多肽的化学合成
多肽合成反应
多肽是少于100个氨基酸脱水缩合形成的化合物，分子结构介于氨基酸和蛋白质之间，具有很高的生物活性。
随着多肽在药物研发、食品研究以及在化妆品领域的广泛应用（特别是生物制药的发展），多肽合成已然成为化学生物学研究的一个重要且不断增长的领域。
多肽合成反应1）末端氨基酸N端脱保护2）激活待添加氨基酸（C端脱保护）3）偶联成具有酰胺功能的肽4）重复上述步骤添加更多的氨基酸，直到得到目的肽多肽化学合成方法1）固相合成（SPPS）：在聚合珠或树脂上从C端（羧基端）向N端（氨基端）固相合成多肽。
*Boc多肽合成法经典的多肽固相合成法，以Boc作为氨基酸α-氨基的保护基，苄醇类作为侧链保护基，Boc的脱除通常采用三氟乙酸(TFA)进行。
多肽合成时将已用Boc保护好的N-α-氨基酸共价交联到树脂上，TFA切除Boc保护基，N 端用弱碱中和。
肽链的延长通过二环己基碳二亚胺(DCC)活化、偶联进行，最终采用强酸氢氟酸(HF)法或三氟甲磺酸(TFMSA)将合成的目标多肽从树脂上解离。
在Boc多肽合成法中，为了便于下一步的多肽合成，反复用酸进行脱保护，一些副反应被带入实验中，例如多肽容易从树脂上切除下来，氨基酸侧链在酸性条件不稳定等。
FMOC-苯甘氨酸102410-65-1BOC-L-4-甲基苯丙氨酸80102-26-7BOC-L-羟脯氨酸13726-69-7*Cbz-氨基酸及衍生物CBZ-L-赖氨酸甲酯盐酸盐27894-50-42）偶联试剂：*活性酯/添加剂N-羟基硫代琥珀酰亚胺钠盐106627-54-71H-苯并三唑-1-基氧三吡咯烷基鏻六氟磷酸盐128625-52-5Fmoc-His(Trt)-Wang resin 100-200 mesh, 1%DVB，Substitution 0.3-0.8mmol/g。
多肽的化学合成
树脂的选择
将固相合成与其他技术分开来的最主要的特征是固 相载体，能用于多肽合成的固相载体必须满足如下 要求：
必须包含反应位点（或反应基团）； 必须对合成过程中的物理和化学条件稳定； 允许在不断增长的肽链和试剂之间快速、不受阻碍的接触； 提供足够的连接点，以使每单位体积的载体给出有用产量的
脂或对乙酰基苄脂树脂；
• Boc保护α-氨基的氨基酸衍生物共价交联到树脂上，用TFA 脱除Boc，三乙胺中和游离的氨基末端
用此法合成的肽能保持光学纯度。
2、偶联剂缩合法
• 偶联剂本身是一种脱水剂，能够促进羧基和氨基 之间的缩合反应
• 缩合剂可以直接与一个羧基被保护的氨基酸和一 个氨基被保护的氨基酸一起反应；
N，Ｎ’ －二环己基碳二亚胺
N=C=N
dicyclohexylcarbodimide (DCC)
DCC先与一份子氨基酸的羧基反应，形成类似酸酐的中间产 物，中间产物再与第二分子氨基酸的氨基作用，形成肽键
ZNHCHCOOH + DCC + NH2CHCOOCH 2C6H5
R
R'
接肽
O
O
ZNHCHCN HCHCOCH2C6H5
H2 / Pd-C
R
R'
去保护基
O
O
+
NH3CHCN
HCHCO-
R
R'
反应中产生的二环已脲（DCU），不溶于大多数有机溶 剂，容易与产物分离。
3、脱保护基
脱保护基的方法形形色色，其重要性不亚于多肽的合成。 三氟乙酸（TFA）是最常用的脱保护基试剂，可以脱除一 些不耐酸的保护基如Boc、tBu等。 TFA法比较温和，副反应少，因此得到越来越多的应用。 不足是用量比较大。
