多肽合成入门

5、侧链脱保护及环肽脱离树脂
洗涤、脱除最后一个氨基酸的Fmoc mL 小烧瓶中,按10 mL/0.5 mL/0.25
m保L护/0后.5用mNL2/0将.7肽5 g-树的脂比复例合加物入吹T干FA,/苯加甲入硫50醚/
巯基乙醇/水/苯酚配成的切割试剂。室温磁力搅拌反应3 h 后, 过滤入冰乙醚中,
置冰箱2 h, 离心收集, 沉淀用纯水溶解, 再置冰箱冷冻,后将冻结的冰状物置真空冷
3、脱除氨基保护基
加入约15 mL 20%哌啶的DMF 溶液反应5 min,滤掉, 再加入15 mL 反应20 min 后 用异丙醇洗涤树脂2 次、DMF 洗涤树脂3 次。
4、肽键的形成
称取0.55 g Fmoc-Trp(boc)-OH, 0.35 g TBTU 以DMF 溶解, 与0.6 mL HOBt (2 m洗o涤l/L树),脂02.2次m、L DDMIEFA混洗合涤加树入脂盛3 次有。树重脂复的上反述应步容骤器(中脱,保吹护N和2 反接应肽2),h按后还用未异成丙环醇前 的直链肽的序列由羧基端→氨基端的顺序依次连接氨基酸。
组氨酸 (histidine)pH=6.0时
O O
S
N O
N O
N O
O
H
2
C
H3C HC
O
H
2
C
S
O
O
O N
N
O
O O
O
N N N
N
N N
N O N O N
H 2
C
O O
H 2
C
O
N
O
N O
N
N O
C H2
H 2
C
O
O
O N
O N
O N
O
O
N
N
N
N
N N
C H2
C H2
C H2
C H2
三字母符号 单字母符号
肽键生成的方法
羧基取代基的活化能力顺序
肽键生成的方法
羧基活化法有碳二亚胺法、混合酸酐法、活化酯法、NCA法等 1.碳二亚胺法
2、混合酸酐法:反应一般分两部进行
副反应：
歧化反应和酸酐分解：
二酰胺的形成：
3、活化酯法
羧酸酯氨解生成酰胺的反应是胺对酯进行亲核取代，因此增加R‘基团的吸 电子能力必将增加羰基碳原子的正电性而有利于氨解反应的进行
多肽简介 多肽合成原理 氨基保护 羧基保护 侧链功能团的保护 肽键生成的方法
肽键生成的方法
形成肽键的方法基本可以分为四类：一是羧基活化法； 二是氨基活化法；三是四组份合成法；四是利用蛋白 水解酶的逆反应，亦称酶促合成法。
羧基活化法的基本原理是先将N-保护氨基酸或肽的a羧基转变成活化型的RCOX，从而有利于NH2R’对它进 行亲核反应生成RCONHR’。一般来说，取代基团X的吸 电子性越强，其对羧基的活化能力也越强。
甲硫氨酸 (methionine)
甘氨酸(glycine)
N
N
O
O
N
N
O O
N S
N
N O
N O
N
O
O
C H3
C H3 H
2 C
CH3 CH
CH3 N
H 2
C
N
C H2
H
2
S
C
H
极性不 带电荷R
基氨基 酸
R基团带负 电荷的氨 基酸 (pH=7.0 时)
R基团带正 电荷的氨 基酸 (pH=7.0 时）
R1
R2
XNH
C H
COY
+
H2N
C H
COOQ
R1
R2
XNHCHCONHCHCOOQ
多肽合成原理
对于长肽合成，一般有逐步增长和片段缩合两种方式，前者由 起始氨基酸（或肽）开始，每连接一次增长一个氨基酸，后者 由C保护肽同N保护肽缩合来得到两者长度相加的新肽链。
R1
R2
XNH
N
N
O
O
Rn
Rn+1
N
N
Y
O
O
R1
R2
+ H2N
N
N
O
O
Rn
Rn+1
N
N
OQ
O
O
R1
R2
XNH
N
N
O
O
R2n+1 R2n+2
N
N
OQ
O
O
多肽简介 多肽合成原理 氨基保护 羧基保护 侧链功能团的保护 肽键生成的方法
氨基保护
氨基保护常用的保护基分为烷氧羰基、 酰基，和烷基三大类。因为N烷氧羰基的 保护的氨基酸在接肽时不易发生消旋化， 故烷氧羰基使用最多
胺甲酯
、稀的NaOH水溶液和肼解脱去
苯羰甲酯
用催化氢解或硫代酚钠处理脱去
吡啶-4-甲酯
用催化氢解、电解还原、Na/液氨处理 、碱皂化等方法脱去
三甲硅乙酯
NaOH皂化脱去，TFA和HCl/有机溶剂酸 解脱去
多肽简介 多肽合成原理 氨基保护 羧基保护 侧链功能团的保护 肽键生成的方法
侧链功能团的保护
