Festphasensynthese

Festphasensynthese bezeichnet eine Klasse der organischen Synthese, bei der der zu synthetisierende Molekülbaustein kovalent an einem festen, unlöslichen Träger gebunden ist. Typischerweise handelt es sich um ein polymeres Harz, auf dem Bausteine schrittweise durch Kopplungsreaktionen installiert werden. Reagenzien und Lösungsmittel befinden sich in der Lösung, der Träger dient als Festphase; Nebenprodukte und Überschüsse werden durch Waschen entfernt. Dadurch lässt sich das Zielmolekül schrittweise aufbauen, ohne dass es während der Synthese vollständig in Lösung bleibt.

Historisch entstand die Festphasensynthese in den 1960er Jahren durch Robert Bruce Merrifield für Peptide (SPPS). Seitdem wurde das Prinzip auf Oligonukleotide, kleine Moleküle und Bibliothekssynthese übertragen und zu einem zentralen Werkzeug in der organischen und Biomolekularchemie.

Der Aufbau erfolgt auf dem Harz in wiederholten Zyklen aus Deprotektion der Schutzgruppe und Kopplung des nächsten Bausteins. Gängige Schutzgruppen sind Fmoc (basislabile) oder BOC (säurelabile). Kopplungen nutzen Reagenzien wie DIC/HOBt, HATU, DCC oder PyBOP. Nach jedem Schritt werden Überschussreagenzien gespült. Am Ende erfolgt die Freisetzung des Endprodukts vom Harz, meist durch Cleavage mit TFA und geeigneten Scavenger-Molekülen.

Übliche Harze sind Polystyren-DVB- oder PEG-basierte Materialien. Linker bestimmen Freisetzungsbedingungen und Ausbeute. Die Wahl von Harz und Lösungsmitteln beeinflusst Swelling, Reaktionskinetik und die Stabilität des Systems.

Zu den Vorteilen gehören einfache Reinigung, potenzielle Automatisierung und Bibliotheksherstellung. Einschränkungen ergeben sich aus Diffusionslimitationen, sterischer Hinderung, Empfindlichkeiten von Funktionsgruppen sowie Kosten und Skalierbarkeit.

Anwendungen umfassen Peptidsynthese, Oligonukleotidsynthese und die Generierung kleiner Molekülbibliotheken in der pharmazeutischen und chemischen Forschung.