氨基酸与多肽
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CH2(CO2Et)2 HNO2 H2, Pt Ac2O
AcNHCH(CO2Et)2 O NK O N CH(CO2Et)2 O
b)通过溴代丙二酸酯法合成
Br2 CCl4
O
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
三.氨基酸的合成 (3)丙二酸酯法 a)通过酰基丙二酸酯法合成
Ser/Thr H3O+
Boc-Cl + H3+NCHRCO2Boc-NHCHRCO2H (Boc)2O base Fmoc-Cl Fmoc-NHCHRCO2H
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
六.多肽的合成 1.氨基酸的保护 (2)羧基的保护与去保护
HCl (gas) MeOH or SOCl2 TsOH H+ CH2=CHMe2 -NHCHRCO2Me -NHCHRCO2CH2Ph -NHCHRCO2CMe3 NaOH H2, Pd or HF TFA HCl H2NCHRCO2Me TsOH H2NCHRCO2CH2Ph H3+NCHRCO2CMe3
2. Lys NH3+ H2N CO2NH3+ CbzHN CO2Cu2+ H2N (Boc)2O base CbzHN NH2 Cu / 12 CO2Cbz-Cl CbzHN NH2 Cu / 12 CO2-
H2S
NHBoc CO2H
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
六.多肽的合成 2.液相合成法 (1)对称酸酐法
O OH OH O
+ H3N
+
O O R
-
O -2H2O N O HO R O O O NH2 O -2H2O O N CO2H -CO2
O N O R
O H2O N O R -RCHO
O
HO
O
O
OH N
O
紫色
O
O
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
三.氨基酸的合成 1.氨基酸的制备: (1) 蛋白质水解, (2) 发酵法 2.氨基酸的化学合成 (1)Strecker合成法: (见醛酮一章) 醛与HCN在氨中加成, 后改用NH4CN或NH4Cl和KCN. (2)由α-卤代酸(酯)合成: (见羧酸和胺两章) 直接胺解或Gabriel法. (3)丙二酸酯法 a)通过酰基丙二酸酯法合成
+
-CO2
NaOEt XCH2CO2Et/XCH2CH2SMe H3O+ Asp/Asn/Met
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
四.多肽的定义, 命名和结构
O N H O N H Ph OH O
H2N O
H N
H N O
Gly-Ala-Leu-Phe-Val G-A-L-F-V
Me
N-端 氨端
PhCH2OH Me3COH O + Cl Cl PhCH2OCO-Cl Me3COCO-Cl Z, Cbz=Benzoxycarbonyl Boc, t-Boc=Butoxycarbonyl Fmoc=Fluorenylmethoxycarbonyl
CH2OH Cbz-Cl
CH2OCO-Cl Cbz-NHCHRCO2H Cbz-NHCHRCOBoc-NHCHRCOFmoc-NHCHRCOH2, Pd or HF TFA base H2NCHRCO-
H3+NCHRCO2- + PhCH2OH
-NHCHRCO2H
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
六.多肽的合成 1.氨基酸的保护 (3)侧链的保护与去保护(情况复杂, 仅举几例)
1. Cys SH Z N H CO2H PhCH2Cl Z N H SCH2Ph CO2H N H SCH2Ph CONa-NH3(l) N H SH CO-
+ H3+NCHRnCO2-
DNS-NHCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2-
DNS-NHCHR1CO2H + H3+NCHRnCO2- n=/=1
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
五.多肽结构的测定 1.氨基酸的组成分析 2.N-端测定 (3)Edman法 (Edman降解)
PhNSC + H3+NCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2S TFA HN R1 PTH-AA N O + Ph H3+NCHR2CONHCHR3CO2S HN R1 Ph NH CONHCHR2CONHCHR3CO2H
Ph DCC BocHN CO2H -DCU BocHN CO 2O H2N CO2H Boc-Ala-Phe-OH
(2)混和酸酐法
Ph i-BuOCOCl BocHN CO2H BocHN i-Bu O O O O H2N CO2H Boc-Ala-Phe-OH
为何不用酰氯法形成肽键来合成多肽?
