多肽的化学合成
多肽合成反应
多肽是少于100个氨基酸脱水缩合形成的化合物,分子结构介于氨基酸和蛋白质之间,具有很高的生物活性。
随着多肽在药物研发、食品研究以及在化妆品领域的广泛应用(特别是生物制药的发展),多肽合成已然成为化学生物学研究的一个重要且不断增长的领域。
多肽合成反应1)末端氨基酸N端脱保护2)激活待添加氨基酸(C端脱保护)3)偶联成具有酰胺功能的肽4)重复上述步骤添加更多的氨基酸,直到得到目的肽多肽化学合成方法1)固相合成(SPPS):在聚合珠或树脂上从C端(羧基端)向N端(氨基端)固相合成多肽。
*Boc多肽合成法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。
FMOC-苯甘氨酸102410-65-1BOC-L-4-甲基苯丙氨酸80102-26-7BOC-L-羟脯氨酸13726-69-7*Cbz-氨基酸及衍生物CBZ-L-赖氨酸甲酯盐酸盐27894-50-42)偶联试剂:*活性酯/添加剂N-羟基硫代琥珀酰亚胺钠盐106627-54-71H-苯并三唑-1-基氧三吡咯烷基鏻六氟磷酸盐128625-52-5Fmoc-His(Trt)-Wang resin 100-200 mesh, 1%DVB,Substitution 0.3-0.8mmol/g。
多肽合成方法
多肽合成中肽键形成的基本原理一个肽键的形成(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。
多肽合成的书
多肽合成的书1. 引言多肽是由氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子,具有广泛的生物活性和应用潜力。
多肽合成是一项重要的研究领域,它涉及到多种化学技术和方法。
本书将介绍多肽合成的原理、方法和应用,旨在为读者提供全面、详细且深入的知识。
2. 多肽合成的原理多肽合成是通过将氨基酸分子中的羧基与氨基反应形成肽键,将多个氨基酸连接在一起而实现的。
常用的多肽合成方法包括固相合成法、液相合成法和化学合成法等。
2.1 固相合成法固相合成法是最常用且高效的多肽合成方法之一。
它利用聚苯乙烯或聚酰胺树脂等固相材料作为载体,在其表面上固定一个保护了氨基酸羧基的功能基团,然后通过反复进行去保护-偶联循环反应,逐步扩大多肽链长度。
固相合成法具有高纯度、高效率和高自动化程度的优点,适用于合成中等长度(10-50个氨基酸)的多肽。
然而,固相合成法在合成长链多肽时面临一些挑战,如副反应的产生和耐受性差等问题。
2.2 液相合成法液相合成法是通过在溶液中进行多肽合成的方法。
它与固相合成法相比,更适用于合成短链多肽。
液相合成法通常采用保护-偶联策略,即先保护氨基酸羧基和氨基,然后将它们连接起来形成肽键。
液相合成法具有操作简便、灵活性高和耐受性好的优点,但由于产物分离和纯化困难,其应用范围受到一定限制。
2.3 化学合成法化学合成法是通过化学反应直接构建多肽链的方法。
它不依赖于生物体内酶类催化反应,可以在无需特殊条件下实现多肽的快速合成。
化学合成法具有反应条件温和、选择性好和适用范围广的优点,但需要对每个氨基酸进行独立的保护和偶联,反应步骤较多,合成过程复杂。
3. 多肽合成的方法多肽合成的方法包括固相法、液相法和化学法等,下面将对每种方法进行详细介绍。
3.1 固相法固相法是通过将氨基酸固定在载体上,然后在其表面上进行反应来合成多肽。
具体步骤如下:1.载体选择:选择适宜的聚合物材料作为载体,如聚苯乙烯或聚酰胺树脂。
2.活化载体:将载体活化,使其表面具有反应活性基团。
多肽的化学合成方法
多肽的化学合成方法
多肽的化学合成方法主要有以下几种:
1.
合成法:这种方法是通过将氨基酸逐个连接起来,从而合成多肽的方法。
2.
全合成法:这种方法是通过将氨基酸的合成物连接起来,从而合成多肽的方法。
3.
合成多肽的改性法:这种方法是通过将氨基酸的合成物连接起来,然后进行改性,从而合成多肽的方法。
4.
合成多肽的重组法:这种方法是通过将氨基酸的合成物连接起来,然后进行重组,从而合成多肽的方法。
5.