多肽合成的书
多肽合成的书1. 引言多肽是由氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子，具有广泛的生物活性和应用潜力。
多肽合成是一项重要的研究领域，它涉及到多种化学技术和方法。
本书将介绍多肽合成的原理、方法和应用，旨在为读者提供全面、详细且深入的知识。
2. 多肽合成的原理多肽合成是通过将氨基酸分子中的羧基与氨基反应形成肽键，将多个氨基酸连接在一起而实现的。
常用的多肽合成方法包括固相合成法、液相合成法和化学合成法等。
2.1 固相合成法固相合成法是最常用且高效的多肽合成方法之一。
它利用聚苯乙烯或聚酰胺树脂等固相材料作为载体，在其表面上固定一个保护了氨基酸羧基的功能基团，然后通过反复进行去保护-偶联循环反应，逐步扩大多肽链长度。
固相合成法具有高纯度、高效率和高自动化程度的优点，适用于合成中等长度（10-50个氨基酸）的多肽。
然而，固相合成法在合成长链多肽时面临一些挑战，如副反应的产生和耐受性差等问题。
2.2 液相合成法液相合成法是通过在溶液中进行多肽合成的方法。
它与固相合成法相比，更适用于合成短链多肽。
液相合成法通常采用保护-偶联策略，即先保护氨基酸羧基和氨基，然后将它们连接起来形成肽键。
液相合成法具有操作简便、灵活性高和耐受性好的优点，但由于产物分离和纯化困难，其应用范围受到一定限制。
2.3 化学合成法化学合成法是通过化学反应直接构建多肽链的方法。
它不依赖于生物体内酶类催化反应，可以在无需特殊条件下实现多肽的快速合成。
化学合成法具有反应条件温和、选择性好和适用范围广的优点，但需要对每个氨基酸进行独立的保护和偶联，反应步骤较多，合成过程复杂。
3. 多肽合成的方法多肽合成的方法包括固相法、液相法和化学法等，下面将对每种方法进行详细介绍。
3.1 固相法固相法是通过将氨基酸固定在载体上，然后在其表面上进行反应来合成多肽。
具体步骤如下：1.载体选择：选择适宜的聚合物材料作为载体，如聚苯乙烯或聚酰胺树脂。
2.活化载体：将载体活化，使其表面具有反应活性基团。
多肽药物的合成和研究进展
多肽药物的合成和研究进展多肽药物是指由两个或者两个以上的氨基酸通过肽键结合形成的化合物。
这种药物具有良好的稳定性和高效性，可以针对性地调节体内的生理活动，因此在药物研发领域具有广泛的应用前景。
然而，多肽药物存在着易被酶降解、生物利用度低等问题，这些限制了它们的临床应用。
针对这些问题，学者们不断地探索新的合成方法，研究新的载体和修饰方法，以提高多肽药物的疗效和安全性。
一、多肽药物的合成方法多肽药物的合成方法主要有两种：化学合成和生物合成。
其中，化学合成是指利用化学反应方法，在实验室内将氨基酸分子通过肽键连接成为一条链的过程。
这种合成方法可以得到高纯度的产品，但其产量较低，合成过程中需要耗费大量的时间和人力物力成本。
而生物合成则是通过生物技术手段，利用生物体内的自然合成过程，由生物体内的纤维蛋白聚合酶（PPS）引导氨基酸聚合成为肽链的过程。
这种方法生产效率高，但产品的纯度有待进一步提高。
二、多肽药物的载体和修饰为了克服多肽药物易被酶降解、生物利用度低等问题，学者们开展了大量的载体和修饰研究。
载体是指将多肽药物和一种或者多种物质结合，以提高药物在体内的生物利用度和靶向效果。
目前常用的载体有脂质体、微球体和聚合物等。
此外，还有一种叫做水溶性载体的新型载体，能够有效地控制多肽药物的释放。
