多肽合成方法

　1.酰基疊氮物法
 

　　早在1902年，Theodor Curtius就將酰基疊氮物法引入到肽化學中，因此它是最古老的縮合方法之一。在堿性水溶液中，除了與酰基疊氨縮合的游離氨基酸和肽以外，氨基酸酯可用于有機溶劑中。與其他許多縮合方法不同的是，它不需要增加輔助堿或另一等當量的氨基組分來捕獲腙酸。
 

　　長期以來，一直認為疊氮物法是不發生消旋的縮合方法，隨著可選擇性裂解的氨基酸保護基引入，該方法經歷了一次大規模的復興。該方法的起始原料分別是晶體狀的氨基酸酰肼或肽酰肼64,通過肼解相應的酯很容易得到。在-10℃的鹽酸中，用等當量的亞硝酸鈉使酰肼發生亞硝化而轉化為疊氮化物65,依次洗滌、干燥，然后與相應的氨基組分反應。有些疊氮化物可用冰水稀釋而沉淀出來。 二苯磷酰基疊氮化物(DPPA)也可以用于酰基疊氮化物的合成。Honzl-Rudinger方法采用亞硝酸叔丁作為亞硝化試劑，并且使疊氮縮合反應可在有機溶劑中進行。因酰基疊氮化物的熱不穩定性，縮合反應需在低溫下進行。當溫度較高時，Curtius重排，即酰基疊氮轉化為異氰酸酯的反應成為一個主要的副反應，最終導致生成副產物脲。由于反應溫度低(如4℃)而導致反應速率相當慢，使得肽縮合反應通常需要幾天才能完全。  對于較長的N端保護的肽鏈，酯基的肼解一般比較困難，因此，使用正交的N保護肼衍生物是一種選擇。在肼基的選擇性脫除后，按倒接(backing-off)策略組合的肽片段可以用于疊氮縮合。
 

　　如前所述，雖然疊氮法一直被認為是消旋化傾向最小的縮合方法，但在反應中，過量的堿會誘發相當大的消旋。因此，在縮合反應期間要避免與堿接觸，例如，氨基組分的銨鹽應采用N，N-二異丙胺或N-烷基嗎啉代替三乙胺來中和。
 

　　雖然有上述局限性，但該方法仍很重要，尤其對于片段縮合而言，因為該方法具有較低的異構化傾向，適用于羥基未保護絲氨酸或蘇氨酸組分時，Nˊ保護的本行酰肼還具有多種用途。
 

　　2.酸酐法
 

　　在多肽合成中，最初考慮應用酸酐要追溯到1881年Theodor Curtius對苯甲酰基氨基乙酸合成的早期研究。從氨基乙酸銀與苯甲酰氯的反應中，除獲得苯甲酰氨基乙酸外，還得到了BZ-Glyn-OH(n=2-6)。早期曾認為，當用苯甲酰氯處理時，N-苯甲酰基氨基酸或N-苯甲酰基肽與苯甲酸形成了活性中間體不對稱酸酐。  大約在70年后，Theodor Wieland利用這些發現將混合酸酐法用于現代多肽合成。目前，除該方法外，對稱酸酐以及由氨基酸的羧基和氨基甲酸在分子內形成的N-羧基內酸酐(NCA,Leuchs anhydrides)也用肽縮合。最后應該提到，不對稱酸酐常常參與生化反應中的酰化反應。
 

　　3.混合酸酐法
 

　　有機羧酸和無機酸皆可用于混合酸酐的形成。然而，僅有幾個得到了廣泛的實際應用，多數情況下，采用氯甲酸烷基酯。
 

　　由羧基組分和氯甲酸酯起始形成的混合酸酐，其氨解反應的區域選擇性依賴依賴于兩個互相競爭的羰基的親電性和(或)空間位阻。在由N保護的氨基酸羧酸鹽(羧基組分)和氯甲酸烷基酯(活化組分，例如源于氯甲酸烷基酯)形成混合酸酐時，親核試劑胺主要進攻氨基酸組分的羧基，形成預期的肽衍生物，并且釋放出游離酸形式的活性成分。當應用氯甲酸烷基酯(R1=異丁基、乙基等)時，游離的單烷基碳酸不穩定，立即分解為二氧化碳和相應的醇。然而，對于親核進攻的區域選擇性，也有一些相反的報道，產物為氨基甲酸酯和原來的N保護氨基酸組分。  為了形成混合酸酐，將N保護的氨基酸或肽分別溶于二氯甲烷、四氫呋喃、二氧六環、乙腈、乙酸乙酯或DMF中，用等當量的三級堿(N-甲基哌啶、N-甲基嗎啉、N-乙基嗎啉等)處理。然后，在-15℃--5℃，劇烈攪拌的同時加入氯甲酸烷基酯以形成不對稱酸酐(活化)。經短時間活化后，加入親核性氨基酸組分。如果作為銨鹽使用(需要更多的堿)，必須避免堿的過量使用。如果嚴格按照以上的反應條件，混合酸酐法很容易進行，是最有效的縮合方法之一。
 

　　4.對稱酸酐法
 

　　Nα-酰基氨基酸的對稱酸酐是用于肽鍵形成的高活性中間體。與混合酸酐法相反，它與胺親核試劑的反應沒有模棱兩可的區域選擇性。但肽縮合產率最高，為50%(以羧基組分計)。
 

　　雖然由對稱酸酐氨解形成的游離Nα-酰基氨基酸可以和目標肽一起，通過飽和碳酸氫鈉溶液萃取回收，但在最初，這種方法的實用價值極低。對稱酸酐可以用Nα-保護氨基酸與光氣，或方便的碳二亞胺反應制得。兩當量的Nα-保護氨基酸與-當量的碳二亞胺反應有利于對稱酸酐的形成，對稱酸酐可以分離出來，也可不經純化而直接用于后面的縮合反應。基于Nα-烷氧羰基氨基酸的對稱酸酐對水解穩定，可采用類似上述純化混合酸酐的方法進行純化。
 

　　由于Boc-保護氨基酸的商品化和合理的價格，在肽鏈的逐步延長中，使用對稱酸酐法日益受到重視。雖然可以買到晶狀的對稱酸酐，但原位制備仍然是一種不錯的選擇。
 

　　5.碳二亞胺法
 

　　碳二亞胺類化合物可用于氨基和羧基的縮合。在該類化合物中N，Nˊ-二環己基碳二亞胺(DCC)相對便宜，而且可溶于肽合成常用的溶劑。在肽鍵形成期間，碳二亞胺轉變為相應的脲衍生物，N，Nˊ-二環己基脲可以從反應液中沉淀出來。顯然，碳二亞胺活化后的活性中間體氨解和水解速率不同，使肽合成能在含水介質進行。經幾個課題組的大量研究，確立了以碳二亞胺為縮合劑的肽縮合反應機理，羧酸根離子加成到質子化的碳二亞胺，形成高活性的O-酰基脲；雖然還沒有分離出這個中間體，但通過非常類似的穩定化合物推斷了它的存在。O-酰基脲與氨基組分反應，產生被保護的肽和脲衍生物。或者，與質子化形式處于處于平衡狀態的O-酰基異脲,被第二個羧酸酯親核進攻，產生對稱的氨基酸酐和N，Nˊ-二取代脲。前者與氨基酸反應得到肽衍生物和游離氨基酸。在堿催化下，使用DCC的副反應使酰基從異脲氧原子向氮原子轉移，產生N-酰基脲71,它不再發生進一步的氨解。不僅過量的堿可催化O-N的酰基轉移，而且堿性的氨基組分或碳二亞胺也可催化該副反應。