合成多肽的细胞工程法:这种方法是通过将氨基酸的合成物连接起来,然后进行细胞工程,从而合成多肽的方法。
多肽固相合成操作方法
多肽固相合成操作方法
多肽固相合成是一种常见的化学合成方法,它包括以下步骤:
1. 准备固相树脂:选择适当的固相树脂,如Fmoc或Boc保护基的手性树脂。
固相树脂需要在合适的溶剂中进行膨胀处理。
2. 洗脱树脂:将固相树脂放入滤板中,用合适的溶剂进行洗脱,以去除树脂中的杂质。
3. 保护基去除:选择适当的去保护基试剂,将其加入到固相树脂中,去除保护基,暴露出氨基酸的羧基。
4. 洗脱树脂:将固相树脂放入滤板中,用合适的溶剂进行洗脱,以去除去保护基试剂和残留的保护基。
5. 活化剂加入:选择适当的活化剂,如DIC或HATU,并将其加入到固相树脂中,将氨基酸与活化剂形成酯键。
6. 活化剂去除:将固相树脂放入滤板中,用合适的溶剂进行洗脱,以去除活化剂和未反应的氨基酸。
7. 重复步骤3-6,直到合成多肽的所有氨基酸序列完成。
8. 最后的去保护基:在合成完成后,使用适当的去保护基试剂,将所有的氨基酸的保护基去除。
9. 洗脱树脂:将固相树脂放入滤板中,用合适的溶剂进行洗脱,以去除去保护基试剂和残留的保护基。
10. 反应产物收集:将固相树脂中的多肽产物收集起来,根据需要进行进一步的纯化和分析。
需要注意的是,以上是多肽固相合成的基本步骤,具体的操作条件和试剂选择会根据具体的合成需求和文献方法而有所差异。
因此,在进行多肽固相合成时,需要参考相关文献和有经验的操作指南。
多肽的化学合成
多肽的化学合成一、多肽的概述多肽是由多个氨基酸通过肽键连接而形成的一类化合物,通常由10~100个氨基酸分子组成,其连接方式与蛋白质相同,相对分子质量低于。
多肽普遍存在于生物体内,迄今在生物体内发现的多肽已达数万种,其广泛参与和调控机体内各系统、器官、组织和细胞的功能活动,在生命活动中发挥重要作用。
二、多肽的化学合成多肽的化学合成主要是在有机合成方法的基础上发展起来的,该方法合成的多肽种类及数量远较生物学方法为多。
通过化学合成,可以获得自然界中不存在的多肽,以适应人类生产和生活对多肽的需求;可以获得生理活性强、药理作用显著的多肽药物;可以获得高纯度、单一组分、结构明确的多肽,为研究多肽的结构与功能打下基础。
多肽的化学合成可分为固相合成和液相合成两大类。
1、固相合成固相合成是在固相载体上完成多肽的合成。
固相载体是一种带有化学基团的硅胶微球,具有较高的比表面积和较好的稳定性,同时方便后续的纯化,是使用最广泛的多肽合成方法。
其优点主要表现在操作简便、反应条件温和、适用于各种氨基酸及多肽合成,同时可以合成较大规模的多肽及蛋白质。
缺点是固相载体不易回收,会造成环境污染,而且合成的多肽不易进行结构修饰。
固相合成法又分为液一固相合成法和固一固相合成法。
液一固相合成法是利用液相法和固相法的结合,先将预保护的氨基酸在液相中缩合为“肽段”,再通过固相法将这些肽段连接起来生成长链多肽。
固一固相合成法是利用不同大小的固相载体进行多级反应,将小片段逐渐连接成完整的多肽。
2、液相合成液相合成是在液态有机介质中完成多肽的合成。
该方法主要利用氨基保护及羧基保护法来完成,主要有以下几种方法:分段合成法、缩合生成法和循环合成法等。
液相合成的优点在于没有载体分离过程,环境污染小,可以合成大片段及较长的多肽;缺点是反应步骤多且繁琐,产率较低。
(1)分段合成法:此法是将多肽分子中全部氨基酸根据其性质分成若干组,分别制备其相应的预保护氨基酸溶液,然后在各组氨基酸溶液中选择适当的氨基酸进行“缩合”反应。
多肽的化学合成
保护基可以在钠、液氨作用下除去。
(二)肽键的形成方法
具有游离氨基的组分称为氨基组分,具有游离羧基的组 分称为羧基组分。 肽键生成的原理是:将N-保护氨基酸或肽的羧基转化 成活化型的RCOX,使得羰基碳原子带有较强的正电性而有 利于氨基组分对它进行亲核反应生成肽键。
RCOOH—— RCO-X ——— RCONHR’+ HX R’-NH2
(一)氨基酸常用的保护方法
多肽合成必须解决下面四个问题
1.氨基保护 2. 羧基保护 3. 侧链保护 4. 接肽方法
保护基必须具备的条件
易在预定的部位引入,在接肽时能起保护作用; 在某特定的条件下,保护基很易除去; 引入和除去保护基时,分子中的其它部位 不会受到影响,特别是已接好的肽键。
1、氨基的保护
1、羧基活化法
• 羧基的羟基不是一个好离去的基团; • 羧基本身不是一个最好的酰基化剂; • 羧基的活化是将羧基转变成一个活泼的羧基衍生物,提 高羧基的酰化能力。
• 叠氮法、混合酸酐法和活化脂法均是温和的方法,已经 被广泛应用于肽的合成
(1)酰氯法
• 最早使用的方法;
• 氨基酸的酰氯容易与氨基作用形成肽键;
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3、侧链的保护
氨基酸
Ala(A) Arg(R) Asn(N) Asp(D) Cys(C) Gln(Q) Glu(E) Gly(G) His(H) None Pbf, Mtr, Pmc Trt, Mebh, Tmob OtBu, OAI° Trt, Acm°,tBu°,Stbu Trt, Mbh, Tmob OtBu, OAI° None Trt, Boc