修饰是指在多肽药物的分子结构中引入一定程度的化学改变，以提高其疗效和生物利用度。
目前，很多学者都在研究一些小分子修饰剂，但是这些剂量往往很难控制，有些还会引起不良的副作用。
因此，目前研究的技术主要集中在底物依赖性修饰、外部范围限制修饰和蛋白质融合等方面。
这些技术能够降低药品出现副作用的风险，并提高了其生物利用度和靶向效果。
三、多肽药物的研究进展自20世纪以来，多肽药物在医学领域中得到了广泛的应用，特别是在肿瘤治疗、免疫调节和新型降糖药物等方面。
目前，多肽药物的研究主要包括三个方面：第一，对多肽药物的合成、载体和修饰进行持续性的优化和改进，以提高药物的安全性和疗效。
多肽的化学合成
多肽的化学合成技术总览从最简单的病毒到人类，所有生物体内复杂的蛋白质结构都是由相同的20种氨基酸组成，这就构成了千姿百态的蛋白质世界。
生物学家在对蛋白质进行深入研究的过程中，发现一类由氨基酸构成但又不同于蛋白质的中间物质，这类物质被称作多肽。
多肽是比蛋白质简单，分子量小,由氨基酸通过肽键相连的一类化合物。
多肽具有调节机体生理功能和为机体提供营养的双重功效，它几乎影响着人体的一切代谢合成。
一种肽含有的氨基酸少于10个称为寡肽，超过的就称为多肽；氨基酸为50多个以上的多肽就是人们熟悉的蛋白质。
多肽合成的价值图1. 多肽合成。
到现在，人们已经发现和分离出一百多种存在于人体的肽，对于多肽的研究和利用，出现了空前的繁荣景象。
多肽的全合成不仅具有很重要的理论意义，而且具有重要的应用价值。
通过多肽全合成可以：1.验证一个新的多肽的结构；2.设计新的多肽，用于研究结构与功能的关系；3.为多肽生物合成反应机制提供重要的信息；多肽的化学合成多肽的合成主要有两种途径：化学合成和生物合成。
化学合成主要通过氨基酸缩合反应来实现。
为得到具有特定顺序的合成多肽，当合成原料中含有官能度大于2的氨基酸单体时，应将不需要反应的基团暂时保护起来，然后再进行连接反应，以保证合成的定向进行。
一般要求，这些保护基在合成过程中稳定，无副反应，合成结束后可以完全定量的脱除。
1. α-氨基保护基常用的氨基保护基可分为烷氧羰基、酰基和烷基三类。
其中烷氧羰基保护基可防止消旋化，因此应用广泛。
使用最普遍的是Z、Fmoc和Boc。
Z基团可用钯黑，5％～20％钯炭催化氢化法脱除。
Boc基团具有与Z基团不同的化学性质，不能用催化氢化法脱除，但易于酸解脱除，它可以和Z基团搭配使用，有选择性地脱除。
Fmoc基团的特点是对酸稳定，可被碱脱除。
因此尤其适合于合成含有Trp、Met、Cys等对酸不稳定的多肽。
2. α-羧基保护基与氨基保护基相比，羧基保护基种类较少，一般以盐或酯的形式存在。
多肽的合成与生物学功能研究
多肽的合成与生物学功能研究多肽是由氨基酸链接而成的长链生物大分子，是构成各种生物功能分子的基本结构单元之一。
多肽在生命体系中具有重要的生物学功能，如参与代谢、生长发育、免疫防御、激素调节、神经传导等。
为探究多肽的生物学功能，研究多肽的合成和结构是必要且重要的。
多肽的合成方式多肽的合成方法有多种，一般可以分为化学合成和生物合成两类。
化学合成是利用化学合成方法将氨基酸进行反应，不断连接起来形成多肽链的方法。
化学合成的优点是合成速度快、效果稳定，但也存在着难度大、产率低、防范污染等问题。
而生物合成则是在生物体内通过核酸的指导，利用细胞内的酵素和途径合成多肽。
生物合成一般先通过基因进行转录生成mRNA，进而通过翻译生成多肽。
