Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Малемид — H2C2(CO)2NH формулалы химиялық қосылыс (суретті қараңыз). Бұл қанықпаған имид органикалық синтезде маңызды құрылыс блогы болып табылады. Атауы малей қышқылы және имидтің – C(O)NHC(O) функционалдық тобының қысқартылған түрі. Малеимидтер – NH тобы алкил немесе арил топтарымен (мысалы, тиісінше метил немесе фенил) алмастырылған малеимидтің туындыларының класын да сипаттайды. Субституент сонымен қатар кішкентай молекула (биотин, флуоресцентті бояғыш, олигосахарид немесе нуклеин қышқылы), реакцияға қабілетті топ немесе полиэтиленгликоль сияқты синтетикалық полимер болуы мүмкін. Малеимид полиэтиленгликолімен химиялық түрлендірілген адам гемоглобині MP4 деп аталатын қан құюға қолданылатын зат болып табылады.
Maleimide is a chemical compound with the formula H2C2(CO)2NH (see diagram). This unsaturated imide is an important building block in organic synthesis. The name is a contraction of maleic acid and imide, the C(O)NHC(O) functional group. Maleimides also describes a class of derivatives of the parent maleimide where the NH group is replaced with alkyl or aryl groups such as a methyl or phenyl, respectively. The substituent can also be a small molecule (such as biotin, a fluorescent dye, an oligosaccharide, or a nucleic acid), a reactive group, or a synthetic polymer such as polyethylene glycol. Human hemoglobin chemically modified with maleimide polyethylene glycol is a blood substitute called MP4.
Органикалық химия
Малеимид және оның туындылары аминдермен өңдеу және содан кейін сусыздану арқылы малейлік ангидридтен дайындалады. Малеимидтердің реактивтілігінің ерекшелігі – олардың қос байланысқа Майкл қосылыстары немесе Дильс-Альдер реакциялары арқылы қосылуға бейімділігі. Бисмалеймидтер – азот атомдарымен байланыстырғыш арқылы байланысқан екі малеимид тобы бар қосылыстар класы. Олар термореактивті полимер химиясында байланыстырушы реагенттер ретінде қолданылады. Малеимид тобының басқа реактивті топпен, мысалы, белсендірілген N-гидроксисукцинимид эфирімен байланысы бар қосылыстар малеимид гетеробифункционалдық реагенттер деп аталады (мысалы, SMCC реагентін қараңыз). және *Pe. multicolor*-дан пенколид.
Maleimide and its derivatives are prepared from maleic anhydride by treatment with amines followed by dehydration. A special feature of the reactivity of maleimides is their susceptibility to additions across the double bond either by Michael additions or via Diels Alder reactions. Bismaleimides are a class of compounds with two maleimide groups connected by the nitrogen atoms via a linker, and are used as crosslinking reagents in thermoset polymer chemistry. Compounds containing a maleimide group linked with another reactive group, such as an activated N hydroxysuccinimide ester, are called maleimide heterobifunctional reagents (for example, see SMCC reagent). and pencolide from Pe. multicolor
Биотехнология және фармацевтикалық қолдану