多肽的化学合成
多肽的化学合成
• 多肽的化学合成,是按照设计的氨基酸顺序,通过定向形成 酰胺键方法得到目标多肽分子; • 氨基酸之间形成酰胺键的反应相当复杂; • 要成功的合成具有特定氨基酸顺序的多肽,必须采用定向形 成酰胺键方法,即对暂时不参予形成酰胺键的氨基和羧基, 以及侧链活性基团进行保护。同时还要对羧基进行活化。
多肽合成方法
1.多肽化学合成概述:1963年,R.B.Merrifield[1]创立了将氨基酸的C末端固定在不溶性树脂上,然后在此树脂上依次缩合氨基酸,延长肽链、合成蛋白质的固相合成法,在固相法中,每步反应后只需简单地洗涤树脂,便可达到纯化目的.克服了经典液相合成法中的每一步产物都需纯化的困难,为自动化合成肽奠定了基础.为此,Merrifield获得1984年诺贝尔化学奖.今天,固相法得到了很大发展.除了Merrifield所建立的Boc法(Boc:叔丁氧羰基)之外,又发展了Fmoc 固相法(Fmoc:9-芴甲氧羰基).以这两种方法为基础的各种肽自动合成仪也相继出现和发展,并仍在不断得到改造和完善.Merrifield所建立的Boc合成法[2]是采用TFA(三氟乙酸)可脱除的Boc为α-氨基保护基,侧链保护采用苄醇类.合成时将一个Boc-氨基酸衍生物共价交联到树脂上,用TFA脱除Boc,用三乙胺中和游离的氨基末端,然后通过Dcc活化、耦联下一个氨基酸,最终脱保护多采用HF法或TFMSA(三氟甲磺酸)法.用Boc法已成功地合成了许多生物大分子,如活性酶、生长因子、人工蛋白等.多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质。
它是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物,由多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成。
到现在,人们已发现和分离出一百多种存在于人体的肽,对于多肽的研究和利用,出现了一个空前的繁荣景象。
多肽的全合成不仅具有很重要的理论意义,而且具有重要的应用价值。
通过多肽全合成可以验证一个新的多肽的结构;设计新的多肽,用于研究结构与功能的关系;为多肽生物合成反应机制提供重要信息;建立模型酶以及合成新的多肽药物等。
多肽的化学合成技术无论是液相法还是固相法都已成熟。
近几十年来,固相法合成多肽更以其省时、省力、省料、便于计算机控制、便于普及推广的突出优势而成为肽合成的常规方法并扩展到核苷酸合成等其它有机物领域。
多肽合成研究进展
多肽合成研究进展[摘要]多肽是一类生物活性很高的物质。
本文从化学合成和生物合成两个方面综述了多肽的合成,介绍了固相合成、液相分段合成法、施陶丁格连接、天然化学连接、光敏感辅助基连接、可去除辅助基连接、化学区域选择连接、氨基酸的羧内酸酐(NCA)法、组合化学法、酶解法、基因工程法、发酵法等合成方法的原理及其优缺点,对多肽合成方法的发展及其中药资源领域的应用进行了展望,为相关研究提供参考。
多肽是一类介于氨基酸和蛋白质之间的物质,由一种或多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成。
已发现存在于生物体内的多肽达数万种多肽是一种蛋白质的结构片段,能起到蛋白质的活性基团作用,是人体新陈代谢、调节活动的重要物质。
通过研究多肽的结构与功能之间的关系,进而了解多肽中各氨基酸系列的功能。
在进行化合物的设计时,尽可能选择短肽,以便提高其生理活性,并且减少临床不良反应。
在美国FDA1999年允许大豆蛋白制品标注可以预防心血管疾病的功能之后,随着人们对多肽中各氨基酸系列功能了解的不断深人及多肽药物和保健品的持续高速发展、多肽合成技术的日益成熟,越来越多的活性多肽已被开发并广泛应用于医药领域,多肽药物的开发越来越受到人们的重视,其市场需求也在日益增加。
本文对近年来多肽的合成方法与研究进展进行综述。
1.多肽合成的分类多肽的合成主要分为两条途径:化学合成和生物合成。
化学合成主要是以氨基酸与氨基酸之间缩合的形式来进行。
在合成含有特定顺序的多肽时,由于合成原料中含有官能度大于2的氨基酸单体,合成时应将不需要反应的基团暂时保护起来,方可进行成肽反应,这样保证了合成目标产物的定向性。
多肽的化学合成又分为液相合成和固相合成。
多肽液相合成主要分为逐步合成和片段组合两种策略。
逐步合成简洁迅速,可用于各种生物活性多肽片段的合成。
片段组合法主要包括天然化学连接和施陶丁格连接。
近年,多肽液相片段合成法发展迅速,在多肽和蛋白质合成领域已取得了重大突破。
多肽液相合成
多肽液相合成
多肽液相合成是一种合成大分子多肽的方法,它通过液相反应将氨基酸分子逐一连接起来形成多肽链。
该化学方法主要应用于生物制药领域,以制备生物药物和肽类药物。
多肽液相合成的基本原理是将氨基酸分子通过胶体粒子的溶解,在有机溶剂中进行反应。
反应时需要加入化学添加剂、胶体保护剂以及活化剂等,以促进氨基酸分子之间的连接反应。
同时,要保持反应体系的成分比例和温度等反应条件的稳定,以避免产物质量的变异和副反应的产生。
