多肽合成概述与原理

多肽化学合成概述

多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质。它是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物,由多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成。到现在，人们已发现和分离出一百多种存在于***的肽，对于多肽的研究和利用，出现了一个***的繁荣景象。多肽的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。通过多肽合成可以验证新的多肽结构；设计新的多肽，用于研究结构与功能的关系；为多肽生物合成反应机制提供重要信息；建立模型酶以及合成新的多肽***等。

1963年，R.B.Merrifield创立了将多肽羧基端的氨基酸固定在不溶性树脂上，然后在此树脂上依次偶联氨基酸，延长肽链、合成多肽的固相合成法，在固相法中，每步反应后只需简单地洗涤树脂，便可达到纯化目的。克服了经典液相合成法中的每一步产物都需纯化的困难，为多肽的自动化合成奠定了基础。为此，Merrifield获得1984年诺贝尔化学奖。

Merrifield所建立的Boc合成法是采用TFA(***)可脱除的Boc（叔丁氧羰基）为α-氨基保护基，侧链保护采用***类。合成时将一个Boc－氨基酸衍生物共价交联到树脂上，用TFA脱除Boc，用三乙胺中和游离的氨基末端，然后通过DCC活化、偶联下一个氨基酸，***终脱保护多采用HF法或TFMSA(三氟甲磺酸)法。用Boc法已成功地合成了许多生物大分子，如活性酶、生长因子、人工蛋白等。

在Boc合成法中，反复地用酸来脱保护，这种处理带来了一些问题：如在肽与树脂的接头处，当每次用50%TFA脱Boc基时，有约1.4%的肽从树脂上脱落，合成的肽链越长，这样的损失越严重；此外，酸处理会引起侧链的一些副反应，Boc合成法尤其不适于合成含有色氨酸等对酸不稳定的肽类。1978年，Chang、Meienlofer和Atherton等人采用Carpino报道的Fmoc（9-芴甲氧羰基）基团作为α-氨基保护基，成功地进行了多肽的Fmoc固相合成。Fmoc法与Boc法的根本区别在于采用了碱可脱除的Fmoc为α-氨基的保护基，侧链的保护采用TFA可脱除的叔丁氧基等，树脂采用90%TFA可切除的对烷氧***型树脂，***终的脱保护避免了强酸处理。

自Merrifield发展成功了固相多肽合成方法以来，经过不断的改进和完善，到今天固相法已成为多肽和蛋白质合成中的一个常用技术，表现出了液相合成法无法比拟的优点。近几十年来，固相法合成多肽更以其省时、省力、省料、便于计算机控制、便于普及推广的突出优势而成为多肽合成的常规方法。以Boc和Fmoc两种方法为基础的各种多肽自动合成仪也相继出现，并仍在不断得到发展和完善。

固相合成的基本原理
    多肽合成是一个重复添加氨基酸的过程，固相合成顺序一般从C端（羧基端）向 N端（氨基端）合成。过去的多肽合成是在溶液中进行的称为液相合成法，现在多采用固相合成法，从而大大的减轻了每步产品纯化的难度。为了防止副反应的发生，参加反应的氨基酸的侧链都是被保护的；而羧基端是游离的，并且在反应之前必须活化。化学合成方法有两种，即Fmoc和tBoc。由于Fmoc比tBoc存在很多优势，现在大多采用Fmoc法合成，如图：

 每个循环由以下三步反应构成，反复循环直到肽链延伸至所需长度时即可完成。

1. 脱保护：Fmoc保护的氨基酸必须用一种碱性溶剂（piperidine）去除氨基的保护基团。

2. 活化：待连接的氨基酸的羧基被活化剂所活化。

3. 偶联：活化的羧基与前一个氨基酸***的氨基反应，形成肽键。在此步骤使用过量的***促使反应完成。