固相合成基础--SPPS
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多肽是少于100个氨基酸脱水缩合形成的化合物,分子结构介于氨基酸和蛋白质之间,具有很高的生物活性。
随着多肽在药物研发、食品研究以及在化妆品领域的广泛应用(特别是生物制药的发展),多肽合成已然成为化学生物学研究的一个重要且不断增长的领域。
多肽合成反应1)末端氨基酸N端脱保护2)激活待添加氨基酸(C端脱保护)3)偶联成具有酰胺功能的肽4)重复上述步骤添加更多的氨基酸,直到得到目的肽多肽化学合成方法1)固相合成(SPPS):在聚合珠或树脂上从C端(羧基端)向N端(氨基端)固相合成多肽。
*Boc多肽合成法经典的多肽固相合成法,以Boc作为氨基酸α-氨基的保护基,苄醇类作为侧链保护基,Boc的脱除通常采用三氟乙酸(TFA)进行。
多肽合成时将已用Boc保护好的N-α-氨基酸共价交联到树脂上,TFA切除Boc保护基,N 端用弱碱中和。
肽链的延长通过二环己基碳二亚胺(DCC)活化、偶联进行,最终采用强酸氢氟酸(HF)法或三氟甲磺酸(TFMSA)将合成的目标多肽从树脂上解离。
在Boc多肽合成法中,为了便于下一步的多肽合成,反复用酸进行脱保护,一些副反应被带入实验中,例如多肽容易从树脂上切除下来,氨基酸侧链在酸性条件不稳定等。
FMOC-苯甘氨酸102410-65-1BOC-L-4-甲基苯丙氨酸80102-26-7BOC-L-羟脯氨酸13726-69-7*Cbz-氨基酸及衍生物CBZ-L-赖氨酸甲酯盐酸盐27894-50-42)偶联试剂:*活性酯/添加剂N-羟基硫代琥珀酰亚胺钠盐106627-54-71H-苯并三唑-1-基氧三吡咯烷基鏻六氟磷酸盐128625-52-5Fmoc-His(Trt)-Wang resin 100-200 mesh, 1%DVB,Substitution 0.3-0.8mmol/g。
发明英文解释: solid phase peptide synthesis 简写为SPPS在肽合成的技术方面取得了突破性进展的是R.Bruce Merrifield,他设计了一种肽的合成途径并定名为固相合成途径。
由于R.BruceMerrifield在肽合成方面的贡献,1984年获得了诺贝尔奖。
下面给出了肽固相合成途径的简单过程(合成一个二肽的过程)。
氯甲基聚苯乙烯树脂作为不溶性的固相载体,首先将一个氨基被封闭基团(图中的X)保护的氨基酸共价连接在固相载体上。
在三氟乙酸的作用下,脱掉氨基的保护基,这样第一个氨基酸就接到了固相载体上了。
然后氨基被封闭的第二个氨基酸的羧基通过N,Nˊ-二环己基碳二亚胺(DCC,Dicyclohexylcarbodiimide)活化,羧基被DCC活化的第二个氨基酸再与已接在固相载体的第一个氨基酸的氨基反应形成肽键,这样在固相载体上就生成了一个带有保护基的二肽。
重复上述肽键形成反应,使肽链从C端向N端生长,直至达到所需要的肽链长度。
最后脱去保护基X,用HF水解肽链和固相载体之间的酯键,就得到了合成好的肽。
固相合成的优点主要表现在最初的反应物和产物都是连接在固相载体上,因此可以在一个反应容器中进行所有的反应,便于自动化操作,加入过量的反应物可以获得高产率的产物,同时产物很容易分离。
化学合成多肽现在可以在程序控制的自动化多肽合成仪上进行。
Merrifield成功地合成出了舒缓激肽(9肽)和具有124个氨基酸残基的核糖核酸酶。
1965年9月,中国科学家在世界上首次人工合成了牛胰岛素。
固相合成法的诞生多肽合成研究已经走过了一百多年的光辉历程。