多肽液相合成的实验进程可以简述为以下几个步骤:首先,将胶体粒子分散在有机溶剂中,并加入化学添加剂和胶体保护剂;然后,逐步加入氨基酸分子并进行活化反应,连接产生的多肽链,不断重复此过程,直到完整的多肽链形成为止。
最后,将反应产物进行纯化和结构表征,最终得到所要制备的肽类药物或生物药物。
总之,多肽液相合成是一种在生物制药领域广泛应用的化学方法,它的精准和可控性使得生物药物和肽类药物的制备变得更为高效和可靠。
功能性多肽可以通过哪些方法获得
功能性多肽可以通过哪些方法获得功能性多肽是一类具有特定生物活性和功能的多肽分子。
它们具有广泛的应用价值,包括药物治疗、抗菌、生物传感和生物材料等领域。
本文将介绍获得功能性多肽的主要方法,包括化学合成、基因工程、发酵和翻译后修饰等。
1.化学合成化学合成是获取功能性多肽的传统方法之一、通过在实验室中人工合成多个氨基酸残基来组装多肽链。
化学合成方法的优点是可以合成多种功能性多肽,以及修饰多肽的特定位点,如选择性地引入各种化学基团,如磷酸化、甲基化或糖基化等。
此外,化学合成还可以调整多肽的物理化学性质,例如溶解性、稳定性和抗氧化性能等。
2.基因工程基因工程是一种利用基因技术合成功能性多肽的方法。
利用基因工程技术,可以通过改变目标基因的序列,以在细胞内合成目标多肽。
这包括两个主要步骤:首先,将目标多肽的基因序列克隆到适当的表达载体中;然后将载体导入宿主细胞中,通过诱导表达转录和翻译过程来合成目标多肽。
由于基因工程技术的进步,现在可以通过选择适当的宿主细胞、调节基因表达水平和优化培养条件等方法来增加多肽的产量和纯度。
基因工程合成多肽的优点是可以合成大量的多肽,且高度可控。
此外,该方法还可以通过改变基因序列来优化多肽的性质,并导入目标蛋白的特定位点上的修饰,如磷酸化、乙酰化和甲基化等。
3.发酵发酵是一种利用生物发酵技术来合成功能性多肽的方法。
许多微生物和真菌可以产生一些具有功能性的天然多肽,如抗生素和肽类激素等。
通过利用这些微生物和真菌的能力,可以通过发酵的方式来生产这些功能性多肽。
发酵法合成多肽的优点是成本低、效率高,且不需要大量的设备和技术。
此外,通过优化培养条件和筛选高产菌株,可以提高多肽的产量和纯度。
4.翻译后修饰翻译后修饰是一种利用细胞的自然机制来合成功能性多肽的方法。
在蛋白质合成过程中,多肽链经历多种翻译后修饰,包括N-糖基化、C-糖基化、磷酸化、酰化和甲基化等。
这些修饰可以改变多肽的生物活性、稳定性和荷电性等。
免疫原性多肽的合成与应用
免疫原性多肽的合成与应用随着生物技术的不断发展,免疫原性多肽的合成与应用逐渐成为生命科学的研究热点之一。
免疫原性多肽是指能够刺激机体产生特定免疫应答的多肽物质,常用于疫苗的开发和诊断试剂的制造。
本文将从合成方法和应用实例两个方面探讨免疫原性多肽的研究进展。
一、免疫原性多肽的合成方法1. 化学合成法首先要介绍的是化学合成法。
化学合成法是通过化学合成技术合成免疫原性多肽的方法。
通过将少数氨基酸单元与特定的连结基团连接起来,逐步合成出多肽,然后进行活化、共轭和纯化处理,最终得到所需的免疫原性多肽。
这种方法的优点在于合成效率高,合成步骤简单,但是用化学合成的方法合成的多肽可能具有抗原性,需要进行特殊处理。
2. 生物合成法其次是生物合成法。
生物合成法是利用生物相关的合成技术制备免疫原性多肽。
生物体内的多种细胞和分子之间相互作用参与免疫原性多肽的合成,包括基因表达、蛋白质转录、翻译和修饰。
生物合成法可以获得具有天然抗原性和生物活性的多肽,具有应用前景。
3. 合成生物学法在化学合成法和生物合成法之外,还有一种新兴技术——合成生物学法。
该方法利用生物系统工程学的思想,借助合成生物学获得多肽的化学结构。
合成生物学法是一种较为复杂的技术路线,需要建立适当的工程菌株和特有的的多肽生物合成通路,因此还需要进一步完善方法和技术方面的研究。
二、免疫原性多肽的应用实例除了合成方法,免疫原性多肽的应用也十分广泛。
下面我们讲述几个应用实例。
1. 免疫保护其中之一就是免疫保护。
通过免疫原性多肽的应用,可以引起机体的保护性免疫应答,提高机体对特定疾病的抵抗力,从而达到预防和治疗目的。
例如,肝炎等疫苗的制备,就通过多肽的应用实现了对病毒的免疫保护。
2. 诊断试剂另外,免疫原性多肽还可以应用于诊断试剂的制备。
免疫原性多肽可作为抗体的特异性识别域,因此用多肽制成的抗体可以用于特异性的细胞诊断。
3. 仿生材料还有一种应用就是仿生材料。
免疫原性多肽因其天然的仿生功能及高度特异性,可以用于仿生纳米药物设计、仿生植入物等领域。
固相合成基础SPPS
