氨基酸与多肽
多肽合成时氨基酸的保护基团
多肽合成时氨基酸的保护基团
《多肽合成中氨基酸的保护基团》
在多肽合成中，氨基酸的保护基团起着至关重要的作用。
由于氨基酸分子中含有多个反应活性基团，为了避免它们在反应过程中发生干扰，需要对其进行保护。
此时，保护基团就成为了不可或缺的一环。
氨基酸的主要保护基团包括丙酮、丁酮、苯乙二胺和苄基等。
它们可以通过化学反应与氨基酸中的反应活性基团形成稳定的化学结合，从而在多肽合成过程中保护氨基酸的反应活性。
一旦多肽链合成完毕，这些保护基团可以被去除，还原成原始的氨基酸结构。
选择适当的氨基酸保护基团对于多肽合成的成功至关重要。
它不仅可以有效保护氨基酸的反应活性，还可以提高合成的效率和纯度。
因此，合成化学家在进行多肽合成时，需要根据具体的合成条件和氨基酸的特性选择适当的保护基团，以确保合成反应的顺利进行。
总的来说，氨基酸的保护基团在多肽合成中扮演着十分重要的角色。
它们的选择和使用不仅需要考虑化学反应的特性，还需要考虑多肽合成的整体条件。
只有合适的氨基酸保护基团才能确保多肽合成的顺利进行，从而为科学研究和药物开发提供有力的支持。
氨基酸多肽
181CTyysrteoisnine e(半(酪胱氨氨酸酸) )
半酪胱 CT yyrs
CY
91 2MTe trhyipotnoipnhea* n(e蛋* (氨色酸氨)酸 ) 蛋色
MTerty MW
13
10
Prol
Phen
in
yl
e
a
l(a脯n i氨n e酸* (苯)
丙
氨
酸
)
脯苯
丙
Pro
Phe
P
F
14 A sparagine (天 冬 酰 胺 ) 天 酰 A sn
赖
Lys K
CH2CH2CH2CH2CH-COO－
NH3＋
NH2
9.74
19 Arginine (精氨酸)
精
Arg
R H2N-C-NHCH2CH2CH2CH-COO－
＋NH2
NH2 10.76
20 Histidine (组氨酸)
组
His H
CH2CH-COO－
7.59
NH3＋
营养必需氨基酸
亮、异亮、缬、苯丙、蛋、苏、色、赖等8种氨基酸 在人体内不能合成或合成量不足，必需由食物蛋白质 补充才能维持机体正常生长发育，故这些氨基酸称为 营养必需氨基酸。此外，组氨酸和精氨酸在婴幼儿和 儿童期因体内合成不足, 也需依赖食物补充。
* Essential am ino acid
N am e
中文 简称
A bbreviations
Structure
pI
1 G lycine (甘 氨 酸 )
甘
G ly G
2 Alanine (丙 氨 酸 )
丙
Ala A
二十二章节氨基酸多肽蛋白质和核酸
4〕与甲醛的反响：
〔2〕羧基的反响 1〕酸性
2〕酯化反响
3〕脱羧反响
〔3〕氨基、羧基共同参与的反响
1〕与水合茚三酮反响〔可用来鉴别α– 氨基酸〕： α-氨基酸可以和水合茚三酮发生呈紫色的反响：
O
OH O
+RCH O C H
OH
O
N2H
水合茚三酮
OO N
O OH
兰紫色
2) 成肽反响
第二十二章 氨基酸、多肽、蛋白质和核酸
(Amino acids、proteins and nucleic acids)
第二十二章
氨基酸、多肽、蛋白质和核酸 (Amino acids、proteins and nucleic acids)
一. 氨基酸的构造和命名 二. 氨基酸的性质 三. α – 氨基酸的合成 四. 多 肽 五. 核 酸
2.α-氨基酸的构型： 组成蛋白质的氨基酸的α-C均为手性碳，因此都具有
旋光性，且以L-型为主。
α-C为决定构型的碳原子：
3. 命名：由来源、性质命名。
氨基酸构型习惯用D、L标记，主要看α– 位手性碳， NH2 在右为D – 型， NH2在左为L – 型。
