多肽定制合成中肽键形成的基本原理

 

多肽定制合成

 

一个肽键的形成(生成一个二肽)，从表面上看是一个简单的化学过程，它指两个氨基酸组分通过肽键(酰胺键)连接，同时脱去水.

 

在温和反应条件下，肽键的形成是通过活化一个氨基酸(A)的羧基部分，第二个氨基酸(B)则亲核进攻活化的羧基部分而形成二肽(A-B).如果羧基组分(A)的氨基未保护，肽键的形成则不可控制，可能开有成线性肽和环肽等副产物，与目标化合物A-B混在一起。所以，在多肽合成过程中，对不参与肽键形成的所有官能团必须以暂时可逆的方式加以保护。

 

因此，多肽合成-即每一个肽键的形成，包括三个步聚。

 

第一步，需要制备部分保护的氨基酸，氨基酸的两性离子结构不再存在;

 

第二步，为形成肽键的两步反应，N-保护氨基酸的羧基必须先活化为活性中间体，随后形成肽键。这一耦合反应既可作为一步反应进行，也可作为两个连续的反应进行。

 

第三步，对保护基进行选择性脱除或全脱除。尽管全部脱除要等到肽链全部组装完成后才能进行，但为了继??? 续肽合成，选择性脱除保护基也是必需的。

 

由于10个氨基酸(Ser、Thr、Tyr、Asp、Glu、Lys、Arg、His、Sec和Cys)含有需要选择性保护的侧链官能团，使肽合成变得更加复杂。因为对选择性的要求不同，所以必须区分临时性和半永久性保护基。临时性保护基用于下一步要反应氨基酸的氨基或羧基官能团的暂时保护，在不干扰已经形成的肽键或氨基酸侧链的半永久性保护基才脱除，有时也在合成过程中脱除。

 

在理想状态下，羧基组分的活化和随后的肽键形成(耦合反应)应为快速反应，没有消旋或副产物形成，并应用等摩尔反应物以获得高产率。但遗憾的是，还没有一种能满足这些要求的化学耦合方法相比，适用于实际合成的方法很少。

 

在肽合成过程中，参与多种反应的官能团常常与一个手性中心相连(甘氨酸是唯一的例外)，存在发生的消旋的潜在危险。

 

多肽合成循环的最后一步，保护基要全部脱除。除了在二肽的合成中需要全脱保护以外，选择性脱除保护基对于肽链延长具有非常重要的意义。合成策略要深思熟虑地规划，依战略选择，可以选择性脱除Nα-氨基保护基或羧基保护基。“战略”一词这里是指单个氨基酸的缩合反应顺序。一般来说，在逐步合成和片段缩合之间 是有区别的。在溶液中进行肽合成(也指“常规合成”)，对困难序列，多数情况下，用肽链逐步延长法只能合成较短的片段。要合成更长的肽时，目标分子必须分割成合适的片段，并确定在片段缩合过程中，它们能使能C端差向异构化程度最小。在单个片段逐步组装完成后，再连接产生目标化合物。肽合成战术包括选择最恰当的保护基组合和最佳的片段偶联方法。

 

最初的固相多肽合成(SPPS)只是肽和蛋白质逐步合成法的一种变化，其概念是将增长的肽链连接到一个不溶性的聚合物载体上，由Robert Bruce Merrifield在1963年首次报道。今天，为纪念他1984年获得诺贝尔奖而称之为Merrifield。在聚合物载体上，也可以进行片段缩合反应.