第二十二章氨基来自百度文库,多肽,蛋白质,酶和核酸
肽键
C-端 羧端
甘氨酰-丙氨酰-亮氨酰-苯丙氨酰-缬氨酸 母体 肽链中的二硫键: 在空气中氧化可以形成; 钠-液氨或硫醇还原可打开. 牛催产素
Cys-Tyr-Ile-Glu-Arg-Cys-Pro-Leu-Gly S S
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
五.多肽结构的测定 1.氨基酸的组成分析 2.N-端测定 NO2 (1)Sanger法
CO2+ H3N H R
H+ OHH+
CO2H + H3N H R
CO2H H H2N R
OH-
等电点: 多肽与蛋白质也有等电点. 等电点是氨基酸, 多肽和蛋白质的重要性质之一.
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
二.氨基酸的性质 2. 失水反应
O O NH3+
-
NH3+ O O -2H2O HN
(4)缩合试剂法 常用缩合试剂: DCC, DIC等, 常与HOBt合用.
Z-Ala-OH + H-Phe-OCH2Ph DCC or DCC/HOBt H2, Pd Z-Ala-Phe-OCH2Ph
OH N N N HOBt
H-Ala-Phe-OH
(5)酶催化法
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
第二十二章 氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸 Amino Acids，Peptides， Proteins，Enzymes and Nucleic Acids
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
一.氨基酸的结构, 名称, 分类和物理性质 氨基酸: 蛋白氨基酸: 酸性氨基酸 亲脂性氨基酸 中性氨基酸 亲水性氨基酸 碱性氨基酸 非蛋白氨基酸 脂肪氨基酸 芳香氨基酸 杂环氨基酸
六.多肽的合成 3.液相合成实例 合成: H-Ala-Phe-Lys-Leu-OH
Boc-Ala-OH Boc Z-Lys-OH + H-Leu-OCMe3 Boc Boc-Ala-Phe-Lys-Leu-OCMe3 DCC, HOBt i-BuOCOCl H-Phe-OH Boc-Ala-Phe-OH DCC, HOBt Boc Z-Lys-Leu-OCMe3 H2, Pd/C Boc H-Lys-Leu-OCMe3
TFA H-Ala-Phe-Lys-Leu-OH
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
六.多肽的合成 4.固相合成法 (1)Boc/Bzl策略
CH2Cl Boc-AA1-OCs or K CH2O-AA1-Boc TFA/CH2Cl2 CH2O-AA1-H TFA Et3N/CH2Cl2 CH2O-AA1-H Boc-AA2-OH DCC/HOBt CH2O-AA1-AA2-Boc CH2O-AA1-AA2-...AAn-H TFA CH2O-AA1-AA2-...AAn-H HF peptide peptide Linker-CH2OH Fmoc-AA1-OH DCC/HOBt CH2O-AA1-Fmoc Piperidine/DMF CH2O-AA1-H Fmoc-AA2-OH DCC/HOBt CH2O-AA1-AA2-Fmoc
六.多肽的合成 2.液相合成法 (3)活泼酯法 HO
F Boc-Ala-OH + HO F O HO N O F F F DCC etc Boc-Ala-O F O HOSu Boc-Ala-O N O F NO2 Boc-Ala-O F F H-Phe-OH F Boc-Ala-Phe-OH NO2
天然蛋白氨基酸均为L-α-氨基酸, (S)-2-氨基酸 (半胱氨酸为(R)-构型).
CO2H H H2N R
二十种蛋白氨基酸的结构, 中英文名称, 缩写符号和物理性质(见书P1008)
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
二.氨基酸的性质 1. 存在形式和等电点
CO2H2N H R H
+
OHH+ OH-
八.多肽和蛋白质的结构与特性 1. 结构 一级结构: 即氨基酸序列. 二级结构: α-螺旋, β-折叠, β-转角, 无规卷曲. 三级结构: 三维空间结构. 四级结构: 亚基的空间排布及相互作用. 2. 特性: (1).盐析 (2).变性: 可逆变性 不可逆变性 物理变性 化学变性 九. 酶 (自学) 十. 核酸 (自学) 十一. 组合化学 (了解)
3.C-端测定
H3+NCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2H2NNH2 H2NCHR1CONHNH2 + H2NCHR2CONHNH2 + H2NCHR3CO2H
C-端氨基酸不是酰肼 4.序列测定: DNS法和Edman法结合使用.