一、多肽合成概论1.多肽化学合成概述:1963年,R.B.Merrifield[1]创立了将氨基酸的C末端固定在不溶性树脂上,然后在此树脂上依次缩合氨基酸,延长肽链、合成蛋白质的固相合成法,在固相法中,每步反应后只需简单地洗涤树脂,便可达到纯化目的.克服了经典液相合成法中的每一步产物都需纯化的困难,为自动化合成肽奠定了基础.为此,Merrifield获得1984年诺贝尔化学奖.今天,固相法得到了很大发展.除了Merrifield所建立的Boc法(Boc:叔丁氧羰基)之外,又发展了Fmoc 固相法(Fmoc:9-芴甲氧羰基).以这两种方法为基础的各种肽自动合成仪也相继出现和发展,并仍在不断得到改造和完善.Merrifield所建立的Boc合成法[2]是采用TFA(三氟乙酸)可脱除的Boc为α-氨基保护基,侧链保护采用苄醇类.合成时将一个Boc-氨基酸衍生物共价交联到树脂上,用TFA脱除Boc,用三乙胺中和游离的氨基末端,然后通过Dcc活化、耦联下一个氨基酸,最终脱保护多采用HF法或TFMSA(三氟甲磺酸)法.用Boc法已成功地合成了许多生物大分子,如活性酶、生长因子、人工蛋白等.多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质。
它是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物,由多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成。
到现在,人们已发现和分离出一百多种存在于人体的肽,对于多肽的研究和利用,出现了一个空前的繁荣景象。
多肽的全合成不仅具有很重要的理论意义,而且具有重要的应用价值。
通过多肽全合成可以验证一个新的多肽的结构;设计新的多肽,用于研究结构与功能的关系;为多肽生物合成反应机制提供重要信息;建立模型酶以及合成新的多肽药物等。
多肽的化学合成技术无论是液相法还是固相法都已成熟。
近几十年来,固相法合成多肽更以其省时、省力、省料、便于计算机控制、便于普及推广的突出优势而成为肽合成的常规方法并扩展到核苷酸合成等其它有机物领域。
化学合成生物多肽的新技术
化学合成生物多肽的新技术随着人们对生物多肽的理解越来越深入,生物多肽在药物研发和临床治疗中的应用也得到了越来越广泛的关注。
生物多肽具有高效、低毒、高特异性等特点,是医药领域内的新兴热点。
但是,传统生物制造方法所生产的生物多肽,由于经济成本高、生产周期长、规模难以扩大等原因,阻碍了生物多肽应用的广泛推广。
近几年,利用化学方法合成生物多肽逐渐成为生物多肽制备新技术的热点方向,也为生物多肽的应用提供了新途径。
一、化学合成生物多肽的优势传统制备生物多肽的方法包括基于真核细胞表达、原核细胞表达和化学合成三种方法。
基于细胞表达的方法虽然能够得到天然结构的生物多肽,但是生产周期长、成本高、难以大规模生产等缺点,制约了其在大规模产量方面的应用;基于化学合成的方法可以避免上述不足,具有生产周期短、适量生产、规模化优势等优点,并且生产出来的多肽具有高度纯度、固定性、标准化、甚至是人工设计和合成等特点。
化学方法可以精确控制生物多肽的结构,合成特定药效、更稳定的肽段,并且可以选用多种药效基团、天然氨基酸和非天然氨基酸进行拼接,从而构建出具有一定生理活性的多肽。
此外,在化学合成过程中,可以通过调控反应条件控制原子的取代、修饰及稳定性,从而调节多肽的物理化学性质,极大地扩展了生物多肽的应用领域。
二、化学合成生物多肽的技术路线化学合成生物多肽的技术路线主要分为两个阶段。
第一阶段是合成肽段序列,第二阶段是与其他药效基团结合。
1. 合成肽段序列肽段的合成通常采用基于Fmoc (9-氟烷基甲氧基羰基) 或 Boc (叔丁基二甲氧基羰基) 保护氨基酸的合成方法。
在此基础上,可以采用芯片合成、固相合成和液相合成等多种方法,其中以固相合成最为广泛,因为这种方法具有灵活性、速度快和适应性强等特点。
2. 与其他药效基团结合肽段序列合成后,可以与其他药效基团结合。
这种结合方法通常是通过手性氨基酸和非天然氨基酸进行构建研发出来的。
这些氨基酸具有特定的反应性,能够满足肽段的不同需求。
多肽化学合成
多肽化学合成多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质。
它是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物,由多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成。
到现在,人们已发现和分离出一百多种存在于人体的肽,对于多肽的研究和利用,出现了一个空前的繁荣景象。
多肽的合成不仅具有很重要的理论意义,而且具有重要的应用价值。
通过多肽合成可以验证新的多肽结构;设计新的多肽,用于研究结构与功能的关系;为多肽生物合成反应机制提供重要信息;建立模型酶以及合成新的多肽药物等。
1963年,R.B.Merrifield创立了将多肽羧基端的氨基酸固定在不溶性树脂上,然后在此树脂上依次偶联氨基酸,延长肽链、合成多肽的固相合成法,在固相法中,每步反应后只需简单地洗涤树脂,便可达到纯化目的。
克服了经典液相合成法中的每一步产物都需纯化的困难,为多肽的自动化合成奠定了基础。
为此,Merrifield获得1984年诺贝尔化学奖。
Merrifield所建立的Boc合成法是采用TFA(三氟乙酸)可脱除的Boc(叔丁氧羰基)为α-氨基保护基,侧链保护采用苄醇类。
合成时将一个Boc-氨基酸衍生物共价交联到树脂上,用TFA脱除Boc,用三乙胺中和游离的氨基末端,然后通过DCC活化、偶联下一个氨基酸,最终脱保护多采用HF法或TFMSA(三氟甲磺酸)法。
