Роль захисних груп є вирішальною в синтезі пептидів і нуклеїнових кислот, особливо в синтезі складних молекул, таких як пептиднуклеїнові кислоти (PNA). PNA — це аналог ДНК із пептидним скелетом, основний скелет якого складається з N (2-аміноетил)-гліцину та основ нуклеїнової кислоти, з’єднаних метиленкарбонільними групами. У процесі синтезу PNA використання захисних груп призначене для захисту конкретних функціональних груп, запобігання їх витрачанню в непотрібних реакціях і забезпечення ефективного синтезу та очищення цільових молекул.
Вибір і призначення захисних основ
Захист амінокислот: у синтезі PNA група гуанідину аргініну має сильну нуклеофільність і лужність, тому її необхідно захистити, щоб запобігти її видаленню в кислотних і лужних умовах. Загальні захисні групи включають трет-бутоксикарбоніл, нітро, толуолсульфоніл, трифторацетил, бензилоксиформіл тощо. Наприклад, гуанідинову групу аргініну можна захистити біс-алілкарбонілом і остаточно видалити за допомогою паладієвого каталізу.
Захист карбоксильних груп: карбоксильні групи в пептидних ланцюгах також можуть потребувати захисту, щоб запобігти їх участі в небажаних реакціях. Наприклад, при синтезі ILE Glu (-pip) аміногрупа ILE захищена FMOC, тоді як карбоксильна група GLU захищена TBU.
Захист хромофора: п-нітроанілін (хромофор у PNA) має низьку нуклеофільність через сильний електроновіднімаючий ефект нітрогруп, що ускладнює зв’язок з амінокислотами за допомогою звичайних методів конденсації амідів. У цьому винаході проблема з'єднання п-нітроаніліну вирішується шляхом спочатку з'єднання п-фенілендіаміну з амінокислотою, а потім її окислення. Такий спосіб більш екологічний, безпечний, має більшу врожайність.