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
六.多肽的合成 1.氨基酸的保护 (1)氨基的保护与去保护
Ser/Thr H3O+ OHCH2O/CH3CHO O Br H2N CO2- NaOH Br(CH2)3Br CO2NaOEt 1) MeOPhCH2X, NaOEt N CH(CO2Et)2 2) H3O O H3O+ Pro His, Glu, Gln, Trp Phe, Leu, Ile, Lys, 3) HBr Tyr
1) His
HN N 2) H3O+
CH2X
OH-
CH2O/CH3CHO
1) 2) H3O -CO2
+
N Trp
AcNHCH(CO2Et)2 CH2=CHCN NaOEt
con. HCl Glu/Gln
AcNHC(CO2Et)2 CH2CH2CN
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
三.氨基酸的合成 (3)丙二酸酯法 b)通过溴代丙二酸酯法合成
+
O NH O O OH NH3+ CO2-H2O
O NH CO2H
intermolecular
intramolecular
3. 形成金属盐络合物
O R O Cu N H2 O O H2 N R
可用于保护Lys的侧链氨基
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
二.氨基酸的性质 4. 与水合茚三酮反应
O2N F + H3+NCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2NO2 NO2 O2N NHCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2H H3O+ O2N NHCHR1CO2H n=/=1
(2)DNS法
NMe2 + H3+NCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2SO2Cl DNS-Cl H3O+
(2)Fmoc/t-Bu策略
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
七.重要生物活性多肽及其生理活性 谷胱甘肽(Glu-Cys-Gly) 甜二肽Aspartam (Asp-Phe-OMe) 催产素(八肽) 睡眠肽(九肽) 胰岛素 胸腺肽 多肽诊断试剂 合成多肽疫苗
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
AcNHCH(CO2Et)2 O NK O N CH(CO2Et)2 O
b)通过溴代丙二酸酯法合成
Br2 CCl4
O
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
三.氨基酸的合成 (3)丙二酸酯法 a)通过酰基丙二酸酯法合成
Ser/Thr H3O+
Boc-Cl + H3+NCHRCO2Boc-NHCHRCO2H (Boc)2O base Fmoc-Cl Fmoc-NHCHRCO2H
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
六.多肽的合成 1.氨基酸的保护 (2)羧基的保护与去保护
HCl (gas) MeOH or SOCl2 TsOH H+ CH2=CHMe2 -NHCHRCO2Me -NHCHRCO2CH2Ph -NHCHRCO2CMe3 NaOH H2, Pd or HF TFA HCl H2NCHRCO2Me TsOH H2NCHRCO2CH2Ph H3+NCHRCO2CMe3
2. Lys NH3+ H2N CO2NH3+ CbzHN CO2Cu2+ H2N (Boc)2O base CbzHN NH2 Cu / 12 CO2Cbz-Cl CbzHN NH2 Cu / 12 CO2-
H2S
NHBoc CO2H
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
六.多肽的合成 2.液相合成法 (1)对称酸酐法
O OH OH O
+ H3N
+
O O R
-
O -2H2O N O HO R O O O NH2 O -2H2O O N CO2H -CO2
O N O R