用Boc法已成功地合成了许多生物大分子,如活性酶、生长因子、人工蛋白等。
在Boc合成法中,反复地用酸来脱保护,这种处理带来了一些问题:如在肽与树脂的接头处,当每次用50%TFA脱Boc基时,有约1.4%的肽从树脂上脱落,合成的肽链越长,这样的损失越严重;此外,酸处理会引起侧链的一些副反应,Boc合成法尤其不适于合成含有色氨酸等对酸不稳定的肽类。
1978年,Chang、Meienlofer和Atherton等人采用Carpino报道的Fmoc(9-芴甲氧羰基)基团作为α-氨基保护基,成功地进行了多肽的Fmoc固相合成。
多肽固相合成技术及其应用
多肽固相合成技术及其应用多肽是由氨基酸分子组成的生物大分子,具有广泛的生物活性和药物研发价值。
然而,复杂的化学性质使得多肽的合成变得困难,所以多肽固相合成技术的出现是多肽研究的一大突破。
一、多肽固相合成技术的基本原理多肽固相合成是一种将氨基酸单元逐个连接起来形成多肽链的化学合成方法。
它运用的原理是将第一个氨基酸共价键结合到纳米多孔颗粒表面上的特定功能基团上。
接下来,通过化学反应将第二个氨基酸连接到第一个氨基酸上,然后继续往下合成,直到形成完整的多肽。
多肽固相合成的基本原理是,将氨基酸以特定的次序串联起来,利用保护-脱保护策略控制端基,通过羧基的活化和胺基的亲核加成,氨基酸单元依次加入,最后用脱保护试剂去除所有保护基得到多肽。
二、多肽固相合成技术的优点相比于传统的溶液合成方法,多肽固相合成具有以下优点:1、反应条件温和在多肽固相合成中,合成反应都在固相基质中进行,反应条件温和,避免了多肽分子之间的相互作用,从而提高了合成成功率。
2、化合物纯度高多肽固相合成中,纯度高的固相基质和保护基团的选择可大大提高化合物的纯度。
此外,纯化过程中少有交叉污染,可以减轻纯化过程中的负担,进一步提高了化合物的纯度。
3、反应产物易纯化多肽固相合成反应产物容易纯化,不需要考虑多肽分子之间的相互作用,纯化过程更容易,这是传统溶解法所无法比拟的。
4、可控性好在多肽固相合成中,每个加入氨基酸的反应完全一样,无误差率,从而控制特定位置氨基酸的添加数量和顺序特别容易。
5、适用于各种质量和长度的多肽多肽固相合成的化学反应可适用于各种不同类型和长度的多肽,从而使得多肽的制备变得更加简单和高效。
三、多肽固相合成技术的应用多肽具有广泛的生物活性和药学研究价值,其固相合成技术的出现不仅使多肽合成变得容易,而且也在许多领域得到了广泛的应用,例如:1、药物研发多肽可以作为抗菌、抗癌、保肝、降糖等药物的前体。
利用固相合成技术制备多肽的优点使得多肽药物的研发变得更加高效和可控。
多肽合成方法
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
N
α
-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
DMF
中,用等当量的三级碱(
N
-甲基哌啶、
N
-甲基吗啉、
N
-乙基吗啉等)处理。然后,在-
15
℃--
5
℃,剧烈搅拌的同时加入氯甲酸烷基
酯以形成不对称酸酐(活化)。经短时间活化后,加入亲核性氨基酸组分。如果作
为铵盐使用(需要更多的碱),必须避免碱的过量使用。如果严格按照以上的反应
条件,混合酸酐法很容易进行,是最有效的缩合方法之一。
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
多肽合成方法之对称酸酐法
N
α
-酰基氨基酸的对称酸酐是用于肽键形成的高活性中间体。与混合酸酐法相
反,它与胺亲核试剂的反应没有模棱两可的区域选择性。但肽缩合产率最高,为
50%
(以羧基组分计)。
虽然由对称酸酐氨解形成的游离
N
α
多肽合成的基本原理
1.多肽合成的基本原理?多肽固相合成法是多肽合成化学的一个重大的突破。
它的最大特点是不必纯化中间产物,合成过程可以连续进行,进而为多肽合成的自动化奠定了基础。
目前全自动多肽的合成,基本都是固相合成。
其基本过程如下:基于Fmoc化学合成,先将所要合成的目标多肽的C-端氨基酸的羧基以共价键形式与一个不溶性的高分子树脂相连,然后以这一氨基酸的氨基作为多肽合成的起点,同其它的氨基酸已经活化的羧基作用形成肽键,不断重复这一过程,即可得到多肽。
根据多肽的氨基酸组成不同,多肽后处理方式不同,纯化方式也有差异。
2.做免疫用的多肽多长为合适?答:一般约10-15个氨基酸,当然长一些免疫效果好一些,不过合成费用也会增加。
MAP多肽则希望长度在15aa以上,效果较好。
另外,10aa以下的多肽免疫效果比较差。
3.免疫用多肽的纯度需要很高吗?答:一般而言,免疫用Peptide,70-85%即可。
4.我们合成的多肽溶解性不好,多肽就有问题对吗?答:很难准确预测一个多肽的溶解性及合适的溶剂是什么。
如果多肽难以溶解就认为多肽合成有问题这个观念并不正确。
5.多肽状态是如何?如何保存储存?答:我们提供的多肽是粉末状,一般为灰白色,组成不同,多肽粉末的颜色有差异,多肽一般长期保存需要避光保存,并应保存在-20度,短期可以保存在4度。
可以短时间的话是以室温运输。