1902年,Emil Fischer 首先开始关注多肽合成,由于当时在多肽合成方面的知识太少,进展也相当缓慢,直到1932年,Max Bergmann等人开始使用苄氧羰基(Z)来保护α-氨基,多肽合成才开始有了一定的发展。
到了20世纪50年代,有机化学家们合成了大量的生物活性多肽,包括催产素,胰岛素等,同时在多肽合成方法以及氨基酸保护基上面也取得了不少成绩,这为后来的固相合成方法的出现提供了实验和理论基础。
化学合成活性肽及其在药物开发中的应用活性肽是一类由数个氨基酸残基组成的生物小分子,它们可以对生物体产生多种生理效应,如促进组织修复、抗炎、降血压、增加食欲等。
随着对活性肽的深入研究,人们发现它们在药物研究领域具有广泛的应用价值。
最初,活性肽主要通过动物体内或体外的提取方法获取,但是这种方法存在着制备效率低、纯度不高、批量生产困难等问题。
因此,化学合成活性肽成为一种常见的制备方法,不仅可以大规模制备、提高纯度、降低成本,还可以通过改变氨基酸序列、引入分子修饰、设计非天然肽等手段来获得具有更强效力和更好药代动力学特征的新药物。
一、化学合成活性肽的方法化学合成活性肽一般采用固相合成法(SPPS),它是由Robert Bruce Merrifield 博士1952年发明的。
这种方法以聚苯乙烯为载体,在其表面通过两端带有保护基的共价键与氨基酸残基结合,通过不断地重复这样的“偶联-保护-脱保护”反应步骤,将氨基酸残基一个一个地链接起来,形成所需的肽链。
最后,通过玻璃管柱层析、高效液相层析、质谱等手段对产品进行纯化和鉴定。
目前,化学合成活性肽已经成为一种成熟的制备技术,通过SPPS方法可以制备出几十个氨基酸残基以上的大分子肽,还可以在合成中引入不同的修饰基团、替代氨基酸残基、改变配位状态等方式来获得具有更好生物活性和更佳药代动力学特征的新型活性肽。
二、化学合成活性肽在药物研究开发中的应用1、利用活性肽进行靶向药物传递目前,靶向疗法是治疗癌症等疾病的主要手段之一。
活性肽在药物传递中具有很大的应用潜力。
例如,Tat肽可以穿透细胞膜,被广泛应用于药物递送,可以将多种药物靶向诱导癌细胞死亡。
2、开发具有生物活性的新型药物化学合成活性肽可以通过SPPS方法的组合和调整,获得具有新结构和新性质的活性肽。
这些新肽具有更好的药代动力学和更强的生物活性,可以用于制备更高效的药物。
例如,Exenatide是经过调整修改GLP-1中的两个氨基酸后合成得到的新型类胰岛素肽激动剂,具有良好的降糖和降体重的效果,在糖尿病治疗中得到了广泛的应用。
多肽固相合成法多肽固相合成法(Peptidesolid-phasesynthesis,简称SPS),又称为固相合成法,是一种特殊的分子生物学技术,它可以用于研究多肽结构、性质和功能的方法之一。
迄今为止,多肽固相合成方法已经成为最老的和最受欢迎的多肽合成方法。
因为它具有质量高、效率高、重现性好和经济性等优点,使得它在多肽和蛋白质合成之中占有重要地位。
多肽固相合成法一般由两个步骤组成:一是多肽合成本身,二是清洗和收率分离。
在多肽合成本身,使用一定的多肽合成试剂,及改变它们的环境和活性,使多肽按照从左往右的方向,连续构建出一个长链有机化合物。
在清洗和收率分离阶段,通过不同溶剂和改变酸碱度的方式,将多肽合成出物剥离,收集活性产物。
多肽固相合成有着很多的优点,使它成为多肽的生产技术的首选。
它可以有效地控制合成的多肽的质量,它是一种自动化的合成方法,具有高得多的重现性,且减少了许多人工操作,因而节约时间和金钱。
此外,多肽固相合成可以合成长度较大的多肽,从而为研究蛋白质结构提供有力支持;它可以有效地控制各种多肽的烷基化反应,从而制备出稳定性更好的多肽;多肽固相合成也可用于在不同位置引入荧光分子,从而可以用于荧光定量的研究。
