液相合成技術

液相多肽合成(solution phase synthesis)?原理?

基于將單個N-α保護氨基酸反復加到生長的氨基成份上,合成一步步地進行, 通常從合成鏈的C端氨基酸開始,接著的單個氨基酸的連接通過用DCC,混合炭酐, 或N-carboxy酐方法實現。Carbodiimide方法包括用DCC做連接劑連接N-和C-保護氨基酸。重要的是, 這種連接試劑促接N保護氨基酸自己炭基和C保護氨基酸自由氨基間的縮水,形成肽鏈, 同時產出副產物。 然而, 此方法因其導致消旋的副反應,或在強堿存在時形成5(4H)-oxaylones和N-acylurea而受到影響。慶幸地是, 這些副反應能最小化,如果還不能完全消除。方法是加入像HoSu或HoBT這樣的連接催化劑, 此外,此方法也可用于合成N保護氨基酸的活性酯衍生物。依次產生的活性酯將自發與任何別的C保護氨基酸或肽反應形成新的肽。

液相多肽合成現在仍然廣泛的使用,液相多肽合成在合成短肽和多肽片段上具有合成規模大,合成成本低的顯著優點,而且由于是在均相中進行反應,可以選擇的反應條件更加豐富,像一些催化氫化,堿性水解等條件,都可以使用,這在固相中,使用卻由于反應效率低,以及副反應等原因,無法應用。液相多肽合成中主要采用BOC和Z兩種反應策略。?


液相合成Glu-Trp?示意圖

縮合試劑主要有:碳二亞胺型,鎓鹽型(Uronium)
碳二亞胺型

主要包括:DCC,DIC,EDC.HCl等。采用DCC進行反應,由于反應中生成的DCU,在DMF中溶解度很小,產生白色沉淀,所以一般不用在固相合成中,但是由于其價格便宜,在液相合成中,可以通過過濾除去,應用仍然相當廣泛。EDC.HCl因為其水溶解性的特點,在多肽與蛋白的連接中使用比較多,而且也相當成功。但是該類型的縮合試劑的一個最大的缺點,就是如果單獨使用,會有比較多的副反應,但是在多肽合成的研究表明如果在活化過程中添加HOBt,HOAt等試劑,可以將其副反應控制在很低的范圍。

鎓鹽型

鎓鹽型縮合試劑反應活性高,速度快,現在使用非常廣泛,主要包括:HBTU,TBTU,HATU,PyBOP等。該試劑使用過程中需要添加有機堿,如,二異丙基乙胺(DIEA),N-甲基嗎啉(NMM),該試劑加入后,才能活化氨基酸。

液相反應特點:
大多數的經典化學反應都是在溶液中進行的。?因此:

(1)在溶液相合成中,可以使用先前所有的有機合成方法而沒有任何的限制;

(2)反應物均一混合并且快速移動使得反應機會增加;

(3)在加熱反應的例子中,熱能通過溶液中的分子分散而被均勻轉移;

(4)大量反應可以通過控制反應釜的大小和反應物的數量而實現;

(5)可以在每個步驟提純并且分析反應化合物。

缺點:

(1)在反應完成之后,需要的化合物和副產物都一起在反應混合物中,需要溶液化學中的分離步驟。

(2)如果使用過量試劑以獲得高產量,需要提純試劑。

(3)如果起始物質或副產物(或需要的化合物)易揮發或沉淀,那就容易多了,可是,如果這些不發生,就需要一個比較困難的后處理工作-萃取或色譜。 因此,后處理過程通常需要更多的時間和精力勝于反應過程。

(4)自動化溶液相合成由于提純程序的復雜化而非常困難,因而難以實現?

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