例 半胱氨酸的S-苄基(S-Bzl)保护 胱氨酸经Na/NH3还原后的溶液同氯化苄反应以及半胱 氨酸盐酸盐在碱性溶液中剧烈搅拌下同溴化苄反应都 可以导入S-Bzl基得到S-苄基半胱氨酸。S-苄基对酸和 碱都比较稳定，它可经得起TFA、HBr/HOAc 、 HCl/CH3OH等酸处理和碱皂化及肼解等处理，只能用 Na/NH3还原、HF(20℃，30分钟)、F3CSO3H(40 ℃， 30分钟)等处理脱去。
Ala
A
Val
V
Leu
L
Ile
I
Pro
P
Phe
F
Trp
W
Met
M
Gly
G
Ser
S
Thr
T
Cys
C
Tyr
Y
Asn
N
Gln
Q
Asp
D
Glu
E
Lys
K
Arg
R
His
H
多肽简介
肽键是蛋白质分子中氨基酸间的主要连接方式，是一个alphaN的Hα2-和羧一基个与a另lp一ha个-C氨OO基H酸脱的水α缩-氨合基而之成间的失酰去胺一键分。子一水个相氨互基连酸接 而成的化合物称为肽（peptide），由2 个氨基酸缩合形成的 肽叫二肽，由3 个氨基酸缩合形成的肽叫三肽，少于10 个氨 基酸的肽称为寡肽，由10个以上氨基酸形成的肽叫多肽，因 此蛋白质的结构就是多肽链结构。每个肽在其一端有一自由 氨基，称为氨基端或N-末端，在另一端有一自由羧基，称为 羧基端或C-末端。
O
活化酯的种类：1）芳基活化酯 X
O
O
2）烯基酯
XCCO HH
3）与N-羟基化合物形成的活化酯 HO N
4）活化酰胺
O
N
PN
O
5）固相活化酯
活化酯的制备：1）DCC法
2）转酯反应
3）加成
4）混合酸酐法
4、NCA法
优点：1）反应速度快，肽合成周期短 2）得到的氨基游离的肽可直 接用于第2轮的肽合成 3）侧链可以较少的保护，除NCA的侧链需保 护外，氨基组分只有Lys和Cys必须保护 4）反应有可能在水溶液中进 行。
R
H2N
COOH
H
20种构成蛋白质的氨基酸
氨基酸名称 丙氨酸(alanine)
结构式
O N
R基
CH3
非极性R 基氨基 酸
缬氨酸（valine)
亮氨酸 （Leucine)
异亮氨酸 （isoleucine)
脯氨酸 （proline)
苯丙氨酸 (phenylalanine)
色氨酸 (tryptophan)
由于不少氨基酸的侧链都带有能反应的 基团，如羟基、巯基、酚基、B-和r-羧基、 胍基、咪唑基、吲哚基和硫醚基等，为 了避免副反应的发生，在多肽合成中往 往也选用适当的保护基将它们保护起来
20种构成蛋白质的氨基酸
氨基酸名称 丙氨酸(alanine)
结构式
O N
R基
CH3
非极性R 基氨基 酸
缬氨酸（valine)
1、树脂的选择及活化处理
取二氯树脂1.5 g 加入到用DCM 浸泡过的反应柱中, 用DCM 15 mL 浸泡30 min 使 树脂充分膨胀, 以活化待用。
2、第一个氨基酸的连接
称取Fmoc-Cys(Acm)-OH 0.31 g(依据为: 树脂量×取代度×氨基酸分子量×过量 倍反数 应)液于过D滤CM除中去溶加解入,M再eO加H入5DmIELA封0闭.5反m应L,1混h合后加用入D反CM应、容异器丙中醇,吹、ND2M反F 应各2洗h涤, 将树 脂3 次。
羧基保护
羧基保护基
脱保护条件
甲酯/乙酯 用NaOH/KOH在有机水溶液中皂化脱去
苄酯/取代苄 除能像甲酯或乙酯那样用皂化的方法
酯
脱掉外还可以用催化氢解的方法脱除
叔丁酯(OtBu)
能用HCl/有机溶剂、HBr/AcOH、TFA、 HF等酸解的方法脱去
邻苯二甲酰亚 用HCl/有机溶剂、二乙胺的乙醇溶液
固相合成
固相合成的主要设计思想是：先将所要合成肽链的末端氨基酸的 羧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分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。这样的步骤可以重复的多 次进行下去，即缩合→洗涤→去保护→中和和洗涤→下一轮缩合， 最后达到所需要合成的肽链长度。
R1
R2
H2N
N
N
O
O
Rn N
Rn+1
N
OH
O
O
多肽简介 多肽合成原理 氨基保护 羧基保护 侧链功能团的保护 肽键生成的方法
多肽合成原理
化学合成多肽就把氨基酸按照一定的氨基酸排列顺序 和连接方式连接起来。