多肽固相合成的技术不断发展,有着很多的变种,如SPPS,FP-SPPS,SPPS家族,TPP-SPPS,特别是TPP-SPPS,它可以在不影响产物纯度的情况下,大幅度提高多肽合成速度,可以大大提高产量和纯度,因此TPP-SPPS技术被认为是当今最有前途的多肽固相合成技术。
同时,多肽固相合成技术也存在一些不足,例如合成多肽的速度过慢,合成长度较大的蛋白质衍生物质无法满足需求;在合成过程中,多肽的合成稳定性有限,会影响最终产物的质量;在纯度较低的情况下,普通的多肽固相合成可能会因为操作不当出现异常产物。
因此,多肽固相合成法作为一种生物学技术,应当更加系统地掌握,深入研究,以便更好地发挥它的作用,以满足当代多肽研究领域的发展需求。
多肽固相流程Solid-phase peptide synthesis (SPPS) is a powerful technique for the efficient and controlled assembly of peptides. 固相肽合成(SPPS)是一种高效而受控的肽链组装技术。
It involves the step-by-step addition of amino acids to a growing peptide chain attached to a solid support. 它涉及将氨基酸逐步添加到连接到固相支持体上的肽链中。
This method allows for the rapid generation of peptides with high purity and yield, making it an essential tool for peptide synthesis. 这种方法可快速生成高纯度和收率的肽,使其成为肽合成的重要工具。
One of the key advantages of solid-phase peptide synthesis is the ability to easily purify the peptide product. 固相肽合成的一个关键优势是易于纯化肽产物。
After completion of the synthesis, the peptide remains attached to the solid support, allowing for simple and efficient purification steps. 在合成完成后,肽仍附着在固相支持体上,从而实现简单而有效的纯化步骤。
This can include washing away impurities and side products, ultimately leading to a highly purified peptide. 这包括清洗杂质和副产物,最终导致高度纯化的肽。
多肽药生产合成
多肽药物的生产合成涉及多个步骤,从确定氨基酸序列到最终产品的纯化。
以下是多肽药物生产合成的一般过程:
1. 序列设计:根据药物的治疗目标,科学家首先设计多肽的氨基酸序列。
这一步需要考虑多肽的生物活性、稳定性和溶解性。
2. 固相合成法(SPPS):目前多肽药物的生产主要采用固相合成法。
在此方法中,每个氨基酸的羧基被连接到一个不溶性的树脂上,然后逐个添加其他氨基酸,形成肽链。
每一步都伴随着侧链的保护和脱保护反应,以防止不必要的副反应。
3. 洗涤和脱保护:在每次添加一个氨基酸之后,必须彻底清洗树脂以除去未反应的试剂和副产品。
在整条肽链组装完成后,进行脱保护反应,释放出合成的多肽。
4. 裂解和纯化:多肽从树脂上裂解下来后,通常需要进一步的纯化步骤,如高效液相色谱(HPLC)或毛细管电泳等技术,以确保产品的纯度和一致性。
