Suojaryhmien rooli on ratkaiseva peptidien ja nukleiinihappojen synteesissä, erityisesti monimutkaisten molekyylien, kuten peptidinukleiinihappojen (PNA) synteesissä. PNA on DNA-analogi, jossa on peptidin kaltainen runko, jonka päärunko koostuu N (2-aminoetyyli) -glysiinistä ja nukleiinihappoemäksistä, jotka on yhdistetty metyleenikarbonyyliryhmillä. PNA:n synteesiprosessissa suojaryhmien käyttö on suojata tiettyjä funktionaalisia ryhmiä, estää niitä kulumasta tarpeettomiin reaktioihin sekä varmistaa kohdemolekyylien tehokas synteesi ja puhdistus.
Suojapohjien valinta ja toiminta
Suojaavat aminohapot: PNA:n synteesissä arginiinin guanidiiniryhmällä on vahva nukleofiilisyys ja alkalisuus, ja se on suojattava, jotta se ei poistu happamissa ja emäksissä. Yleisiä suojaryhmiä ovat tert-butoksikarbonyyli, nitro, tolueenisulfonyyli, trifluoriasetyyli, bentsyylioksiformyyli jne. Esimerkiksi arginiinin guanidiiniryhmä voidaan suojata bisallyylikarbonyylillä ja lopuksi poistaa käyttämällä palladiumkatalyysiä.
Karboksyyliryhmien suojaaminen: Peptidiketjujen karboksyyliryhmät saattavat myös tarvita suojausta estääkseen niitä osallistumasta ei-toivottuihin reaktioihin. Esimerkiksi ILE Glu:n (-pip) synteesissä ILE:n aminoryhmä on suojattu FMOC:lla, kun taas GLU:n karboksyyliryhmä on suojattu TBU:lla.
Kromoforin suojaaminen: p-nitroaniliinilla (PNA:n kromofori) on huono nukleofiilisyys johtuen nitroryhmien voimakkaasta elektroneja vetävästä vaikutuksesta, mikä vaikeuttaa yhdistämistä aminohappoihin yleisillä amidikondensaatiomenetelmillä. Esillä olevassa keksinnössä p-nitroaniliinin yhdistämisongelma ratkaistaan yhdistämällä ensin p-fenyleenidiamiini aminohappoon ja sitten hapettamalla se. Tämä menetelmä on ympäristöystävällisempi, turvallisempi ja tuottoisempi.