Étude sur l'application de solvants eutectiques profonds à la synthèse et à la déprotection de peptides verts
Étude sur l'application de solvants eutectiques profonds à la synthèse et à la déprotection de peptides verts
Grâce à leur excellente biocompatibilité et à leur diversité structurale, les peptides sont largement utilisés dans le domaine biomédical, notamment pour l'administration de médicaments et l'ingénierie tissulaire. La polymérisation par ouverture de cycle des NCA est une méthode courante de synthèse des polymères peptidiques ; cependant, les monomères NCA sont extrêmement sensibles à l'humidité, sujets à la dégradation, à la terminaison de chaîne et à d'autres réactions secondaires, ce qui exige des conditions anhydres strictes et limite la production à grande échelle. De plus, les groupes tert-butyle sont fréquemment utilisés comme groupes protecteurs en synthèse peptidique, et les méthodes de déprotection traditionnelles font appel à des acides forts et à des réactifs toxiques, ce qui les rend néfastes pour l'environnement. Afin de pallier ces problèmes, Jia Yao, de l'Université de Technologie de Tianjin, a mené des recherches sur la synthèse et la déprotection écologiques des peptides par des solvants eutectiques profonds, proposant ainsi de nouvelles approches pour une préparation efficace et respectueuse de l'environnement.
L'étude s'est d'abord concentrée sur la résolution du problème de sensibilité à l'humidité de la polymérisation par ouverture de cycle du NCA. Après avoir testé 18 combinaisons hydrophobes, un solvant eutectique profond hydrophobe, le [camphre][acide décanoïque], a été développé avec succès. Ce solvant présente une forte hydrophobicité et une grande stabilité thermique, avec une teneur en eau à saturation de seulement 0,023 %, empêchant efficacement l'eau d'interférer avec les monomères de NCA et permettant une polymérisation stable à l'air libre. Les expériences ont montré que la réaction de polymérisation se déroulait normalement même en conditions d'humidité élevée et d'ajout direct d'eau, avec plus de 99 % de monomères de NCA préservés, un résultat bien supérieur aux solvants DMF traditionnels. De plus, le système résiste à des températures élevées de 85 °C, ce qui améliore significativement la vitesse de polymérisation, avec une énergie d'activation apparente de seulement 27,7 kJ/mol, tandis que le produit conserve une structure secondaire en hélice α sans racémisation observée.
Ce solvant eutectique profond hydrophobe présente une grande universalité et est compatible avec divers initiateurs tels que la benzylamine, la triéthylamine et le LiHMDS. Il permet la polymérisation par ouverture de cycle de sept monomères NCA courants, dont l'alanine, la phénylalanine et la lysine, produisant des polymères à distribution de masse moléculaire étroite. De plus, l'alimentation en plusieurs étapes a permis la synthèse de polymères peptidiques antimicrobiens contenant 8 blocs alternés, présentant une forte activité antibactérienne contre Escherichia coli et Staphylococcus aureus tout en conservant une bonne biocompatibilité. Ce procédé ouvre ainsi une nouvelle voie pour la conception et la synthèse de peptides fonctionnels. Le système permet également une mise à l'échelle jusqu'à plusieurs dizaines de grammes, avec un rendement de 75 %, démontrant son potentiel de production industrielle.
Lors de l'étape de déprotection des peptides, l'étude a mis au point un solvant eutectique profond acide, le [camphre][acide formique], permettant une élimination douce, efficace et sélective des groupements protecteurs tert-butyle. Ce solvant est légèrement acide et ne nécessite pas de réactifs corrosifs tels que l'acide trifluoroacétique. À 70 °C pendant 18 heures, le taux de déprotection du poly(γ-benzyl-L-glutamate tert-butyl ester) a atteint 93,8 %. En portant la température à 120 °C, le temps de réaction a été réduit à 3 heures et le taux de déprotection a atteint 100 %, la structure du produit restant intacte, sans clivage de chaîne ni racémisation.
Des tests de sélectivité ont confirmé que le système élimine uniquement les groupements protecteurs tert-butyle sans affecter les groupements benzyle ou Fmoc, démontrant ainsi une excellente sélectivité. De plus, la méthode est très polyvalente et permet la déprotection tert-butyle de polymères tels que le poly(acrylate de tert-butyle) et le poly(méthacrylate de tert-butyle), ainsi que de divers dérivés de petites molécules, garantissant une pureté élevée du produit et un post-traitement simple. Comparé aux méthodes traditionnelles, ce système de déprotection est écologique, non toxique, facile à mettre en œuvre et économique, ce qui en fait une alternative idéale aux procédés de déprotection classiques par acides forts.
Les deux types de solvants eutectiques profonds développés dans cette étude répondent respectivement aux principaux problèmes rencontrés par l'industrie lors de la polymérisation par ouverture de cycle de l'acide natriurétique (NCA), à savoir sa sensibilité à l'eau et la forte contamination due à la déprotection du groupe tert-butyle. Ils permettent ainsi une synthèse et une déprotection peptidiques plus écologiques et plus efficaces. Le solvant [camphre][acide décanoïque] surmonte les limitations des procédés anhydres et simplifie le processus de production ; le solvant [camphre][acide formique] permet une déprotection douce et sélective, réduisant ainsi les risques environnementaux. Ces résultats améliorent non seulement la théorie de la synthèse peptidique verte, mais apportent également un soutien technique à la production industrielle de polymères peptidiques, ce qui est d'une grande importance pour le développement durable du secteur des biomatériaux.
Référence : Yao, J. Synthèse et déprotection écologiques et efficaces de peptides dans des solvants eutectiques profonds [D]. Université polytechnique de Tianjin, 2025.
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