5. 分析和表征:使用质谱、核磁共振(NMR)和氨基酸分析等技术对多肽的结构和组成进行详细分析和表征。
6. 冻干和包装:纯化后的多肽通常通过冻干的方式保存,以延长其稳定性。
然后按照适宜的剂量单位进行包装,准备作为药物产品销售。
7. 质量控制:在整个生产过程中,必须严格执行质量控制措施,以确保所有批次的多肽药物都符合规定的安全性、纯度和效力标准。
多肽药物的生产合成是一个精细和复杂的过程,要求高度专业的设备和技术。
由于多肽分子本身的多样性和复杂性,合成过程中可能遇到多种挑战,如序列复杂性、合成效率、多肽稳定性和成本控制等。
随着技术的进步,多肽药物的生产方法也在不断优化,以提高产量、降低成本并简化生产流程。
金斯瑞多肽合成方法
金斯瑞的多肽合成方法主要包括多肽液相合成技术和多肽固相合成技术。
多肽液相合成技术(Liquid Phase Peptide Synthesis, LPPS)是传统的多
肽合成方法,通常用于大规模多肽、聚合多肽和难度多肽的合成。
多肽固相合成技术(Solid Phase Peptide Synthesis, SPPS)是目前通用的多肽合成方法。
不同于多肽液相合成方式,SPPS使用一个固相,如树脂作
为一个固相基质,很大程度上增强合成效率。
SPPS有两大显著的优势:树
脂可以保护羧基端氨基酸避免副反应;SPPS方式易于分离多肽产品。
另外,SPPS也允许高通量合成多肽。
以上信息仅供参考,建议咨询专业人士获取更准确的信息。
一、多肽合成概论1.多肽化学合成概述:1963年,R.B.Merrifield[1]创立了将氨基酸的C末端固定在不溶性树脂上,然后在此树脂上依次缩合氨基酸,延长肽链、合成蛋白质的固相合成法,在固相法中,每步反应后只需简单地洗涤树脂,便可达到纯化目的.克服了经典液相合成法中的每一步产物都需纯化的困难,为自动化合成肽奠定了基础.为此,Merrifield获得1984年诺贝尔化学奖.今天,固相法得到了很大发展.除了Merrifield所建立的Boc法(Boc:叔丁氧羰基)之外,又发展了Fmoc固相法(Fmoc:9-芴甲氧羰基).以这两种方法为基础的各种肽自动合成仪也相继出现和发展,并仍在不断得到改造和完善.Merrifield所建立的Boc合成法[2]是采用TFA(三氟乙酸)可脱除的Boc为α-氨基保护基,侧链保护采用苄醇类.合成时将一个Boc-氨基酸衍生物共价交联到树脂上,用TFA脱除Boc,用三乙胺中和游离的氨基末端,然后通过Dcc活化、耦联下一个氨基酸,最终脱保护多采用HF法或TFMSA(三氟甲磺酸)法.用Boc法已成功地合成了许多生物大分子,如活性酶、生长因子、人工蛋白等.多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质。
它是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物,由多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成。
到现在,人们已发现和分离出一百多种存在于人体的肽,对于多肽的研究和利用,出现了一个空前的繁荣景象。
多肽的全合成不仅具有很重要的理论意义,而且具有重要的应用价值。
通过多肽全合成可以验证一个新的多肽的结构;设计新的多肽,用于研究结构与功能的关系;为多肽生物合成反应机制提供重要信息;建立模型酶以及合成新的多肽药物等。
多肽的化学合成技术无论是液相法还是固相法都已成熟。
近几十年来,固相法合成多肽更以其省时、省力、省料、便于计算机控制、便于普及推广的突出优势而成为肽合成的常规方法并扩展到核苷酸合成等其它有机物领域。
本文概述了固相合成的基本原理、实验过程,对其现状进行分析并展望了今后的发展趋势。
