelt werden. Da Vakuum und der Druck eines inerten Gases zum Transport der Reagenzien verwendet werden, wird,
die Betriebsdauer der Vorrichtung stark herabgesetzt und kann eine Vermischung von Reagenzien, die in verschiedenen
Stufen des Verfahrens verwendet werden, vollständig
vermieden werden.
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Claims (7)
1. Vorrichtung zur Synthese von organischen Verbindungen
wie Peptiden, Proteinen oder dgl., gekennzeichnet
durch ein Reaktionsgefäß (6), mehrere Flaschen (T-T ), von
denen jede ein zur Synthese einer gewünschten organischen Verbindung erforderliches Reagenz (R. - R) enthält, ein Probengefäß
(2), erste Verbindungsleitungen (10 - 10 , A), die eine ausgewählte Flasche (T) mit dem Probengefäß (,2) zur vorübergehenden
Aufbewahrung einer vorbestimmten Menge des von der gewählten Flasche (T) in das Probengefäß (2) abgezogenen
Reagenzes (R) bei Einwirkung von reduziertem Druck auf das
Probengefäß (2) verbinden, zweite Verbindungsleitungen (16,
17, 10, 20, C, D, I) zur Verbindung des Probengefäßes (2) mit
dem Reaktionsgefäß (6), Mittel (4, 5) zur Erzeugung von reduziertem
Druck, eine Quelle (3) für unter Druck stehendes Gas zum Herausdrücken des aufbewahrten Reagenzes (R) aus dem Probengefäß
(2) in das Reaktionsgefäß (6) bei Einwirkung des unter Druck stehenden Gases auf das Probengefäß (2) und dritte
Verbindungsleitungen (H, 12, 13, 14, B, E, F, G, H) zur Verbindung
des Probengefäßes (2) mit den Mitteln (4, 5) zur Erzeugung von reduziertem Druck zur Einwirkung des reduzierten
Drucks auf das Probengefäß (2) und alternativ zur Verbindung
mit der Quelle (3) für das unter Druck stehende Gas zur Einwirkung
des unter Druck stehenden Gases auf das Probengefäß (2).
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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierten Druck erzeugenden Mittel (4, 5) eine Kammer (4) und eine mit dieser verbundene Vakuumpumpe (5),
zur Erzeugung von vermindertem Druck in der Kammer (4) aufweisen.
k 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierten Druck erzeugenden Mittel (4, 5) eine Kammer (4) mit einem unveränderlichen
Volumen aufweisen.
4.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierten Druck
erzeugenden Mittel (4, 5) eine Kammer (4) mit variablem Volumen
aufweisen.
f
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Verbindungsleitungen (16, 17, 18, 20,C, D, I) das Reaktionsgefäß (6)
mit der Quelle (3) für unter Druck stehendes Gas nach Hineindrücken des Reagenzes (R) in .das Reaktionsgefäß (6) z-ur-Ein-'
leitung des Gases in das Reaktionsgefäß (6) unter Aufschäumen
im Reaktionsgefäß -■(.€) verbinden.
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6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Verbindungsleitungen die reduzierten Druck erzeugenden Mittel (4,5)
mit dem Reaktionsgefäß (6) nach Vervollständigung der Umsetzung einer Syntheseverfahrensstufe im Reaktionsgefäß (6)
verbinden und ferner ein zwischen dem Reaktionsgefäß (6)
und den reduzierten Druck erzeugenden Mitteln (4, 5) angeordnetes Abfallgefäß (7) zum Abzug irgendeines nach Vervollständigung der Umsetzung einer Verfahrensstufe im Reaktionsgefäß (6) verbleibenden Reagenzes durch den reduzierten Druck
in das Abfallgefäß (7) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Programmiereinrichtung
(8) zur Regelung des Betriebs der ersten (10-10n#
A) der zweiten (16, 17, 18, 20, C, D, I) und der dritten
Verbindungsleitungen (11, 12, 13, 14, B, E, F, G, H) gemäß einem vorbestimmten Programm enthält.
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