生物合成的优点是合成效率快、准确性高、稳定性好等。
多肽的生物学功能多肽在生物学中发挥了许多重要的功能。
由于其特殊的结构和属性，具有多种专一的、高效的生物学活性，可作为生物学实验和药物研发的基础。
例如：1.多肽在代谢和生理调节方面的作用：胰高血糖素可以调节血糖和胰岛素的分泌，调节胰岛素和肝糖原的合成和分解；葡萄糖调节肽可以调节代谢率，增强脂肪代谢等；甲状腺素调节肽可以调节代谢速率；生长激素释放激素能促进生长激素的分泌。
2.多肽在免疫和生物防御中的作用：肽激素可以促进机体的免疫力，增强抗菌能力；去甲肾上腺素放出肽可以强化免疫细胞对病毒和细菌的杀伤作用；抗生素类似物可以模拟天然抗生素杀菌作用等。
3.多肽在神经传递方面的作用：多巴胺和乙酰胆碱等神经递质激素可以影响神经传递过程；神经肽类如贴标肽、神经肽Y等在维持中枢神经系统功能稳态方面起着关键作用。
多肽作为药物的研究多肽的生物学功能不仅仅是对生命体系起作用，也成为了医学领域的宝贵资源。
多肽可以通过生物合成或化学合成得到，通过改变其结构和生物学活性，可以改善其药理特性，例如：增强其稳定性和活性、延长片剂的半衰期等。
目前多肽药物的研究主要集中在癌症治疗、神经系统疾病以及心血管疾病的治疗和治疗等。
多肽的化学合成方法
多肽的化学合成方法
多肽的化学合成方法主要有以下几种：
1.
合成法：这种方法是通过将氨基酸逐个连接起来，从而合成多肽的方法。
2.
全合成法：这种方法是通过将氨基酸的合成物连接起来，从而合成多肽的方法。
3.
合成多肽的改性法：这种方法是通过将氨基酸的合成物连接起来，然后进行改性，从而合成多肽的方法。
4.
合成多肽的重组法：这种方法是通过将氨基酸的合成物连接起来，然后进行重组，从而合成多肽的方法。
5.
合成多肽的细胞工程法：这种方法是通过将氨基酸的合成物连接起来，然后进行细胞工程，从而合成多肽的方法。
多肽的化学合成
多肽的化学合成一、多肽的概述多肽是由多个氨基酸通过肽键连接而形成的一类化合物，通常由10~100个氨基酸分子组成，其连接方式与蛋白质相同，相对分子质量低于。
多肽普遍存在于生物体内，迄今在生物体内发现的多肽已达数万种，其广泛参与和调控机体内各系统、器官、组织和细胞的功能活动，在生命活动中发挥重要作用。
二、多肽的化学合成多肽的化学合成主要是在有机合成方法的基础上发展起来的，该方法合成的多肽种类及数量远较生物学方法为多。
通过化学合成，可以获得自然界中不存在的多肽，以适应人类生产和生活对多肽的需求；可以获得生理活性强、药理作用显著的多肽药物；可以获得高纯度、单一组分、结构明确的多肽，为研究多肽的结构与功能打下基础。
多肽的化学合成可分为固相合成和液相合成两大类。
1、固相合成固相合成是在固相载体上完成多肽的合成。
固相载体是一种带有化学基团的硅胶微球，具有较高的比表面积和较好的稳定性，同时方便后续的纯化，是使用最广泛的多肽合成方法。
其优点主要表现在操作简便、反应条件温和、适用于各种氨基酸及多肽合成，同时可以合成较大规模的多肽及蛋白质。
缺点是固相载体不易回收，会造成环境污染，而且合成的多肽不易进行结构修饰。
固相合成法又分为液一固相合成法和固一固相合成法。
液一固相合成法是利用液相法和固相法的结合，先将预保护的氨基酸在液相中缩合为“肽段”，再通过固相法将这些肽段连接起来生成长链多肽。
固一固相合成法是利用不同大小的固相载体进行多级反应，将小片段逐渐连接成完整的多肽。
2、液相合成液相合成是在液态有机介质中完成多肽的合成。
