多肽固相合成法的途径

摘要

•微波增强的多肽固相合成（SPPS）能够快速有效地进行大体积氨基酸（如Aib和N-Me-A）的常规困难偶联

• 酰基载体蛋白衍生物VQAibAibIDYINGOH和VQ(N-Me-A)(N-Me-A)IDYING-OH的合成在2小时内完成，纯度分别为95%和86%

• GEQKLGAibAibAibASEESLG-NH2的合成在3小时内完成，纯度为 89%

介绍

在许多生物学相关的化合物中都可以找到受阻的非标准氨基酸，例如α-氨基异丁酸(Aib)和N-甲基丙氨酸((N-Me)-A)（图1）1-3。然而，包括Aib或N-甲基化氨基酸的肽合成已被证明具有挑战性；第二个甲基引入的空间位阻，无论是在α-碳还是酰胺氮上，都使这些氨基酸衍生物在传统SPPS中难以偶联。

图1 位阻、非标准氨基酸

然而，通过使用微波增强的SPPS，与受阻非标准氨基酸相关的困难已被最小化。在SPPS中使用微波能量可以快速有效地完成大体积氨基酸（如Aib和N-甲基丙氨酸）的常规困难偶联4,5。

材料和方法

试剂

N-α-Fmoc-α-氨基异丁酸获自AnaSpec(Freemont,CA)。Fmoc-N-Me-Ala-OH获自Peptides International(Louisville,KY)。所有其他氨基酸均获自CEM Corporation(Matthews,NC)，并含有以下侧链保护基团：Asn(Trt)、Asp(OMpe)、Gln(Trt)、Glu(OtBu)、Lys(Boc)、Ser(OtBu) 和Tyr(tBu) 。Oxyma Pure和Rink Amide ProTideTM LL树脂购自CEM Corporation(Matthews,NC)。N,N-二异丙基碳二亚胺(DIC)获自CreoSalus(Louisville,KY)。Fmoc-Gly-Wang Resin LL购自NovaBiochem(St.Louis,MO)。哌啶获自Alfa Aesar(Ward Hill,MA)。三氟乙酸(TFA)、3,6-dioxa-1,8-octanedithiol(DODT)、三异丙基硅烷(TIS)和乙酸购自Sigma-Aldrich(St.Louis,MO)。二氯甲烷(DCM)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和无水乙 醚(Et2O)购自VWR (West Chester,PA)。HPLC级水(H2O)和HPLC级 乙 腈(MeCN) 购 自 Fisher Scientific (Waltham, MA) 。

多肽合成：GEQKLGAibAibAibASEESLG-NH2

使用CEM Liberty Blue™自动微波肽合成仪在Rink Amide ProTide LL树脂（离子交换容量：0.18meq/g）上以0.1mmol规模制备多肽。用哌啶和Oxyma Pure在DMF中进行脱保护。使用DMF中的DIC、DMF中的Oxyma Pure和5倍过量的Fmoc-AA-OH进行偶联反应。使用具有TFA/H2O/TIS/DODT的CEM Razor高通量肽切割系统进行切割。裂解后，肽在无水乙 醚中沉淀并冻干过夜。

多肽合成：VQAibAibIDYING-OH

使用CEM Liberty Blue自动微波肽合成仪在FmocGly-Wang LL 树脂（离子交换容量：0.33meq/g）上以0.1mmol规模制备。用哌啶和Oxyma Pure在DMF中进行脱保护。使用DMF中的DIC、DMF中的Oxyma Pure和5倍过量的Fmoc-AA-OH进行偶联反应。使用具有 TFA/H2O/TIS/DODT的CEM Razor高通量肽切割系统进行切割。裂解后，肽在无水乙 醚中沉淀并冻干过夜。

多肽合成：VQ(N-Me-A)(N-Me-A)IDYING-OH

使用CEM Liberty Blue自动微波肽合成仪在FmocGly-Wang LL 树脂（离子交换容量：0.19meq/g）上以0.1mmol规模制备肽。用哌啶和Oxyma Pure在DMF中进行脱保护。使用DMF中的DIC、DMF中的Oxyma Pure和5倍过量的Fmoc-AA-OH进行偶联反应。使用具有 TFA/H2O/TIS/DODT的CEM Razor高通量肽切割系统进行切割。裂解后，肽在无水乙 醚中沉淀并冻干过夜。

多肽分析

在配备有PDA检测器的Waters Acquity UPLC系统上分析肽，该检测器配备Acquity UPLC BEH C8柱（1.7mm和2.1x100mm）。UPLC系统连接到Waters 3100 Single Quad MS用于结构测定。在Waters MassLynx软件上进行峰分析。使用(i)H2O和(ii)MeCN中的0.1%TFA梯度洗脱进行分离。

结果

在Liberty Blue自动微波肽合成仪上GEQKLGAibAibAibAibASEEDLG-NH2的微波增强SPPS产生了89%纯度的目标肽（图2）。

图2.GEQKLGAibAibAibASEEDLG-NH2的HPLC色谱图

在Liberty Blue自动微波肽合成仪上的VQAibAibIDYING-OH的微波增强SPPS产生了纯度为95% 的目标肽（图3）。

图 3：VQAibAibIDYING-OH的HPLC色谱图

在Liberty Blue自动微波肽合成仪上的VQ(N-Me-A)(N-Me-A)IDYING-OH的微波增强SPPS产生了纯度为86%的目标肽（图4）。

图 4：VQ(N-Me-A)(N-Me-A)IDYING-OH的HPLC色谱图

结论

微波增强的SPPS能够快速有效的进行大体积氨基酸（如Aib和N-Me-A）的常规困难偶联。常规合成GEQKLGAibAibAibASEEDLG-NH2需要40小时且纯度< 10%，但微波增强SPPS在3小时内产生目标肽且纯度为89%。此外，酰基载体蛋白衍生物VQAibAibIDYING-OH和VQ(N-Me-A)(N-Me-A)IDYING-OH的合成在2小时内完成，纯度分别为95% 和86%。微波增强的SPPS已被证明是一种有效的工具，可以最 大限度地减少SPPS中受阻的非标准氨基酸相关的困难。

参考文献

1. Mueller, P.; Rudin, D. O. Nature. 1968, 217, 713–719.

2. Rebuffat, S.; Goulard, C.; Hlimi, S.; Bodo, B. J. Pept. Sci. 2000, 6, 519–533.

3. Ahmed, G.; Elger, W.; Meece, F.; Nair, H. B.; Schneider, B.; Wyrwa, R.; Nickisch, K. Bioorg. Med. Chem. 2017, 25, 5569–5575. 

4. Collins, J. M. Microwave-Enhanced Synthesis of Peptides, Proteins, and Peptidomimetics. In Microwaves in Organic Synthesis, Third Edition; de la Hoz, A.; Loupy, A.; Wiley-VCH: Weinheim, 2012; 897–959.

5. Ben Haj Salah, K.; Inguimbert, N. Org. Lett. 2014, 16 (6), 1783–1785.