Малеимидті катализдейтін әдістер биоконъюгацияда ең көп қолданылатын әдістердің қатарында. Протеиндердегі цистеин қалдықтарына өте жоғары реакция жылдамдығы және айқын таңдаулылығының арқасында, мақсатты терапиялық препараттарды, протеиндерді олардың биологиялық контекстінде зерттеуге арналған жиынтықтарды, протеинге негізделген микромассивтерді немесе протеиндерді бекіту үшін көптеген малеимид гетеробифункционалды реагенттер қолданылады. Мысалы, перспективалы мақсатты дәрілік терапиялар, антидене-дәрі конъюгаттары үш негізгі компоненттен тұрады: моноклоналды антидене, цитотоксикалық дәрі және линкер молекуласы, көбінесе малеимид тобын қамтиды, ол тиолдар немесе диендер арқылы антиденеге дәріні конъюгациялайды. Полиэтиленгликоль тізбегіне байланысты малеимидтер жиі протеиндерді беттерге бекіту үшін икемді линкерлер ретінде қолданылады. Қос байланыс цистеиндегі тиол тобымен тез ретро-Михаэль реакциясына түседі, нәтижесінде тұрақты көміртегі-күкірт байланысы пайда болады. Цистеиндер емдеу мақсатындағы сайтқа таңдаулы модификациялар үшін жиі қолданылады, себебі сульфидрил топтарымен толық биоконъюгация жылдамдығы жоғары, бұл цитотоксикалық дәрінің жоғары мөлшерін енгізуге мүмкіндік береді. Полиэтилен тізбегінің екінші ұшын бұрандаға немесе қатты тірекке бекіту, егер бұл молекулаларда тиол топтары болмаса, протеинді ерітіндідегі басқа молекулалардан оңай бөлуге мүмкіндік береді. Малеимид функционалды полимерлер мен липосомалар тиолды қамтитын муциндермен реакциялардың нәтижесінде шырышты қабық бетіне жабысу қабілетін (мукоадгезия) арттырады. Бұл трансмукозалық дәрі жеткізу үшін дозалық формаларды жобалауда қолданылуы мүмкін. Малеимид-тиол аддукттарын түзетін ретро-Михаэль реакциялары нақты бақылауды талап етеді. Аддукттарды құрайтын препараттардың мақсатты қабілеті in vivo тұрақсыздығына байланысты оңай бұзылуы немесе жоғалуы мүмкін. Тұрақсыздық негізінен тиосукцинимидтің түзілуіне байланысты, ол тиол және глутатион алмасу реакциясына қатысуы мүмкін. Содан кейін B-элиминациялық реакция жүреді, нәтижесінде мақсаттан тыс белсенділік және препараттың тиімділігінің төмендеуі пайда болады. Қазіргі уақытта тиоэстерлерді, мысалы тиосукцинимидтерді тұрақтандырудың жалпы әдісі жоқ, сондықтан дәрілердегі мақсаттан тыс әсерлерін жоюға болады. Бірақ тиол алмасуымен байланысты проблемаларды бірнеше бақыланатын әдістер арқылы азайтуға болады. Тиосукцинимидтің бес мүшелі сақинасын гидролиздеу тұрақты гидролизатты құрайды, бұл малеимид-тиол байланысының жойылуын болдырмайды. Сақинаны ашу гидролизі үшін арнайы катализаторлар мен негіздер қажет, олар биологиялық үйлесімді болмауы мүмкін және қатал жағдайларға әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, оң зарядталған ортадағы цистеиндер немесе электронды тартып алу тобы тиосукцинимид сақинасының өзіндік гидролизденуіне мүмкіндік береді. Күрделі молекулалық дизайн және синтез бұл процестерді әлеуетті түрде қиын етеді. Гидролизбен байланысты тағы бір мәселе N-арил алмастырылған туындыларына қарағанда N-алкил алмастырылған туындыларына қолданғанда туындайды, себебі олар тұрақты аддукттар алу үшін тым баяу гидролизделеді. Малеимид-тиол аддукттарын тұрақтандырудың баламалы әдісі тиосукцинимид байланысын бір молекулалық күш спектроскопиясы арқылы созу болып табылады.