从1963年Merrifield发展成功了固相多肽合成方法以来,经过不断的改进和完善,到今天固相法已成为多肽和蛋白质合成中的一个常用技术,表现出了经典液相合成法无法比拟的优点。
其基本原理是:先将所要合成肽链的羟末端氨基酸的羟基以共价键的结构同一个不溶性的高分子树脂相连,然后以此结合在固相载体上的氨基酸作为氨基组份经过脱去氨基保护基并同过量的活化羧基组分反应,接长肽链。
重复(缩合→洗涤→去保护→中和及洗涤→下一轮缩合)操作,达到所要合成的肽链长度,最后将肽链从树脂上裂解下来,经过纯化等处理,即得所要的多肽。
其中α-氨基用BOC(叔丁氧羰基)保护的称为BOC固相合成法,α-氨基用FMOC(9-芴甲氧羰基)保护的称为FMOC固相合成法,2.固相合成的基本原理多肽合成是一个重复添加氨基酸的过程,固相合成顺序一般从C端(羧基端)向N端(氨基端)合成。
过去的多肽合成是在溶液中进行的称为液相合成法。
现在多采用固相合成法,从而大大的减轻了每步产品提纯的难度。
为了防止副反应的发生,参加反应的氨基酸的侧链都是保护的。
羧基端是游离的,并且在反应之前必须活化。
化学合成方法有两种,即Fmoc和tBoc。
由于Fmoc 比tBoc存在很多优势,现在大多采用Fmoc法合成,如图:具体合成由下列几个循环组成:一、去保护:Fmoc保护的柱子和单体必须用一种碱性溶剂(piperidine)去除氨基的保护基团。
二、激活和交联:下一个氨基酸的羧基被一种活化剂所活化。
活化的单体与游离的氨基反应交联,形成肽键。
在此步骤使用大量的超浓度试剂驱使反应完成。
循环:这两步反应反复循环直到合成完成。
三、洗脱和脱保护:多肽从柱上洗脱下来,其保护基团被一种脱保护剂(TFA)洗脱和脱保护。
2.1 树脂的选择及氨基酸的固定将固相合成与其他技术分开来的最主要的特征是固相载体,能用于多肽合成的固相载体必须满足如下要求:必须包含反应位点(或反应基团),以使肽链连在这些位点上,并在以后除去;必须对合成过程中的物理和化学条件稳定;载体必须允许在不断增长的肽链和试剂之间快速的、不受阻碍的接触;另外,载体必须允许提供足够的连接点,以使每单位体积的载体给出有用产量的肽,并且必须尽量减少被载体束缚的肽链之间的相互作用。
用于固相法合成多肽的高分子载体主要有三类:聚苯乙烯-苯二乙烯交联树脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯-乙二醇类树脂及衍生物,这些树脂只有导入反应基团,才能直接连上(第一个)氨基酸。
根据所导入反应基团的不同,又把这些树脂及树脂衍生物分为氯甲基树脂、羧基树脂、氨基树脂或酰肼型树脂。
BOC合成法通常选择氯甲基树脂,如Merrifield树脂;FMOC合成法通常选择羧基树脂如王氏树脂。
氨基酸的固定主要是通过保护氨基酸的羧基同树脂的反应基团之间形成的共价键来实现的,形成共价键的方法有多种:氯甲基树脂,通常先制得保护氨基酸的四甲铵盐或钠盐、钾盐、铯盐,然后在适当温度下,直接同树脂反应或在合适的有机溶剂如二氧六环、DMF或DMSO中反应;羧基树脂,则通常加入适当的缩合剂如DCC或羧基二咪唑,使被保护氨基酸与树脂形成共酯以完成氨基酸的固定;氨基树脂或酰肼型树脂,却是加入适当的缩合剂如DCC后,通过保护氨基酸与树脂之间形成的酰胺键来完成氨基酸的固定。
氨基、羧基、侧链的保护及脱除要成功合成具有特定的氨基酸顺序的多肽,需要对暂不参与形成酰胺键的氨基和羧基加以保护,同时对氨基酸侧链上的活性基因也要保护,反应完成后再将保护基因除去。
同液相合成一样,固相合成中多采用烷氧羰基类型作为α氨基的保护基,因为这样不易发生消旋。