COOH
H 2N
H
CH3
L – 丙氨酸
自然界存在的氨基酸一般都是α– 氨基酸，而且是L–型。
O
O
RCH O C+ HCl RCH O CH Cl
N3H
N3H
O
O
RCH O C+NaOHRCH O C N+a
N3H
N2H
O R CHC O
NH2
OH H+
O R CHC O
氨基酸_多肽
肽键的平面特征
15
15.5 蛋白质的结构 蛋白质也是由氨基酸以酰胺键形成的大分子化合物。 蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将相对分子量在 10000以上的多肽称为蛋白质。在10000以下的称为多肽。 蛋白质的结构可分为四级： 一级结构：氨基酸的连接顺序。 二级结构：肽链的的构象及通过链内或链间的氢键形 成的α-螺旋、β-折叠等结构。 三级结构：是指在二级结构基础上，肽链相互扭在一 起或卷曲成其他形状。
∆ R CH2NH2 + CO2 R CH COOH 或脱羧酶 NH2
8 脱羧和脱氨基反应
(CH3)2CHCH2CHCOOH + H2O NH2 酶 (CH3)2CHCH2CH2OH + CO2 + NH3
11
二 多肽和蛋白质
一个氨基酸分子的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失 水形成的酰胺键称为肽键。
16
四级结构：是指由多条具有一、二、三级结构的肽链 通过非共价键连接起来的结构形式。
一 級 结 构
二 級 结 构
三 級 结 构
四 級 结 构
17
α-螺旋 多肽链中的各个肽平面围绕同一 轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一 周，沿轴上升的距离即螺距为 0.54nm,含3.6个氨基酸残基；两 个氨基酸之间的距离为0.15nm; 肽链内形成氢键，氢键的取向几 乎与轴平行，第一个氨基酸残基 的酰胺基团的-CO基与第四个氨 基酸残基酰胺基团的-NH基形成 氢键。 蛋白质分子为右手α-螺旋。
6
2 与亚硝酸反应
R CH COOH + HNO2 NH2 R CH COOH + N2 + H2O OH
反应是定量进行的，可以根据放出氮气的量计算分子 中氨基的量。（范斯来克氨基测定法） 3 与醛反应
氨基酸和多肽的关系
氨基酸和多肽的关系氨基酸和多肽是生物体内重要的有机分子，它们之间有着密切的关系。
首先，让我们来了解一下氨基酸的基本结构和功能。
氨基酸是构成蛋白质的基本单元，由氨基基团、羧基、氢原子和一个侧链组成。
氨基酸是生命体的必需物质，通过蛋白质的合成和降解参与了生物体内的各种生化过程。
氨基酸的侧链决定了其特定的性质，使得不同氨基酸在生物体内扮演不同的角色，如赖氨酸、苯丙氨酸等。
多肽是由多个氨基酸残基通过肽键连接而成的生物分子。
当氨基酸通过脱水缩合反应形成肽键时，就形成了多肽。
多肽的长度可以从几个氨基酸残基到几十个甚至上百个氨基酸残基不等。
多肽在生物体内具有多种功能，如携带信号、参与免疫反应、调节生长发育等。
氨基酸和多肽之间的关系主要体现在以下几个方面：氨基酸是构成多肽的基本单元。
多肽是由氨基酸通过肽键连接而成，因此氨基酸是构成多肽的必需物质。
没有氨基酸，就无法形成多肽。
而多肽的结构和性质又取决于构成它的氨基酸种类和顺序。
氨基酸的序列决定了多肽的结构和功能。
在多肽分子中，氨基酸残基的排列顺序是非常重要的。
不同的氨基酸序列可以形成不同的结构，从而决定了多肽的功能。
例如，胰岛素是一种由氨基酸残基组成的多肽激素，其特定的氨基酸序列决定了其在调节血糖水平中的作用。
氨基酸和多肽在生物体内具有重要的生理功能。