O H2O N O R -RCHO
O
HO
O
O
OH N
O
紫色
O
O
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
三.氨基酸的合成 1.氨基酸的制备: (1) 蛋白质水解, (2) 发酵法 2.氨基酸的化学合成 (1)Strecker合成法: (见醛酮一章) 醛与HCN在氨中加成, 后改用NH4CN或NH4Cl和KCN. (2)由α-卤代酸(酯)合成: (见羧酸和胺两章) 直接胺解或Gabriel法. (3)丙二酸酯法 a)通过酰基丙二酸酯法合成
+
-CO2
NaOEt XCH2CO2Et/XCH2CH2SMe H3O+ Asp/Asn/Met
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
四.多肽的定义, 命名和结构
O N H O N H Ph OH O
H2N O
H N
H N O
Gly-Ala-Leu-Phe-Val G-A-L-F-V
Me
N-端 氨端
PhCH2OH Me3COH O + Cl Cl PhCH2OCO-Cl Me3COCO-Cl Z, Cbz=Benzoxycarbonyl Boc, t-Boc=Butoxycarbonyl Fmoc=Fluorenylmethoxycarbonyl
CH2OH Cbz-Cl
CH2OCO-Cl Cbz-NHCHRCO2H Cbz-NHCHRCOBoc-NHCHRCOFmoc-NHCHRCOH2, Pd or HF TFA base H2NCHRCO-
H3+NCHRCO2- + PhCH2OH
-NHCHRCO2H
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
六.多肽的合成 1.氨基酸的保护 (3)侧链的保护与去保护(情况复杂, 仅举几例)
1. Cys SH Z N H CO2H PhCH2Cl Z N H SCH2Ph CO2H N H SCH2Ph CONa-NH3(l) N H SH CO-
+ H3+NCHRnCO2-
DNS-NHCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2-
DNS-NHCHR1CO2H + H3+NCHRnCO2- n=/=1
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
五.多肽结构的测定 1.氨基酸的组成分析 2.N-端测定 (3)Edman法 (Edman降解)
PhNSC + H3+NCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2S TFA HN R1 PTH-AA N O + Ph H3+NCHR2CONHCHR3CO2S HN R1 Ph NH CONHCHR2CONHCHR3CO2H
Ph DCC BocHN CO2H -DCU BocHN CO 2O H2N CO2H Boc-Ala-Phe-OH
(2)混和酸酐法
Ph i-BuOCOCl BocHN CO2H BocHN i-Bu O O O O H2N CO2H Boc-Ala-Phe-OH
为何不用酰氯法形成肽键来合成多肽?
第二十二章氨基来自百度文库,多肽,蛋白质,酶和核酸
肽键
C-端 羧端
甘氨酰-丙氨酰-亮氨酰-苯丙氨酰-缬氨酸 母体 肽链中的二硫键: 在空气中氧化可以形成; 钠-液氨或硫醇还原可打开. 牛催产素
Cys-Tyr-Ile-Glu-Arg-Cys-Pro-Leu-Gly S S
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
五.多肽结构的测定 1.氨基酸的组成分析 2.N-端测定 NO2 (1)Sanger法
CO2+ H3N H R
H+ OHH+
CO2H + H3N H R
CO2H H H2N R
OH-
等电点: 多肽与蛋白质也有等电点. 等电点是氨基酸, 多肽和蛋白质的重要性质之一.
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
二.氨基酸的性质 2. 失水反应
O O NH3+
-
NH3+ O O -2H2O HN
(4)缩合试剂法 常用缩合试剂: DCC, DIC等, 常与HOBt合用.