6.如何溶解多肽?答:溶解多肽是非常复杂的事情,一般很难一下子确定合适的溶剂。
通常是先取一点试验,在没有确定合适的溶剂前千万不要合部溶解。
下列方法有助于您选择合适的溶剂:(1)判定多肽的电荷特定,设定酸性氨基酸Asp(D),Glu(E)和C端COOH为-1;碱性氨基酸Lys(K),Arg(R),His(H)及N端NH2为+1,其它氨基酸的电荷为0。
计算出将电荷数。
(2)如果净电荷数>0,多肽为碱性,用水溶解:如果不溶解或溶解性不大,加入醋酸(10%以上);如果多肽还不能溶解,加入少量TFA(25ul)溶解,然后加入500ul水稀释。
多肽液相合成
多肽液相合成多肽液相合成是一种重要的化学合成方法,可以用于合成各种具有生物活性的多肽化合物。
本文将介绍多肽液相合成的原理、步骤和应用。
多肽是由氨基酸组成的生物大分子,它在生物体内起着重要的生理功能。
然而,传统的化学合成方法对于合成复杂的多肽化合物来说非常困难和耗时。
而液相合成是一种高效、快速和可控的多肽合成方法,已经成为多肽化学领域的重要工具。
多肽液相合成的原理是通过将氨基酸依次加入反应体系中,通过反复的耦合、保护和去保护步骤,逐步合成目标多肽化合物。
液相合成的关键在于使用适当的反应试剂和条件,以及合适的保护基策略。
多肽液相合成的步骤通常包括以下几个步骤:氨基酸的保护、活化、耦合和去保护。
首先,需要对氨基酸的官能团进行保护,以防止其在反应过程中发生副反应。
然后,通过活化剂将保护的氨基酸与前一步骤中的氨基酸耦合,形成肽键。
接下来,需要去除保护基,使肽链延长。
这些步骤需要反复进行,直到合成目标多肽化合物。
多肽液相合成具有许多优势。
首先,它可以合成各种长度和序列的多肽化合物,包括天然多肽和非天然多肽。
其次,液相合成具有高选择性和高纯度,可以避免不必要的副反应和杂质的产生。
此外,液相合成的反应条件温和,适用于各种氨基酸和功能基团。
最后,液相合成可以高通量地进行,提高合成效率和产量。
多肽液相合成在生物医学研究和药物开发中有广泛的应用。
它可以用于合成药物分子、抗体片段、生物标志物和多肽类药物等。
多肽药物具有高度的选择性和生物活性,可以用于治疗癌症、心血管疾病、免疫系统疾病等多种疾病。
多肽液相合成是一种重要的化学合成方法,可以用于合成各种具有生物活性的多肽化合物。
它具有高效、快速和可控的特点,并在生物医学研究和药物开发中得到广泛应用。
随着合成技术的不断发展和改进,多肽液相合成将在未来发挥更大的作用,为新药研发和治疗疾病提供更多可能性。
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多肽的化学合成技术总览
从最简单的病毒到人类,所有生物体内复杂的蛋白质结构都是由相同的20种氨基酸组成,这就构成了千姿百态的蛋白质世界。
生物学家在对蛋白质进行深入研究的过程中,发现一类由氨基酸构成但又不同于蛋白质的中间物质,这类物质被称作多肽。
多肽是比蛋白质简单,分子量小,由氨基酸通过肽键相连的一类化合物。
多肽具有调节机体生理功能和为机体提供营养的双重功效,它几乎影响着人体的一切代谢合成。
一种肽含有的氨基酸少于10个称为寡肽,超过的就称为多肽;氨基酸为50多个以上的多肽就是人们熟悉的蛋白质。
多肽合成的价值
图1. 多肽合成。
到现在,人们已经发现和分离出一百多种存在于人体的肽,对于多肽的研究和利用,出现了空前的繁荣景象。
多肽的全合成不仅具有很重要的理论意义,而且具有重要的应用价值。
通过多肽全合成可以:
1.验证一个新的多肽的结构;
2.设计新的多肽,用于研究结构与功能的关系;
3.为多肽生物合成反应机制提供重要的信息;
多肽的化学合成
多肽的合成主要有两种途径:化学合成和生物合成。
化学合成主要通过氨基酸缩合反应来实现。
为得到具有特定顺序的合成多肽,当合成原料中含有官能度大于2的氨基酸单体时,应将不需要反应的基团暂时保护起来,然后再进行连接反应,以保证合成的定向进行。
一般要求,这些保护基在合成过程中稳定,无副反应,合成结束后可以完全定量的脱除。
1. α-氨基保护基
常用的氨基保护基可分为烷氧羰基、酰基和烷基三类。
其中烷氧羰基保护基可防止消旋化,因此应用广泛。
使用最普遍的是Z、Fmoc和Boc。
Z基团可用钯黑,5%~20%钯炭催化氢化法脱除。
Boc基团具有与Z基团不同的化学性质,不能用催化氢化法脱除,但易于酸解脱除,它可以和Z基团搭配使用,有选择性地脱除。
Fmoc基团的特点是对酸稳定,可被碱脱除。
因此尤其适合于合成含有Trp、Met、Cys等对酸不稳定的多肽。
2. α-羧基保护基
与氨基保护基相比,羧基保护基种类较少,一般以盐或酯的形式存在。
盐是对羧基的临时保护,常用的有钾盐、钠盐、三乙胺盐和三丁胺盐等。
常用的酯类有甲酯、乙酯、苄酯和叔丁酯。
叔丁酯是近年来最常用的羧基保护基,可用酸在温和条件下脱除。
3. 侧链保护基
为了避免副反应的发生,某些氨基酸的侧链官能团需采用适当的保护基加以保护。
同一个侧链有多种不同的保护基,可以在不同的条件下选择性的脱除,这点在环肽以及多肽修饰上具有很重要的意义,而且侧链保护基和选择的合成方法有密切的关系。
图2. 常见的氨基和羧基保护基。
多肽的化学合成技术