氨基酸通过构成蛋白质参与了生物体内的各种生化过程，而多肽则在细胞信号传导、免疫调节、激素作用等方面发挥着重要的作用。
例如，多肽激素如生长激素、胰岛素等对生长发育和代谢有着重要的调节作用。
氨基酸和多肽之间存在着密切的关系。
氨基酸是构成多肽的基本单元，多肽的结构和功能取决于氨基酸的序列。
氨基酸和多肽在生物体内发挥着重要的生理功能，参与了各种生化过程和生命活动。
深入研究氨基酸和多肽之间的关系，有助于我们更好地理解生物体内的生化过程和调节机制，为疾病的治疗和预防提供理论依据。
希望本文能够帮助读者更好地理解氨基酸和多肽在生物体内的重要作用。
第十六章 氨基酸、多肽和蛋白质
OH R CH COOH +N2
+ H2O
若定量测定反应中所释放的N2的体积，即可计算出 氨基酸的含量，此方法称为van Slyke氨基氮测定法，常
用于氨基酸和多肽的定量分析。
第二节 肽
一、肽的结构和命名
肽是氨基酸残基之间彼此通过酰胺键相连而成的一 类化合物。 肽分子中的酰胺键又称为肽键（peptide bond）。 二肽可视为一分子氨基酸中的-COO―与另一分子氨基 酸中的NH3+脱水二成的。肽也是以两性离子的形式存在。
OH
H+
等电点 脱水
OH
H+
- - 带负电荷 脱水
OH
H
+
- - - -
（五）蛋白质的颜色反应 蛋白质分子内含有许多肽键和某些带有特殊基团的 氨基酸残基，可以与不同试剂产生特有的颜色反应，利 用此性质可鉴别蛋白质。
反应名称 试剂 颜色 作用基团 缩二脲反应 强碱、稀硫酸铜溶液 紫色或紫红色 肽键 茚三酮反应 稀茚三酮溶液 蓝紫色 氨基 蛋白黄反应 浓硝酸、再加碱 深黄色或橙红色 苯环 亚硝酰铁氢化钠 亚硝酰铁氢化钠溶液 红色 巯基
（五）氧化脱氨反应 氨基酸中的氨基能被 H2O2 或 KMnO4 等强氧化剂所氧 化，脱氨而生成α―酮酸。
[O]
R CH COOH NH2
R CH COOH + H2O NH
R C COOH + NH3 O
（六）氨基酸与亚硝酸的反应 氨基酸与亚硝酸作用，可定量释放氮气
+ NH3 R CH COO
+ H2NO2
使蛋白质发生沉淀的现象称为盐析（saltingout）。常用
的盐析剂有(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl和MgSO4等。
氨基酸多肽和蛋白质专家讲座
氨基2酸02多4肽/1和0/蛋2白质
第2页 2
第一节 氨基酸
氨基2酸02多4肽/1和0/蛋2白质
第3页 3
氨基酸(Amino Acid)是分子内同时含有氨基和羧基 化合物。依据氨基和羧基相对位置, 有α、β、γ-氨基酸等。
不一样起源蛋白质在酸、碱和酶作用下可完全水解, 得到最终产物是各种不一样-氨基酸混合物, 所以-氨基 酸是组成蛋白质基本单位。
C O O -
C O O N +
+ N H 3C H+ N H 3C H
H H
C H 2 SSC H 2
L-羟脯氨酸
L-胱氨酸
氨基2酸02多4肽/1和0/蛋2白质
第18页 18
H3N+CH2CHCH2CH2CHCOO-
OH
NH2
L-羟赖氨酸
N H 2 + H 3 N C H 2 C H 2 C H 2 C H C O O - 鸟氨酸
CO2H
CO2H
CH
R
NH2
COO-
H H2N
C R
COO-
+
H 3N
Cห้องสมุดไป่ตู้
H
+
H
C
NH3
R
R
生物体内含有旋光活性-氨基酸均为L型。
氨基2酸02多4肽/1和0/蛋2白质
第11页 11
18种氨基酸绝对构型为 S-构型, 只有半胱氨酸为R构型。
CO2H 小
C
H
中
R
NH2 大
氨基2酸02多4肽/1和0/蛋2白质
55..4411
5.80