Z-Ala-OH + H-Phe-OCH2Ph DCC or DCC/HOBt H2, Pd Z-Ala-Phe-OCH2Ph
OH N N N HOBt
H-Ala-Phe-OH
(5)酶催化法
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
第二十二章 氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸 Amino Acids，Peptides， Proteins，Enzymes and Nucleic Acids
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
一.氨基酸的结构, 名称, 分类和物理性质 氨基酸: 蛋白氨基酸: 酸性氨基酸 亲脂性氨基酸 中性氨基酸 亲水性氨基酸 碱性氨基酸 非蛋白氨基酸 脂肪氨基酸 芳香氨基酸 杂环氨基酸
六.多肽的合成 3.液相合成实例 合成: H-Ala-Phe-Lys-Leu-OH
Boc-Ala-OH Boc Z-Lys-OH + H-Leu-OCMe3 Boc Boc-Ala-Phe-Lys-Leu-OCMe3 DCC, HOBt i-BuOCOCl H-Phe-OH Boc-Ala-Phe-OH DCC, HOBt Boc Z-Lys-Leu-OCMe3 H2, Pd/C Boc H-Lys-Leu-OCMe3
TFA H-Ala-Phe-Lys-Leu-OH
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
六.多肽的合成 4.固相合成法 (1)Boc/Bzl策略
CH2Cl Boc-AA1-OCs or K CH2O-AA1-Boc TFA/CH2Cl2 CH2O-AA1-H TFA Et3N/CH2Cl2 CH2O-AA1-H Boc-AA2-OH DCC/HOBt CH2O-AA1-AA2-Boc CH2O-AA1-AA2-...AAn-H TFA CH2O-AA1-AA2-...AAn-H HF peptide peptide Linker-CH2OH Fmoc-AA1-OH DCC/HOBt CH2O-AA1-Fmoc Piperidine/DMF CH2O-AA1-H Fmoc-AA2-OH DCC/HOBt CH2O-AA1-AA2-Fmoc
六.多肽的合成 2.液相合成法 (3)活泼酯法 HO
F Boc-Ala-OH + HO F O HO N O F F F DCC etc Boc-Ala-O F O HOSu Boc-Ala-O N O F NO2 Boc-Ala-O F F H-Phe-OH F Boc-Ala-Phe-OH NO2
天然蛋白氨基酸均为L-α-氨基酸, (S)-2-氨基酸 (半胱氨酸为(R)-构型).
CO2H H H2N R
二十种蛋白氨基酸的结构, 中英文名称, 缩写符号和物理性质(见书P1008)
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
二.氨基酸的性质 1. 存在形式和等电点
CO2H2N H R H
+
OHH+ OH-
八.多肽和蛋白质的结构与特性 1. 结构 一级结构: 即氨基酸序列. 二级结构: α-螺旋, β-折叠, β-转角, 无规卷曲. 三级结构: 三维空间结构. 四级结构: 亚基的空间排布及相互作用. 2. 特性: (1).盐析 (2).变性: 可逆变性 不可逆变性 物理变性 化学变性 九. 酶 (自学) 十. 核酸 (自学) 十一. 组合化学 (了解)
3.C-端测定
H3+NCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2H2NNH2 H2NCHR1CONHNH2 + H2NCHR2CONHNH2 + H2NCHR3CO2H
C-端氨基酸不是酰肼 4.序列测定: DNS法和Edman法结合使用.
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
六.多肽的合成 1.氨基酸的保护 (1)氨基的保护与去保护
Ser/Thr H3O+ OHCH2O/CH3CHO O Br H2N CO2- NaOH Br(CH2)3Br CO2NaOEt 1) MeOPhCH2X, NaOEt N CH(CO2Et)2 2) H3O O H3O+ Pro His, Glu, Gln, Trp Phe, Leu, Ile, Lys, 3) HBr Tyr
1) His
HN N 2) H3O+
CH2X
OH-
CH2O/CH3CHO
1) 2) H3O -CO2
+
N Trp
AcNHCH(CO2Et)2 CH2=CHCN NaOEt
con. HCl Glu/Gln
AcNHC(CO2Et)2 CH2CH2CN
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
三.氨基酸的合成 (3)丙二酸酯法 b)通过溴代丙二酸酯法合成
+
O NH O O OH NH3+ CO2-H2O
O NH CO2H
intermolecular
intramolecular
3. 形成金属盐络合物
O R O Cu N H2 O O H2 N R
可用于保护Lys的侧链氨基
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
二.氨基酸的性质 4. 与水合茚三酮反应
O2N F + H3+NCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2NO2 NO2 O2N NHCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2H H3O+ O2N NHCHR1CO2H n=/=1
(2)DNS法
NMe2 + H3+NCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2SO2Cl DNS-Cl H3O+
(2)Fmoc/t-Bu策略
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
七.重要生物活性多肽及其生理活性 谷胱甘肽(Glu-Cys-Gly) 甜二肽Aspartam (Asp-Phe-OMe) 催产素(八肽) 睡眠肽(九肽) 胰岛素 胸腺肽 多肽诊断试剂 合成多肽疫苗
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