多肽合成是一個重復(fù)添加氨基酸的過程, 合成一般從C端(羧基端)向N端(氨基端)合成。多肽合成是在溶液中進行, 現(xiàn)在多采用固相合成法從而大大地減輕了每步產(chǎn)品提純的難度。為防止副反應(yīng)的發(fā)生。 合成柱與添加的氨基酸的側(cè)鏈都被保護, 羧基端是游離的, 且在反應(yīng)之前必須活化?;瘜W(xué)合成方法有兩種, 即Fmoc 法和Boc法。由于Fmoc比Boc有很多優(yōu)勢, 現(xiàn)在大多采用Fmoc法合成。
(一)Boc固相法(經(jīng)典Merrifield固相法)
Boc固相法的氨基保護基采用TFA可脫除的Boc, 側(cè)鏈保護基采用芐醇類。 常用樹脂為氯甲基化或羥甲基化聚苯乙烯樹脂, 目前,廣泛采用比氯甲基樹脂更加穩(wěn)定的對乙酰氨基芐酯(PAM) 樹脂, 合成肽酰胺時采用二苯甲胺型樹脂, Boc 保護α-氨基的氨基酸衍生物共價交聯(lián)到樹脂上, TFA 脫-Boc三乙胺中和游離的氨基末端。 之后再偶聯(lián)下一個氨基酸。最終脫保護基多采用HF 法和TFMSA 法。用Boe 固相法已合成了許多生物大分子, 如酶、生長因子和人工蛋白質(zhì)等。
Boc固相法的氨基保護基采用TFA可脫除的Boc, 側(cè)鏈保護基采用芐醇類。 常用樹脂為氯甲基化或羥甲基化聚苯乙烯樹脂, 目前,廣泛采用比氯甲基樹脂更加穩(wěn)定的對乙酰氨基芐酯(PAM) 樹脂, 合成肽酰胺時采用二苯甲胺型樹脂, Boc 保護α-氨基的氨基酸衍生物共價交聯(lián)到樹脂上, TFA 脫-Boc三乙胺中和游離的氨基末端。 之后再偶聯(lián)下一個氨基酸。最終脫保護基多采用HF 法和TFMSA 法。用Boe 固相法已合成了許多生物大分子, 如酶、生長因子和人工蛋白質(zhì)等。
(二) Fmoc 固相法
在Boe固相法中反復(fù)使用酸處理會帶來一些問題,如使膚鍵斷裂和酸催化產(chǎn)生其他副反應(yīng)等。 Boc 固相法尤其不適千合成含有色氨酸等對酸不穩(wěn)定的膚類。1978 年,Chang 、Meienlofer 和Atherton 等采用Carpino 報道的Fmoc 基團作為氨基保護基,成功地合成了多膚。目前, Fmoc 固相法已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用, 井越來越受到人們的重視。與Boc法相比, Fmoc 不同之處在于氨基保護基采用堿性可脫除的Fmoc 基, 側(cè)鏈保護基采用TFA 可脫除的叔丁基。 樹脂采用91%TFA 可切斷的對烷氧卡醇型樹脂和1%TFA 可切斷的二烷氧芐醇型樹脂, 因此, 脫保護避免了強酸處理, 用TFA 或TMSl3r 即可完成。
(1)固相載體
在固相合成中最常用的載體一類是通過m-二乙烯苯交聯(lián)的聚苯乙烯樹脂。從膨脹性和穩(wěn)定性角度考慮, 交聯(lián)度為1%較為合適。另一類常用的載體為聚丙烯酰胺凝膠,它在結(jié)構(gòu)和極性上與膚鏈相似, 因此被認(rèn)為可能更有利千多膚合成。在多膚自動合成儀中, 固相樹脂要能夠承受連續(xù)流動液體造成的一定壓力, 珠狀的疑膠不能達到這個要求. 若將珠狀凝膠與低密度、高滲透性的無機載體Kieselguhr 相連則可以解決這個問題。聚丙烯酰胺- Kieselguhr 凝膠已成功地應(yīng)用千連續(xù)流動Fmoc 固相合成上.
(2)樹脂接臂
考慮到與樹脂相連的肽的C端氨基酸具有不同類型, 常常需要在樹脂上連接不同支臂以供交聯(lián)。
(3)第一個氨基酸的連接
第一個氨基酸與樹脂支臂通常通過生成酷鍵來連接, 對N, N- 二甲基氨基吡啶(DMAP) 可以有效地催化這一過程。但加人的DMAP 的員對消旋化有很大影響。此外還可能使Fmoc 基團脫落, 產(chǎn)生二肽。這些問題可以通過降低溫度、縮短連接時間或加入HOBt 的方法來解決。采用Fmoc-氨基酸- OTOO 酷或用活化酣法也能得到滿意的連接效果。
(4)固相上的接肽反應(yīng)
主要有活化酯法、混合酸酐法、原位法、酰氯法和縮合劑法等。
(5)監(jiān)測反應(yīng)
即使是高效偶聯(lián)技術(shù), 也無法保證?;磻?yīng)100 %地進行, 當(dāng)遇到立體防礙或β片層等序列時, 偶聯(lián)反應(yīng)的效率則會大大下降. 在固相合成肽時, 尤其是較長肽的合成時, 每一個氨基酸的縮合率應(yīng)該達到99. 9%, 否則得到的產(chǎn)物純度將非常低。因此監(jiān)測每一步反應(yīng)的進行程度顯得格外重要,通常采用的監(jiān)測方法主要有: 定性顏色反應(yīng)(茚三酮法) 、定量氨基酸分析、檢測部分保護的中間膚的HPLC法、在自動化合成欣時的比色法等。