多肽的化学合成有液相合成和固相合成,其主要的区别在于是否使用固相载体。
1 多肽的液相合成
多肽液相合成主要有逐步合成和片段组合两种策略,逐步合成简洁迅速,被用于各种生物活性多肽片段的合成;片段组合法为合成含有100个以上氨基酸的多肽提供了最有前途的路线,并已成功地合成了多种有生物活性的多肽,其最大的特点是易于纯制。
液相合成现在主要采用Boc和Z两种保护方法,现在主要应用在短肽合成,如阿斯巴甜,力肽,催产素等,其相对于固相合成,具有保护基选择多,成本低廉,合成规模容易放大的许多优点。
但是与固相合成比较,液相合成主要缺点是,合成范围小,一般都集中在10个氨基酸以内的多肽合成,还有合成中需要对中间体进行提纯,时间长,工作量大。
2 多肽的固相合成
1963年, R. B. Merrifield将氨基酸的C末端固定在不溶树脂上,然后再此树脂上依次缩合氨基酸,延长肽链、合成多肽,从而创立了固相合成法。
经过不断的改进和完善,固相法已成为多肽和蛋白质合成中的一个常用技术,表现出经典液相合成法无法比拟的优点。
其基本原理是:先将所要合成肽链的羟末端氨基酸的羟基以共价键的结构同一个不溶性的高分子树脂相连,然后以此结合在固相载体上的氨基酸作为氨基组份经过脱去氨基保护基并同过量的活化羧基组分反应,接长肽链。
重复(缩合-洗涤-去保护-中和及洗涤-下一轮缩合)操作,达到所要合成的肽链长度,最后将肽链从树脂上裂解下来,经过纯化等处理,即得所要的多肽。
每步反应后只需要简单地洗涤树脂,便可达到纯化的目的,克服了经典液相合成法中的每一步都需要纯化的问题。
固相多肽合成现在使用的主要有两种策略:Boc和Fmoc两种。
Boc方法合成过程中,需要反复使用TFA脱BOC,而且在最后从树脂上切割下来需要使用HF,由于HF必须使用专门的仪器进行操作,而且切割过程中容易产生副反应,因此现在使用受到实验条件限制,使用也逐渐减少。
Fmoc方法反应条件温和,在一般的实验条件下就可以进行合成,因此,也得到了非常广泛的应用。
图3. 固相合成二肽Glu-Trp。
2.1 树脂的选择
能够用于多肽合成的固相载体必须满足如下要求:
A. 必须包含反应位点(或反应基团),以使肽链在这些位点上,并在之后除去;
B. 必须对合成过程中的物理和化学条件稳定;
C. 载体必须允许在不断增长的肽链和试剂之间快速的、不受阻碍的接触;
D. 另外,载体必须允许提供足够的连接点,以使每单位体积的载体给出有用产量的肽,并且必须尽量减少被载体束缚的肽链之间的相互作用。
用于固相法合成多肽的高分子载体主要有三类:聚苯乙烯-苯二乙烯交联树脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯-乙二醇类树脂及衍生物,这些树脂只有导入反应基团,才能直接连上氨基酸。
根据所导入的反应基团的不同,这些树脂可以分为氯甲基树脂、羧基树脂、氨基树脂或酰肼型树脂。
Boc合成法通常选择氯甲基树脂,Fmoc合成法通常选择羧基树脂如王氏树脂。
图4. 固相合成常用树脂
2.2 固相合成切割方法
固相合成完成之后,必须选择合适的切割试剂将多肽从树脂上切割下来,然后经过冰乙醚沉淀,离心收集沉淀,经过HPLC分离纯化,冷冻干燥得到最后产品。
由于选择的树脂不同,氨基酸序列不同,在切割时候,选择的切割方法也不完全相同。
一般都是选择酸性条件下切割,对于PAM,MBHA树脂,一般采用HF切割,切割过程中需要添加对甲苯酚,对巯基苯酚,苯甲醚等试剂。
而对于Wang,Rink-Amide,Trt树脂,一般采用TFA切割,切割过程中加入,乙二硫醇,苯甲硫醚,水,三异丙基硅烷,苯酚等。
这些添加试剂主要作为碳正离子俘获试剂使用,目的是俘获切割反应过程中生成的碳正离子,减少这些碳正离子对部分氨基酸侧链的进攻导致的副反应,比较容易产生副反应的氨基酸有:Trp,Tyr。
切割试剂用量一般10-15ml/g树脂。
常用的切割配比:HF/p-cresol/p-thiocresol(90/5/5),TFA/TIS/EDT/H2O(94/1/2.5/2.5),反应一般是在室温条件下2h-4h。
2.3 游离氨基的检测
固相多肽合成中,主要是通过检测树脂上游离的氨基来判断连接的速率,检测方法称为Kaiser方法,判断的标准是,如果还有游离氨基的时候,溶液或树脂会显示蓝色或者红褐色。
Kaiser试剂包括:
A. 6%茚三酮的乙醇溶液
B. 80%苯酚的乙醇溶液
C. 2% 0.001M KCN的吡啶溶液
在配制过程中,吡啶需要经茚三酮处理后重蒸再使用。
检测时,取少量树脂,加入A,B,C各2-3滴,100℃下加热1-2min,如果溶液或者树脂出现蓝色或紫褐色,表明还有游离的氨基,否则说明完全连接。
其他检测游离氨基的方法有:三硝基苯磺酸法,苦味酸法,溴酚蓝法。
图5. 茚三酮检测示意图
发展前景
固相多肽合成已经有几十年的历史了,然而到现在,人们还只能合成一些较短的多肽,更谈不上蛋白质了,同时合成中试剂的毒性,昂贵的费用,反应的副产物等一直都是研究者面临的问题。
而在生物体内,核糖体上合成多肽的速率和产率都是惊人的,那么,能否从生物体合成蛋白质的原理上得到一些启示,应用在固相合成法中,或者是研究出新的合成方法,这也许是多肽合成的发展方向。