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多肽化学合成的基本介绍
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2019/03/15
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生命科学仪器综合讨论
多肽化学合成方法,包括
液相
和固相两种方法。
液相
合成方法现在主要采用BOC和Z两种保护方法,现在主要应用在短肽合成,如阿斯巴甜,力肽,催产素等,其相对与固相合成,具有保护基选择多,成本低廉,合成规模容易放大的许多优点。【请移步百度搜“合肥国肽生物”即可】与固相合成比较,
液相
合成主要缺点是,合成范围小,一般都集中在10个氨基酸以内的多肽合成,还有合成中需要对中间体进行提纯,时间长,工作量大。固相合成方法现在主要采用FMOC和BOC两种方法,它具有合成方便,迅速,容易实现自动化,而且可以比较容易的合成到30个氨基酸左右多肽。
1.氨基酸保护基
20种常见氨基酸,根据侧链可以分为几类:脂肪族氨基酸(Ala,Gly,Val,Leu,Ile,),芳香族氨基酸(Phe,Tyr,Trp,His),酰胺或羧基侧链氨基酸(Asp,Glu,Asn,Gln),碱性侧链氨基酸(Lys,Arg),含硫氨基酸(Cys,Met),含醇氨基酸(Ser,Thr),亚氨型基酸(Pro)。多肽化学合成中氨基酸的保护非常关键,直接决定了合成能够成功的关键。因为常见的20中氨基酸中有很多都是带有活性侧链的,需要进行保护,一般要求,这些保护基在合成过程中稳定,无副反应,合成结束后可以完全定量的脱除。合成中需要进行保护的氨基酸包括:Cys,Asp,Glu,His,Lys,Asn,Gln,Arg,Ser,Thr,Trp,Tyr。需要进行保护的基团:羟基,羧基,巯基,氨基,酰胺基,胍基,吲哚,咪唑等。其中Trp也可以不保护,因为吲哚性质比较稳定。当然在特殊的情况下,有些氨基酸也可以不保护,象,Asn,Gln ,Thr,Tyr。
氨基酸侧链保护基团非常多,同一个侧链有多种不同的保护基,可以在不同的条件下选择性的脱除,这点在环肽以及多肽修饰上具有很重要的意义。而且侧链保护基和选择的合成方法有密切的关系,
液相
和固相不一样,固相中BOC和FMOC策略也不一样,从某种意义上看,多肽化学就是氨基酸保护基的灵活运用与搭配。关于侧链保护基的使用,请参考王德心的《固相有机合成——原理及应用指南》第四章,我们这里主要介绍Cys,Lys,Asp的几种保护基及其脱除方法。Cys最常见的保护基有三种,Trt,Acm,Mob,这三个保护基可以完成多对二硫键多肽的合成。Lys最常见的保护基有:Boc,Fmoc,Trt,Dde,Allyl,这对于固相合成环肽提供了很多正交的保护策略。Asp最常见的保护基有:Otbu,OBzl,OMe,OAll,OFm,同样也提供了多种正交的保护策略。
2.多肽缩合试剂
目前多肽合成中,主要采用羧基活化方法来完成接肽反应,最早使用的是将氨基酸活化为酰氯,叠氮,对称酸酐以及混合酸酐的方法,但是由于这些条件下,存在氨基酸消旋,以及反应试剂危险以及制备比较复杂,逐渐被后来的缩合试剂取代,按照其结构可以分为两种:缩合试剂主要有:碳二亚胺型,鎓盐型(Uronium)。
3.碳二亚胺型
主要包括:DCC,DIC,EDC.HCl等。采用DCC进行反应,由于反应中生成的DCU,在DMF中溶解度很小,产生白色沉淀,所以一般不用在固相合成中,但是由于其价格便宜,在
液相
合成中,可以通过过滤除去,应用仍然相当广泛。EDC.HCl因为其水溶解性的特点,在多肽与蛋白的连接中使用比较多,而且也相当成功。但是该类型的缩合试剂的一个最大的缺点,就是如果单独使用,会有比较多的副反应,但是研究表明如果在活化过程中添加HOBt,HOAt等试剂,可以将其副反应控制在很低的范围。
多肽合成方法比较
1.
液相
多肽合成(solution phase synthesis)
液相
多肽合成现在仍然广泛的使用,在合成短肽和多肽片段上具有合成规模大,合成成本低的显著优点,而且由于是在均相中进行反应,可以选择的反应条件更加丰富,象一些催化氢化,碱性水解等条件,都可以使用,这在固相中,使用却由于反应效率低,以及副反应等原因,无法应用。
液相
多肽合成中主要采用BOC和Z两种反应策略。
2.固相多肽合成
固相多肽合成现在使用的主要有两种策略:BOC和FMOC两种。BOC方法合成过程中,需要反复使用TFA脱BOC,而且在最后从树脂上切割下来需要使用HF,由于HF必须使用专门的仪器进行操作,而且切割过程中容易产生副反应,因此现在使用受到实验条件限制,使用也逐渐减少。FMOC方法反应条件温和,在一般的实验条件下就可以进行合成,因此,也得到了非常广泛的应用。
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