Реакция EDC и NHS друг с другом в воде без присутствия карбоновой кислоты

[Miriada]

Здравствуйте, коллеги!

Столкнулась с интересным наблюдением и хотела бы узнать ваше мнение.

 

При смешивании EDC·HCl и NHS в небольшом количестве воды (без добавления карбоновой кислоты) и при высоких концентрациях реагентов происходит быстрое выделение газа (пузырьки) и заметный нагрев раствора.

 

Вопросы:

 

Могут ли EDC и NHS реагировать друг с другом напрямую в воде в отсутствие карбоновой кислоты, какие аддукты, реакционные интермедиаты они могут давать, которые впоследствии могут модифицировать амины?

 

Что может быть источником газовыделения - возможно ли разложение EDC или его аддуктов с NHS с выделением CO₂, N₂, или какого-либо другого газа?

 

Какие побочные реакции могут происходить в такой системе и приводить к тепловому эффекту?

 

Любые статьи, механизмы или практический опыт будут очень полезны. Спасибо!

Изменено 21 Июня, 2025 в 08:46 пользователем Miriada

[chemister2010]

Если вы расшифруете сокращения EDC·HCl и NHS вам ответят быстрее.

[Miriada]

Спасибо! Добавила полные названия и структурные формулы для обоих реагентов. 

[ash111]

В 21.06.2025 в 06:13, Miriada сказал:

Здравствуйте, коллеги!

Столкнулась с интересным наблюдением и хотела бы узнать ваше мнение.

 

При смешивании EDC·HCl и NHS в небольшом количестве воды (без добавления карбоновой кислоты) и при высоких концентрациях реагентов происходит быстрое выделение газа (пузырьки) и заметный нагрев раствора.

 

Вопросы:

 

Могут ли EDC и NHS реагировать друг с другом напрямую в воде в отсутствие карбоновой кислоты, какие аддукты, реакционные интермедиаты они могут давать, которые впоследствии могут модифицировать амины?

 

Что может быть источником газовыделения - возможно ли разложение EDC или его аддуктов с NHS с выделением CO₂, N₂, или какого-либо другого газа?

 

Какие побочные реакции могут происходить в такой системе и приводить к тепловому эффекту?

 

Любые статьи, механизмы или практический опыт будут очень полезны. Спасибо!

Вы эти NHS-эфиры кислот для радикальной химии или для электрохимии получаете? А почему в воде?) ДМФ обычно берется или ацетонитрил

Как бы не кислород то был, газ этот

[ash111]

Cначала получается вот такое

и потом оно окисляет воду и получается вот такое

Там еще правда хлорид ион есть, и если он окисляется.. то оооо, вообще весело😄

[Miriada]

На самом деле, я смешивала EDC и NHS в воде, чтобы проверить свою гипотезу.

 

Дело в том, что EDC и NHS использовались для конъюгации инсулина к наночастицам, покрытым 3-меркаптопропионовой кислотой. Протокол был разработан не мной, и у меня есть немало вопросов к самой процедуре, но моя задача заключалась в масштабировании процесса.

 

Процедура достаточно простая. К небольшой аликвоте раствора наночастиц добавляется EDC·HCl и NHS, затем смесь дополнительно разбавляется водой (именно здесь, как мне кажется, и начинается быстрая реакция между EDC и NHS). Раствор перемешивается в течение часа при 4 °C для активации карбоксильных групп. Затем добавляется карбонатно-бикарбонатный буфер, и pH раствора поднимается до 10 (я предполагаю, что на этом этапе NHS-эфиры уже начинают разрушаться). После этого вводится инсулин, растворённый в воде с добавлением 0.1 M HCl, и реакционная масса перемешивается ещё 4 часа. Далее проводится очистка методом диализа.

 

Мне удалось показать, что эффективность конъюгации в таком процессе крайне низкая — её практически нет. Однако что интересно: HPLC-анализ стабильно показывает три пика — чистый инсулин и две его модифицированные формы (побочные продукты). Образование этих побочных форм происходит селективно (одна примесь составляет 35%, вторая 10%). Если исключить эти два реагента из протокола, побочные фракции исчезают полностью, на HPLC хроматограмме остается один пик чистого инсулина.

В общем, я предположила, что обе модификации обусловлены действием EDC и NHS или продуктами их взаимодействия или продуктами их разложения, и решила проверить на практике, что происходит с этими реагентами. 

[Miriada]

В литературе еще такой пример есть 

[ash111]

В 22.06.2025 в 11:15, Miriada сказал:

для конъюгации инсулина к наночастицам, покрытым 3-меркаптопропионовой кислотой.

то есть аминогруппы инсулина амидируются кислотными остатками меркаптопропионовой кислоты.. а к наночастицам эта кислота чем прикреплена? просто адсорбцией?

 

В 22.06.2025 в 11:15, Miriada сказал:

К небольшой аликвоте раствора наночастиц добавляется EDC·HCl и NHS, затем смесь дополнительно разбавляется водой (именно здесь, как мне кажется, и начинается быстрая реакция между EDC и NHS). Раствор перемешивается в течение часа при 4 °C для активации карбоксильных групп. Затем добавляется карбонатно-бикарбонатный буфер, и pH раствора поднимается до 10 (я предполагаю, что на этом этапе NHS-эфиры уже начинают разрушаться).

Значит смотри.. У тебя есть условная кислота (на наночастицах), обозначим ее как R-COOH. Ты добавляешь туда EDC·HCl, и у тебя получается сначала

а потом вот эта очень активная форма атакуется по карбоксильному углероду гидроксиламиновым кислородом NHS 

 

[Miriada]

Я еще думала, что нагрев может быть связан с экзотермическим гидролизом EDC, а пузырьки - это, вероятно, CO2 из воды. pH нашей Milli-Q воды около 7.5–8, возможно из-за растворённого бикарбоната. При добавлении NHS pH понижается, что может способствовать выделению CO₂.

 

 

Имеет ли это смысл?

 

[ash111]

И вот она твоя активная частица

в которой этот NHS-активатор затем замещается на инсулиновые активные аминные группы

В 22.06.2025 в 11:27, Miriada сказал:

В литературе еще такой пример есть 

Да, по всей видимости это и происходит) я чувствовал что должна быть гдето углекислота, но такой механизм не знал))

В 22.06.2025 в 11:30, Miriada сказал:

Имеет ли это смысл?

Вполне, конечно