一個肽鍵的形成(生成一個二肽),從(cóng)表面上看是一個簡單(dān)的化學過程,它指兩個氨基酸組分通過肽鍵(酰胺鍵)連接,同時脫去水.
在溫和反應條件下,肽鍵的形成是通過活化一個氨基酸(A)的羧基部分,第二個氨基酸(B)則親核進攻活化的羧基部分而形成二肽(A-B).如果羧基組分(A)的氨基未保護,肽鍵的形成則不可控制,可能開有成線性肽和環肽等副産物,與目标化合物A-B混在一起。所以,在多肽合成過程中,對不參與肽鍵形成的所有官能團必須以暫時可逆的方式加以保護。
因此,多肽合成-即每一個(gè)肽鍵(jiàn)的形成,包括三個(gè)步聚。
第一步,需要制備(bèi)部分保護的氨基酸,氨基酸的兩性離子結構(gòu)不再存在;
第二步,爲形成肽鍵的兩步反應,N-保護氨基酸的羧基必須先活化爲活性中間體,随後(hòu)形成肽鍵。這一耦合反應既可作爲一步反應進行,也可作爲兩個(gè)連續的反應進行。
第三步,對(duì)保護基進行選擇性脫除或全脫除。盡管全部脫除要等到肽鏈全部組裝完成後才能進行,但爲瞭(le)繼??? 續肽合成,選擇性脫除保護基也是必需的。
由於(yú)10個氨基酸(Ser、Thr、Tyr、Asp、Glu、Lys、Arg、His、Sec和Cys)含有需要選擇性保護的側鏈官能團,使肽合成變(biàn)得更加複雜。因爲對選擇性的要求不同,所以必須區分臨時性和半永久性保護基。臨時性保護基用於(yú)下一步要反應氨基酸的氨基或羧基官能團的暫時保護,在不幹擾已經形成的肽鍵或氨基酸側鏈的半永久性保護基才脫除,有時也在合成過程中脫除。
在理想狀态下,羧基組分的活化和随後的肽鍵形成(耦合反應)應爲快速反應,沒有消旋或副産物形成,並(bìng)應用等摩爾反應物以獲得高産率。但遺憾的是,還沒有一種能滿足這些要求的化學耦合方法相比,适用於(yú)實際合成的方法很少。
在肽合成過程中,參(cān)與多種反應的官能團常常與一個手性中心相連(甘氨酸是唯一的例外),存在發(fā)生的消旋的潛在危險。
多肽合成循環的最後一步,保護基要全部脫除。除瞭(le)在二肽的合成中需要全脫保護以外,選擇性脫除保護基對於肽鏈延長具有非常重要的意義。合成策略要深思熟慮地規劃,依戰略選擇,可以選擇性脫除Nα-氨基保護基或羧基保護基。“戰略”一詞這裏是指單個氨基酸的縮合反應順序。一般來說,在逐步合成和片段縮合之間 是有區别的。在溶液中進行肽合成(也指“常規合成”),對困難序列,多數情況下,用肽鏈逐步延長法隻能合成較短的片段。要合成更長的肽時,目标分子必須分割成合适的片段,並(bìng)確定在片段縮合過程中,它們能使能C端差向異構化程度最小。在單個片段逐步組裝完成後,再連接産生目标化合物。肽合成戰術包括選擇最恰當的保護基組合和最佳的片段偶聯方法。
最初的固相多肽合成(SPPS)隻是肽和蛋白質逐步合成法的一種變化,其概念是将增長的肽鏈連接到一個不溶性的聚合物載體上,由Robert Bruce Merrifield在1963年首次報(bào)道。今天,爲紀念他1984年獲得諾貝(bèi)爾獎而稱之爲Merrifield。在聚合物載體上,也可以進行片段縮合反應.