最早是用苄氧羰基,由于它需要较强的酸解条件才能脱除,所以后来改为叔丁氧羰基(BOC)保护,用TFA(三氟乙酸)脱保护,但不适用含有色氨酸等对酸不稳定的肽类的合成。
1978年,chang Meienlofer和Atherton等人采用Carpino报道的Fmoc(9-芴甲氧羰基)作为α氨基保护基,Fmoc基对酸很稳定,但能用哌啶-CH2CL2或哌啶-DMF脱去,近年来,Fmoc合成法得到了广泛的应用。
羧基通常用形成酯基的方法进行保护。
甲酯和乙酯是逐步合成中保护羧基的常用方法,可通过皂化除去或转变为肼以便用于片断组合;叔丁酯在酸性条件下除去;苄酯常用催化氢化除去。
对于合成含有半胱氨酸、组氨酸、精氨酸等带侧链功能基的氨基酸的肽来说,为了避免由于侧链功能团所带来的副反应,一般也需要用适当的保护基将侧链基团暂时保护起来。
保护基的选择既要保证侧链基团不参与形成酰胺的反应,又要保证在肽合成过程中不受破坏,同时又要保证在最后肽链裂解时能被除去。
如用三苯甲基保护半胱氨酸的S-,用酸或银盐、汞盐除去;组氨酸的咪唑环用2,2,2-三氟-1-苄氧羰基和2,2,2-三氟-1-叔丁氧羰基乙基保护,可通过催化氢化或冷的三氟乙酸脱去。
精氨酸用金刚烷氧羰基(Adoc)保护,用冷的三氟乙酸脱去。
固相中的接肽反应原理与液相中的基本一致,将两个相应的氨基被保护的及羧基被保护的氨基酸放在溶液内并不形成肽键,要形成酰胺键,经常用的手段是将羧基活化,变成混合酸酐、活泼酯、酰氯或用强的失去剂(如碳二亚氨)形成对称酸酐等方法来形成酰胺键。
其中选用DCC、HOBT或HOBT/DCC的对称酸酐法、活化酯法接肽应用最广。
裂解及合成肽链的纯化BOC法用TFA+HF裂解和脱侧链保护基,FMOC法直接用TFA,有时根据条件不同,其它碱、光解、氟离子和氢解等脱保护方法也被采用。
合成肽链进一步的精制、分离与纯化通常采用高效液相色谱、亲和层析、毛细管电泳等。
4.固相合成的特点及存在的主要问题固相合成法对于肽合成的显著的优点:简化并加速了多步骤的合成;因反应在一简单反应器皿中便可进行,可避免因手工操作和物料重复转移而产生的损失;固相载体共价相联的肽链处于适宜的物理状态,可通过快速的抽滤、洗涤未完成中间的纯化,避免了液相肽合成中冗长的重结晶或分柱步骤,可避免中间体分离纯化时大量的损失;使用过量反应物,迫使个别反应完全,以便最终产物得到高产率;增加溶剂化,减少中间的产物聚焦;固相载体上肽链和轻度交联的聚合链紧密相混,彼此产生一种相互的溶剂效应,这对肽自聚集热力学不利而对反应适宜。
固相合成的主要存在问题是固相载体上中间体杂肽无法分离,这样造成最终产物的纯度不如液相合成物,必需通过可靠的分离手段纯化。
5.固相合成的研究发展前景固相多肽合成已经有40年的历史了,然而到现在,人们还只能合成一些较短的肽链,更谈不上随心所欲地合成蛋白质了,同时合成中的试剂毒性,昂贵费用,副产物等一直都是令人头痛的问题,而在生物体内,核糖体上合成肽链的速度和产率都是惊人的,那么,是否能从生物体合成蛋白质的原理上得到一些启发,应用在固相多肽合成(树脂)上,这是一个令人感兴趣的问题,也许是今后多肽合成的发展。
在Boc合成法中,反复地用酸来脱保护,这种处理带来了一些问题:如在肽与树脂的接头处,当每次用50%TFA脱Boc基时,有约1.4%的肽从树脂上脱落,合成的肽越大,这样的丢失越严重;此外,酸催化会引起侧链的一些副反应.Boc合成法尤其不适于合成含有色氨酸等对酸不稳定的肽类.1978年,Chang、Meienlofer和Atherton等人采用Carpino[3]报道的Fmoc(9-芴甲氧羰基)基团作为α-氨基保护基,成功地进行了多肽的Fmoc固相合成.Fmoc法与Boc法的根本区别在于采用了碱可脱除的Fmoc为α-氨基的保护基.