该方法主要利用氨基保护及羧基保护法来完成，主要有以下几种方法：分段合成法、缩合生成法和循环合成法等。
液相合成的优点在于没有载体分离过程，环境污染小，可以合成大片段及较长的多肽；缺点是反应步骤多且繁琐，产率较低。
（1）分段合成法：此法是将多肽分子中全部氨基酸根据其性质分成若干组，分别制备其相应的预保护氨基酸溶液，然后在各组氨基酸溶液中选择适当的氨基酸进行“缩合”反应。
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保护基可以在钠、液氨作用下除去。
（二）肽键的形成方法
具有游离氨基的组分称为氨基组分，具有游离羧基的组 分称为羧基组分。 肽键生成的原理是：将N-保护氨基酸或肽的羧基转化 成活化型的RCOX，使得羰基碳原子带有较强的正电性而有 利于氨基组分对它进行亲核反应生成肽键。
RCOOH—— RCO－X ——— RCONHR’＋ HX R’-NH2
（一）氨基酸常用的保护方法
多肽合成必须解决下面四个问题
1.氨基保护 2. 羧基保护 3. 侧链保护 4. 接肽方法
保护基必须具备的条件
易在预定的部位引入，在接肽时能起保护作用； 在某特定的条件下，保护基很易除去； 引入和除去保护基时，分子中的其它部位 不会受到影响，特别是已接好的肽键。
1、氨基的保护
1、羧基活化法
• 羧基的羟基不是一个好离去的基团； • 羧基本身不是一个最好的酰基化剂； • 羧基的活化是将羧基转变成一个活泼的羧基衍生物，提 高羧基的酰化能力。
• 叠氮法、混合酸酐法和活化脂法均是温和的方法，已经 被广泛应用于肽的合成
（1）酰氯法
• 最早使用的方法；
• 氨基酸的酰氯容易与氨基作用形成肽键；
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3、侧链的保护
氨基酸
Ala(A) Arg(R) Asn(N) Asp(D) Cys(C) Gln(Q) Glu(E) Gly(G) His(H) None Pbf, Mtr, Pmc Trt, Mebh, Tmob OtBu, OAI° Trt, Acm°,tBu°,Stbu Trt, Mbh, Tmob OtBu, OAI° None Trt, Boc
多肽的化学合成
多肽的化学合成
• 多肽的化学合成，是按照设计的氨基酸顺序，通过定向形成 酰胺键方法得到目标多肽分子； • 氨基酸之间形成酰胺键的反应相当复杂； • 要成功的合成具有特定氨基酸顺序的多肽，必须采用定向形 成酰胺键方法，即对暂时不参予形成酰胺键的氨基和羧基， 以及侧链活性基团进行保护。同时还要对羧基进行活化。
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实例：巯基的保护
巯基经常用苄基和对甲氧苄基，如下式苯甲基保护
CH2SCH2C6H5 HSCH2 C6H5CH2Cl + ZNHCHCOOR 上保护基 ZNHCHCOOR
Na, NH3(l)
去保护基
CH2SH ZNHCHCOOR
空气中氧化
CH2S ZNHCHCOOR
SCH2 ZNHCHCOOR
NH2
CF3COOH 去保护基
接肽（过程略）
R O CH3 (CH3)3C+ + CO2 + +NH3CHCNHCHCOO -
（３）用苄氧酰基（或称苯甲氧基甲酰氯）保护
O
C6H5CH2OH+COCl2（光气)
Benzoxycarbonyl（简写Z）
