多肽固相合成方法:Boc多肽合成法和Fmoc多肽合成法
多肽的合成是氨基酸重复添加的过程,通常从C端向N端(氨基端)进行合成。多肽固相合成的原理是将目的肽的第一个氨基酸C端通过共价键与固相载体连接,再以该氨基酸N端为合成起点,经过脱去氨基保护基和过量的已活化的第二个氨基酸进行反应,接长肽链,重复操作,达到理想的合成肽链长度,最后将肽链从树脂上裂解下来,分离纯化,获得目标多肽。
1、Boc多肽合成法
Boc方法是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。
2、Fmoc多肽合成法
Carpino和Han以Boc多肽合成法为基础发展起来一种多肽固相合成的新方法——Fmoc多肽合成法。
Fmoc多肽合成法以Fmoc作为氨基酸α-氨基的保护基。其优势为在酸性条件下是稳定的,不受TFA等试剂的影响,应用温和的碱处理可脱保护,所以侧链可用易于酸脱除的Boc保护基进行保护。
肽段的最后切除可采用TFA/二氯甲烷(DCM)从树脂上定量完成,避免了采用强酸。同时,与Boc法相比,Fmoc法反应条件温和,副反应少,产率高,并且Fmoc基团本身具有特征性紫外吸收,易于监测控制反应的进行。Fmoc法在多肽固相合成领域应用越来越广泛。
英文解释: solid phase peptide synthesis 简写为SPPS
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。
在控烟活性肽领域,采用固相合成法,将戒烟肽、修复肽、水解肽,使肽链从C端向N端生长,生成的控烟活性肽聚合液,具有排毒戒烟,降低烟量,修复损伤减少复吸,分解二手烟毒等四效合一的功能,可被活性PP激活,提高活性肽的效果,被称为控烟核弹。