侧链的保护采用TFA可脱除的叔丁氧基等,树脂采用90%TFA可切除的对烷氧苄醇型树脂和1%TFA可切除的二烷氧苄醇型树脂,最终的脱保护避免了强酸处理.6. Fmoc―氨基酸的制备和侧链保护Fmoc基团是在有NaHCO3或Na2CO3存在的二氧六环溶液中,通过以下反应引入到氨基酸中的:理想的Fmoc-氨基酸的侧链保护基应在碱性条件下稳定,在酸性条件下脱除.下面对其做一介绍.6.1Asp和GluAsp和Glu侧链羧基常用t-Bu保护.可用TFA、TMSBr等脱除.但是用t-Bu保护仍有侧链环化形成酰亚胺的副反应发生.近年来,发展了一些新的保护基如环烷醇酯、金刚烷醇酯等可减轻这一副反应,这些保护基可用TMSOTf(三氟甲磺酸三甲硅烷酯)除去.6.2Ser、Thr和Tyrser、Thr的羟基及Tyr的酚羟基通常用t-Bu保护.叔丁基的引入比较麻烦,首先ser制成苄氧羰基酯,再在酸催化下与异丁烯反应.Ser和Thr还可用苄基保护,Ser用苄醇引入苄基、Thr用溴苄引入苄基.6.3Asn和GlnAsn和Gln侧链的酰胺键在肽合成中一般不加以保护.但合成大肽时,Asn和Gln的α-羧基活化时可能会发生分子内脱氢反应生成氰基化合物.碱性时Gln的侧链可以环化生成酰胺.而且不保护的Fmoc-Gln和Fmoc-Asn在DCM中溶解度很差.为了避免这些问题,可以用9-咕吨基,2,4,6-三甲氧苄基,4,4′―二甲氧二苯甲基或三苯甲基等保护,这四种基因均可用TFA脱除.6.4HisHis是最容易发生消旋化的氨基酸,必须加以保护.对咪唑环的非π-N开始用苄基(Bzl)和甲基磺酰基(TOS)保护.但这两种保护基均不太理想.TOS对亲核试剂不稳定,Bzl需要用氢解或Na/NHs除去,并且产生很大程度消旋.Boc基团是一个较理想的保护基,降低了咪唑环的碱性,抑制了消旋,成功地进行了一些合成.但是当反复地用碱处理时,也表现出一定的不稳定性.哌啶羰基在碱中稳定,但是没能很好地抑制消旋,而且脱保护时要用很强的亲核试刘如.对咪唑环π-N保护,可以完全抑制消旋,π-N可以用苄氧甲基(Bom)和叔丁氧甲基(Bum)保护,(Bum)可以用TFA脱除,Bom 更稳定些,需用催化氢解或强酸脱保护,Bum是目前很有发展前途的His侧链保护基,其不足之处在于Fmoc(His)Bum在DCM和DMF中的溶解度较差.6.5CysCys的-SH具有强亲核性,易被酰化成硫醚,也易被氧化为二硫键,必须加以保护.常用保护基有三类:一类用TFA可脱除,如对甲苄基、对甲氧苄基和三苯甲基等;第二类可用(CF3CO)3T1/TFA脱除,对TFA稳定.如t-Bu、Bom和乙酰胺甲基等.第三类对弱酸稳定,如苄基和叔丁硫基(stBu)等,Cys(StBu)可用巯基试剂和磷试剂还原,Cys(Bzl)可用Na/NH3(1)脱保护.6.6ArgArg的胍基具有强亲核性和碱性,必须加以保护.理想的情况是三个氮都加以保护,实际上保护1或2个胍基氮原子.保护基分四类:(1)硝基(2)烷氧羰基(3)磺酰基(4)三苯甲基.硝基在制备、酰化裂解中产生很多副反应,应用不广.烷氧羰基应主要有Boc和二金刚烷氧羰基(Adoc)2、Fmoc(Arg)Boc的耦联反效率不高,哌啶理时不处稳定,会发生副反应;Adoc保护了两个非π-N,但有同样的副反应发生.对磺酰基保护,其中TOS 应用最广,但它较难脱除.近年来2,3,6-三甲基-4-甲氧苯横酰基(Mtr)较受欢迎,在TFA作用下,30分钟即可脱除,但是它们都不能完全抑制侧链的酰化发生.三苯甲基保护基可用TFA脱除.缺点是反应较慢,侧链仍有酰化反应,且其在DCM、DMF中溶解度不好.6.7LysLys的ε-NH2必须加以保护.但与α-NH2的保护方式应不同,该保护基要到肽链合成后除去.