Maleimide mediated methodologies are among the most used in bioconjugation. Due to exceptionally fast reaction rates and significantly high selectivity towards cysteine residues in proteins, a large variety of maleimide heterobifunctional reagents are used for the preparation of targeted therapeutics, assemblies for studying proteins in their biological context, protein based microarrays, or proteins immobilisation. For instance, emerging promising targeted drug therapies, antibody drug conjugates, are constituted of three main components: a monoclonal antibody, a cytotoxic drug, and a linker molecule often containing a maleimide group, which conjugates the drug through thiols or dienes to the antibody. Maleimides linked to polyethylene glycol chains are often used as flexible linking molecules to attach proteins to surfaces. The double bond readily undergoes a retro Michael reaction with the thiol group found on cysteine to form a stable carbon sulfur bond. Cysteines are often used for site selective modifications for therapeutic purposes because of the rapid rate of complete bioconjugation with sulfhydryl groups, allowing for higher levels of cytotoxic drug incorporations. Attaching the other end of the polyethylene chain to a bead or solid support allows for easy separation of protein from other molecules in solution, provided these molecules do not also possess thiol groups. Maleimide functionalised polymers and liposomes exhibit enhanced ability to adhere to mucosal surfaces (mucoadhesion) due to the reactions with thiol containing mucins. This could be applicable in the design of dosage forms for transmucosal drug delivery. The retro Michael reactions resulting in maleimide thiol adducts require precise control. The targeting ability of drugs containing the adducts can be easily hindered or lost due to their instability in vivo. The instability is mainly attributed to the formation of the thiosuccinimide which might be involved in thiol exchange reaction with glutathione. B elimination reaction follows, resulting in off target activity and a loss of efficacy of the drugs. Currently, there is no general method for stabilizing thioesters, such as thiosuccinimides, so that their off target effects can be eliminated in drugs. But mitigation of problems associated with thiol exchange is possible via several controlled techniques. Hydrolyzing the thiosuccinimide five membered ring forms a stable hydrolysate, which prevents elimination of the maleimide thiol bond. The process of ring opening hydrolysis requires special catalysts and bases, which may not be biocompatible and lead to harsh conditions. Alternatively, cysteines in the positively charged environment or an electron withdrawing group enable the thiosuccinimide ring to undergo self hydrolysis. Complex molecular designs and syntheses make these processes potentially problematic. Another problem with hydrolysis arises if it is applied to N alkyl substituted derivatives instead of the N aryl substituted derivatives because they hydrolyze at a rate that’s too slow to yield consistently stable adducts. An alternative method of stabilizing the maleimide thiol adducts is to stretch the thiosuccinimide linkage through single molecule force spectroscopy.
Технологиялық қолдану
Моно және бисмалеймид негізіндегі полимерлер жоғары температурада қолданылатын жағдайларда пайдаланылады. Ал каучук тізбектеріне байланысты малеймидтер көбінесе шиналардағы каучукты күшейту үшін икемді байланыстырушы молекулалар ретінде қолданылады. Қос байланыс матрицадағы барлық гидрокси, амин немесе тиол топтарымен оңай реакцияға түсіп, сәйкесінше тұрақты көміртегі-оттегі, көміртегі-азот немесе көміртегі-күкірт байланысын қалыптастырады. Бұл полимерлер аэроғарыш саласында композиттерді жоғары температурада қолдану үшін қолданылады. Lockheed Martin компаниясының F 22 ұшағының құрылымының салмағы бойынша 17,5% бисмалеймид және 6,6% қатайтылған эпоксидтен тұрады. Lockheed Martin компаниясының F 35B (бұл американдық истребительдің STOVL нұсқасы) құрамында, қатар жоғары технологиялық көміртек талшықты терморезистентті полимерлік матрицалы композиттермен бірге, бисмалеймид материалдары да бар.
Mono and bismaleimide based polymers are used for high temperature applications up to Maleimides linked to rubber chains are often used as flexible linking molecules to reinforce rubber in tires. The double bond readily reacts with all hydroxy, amine or thiol groups found on the matrix to form a stable carbon oxygen, carbon nitrogen, or carbon sulfur bond, respectively. These polymers are used in aerospace for high temperature applications of composites. Lockheed Martin's F 22 extensively uses thermoset composites, with bismaleimide and toughened epoxy comprising up to 17.5% and 6.6% of the structure by weight respectively. Lockheed Martin's F 35B (a STOVL version of this US fighter) is reportedly composed of bismaleimide materials, in addition to the use of advanced carbon fiber thermoset polymer matrix composites.