CH2 O C Cl
Z在弱酸性条件下比较稳定，但在催化氢解条件 下容易被除去。产物也容易分离。
常用氨基保护基的方法：酰化
最广泛应用的氨基保护基(PG)是叔丁氧甲酰基(t-Boc)
三苯甲基、对甲苯磺酰基、芴甲氧羰基（Fmoc)，可用 HBr/CH3COOH在室温下除去； 苄氧酰基（CBz），通过催化加氢或用金属钠在液氨中处理 除去；
（1）用芴甲氧羰基保护
Ｎ’－芴甲氧羰基（Fmoc）基团作为保护基的优点： Fmoc基团可被碱脱除 对酸稳定，用三氯乙酸较强酸处理不受影响； 仅用温和的碱处理，通过β-消除反应即可脱去，不需要三级胺 中和；
保护基团
——
功能性基团
胍基Guanidine N 酰胺amide 羧基carboxyl 疏基sulfhydryl 酰胺amide 羧基carboxyl —— 咪唑imidazole
Ile(I)
Leu(L) Lys(K) Met(M) Orn(O) Phe(F) Pro(P) Ser(S) Thr(T) Trp(W)
• 由于反应过程中容易引起氨基酸消旋化，实际 应用价值小。
（2）混合酸酐法
• 氨基酸的羧基可以转化成酸酐；
• 酸酐有两个亲电中心，在形成肽键时能够产生几乎等量的 副产物，应用不对称酸酐可以克服此缺点；
• 氨基被保护的氨基酸在低温且有叔胺的存在下与氯甲酸乙 酯生产成混合酸酐能与另一个氨基酸脂缩合成肽 • 在无水溶剂中可以减小消旋，保持很低的水平。
t-Butoxycarbonyl 简写BOC
在多肽中的应用
O R O + - (CH ) COCCl -OH, 25oC H3N -CH-COO 33 (CH3)3COC- HN-CH-COO 上保护基
R
R O CH3 O CH 3CHCOOH (CH3)3COC-NH-CH-CNHCHCOO H
（1mol）
O C6H5CH3 + CO2 + H3N+CH2C-NHCH2COO-
去保护基
H+
[C6H5CH2OCOOH] + 2 H3N+CH2COO -
返回
2、羧基的保护
• 与氨基保护基比较，羧基保护基种类较少； • 一般以盐或酯的形式加以保护；
• 常用的有钾盐、钠盐、三乙胺盐等；
• 常用的酯类有：甲酯和乙酯、苄酯 、叔丁酯； •Leabharlann 叔丁酯是近年来最常用的羧基保护基。
Fmoc基团有特征性的紫外吸收，易于监测反应的进行，给使
用仪器自动化合成多肽带来许多方便。
（2）用叔丁氧羰基保护
t-Boc是常用的氨基保护基。
二叔丁基二碳酸酯与氨基酸作用，形成t-Boc-氨基酸，可
以有效地保护氨基；
t-Boc基可以在温和的酸性条件下，以气态形式被除去。
O (CH3)3COC-
反应过程
O
+NH 3CH2CO2 -
C6H5CH2OCCl
OH- 上保护基
O + C6H5CH2OC-NHCH2COO- H
OHH+
SOCl2
O O C6H5CH2OC-NHCH2CCl
+NH CH CO -, 3 2 2
接肽
O O C6H5CH2OC-NHCH2C-NHCH2COOH
H2 Pd/C
None
None Boc, Aloco,Fmoc° None Boc None None tBu tBu Boc
——
—— 氨基amino —— 氨基amino —— —— 羟基hydroxyl 羟基hydroxyl 吲哚indole
Tyr(Y)
Val(V)
tBu
none
苯基phenol
羟基hydroxyl