多肽合成用氨基酸原料的保护基

 

氨基酸保护基团

20种常见氨基酸按侧链可分为几类:脂肪族氨基酸(Ala、Gly、Val、Leu、Ile)、芳香族氨基酸(Phe、Tyr、Trp、His)、酰胺或羧基侧链氨基酸(Asp、Glu、Asn、Gln)、碱性侧链氨基酸(Lys、Arg)、含硫-氨基酸(Cys、Met)、酒精-含有氨基酸(Ser、Thr)、亚氨基酸(Pro)。

多肽化学合成中氨基酸的保护非常关键,直接决定合成的成功与否。由于20种常见氨基酸中很多都具有活性侧链,需要进行保护,因此一般要求这些保护基在合成过程中稳定,无副反应,并且在合成完成后能够完全定量地去除。合成过程中需要保护的氨基酸包括:Cys、Asp、Glu、His、Lys、Asn、Gln、Arg、Ser、Thr、Trp、Tyr。需要保护的基团:羟基、羧基、巯基、氨基、酰胺、胍、吲哚、咪唑等。

在色氨酸中不需要保护,因为吲哚本质上比较稳定。当然,特殊情况下,有些氨基酸可能不被保护,如Asn、Gln、Thr、Tyr。

 

表1 氨基脱氨基的三种常见条件

  三氟乙酸 氢溴酸/三氟乙酸 H2/Pd-C 哌啶/DMF
中银 y y n n
Z n y y n
氟莫克 n y n y

 

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图1 三种常见的氨基保护基结构

氨基酸侧链有许多保护基。同一侧链有许多不同的保护基团,在不同的条件下可以选择性地去除。这对于环肽和多肽的修饰具有重要意义。此外,侧链保护基团与所选择的合成方法密切相关。液相和固相是不同的。在固相BOC和FMOC方面的策略也不同。从某种意义上说,肽化学就是氨基酸保护基团的灵活运用和组合。关于侧链保护基团的使用,请参考王德新的《固相有机合成》——《原理与应用指南》第4章,这里我们主要介绍Cys、Lys、Asp这几种保护基团及其去除方法。 Cys 最常见的保护基有三种:Trt、Acm、Mob,这三种保护基可以完成多对二硫键多肽的合成。

Lys 最常见的保护基团有:Boc、Fmoc、Trt、Dde、烯丙基,这为环肽的固相合成提供了许多正交保护策略。- Asp最常见的保护基团有:Otbu、OBzl、OMe、OAll、OFm,还提供了多种正交保护策略。
 

表2 硫醇基团的常见保护基团

缩写 结构 排除条件
特鲁特 1 TFA、HCl/HOAc、I2/MeOH
阿克姆 2 I2/MeOH、汞2+
手机 3 HF、TFMSA、汞2+

 

表3 常见的氨基保护基团

缩写 结构 排除条件
特鲁特 4 TFA、HOAc、HCOOH
中银 5 HCl/HOAc、TFA/DCM
6 Pip/DMF、NaOH/MeOH
德德 7 H2NNH2/DMF
烯丙基 8 Pd (Ph3P)4、吗啉/THF

 

表3 常见的羧基保护基团

缩写 结构 排除条件
奥特布 9 TFA、HOAc、HCOOH
奥兹尔 10 H2/Pd、HF、TFMSA
奥米 11 氢氧化钠/甲醇
全部 12 Pd(Ph3P)4、吗啉/THF
奥夫米 13 点/DMF、DBU/DMF