为了得到具有特定氨基酸顺序的合成多肽，采用逐步 缩合的定向合成方法，即先将不需要反应的氨基或羧 基用适当的基团保护起来，再进行连接反应，以保证 反应的定向进行。
天冬氨酸 (aspartic acid) 谷氨酸(glutamic
acid)
赖氨酸(lysine)
精氨酸 (arginine)
组氨酸 (histidine)pH=6.0时
O O
S
N O
N O
N O
O
H
2
C
H3C HC
O
H
2
C
S
O
O
O N
N
O
O O
O
N N N
N
N N
N O N O N
H 2
C
O O
H 2
亮氨酸 （Leucine)
异亮氨酸 （isoleucine)
脯氨酸 （proline)
苯丙氨酸 (phenylalanine)
色氨酸 (tryptophan)
甲硫氨酸 (methionine)
甘氨酸(glycine)
N
N
O
O
N
N
O O
N S
N
N O
N O
N
O
O
C H3
C H3 H
2 C
CH3 CH
CH3 N
C
O
N
O
N O
N
N O
C H2
H 2
C
O
O
O N
O N
O N
O
O
N
N
N
N
N N
C H2
C H2
C H2
C H2
三字母符号 单字母符号
Ala
A
Val
V
Leu
L
Ile
I
Pro
P
Phe
F
Trp
W
Met
M
Gly
G
Ser
S
Thr
T
Cys
C
Tyr
Y
Asn
N
Gln
Q
Asp
D
Glu
E
Lys
K
Arg
R
His
H
侧链功能团的保护
氨基保护
多肽简介 多肽合成原理 氨基保护 羧基保护 侧链功能团的保护 肽键生成的方法
羧基保护
目前使用的羧基保护大致可以分为三种 一种可以用碱皂化脱去，如甲酯、乙酯 另一种可以用酸脱去，如叔丁酯、对甲
氧苄酯，邻苯二甲酰亚胺甲酯等 第三种除了用酸或碱脱去外，还可以用
其他的方法选择性脱去，如苄酯、苯羰 基甲酯、三甲硅乙酯
多肽合成简介
多肽合成简介
多肽简介 多肽合成原理 氨基保护 羧基保护 侧链功能团的保护 肽键生成的方法
多肽简介
蛋白质的基本结构单位 是氨基酸，由20种氨基 酸组成的各种各样的蛋 白质。
每个氨基酸分子（脯氨 酸除外）alpha碳原子上 都结合一个-NH2、一个COOH、一个氢原子，和 一个各不相同的-R
丝氨酸(serine)
苏氨酸 (threonine)
半胱氨酸 (cysteine)
酪氨酸 (tyrosine)
天冬酰胺 (asparagine)
谷氨酰胺 (Glutamine)
天冬氨酸 (aspartic acid) 谷氨酸(glutamic
acid)
赖氨酸(lysine)
精氨酸 (arginine)
固相合成流程示意：
氨基酸在进入目的肽之前，氨基端需要保护基。根 据保护基的不同，多肽固相合成方法可以分为两大 类：Boc方法和Fmoc方法。
O
O
O
H N
TFA
ON
H
H O
Piperidine Fmoc
Oຫໍສະໝຸດ Baidu
HF
O
O
H
N
ON H O
TFA Boc
例合成H2N-Gly-Gly-Gly-Cys-Ser-Asp-Tyr-Asn-His-His-Trp-Cys-COOH
H 2
C
N
C H2
H
2
S
C
H
极性不 带电荷R
基氨基 酸
R基团带负 电荷的氨 基酸 (pH=7.0 时)
R基团带正 电荷的氨 基酸 (pH=7.0 时）
丝氨酸(serine)
苏氨酸 (threonine)
半胱氨酸 (cysteine)
酪氨酸 (tyrosine)
天冬酰胺 (asparagine)
谷氨酰胺 (Glutamine)
NCA的合成：酰氯法、光气法
例 ValAla的合成
0.89克L-Ala和1克Na2CO3用1N NaOH(10ml)和水(40ml)溶解，加入50ml 乙腈，溶液分两层。将此两相溶液冷却到-10℃，在剧烈搅拌下于2小时 内加入预先冷却到-20 ℃含有1.57克Val-NCA的乙腈溶液(15.7ml)，在-10 ℃反应。反应结束后分去上相的乙腈溶液，水相在冷却下用50ml乙腈洗 尽未反应的NCA。水溶液用浓硫酸中和，再加入100ml乙醇，滤去析出的 Na2SO4结晶。滤液减压浓缩，加入50ml乙醇和50ml乙醚，得结晶。用水 重结晶后得1.37克。