多肽化學合成中液相和固相兩種方法的比較

多肽化學合成的基本介紹

多肽化學合成方法，包括液相和固相兩種方法。液相合成方法現在主要采用BOC和Z兩種保護方法，現在主要應用在短肽合成，如阿斯巴甜，力肽，催產素等，其相對與固相合成，具有保護基選擇多，成本低廉，合成規模容易放大的許多優點。與固相合成比較，液相合成主要缺點是，合成范圍小，一般都集中在10個氨基酸以內的多肽合成，還有合成中需要對中間體進行提純，時間長，工作量大。固相合成方法現在主要采用FMOC和BOC兩種方法，它具有合成方便，迅速，容易實現自動化，而且可以比較容易的合成到30個氨基酸左右多肽。

1. 氨基酸保護基 

20種常見氨基酸，根據側鏈可以分為幾類：脂肪族氨基酸（Ala，Gly，Val，Leu，Ile，），芳香族氨基酸（Phe，Tyr，Trp，His），酰胺或羧基側鏈氨基酸（Asp，Glu，Asn，Gln），堿性側鏈氨基酸（Lys，Arg），含硫氨基酸（Cys，Met），含醇氨基酸（Ser，Thr），亞氨型基酸（Pro）。多肽化學合成中氨基酸的保護非常關鍵，直接決定了合成能夠成功的關鍵。因為常見的20中氨基酸中有很多都是帶有活性側鏈的，需要進行保護，一般要求，這些保護基在合成過程中穩定，無副反應，合成結束后可以完全定量的脫除。合成中需要進行保護的氨基酸包括：Cys，Asp，Glu，His，Lys，Asn，Gln，Arg，Ser，Thr，Trp，Tyr。需要進行保護的基團：羥基，羧基，巰基，氨基，酰胺基，胍基，吲哚，咪唑等。其中Trp也可以不保護，因為吲哚性質比較穩定。當然在特殊的情況下，有些氨基酸也可以不保護，象，Asn，Gln ，Thr，Tyr。

氨基酸側鏈保護基團非常多，同一個側鏈有多種不同的保護基，可以在不同的條件下選擇性的脫除，這點在環肽以及多肽修飾上具有很重要的意義。而且側鏈保護基和選擇的合成方法有密切的關系，液相和固相不一樣，固相中BOC和FMOC策略也不一樣，從某種意義上看，多肽化學就是氨基酸保護基的靈活運用與搭配。關于側鏈保護基的使用，請參考王德心的《固相有機合成——原理及應用指南》第四章，我們這里主要介紹Cys，Lys，Asp的幾種保護基及其脫除方法。Cys最常見的保護基有三種，Trt，Acm，Mob，這三個保護基可以完成多對二硫鍵多肽的合成。Lys最常見的保護基有：Boc，Fmoc，Trt，Dde，Allyl，這對于固相合成環肽提供了很多正交的保護策略。Asp最常見的保護基有：Otbu，OBzl，OMe，OAll，OFm，同樣也提供了多種正交的保護策略。

2.多肽縮合試劑

目前多肽合成中，主要采用羧基活化方法來完成接肽反應，最早使用的是將氨基酸活化為酰氯，疊氮，對稱酸酐以及混合酸酐的方法，但是由于這些條件下，存在氨基酸消旋，以及反應試劑危險以及制備比較復雜，逐漸被后來的縮合試劑取代，按照其結構可以分為兩種：縮合試劑主要有：碳二亞胺型，鎓鹽型（Uronium）。

3.碳二亞胺型

主要包括：DCC，DIC，EDC.HCl等。采用DCC進行反應，由于反應中生成的DCU，在DMF中溶解度很小，產生白色沉淀，所以一般不用在固相合成中，但是由于其價格便宜，在液相合成中，可以通過過濾除去，應用仍然相當廣泛。EDC.HCl因為其水溶解性的特點，在多肽與蛋白的連接中使用比較多，而且也相當成功。但是該類型的縮合試劑的一個最大的缺點，就是如果單獨使用，會有比較多的副反應，但是研究表明如果在活化過程中添加HOBt，HOAt等試劑，可以將其副反應控制在很低的范圍。

多肽合成方法比較

1. 液相多肽合成（solution phase synthesis） 

液相多肽合成現在仍然廣泛的使用，在合成短肽和多肽片段上具有合成規模大，合成成本低的顯著優點，而且由于是在均相中進行反應，可以選擇的反應條件更加豐富，象一些催化氫化，堿性水解等條件，都可以使用，這在固相中，使用卻由于反應效率低，以及副反應等原因，無法應用。液相多肽合成中主要采用BOC和Z兩種反應策略。

2.固相多肽合成

固相多肽合成現在使用的主要有兩種策略：BOC和FMOC兩種。BOC方法合成過程中，需要反復使用TFA脫BOC，而且在最后從樹脂上切割下來需要使用HF，由于HF必須使用專門的儀器進行操作，而且切割過程中容易產生副反應，因此現在使用受到實驗條件限制，使用也逐漸減少。FMOC方法反應條件溫和，在一般的實驗條件下就可以進行合成，因此，也得到了非常廣泛的應用。