合成多肽 縮合劑的選擇至關重要
多肽合成中的縮合劑根據結構,主要分為碳二亞胺型、磷正離子型和脲正離子型。
碳二亞胺型縮合劑
碳二亞胺類縮合劑在多肽合成中的反應中間體主要是O-酰基異脲和羧基組份的對稱酸酐(Fig.3)。產物的消旋主要是因為O-酰基異脲和酸酐的分子內環化形成5(4H)-惡唑酮,它很容易脫去 -質子形成***振穩定的惡唑酮負離子。這種惡唑酮負離子可以從分子平面的兩側重新質子化,進壹步與氨基組份反應得到消旋的產物。當加入添加劑時,它們可以攔截高反應活性的O-酰基異脲和酸酐中間體生成相應的活化酯,進壹步胺解得到目標產物。
N,N'-二環己基碳二亞胺(DCC):多肽合成中最常用的縮合劑之壹,應用範圍廣,反應時間短。但反應生成的N,N'-二環己基脲(DCU)在大多數有機溶劑中溶解度很小,有時會混在產物中而很難除盡。
N,N'-二異丙基碳二亞胺(DIC):生成水溶性反應副產物,成本低,適用於大量多肽制備,但單獨使用會導致產物有較大程度的消旋。為此通常與HOSu,HOBt,HOAt,或HOOBt等添加劑壹起使用來抑制產物消旋,同時也可有效地抑制N-酰基脲等副產物的生成。
DCC-HOBt復合縮合劑:目前應用廣泛的縮合方法之壹,更有效抑制消旋,提升反應速率。但會產生疊氮化副產物,從而限制了它的廣泛應用。
DCC-HOAt復合縮合劑:有效抑制消旋、提升反應速率,特別適用於由空間位阻的多肽的合成,但價格較貴,不適於多肽的大規模制備。
磷正離子型縮合劑
采用酰基磷正離子作為活潑中間體用於形成酰胺鍵是Kenner於1969年首先提出並將這種方法用於多肽的合成,發展出壹些能產生此中間體的試劑,如Bate試劑等。這些試劑都因性能較差,產物消旋較大,或操作較復雜而未被廣泛使用。
卡特縮合劑 BOP:廣泛用於多肽的固相法和液相法合成中,但副產物六甲基磷酰胺具致癌毒性。
PyBOP:副產物毒性低,反應活性相對BOP更高。
AOP、PyAOP、BrOP、PyClOP、PyBrOP:壹類基於HOAt的磷正離子和-鹵代的磷正離子型縮合劑,可高效地促進有空間位阻的酰胺鍵的形成,並廣泛用於富含N-甲基氨基酸或C ,C -二烷基化氨基酸的多肽和生物活性肽的合成中。但這類縮合劑價格昂貴不適於多肽的大規模制備。
脲正離子型縮合劑
與磷正離子型縮合劑類似,HOBt和HOAt衍生的脲正離子型縮合劑參與多肽縮合反應的主要中間體分別是羧基組份的苯並三唑酯和7-氮雜苯並三唑酯。當 -鹵代脲正離子型縮合劑參與多肽合成時,反應的活潑中間體主要是羧基組份的酰鹵和酸酐。
基於HOAt的脲正離子型縮合劑(TBTU、HBPyU、HATU、TOTU):反應速度快,產物消旋小、收率高;但在富含N-甲基氨基酸的多肽合成中產物的收率和旋光純度較差。
鹵代脲正離子型縮合劑(PyCIU、TFFH、BTFFH、CI、CTDP):在有空間位阻的多肽合成中有重要地位,用於含有N-甲基氨基酸和C ,C -二烷基化氨基酸的多肽合成中。這類試劑與 -鹵代磷正離子型縮合劑在片段縮合過程中產物的消旋較大。
其它類型的縮合劑
除上述幾大類型的縮合劑外,壹些其它類型的縮合劑在多肽合成中也有壹定程度的應用,其中有代表性的主要有:BOP-Cl、FDP、FDPP、DEPBT、EDQ等。
BOP-Cl:可以高效地促進有空間位阻的酰胺鍵的形成與消旋較小,並成功地用於富含N-甲基氨基酸的生物活性肽的合成中。但這壹縮合劑會與遊離的氨基酸反應,特別是黨氨基酸組份是伯胺時,不能通過壹鍋法制備多肽。
FDP和FDPP:都是無氟苯酚衍生物的試劑,在多肽合成中具有產物收率高,後處理簡單的優點,但不適於有空間位阻多肽的合成。FDPP特別適用於環肽的合成。DEPBT是HOBt衍生的磷酸酯,其特點是產物的消旋較小。
EEDQ:是壹經典的縮合劑,它主要是通過形成混合酸酐中間體促進多肽的合成,不足的是產物的消旋較大.
綜合分析上述碳二亞胺、磷正離子和脲正離子等幾大類型的縮合劑,以磷正離子和脲正離子型縮合劑性能最佳.無論是反應活性,還是產物的收率和光學純度方面,這兩類縮合劑都優於其它類型的縮合劑。而脲正離子型縮合劑各方面的性能在壹定程度上又優於相應的磷正離子型縮合劑。盡管如此,Young's test顯示脲正離子型試劑HBTU、HBPyU和HAPyU在模擬二肽的合成中仍分別有25.4%、18.0%和13.9%的消旋。因此,設計、合成反應活性更高、產物消旋更小的新型多肽縮合劑用來高效地合成多肽以及生物活性肽仍是目前多肽合成領域亟待解決的問題。?