HH22NN——COCO--CC+HH22CCHHC22NNCOCHHHHO33-－ -＋＋CCOOOO－－6.3550..6655
氨基酸与多肽
第一节氨基酸与多肽一、氨基酸的结构与分类1.氨基酸是蛋白质的基本单位2.构成人体蛋白质的氨基酸是L-α-氨基酸3.L-α-氨基酸含有不对称碳原子，甘氨酸除外记忆小窍门：甘氨酸，即甜味氨基酸4.氨基酸的分类（1）酸性氨基酸：谷氨酸和天冬氨酸（2）碱性氨基酸：赖、精和组氨酸（3）极性中性氨基酸：丝、苏、谷氨酰胺、天冬酰胺、半胱氨酸（4）非极性疏水性氨基酸：甘、丙、缬、亮、异亮、脯氨酸（5）芳香族氨基酸：苯丙、色、酪二、肽键与肽链肽键：氨基酸的氨基和羧基形成的酰胺键（1）氨基和羧基形成（2）一定程度的双键性质（3）维系蛋白质一级结构的主要力量第二节蛋白质的结构一、一级结构1.一级结构是氨基酸的排列顺序2.肽键是维系一级结构的主要力量。
除此以外，还有二硫键（两个半胱氨酸之间形成二硫键）。
3.蛋白酶水解是使蛋白质的肽键被水解，变成氨基酸残基。
二、二级结构1.二级结构是多肽链主链的空间结构，不涉及侧链2.氢键是维系二级结构的主要力量。
3.代表性结构：α-螺旋，β-折叠，β-转角4.α-螺旋：右手螺旋、3.6个氨基酸一圈、螺距是0.54nm三、三级结构1.三级结构是多肽链所有原子的空间排布2.疏水键、盐键、二硫键、氢键和范德华力量是维系三级结构的主要力量。
四、四级结构1.具有四级结构的蛋白质是有两条或者以上的肽链构成2.每一条肽链都有自己的一、二、三级结构，这条肽链叫做亚基。
3.亚基可以相同，也可以不同4.亚基的立体排布和相互关系叫做四级结构5.由亚基构成的蛋白叫做寡聚蛋白6.独立的亚基没有生物学活性第三节蛋白质的结构和功能的关系一、一级结构与功能的关系1.一级结构是空间构象的基础2.一级结构是功能的基础3.一级结构并不是决定空间构象的唯一因素4.蛋白质的一级结构与分子病镰刀红细胞贫血：一个氨基酸（谷→缬）的差异二、高级结构与功能的关系2.血红蛋白的空间构象变化与结合氧O2与Hb结合后引起Hb构象变化，进而引起蛋白质分子功能改变的现象，称为别构效应。
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F Boc-Ala-OH + HO F O HO N O F F F DCC etc Boc-Ala-O F O HOSu Boc-Ala-O N O F NO2 Boc-Ala-O F F H-Phe-OH F Boc-Ala-Phe-OH NO2
+
O NH O O OH NH3+ CO2-H2O
O NH CO2H
intermolecular
intramolecular
3. 形成金属盐络合物
O R O Cu N H2 O O H2 N R
可用于保护Lys的侧链氨基
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
二.氨基酸的性质 4. 与水合茚三酮反应
第二十二章 氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸 Amino Acids，Peptides， Proteins，Enzymes and Nucleic Acids
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
一.氨基酸的结构, 名称, 分类和物理性质 氨基酸: 蛋白氨基酸: 酸性氨基酸 亲脂性氨基酸 中性氨基酸 亲水性氨基酸 碱性氨基酸 非蛋白氨基酸 脂肪氨基酸 芳香氨基酸 杂环氨基酸
天然蛋白氨基酸均为L-α-氨基酸, (S)-2-氨基酸 (半胱氨酸为(R)-构型).