ε-NH2的保护无消旋问题,可以采用酰基保护基,其它常用的保护基有苄氧碳基和Boc.6.8Fmoc基团的脱除Fmoc基团的芴环系的吸电子作用使9-H具有酸性,易被较弱碱除去,反应条件很温和.反应过程可表示如下:哌啶进攻9-H,β消除形成二苯芴烯,很容易被二级环胺进攻形成稳定的加成物.Fmoc基团对不同的碱稳定性不同,可根据实际条件选用.6.9耦联反应固相中的接肽反应原理与液相中基本一致.将两个相应的氨基被保护的及羧基被保护的氨基酸放在溶液内,并不形成肽键.要形成酰胺键,经常用的手段是将羧基活化,其方法是将它变成混合酸酐,或者将它变为活泼酯、酰氯,或者用强的失去剂(碳二亚胺)也可形成酰胺键,耦联反应可表示如下:(A:羰基活泼试剂)碳二亚胺是常用的活化试剂,其中Dcc使用范围最广,其缺点是形成了不溶于DCM的DCH,过滤时又难于除尽.其他一些如二异丙基碳二亚胺(DCI)、甲基叔丁基碳二亚胺也用于固相合成中,它们形成的脲溶于DCM中,经洗涤可以除去.其他活化试剂,还有Bop(Bop-C1)、氯甲酸异丙酯、氯甲酸异丁酯、SOC12等.其中Dcc、Bop 活化形成对称酸酐、SOC12形成酰氯,其余三种形成不对称酸酐.6.10对称酸酐法用Dcc形成对称酸酐的方法使用较广.其缺点是有些氨基酸在DCM中不易溶解,生成的Fmoc氨基酸酐溶解度更差.同时还有些副反应,如形成二肽、消旋等.6.11混合酸酐法最常用试剂是氯甲酸的异丙基酯和异丁基酯.前者得到的酸酐稳定性好.只产生很少消旋,在适当的化学计量及溶剂条件下,耦联反应很快.而且,在此反应中使用的N-甲基吗啉和N-甲基哌啶对Fmoc基团无影响.6.12酰氯法在Boc法中不常用的酰氯,因为比较激烈,一些保护基如Boc不稳定.但是,Fmoc基团可以耐受酰氯处理,生成的Fmoc氨基酰氯也很稳定.在三甲基乙酸/三胺或苯并三氮唑/二异丙基乙二胺中,反应速度很快,消旋很少.酰氯法在固相合成中应用还不多,但已表明,Fmoc-氨基酰氯适用于合成有立体障碍的肽序列.6.13活化酯法活化酯法在固相合成中应用最为广泛.采用过的试剂也很多,近来最常用的有HOBt酯、ODhbt酯、OTDO 酯等.HOBt酯反应快,消旋少,用碳二亚胺很容易制得;ODhbt酯很稳定,容易进行分离纯化,与HOBt酯具有类似的反应性和消旋性能,它还有一个优越之处,在酰化时有亮黄色、耦联结束时颜色消失,有利于监测反应;OTDO酯与ODhbt酯类似,消旋化极低,易分离,酰化时伴有颜色从桔红色到黄色的变化等.6.14原位法将碳二亚胺和α-N保护氨基酸直接加到树脂中进行反应叫做原位法.用DIC代替Dcc效果更好.其他的活化试剂还有Bop和Bop-C1等.原位法反应快、副反应少、易操作.其中DIC最有效,其次是Bop、Bop-C1等.遗憾的是Bop酰化时生成致癌的六甲基磷酰胺,限制了其应用.6.15裂解及侧链保护基脱除Fmoc法裂解和脱侧链保护基时可采用弱酸.TFA为应用最广泛的弱酸试剂,它可以脱除t-Bu、Boc、Adoc、Mtr等;条件温和、副反应较少.不足之处:Arg侧链的Mtr很难脱除,TFA用量较大;无法除掉Cys的t-Bu等基因.也有采用强酸脱保护的方法:如用HF来脱除一些对弱酸稳定的保护基,如Asp、Glu、Ser、Thr的Bzl(苄基)保护基等,但是当脱除Asp 的吸电子保护基时,会引起环化副反应.而TMSBr和TMSOTf在有苯甲硫醚存在时,脱保护速度很快.此外,根据条件不同,碱、光解、氟离子和氢解等脱保护方法也有应用.Fmoc基团用于固相合成多肽已经有了十多年的历史,在合成一些含有在酸性条件下不稳定的氨基的残基的肽时,具有特别优越之处.将Fmoc法和Boc法互相补充,定会在合成更多、更大的生物分子中发挥。