CO2H H H2N R
二十种蛋白氨基酸的结构, 中英文名称, 缩写符号和物理性质(见书P1008)
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
二.氨基酸的性质 1. 存在形式和等电点
CO2H2N H R H
+
OHH+ OH-
1) His
HN N 2) H3O+
CH2X
OH-
CH2O/CH3CHO
1) 2) H3O -CO2
+
N Trp
AcNHCH(CO2Et)2 CH2=CHCN NaOEt
con. HCl Glu/Gln
AcNHC(CO2Et)2 CH2CH2CN
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
三.氨基酸的合成 (3)丙二酸酯法 bc/t-Bu策略
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
七.重要生物活性多肽及其生理活性 谷胱甘肽(Glu-Cys-Gly) 甜二肽Aspartam (Asp-Phe-OMe) 催产素(八肽) 睡眠肽(九肽) 胰岛素 胸腺肽 多肽诊断试剂 合成多肽疫苗
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
CO2+ H3N H R
H+ OHH+
CO2H + H3N H R
CO2H H H2N R
OH-
等电点: 多肽与蛋白质也有等电点. 等电点是氨基酸, 多肽和蛋白质的重要性质之一.
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
二.氨基酸的性质 2. 失水反应
O O NH3+
-
NH3+ O O -2H2O HN
O2N F + H3+NCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2NO2 NO2 O2N NHCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2H H3O+ O2N NHCHR1CO2H n=/=1
(2)DNS法
NMe2 + H3+NCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2SO2Cl DNS-Cl H3O+
Boc-Cl + H3+NCHRCO2Boc-NHCHRCO2H (Boc)2O base Fmoc-Cl Fmoc-NHCHRCO2H
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
六.多肽的合成 1.氨基酸的保护 (2)羧基的保护与去保护
HCl (gas) MeOH or SOCl2 TsOH H+ CH2=CHMe2 -NHCHRCO2Me -NHCHRCO2CH2Ph -NHCHRCO2CMe3 NaOH H2, Pd or HF TFA HCl H2NCHRCO2Me TsOH H2NCHRCO2CH2Ph H3+NCHRCO2CMe3
2. Lys NH3+ H2N CO2NH3+ CbzHN CO2Cu2+ H2N (Boc)2O base CbzHN NH2 Cu / 12 CO2Cbz-Cl CbzHN NH2 Cu / 12 CO2-
H2S
NHBoc CO2H
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
六.多肽的合成 2.液相合成法 (1)对称酸酐法
+ H3+NCHRnCO2-
DNS-NHCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2-
DNS-NHCHR1CO2H + H3+NCHRnCO2- n=/=1
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
五.多肽结构的测定 1.氨基酸的组成分析 2.N-端测定 (3)Edman法 (Edman降解)
PhNSC + H3+NCHR1CONHCHR2CONHCHR3CO2S TFA HN R1 PTH-AA N O + Ph H3+NCHR2CONHCHR3CO2S HN R1 Ph NH CONHCHR2CONHCHR3CO2H
八.多肽和蛋白质的结构与特性 1. 结构 一级结构: 即氨基酸序列. 二级结构: α-螺旋, β-折叠, β-转角, 无规卷曲. 三级结构: 三维空间结构. 四级结构: 亚基的空间排布及相互作用. 2. 特性: (1).盐析 (2).变性: 可逆变性 不可逆变性 物理变性 化学变性 九. 酶 (自学) 十. 核酸 (自学) 十一. 组合化学 (了解)
肽键
C-端 羧端
甘氨酰-丙氨酰-亮氨酰-苯丙氨酰-缬氨酸 母体 肽链中的二硫键: 在空气中氧化可以形成; 钠-液氨或硫醇还原可打开. 牛催产素
Cys-Tyr-Ile-Glu-Arg-Cys-Pro-Leu-Gly S S
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
五.多肽结构的测定 1.氨基酸的组成分析 2.N-端测定 NO2 (1)Sanger法
CH2(CO2Et)2 HNO2 H2, Pt Ac2O
AcNHCH(CO2Et)2 O NK O N CH(CO2Et)2 O
b)通过溴代丙二酸酯法合成
Br2 CCl4
O
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
三.氨基酸的合成 (3)丙二酸酯法 a)通过酰基丙二酸酯法合成
Ser/Thr H3O+
O OH OH O
+ H3N
+
O O R
-
O -2H2O N O HO R O O O NH2 O -2H2O O N CO2H -CO2
O N O R
O H2O N O R -RCHO
O
HO
O
O
OH N
O
紫色
O
O
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
三.氨基酸的合成 1.氨基酸的制备: (1) 蛋白质水解, (2) 发酵法 2.氨基酸的化学合成 (1)Strecker合成法: (见醛酮一章) 醛与HCN在氨中加成, 后改用NH4CN或NH4Cl和KCN. (2)由α-卤代酸(酯)合成: (见羧酸和胺两章) 直接胺解或Gabriel法. (3)丙二酸酯法 a)通过酰基丙二酸酯法合成
Ph DCC BocHN CO2H -DCU BocHN CO 2O H2N CO2H Boc-Ala-Phe-OH
(2)混和酸酐法
Ph i-BuOCOCl BocHN CO2H BocHN i-Bu O O O O H2N CO2H Boc-Ala-Phe-OH
为何不用酰氯法形成肽键来合成多肽?
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
H3+NCHRCO2- + PhCH2OH
-NHCHRCO2H
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
六.多肽的合成 1.氨基酸的保护 (3)侧链的保护与去保护(情况复杂, 仅举几例)
1. Cys SH Z N H CO2H PhCH2Cl Z N H SCH2Ph CO2H N H SCH2Ph CONa-NH3(l) N H SH CO-
TFA H-Ala-Phe-Lys-Leu-OH
第二十二章氨基酸,多肽,蛋白质,酶和核酸
六.多肽的合成 4.固相合成法 (1)Boc/Bzl策略
CH2Cl Boc-AA1-OCs or K CH2O-AA1-Boc TFA/CH2Cl2 CH2O-AA1-H TFA Et3N/CH2Cl2 CH2O-AA1-H Boc-AA2-OH DCC/HOBt CH2O-AA1-AA2-Boc CH2O-AA1-AA2-...AAn-H TFA CH2O-AA1-AA2-...AAn-H HF peptide peptide Linker-CH2OH Fmoc-AA1-OH DCC/HOBt CH2O-AA1-Fmoc Piperidine/DMF CH2O-AA1-H Fmoc-AA2-OH DCC/HOBt CH2O-AA1-AA2-Fmoc
PhCH2OH Me3COH O + Cl Cl PhCH2OCO-Cl Me3COCO-Cl Z, Cbz=Benzoxycarbonyl Boc, t-Boc=Butoxycarbonyl Fmoc=Fluorenylmethoxycarbonyl
CH2OH Cbz-Cl
CH2OCO-Cl Cbz-NHCHRCO2H Cbz-NHCHRCOBoc-NHCHRCOFmoc-NHCHRCOH2, Pd or HF TFA base H2NCHRCO-
Ser/Thr H3O+ OHCH2O/CH3CHO O Br H2N CO2- NaOH Br(CH2)3Br CO2NaOEt 1) MeOPhCH2X, NaOEt N CH(CO2Et)2 2) H3O O H3O+ Pro His, Glu, Gln, Trp Phe, Leu, Ile, Lys, 3) HBr Tyr