新聞動(dòng)態(tài)
多肽的發(fā)展：
自1901年Fischer小組完成首例二肽分子合成之后，多肽合成已歷經(jīng)100多年的歷史。隨著多肽在藥物研發(fā)與材料化學(xué)領(lǐng)域中的需求日益增加，多肽合成策略的研究已經(jīng)取得諸多飛躍性的進(jìn)展。
多肽鍵合成中的外消旋化一直是一個(gè)主要難題，也是多肽化學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。肽鍵的形成需要將羧酸活化，活化后的羧酸中間體，以及后續(xù)的縮合過(guò)程都有可能導(dǎo)致外消旋化。
消旋機(jī)制：
深入研究發(fā)現(xiàn)，這種外消旋化有兩種機(jī)制。第一種機(jī)制是直接消旋化——從α碳直接攫取氫質(zhì)子（Path A）；第二種機(jī)制經(jīng)歷惡唑環(huán)的過(guò)程——惡唑環(huán)的α氫質(zhì)子被攫?。≒ath B）。外消旋機(jī)制如下圖所示：
圖一：外消旋機(jī)制（A）直接消旋；（B）經(jīng)惡唑環(huán)消旋
影響外消旋的因素：
影響肽鍵外消旋化的因素主要有以下三個(gè)：
（1）堿的因素；
（2）添加劑因素；
（3）縮合劑的因素。
一：堿的因素
Carpino等人在上世紀(jì)九十年代就發(fā)現(xiàn)有機(jī)堿的堿性和立體位阻對(duì)外消旋有很大的影響，多肽縮合反應(yīng)中使用最為廣泛的有機(jī)堿是：N,N-二異丙基乙胺（DIEA），N-甲基嗎啡啉（NMM）和2,4,6-三甲基吡啶（TMP，Collidine）。其中，N,N-二異丙基乙胺堿性較強(qiáng)（pKa 10.1），N-甲基嗎啡啉（pKa 7.38）和2,4,6-三甲基吡啶（pKa 7.43）較弱，由于2,4,6-三甲基吡啶（TMP，Collidine）的立體位阻更大，因此在很多肽鍵形成中，使用2,4,6-三甲基吡啶（TMP）產(chǎn)生的消旋產(chǎn)物更少。另外，平時(shí)常用的三乙胺由于其位阻較小堿性較強(qiáng)，外消旋速率比N,N-二異丙基乙胺和N-甲基嗎啡啉都要更快。
下圖為氨基酸N-羧酸酐（NCA）衍生物的消旋速率：
氨基酸的N-羧酸酐衍生物與不同的有機(jī)堿消旋化之后再與芐胺縮合的結(jié)果如下圖所示：
該結(jié)果顯示2,4,6-三甲基吡啶（TMP，Collidine）產(chǎn)生的消旋產(chǎn)物最少。
在另外一篇報(bào)道中，Carpino等人發(fā)現(xiàn)在多肽片段偶聯(lián)時(shí)，也有類(lèi)似的結(jié)果，2,4,6-三甲基吡啶（TMP，Collidine）產(chǎn)生的消旋產(chǎn)物最少，在該反應(yīng)中一個(gè)二肽Z-Phe-Val-OH與丙氨酸甲酯鹽酸鹽（H-Ala-OMe.HCl）的縮合，不管用哪個(gè)縮合劑，TMP的消旋總是最少的。
Z-Phe-Val-Ala-OMe肽片段合成（2+1）的消旋情況如下圖所示：
二、添加劑的因素
在多肽合成中，加入添加劑是一種常見(jiàn)方法，可以提高收率，減少消旋的副反應(yīng)——尤其在使用碳二亞胺類(lèi)型的縮合劑，例如DIC時(shí)候，加入添加劑顯得尤為重要。目前，常用添加劑主要是一些苯并三氮唑類(lèi)化合物（HOXt），主要包括：HOBt、HOAt和6-Cl-HOBt。這類(lèi)苯并三氮唑化合物具有較強(qiáng)的酸性（pKa HOBt: 4.60, pKa HOAt: 3.28, pKa 6-Cl-HOBt: 3.35），它們能夠與羧酸形成活性中間體。我們知道與碳二亞胺類(lèi)縮合劑也可以和羧酸形成的活性中間體——O-酰異脲化合物。但是和O-酰異脲化合物相比，苯并三氮唑與羧酸形成的活性中間體更加穩(wěn)定，可以避免O-酰異脲化合物重排成N-酰異脲化合物從而失去反應(yīng)活性。在上述三個(gè)添加劑中，HOBt活性最差，消旋副反應(yīng)通常是也最多的。HOAt活性最好，消旋的副反應(yīng)也最少，HOAt吡啶環(huán)上7位氮原子發(fā)生的鄰位參與效應(yīng)是其高活性關(guān)鍵因素。
近年來(lái)，一些含肟的新型添加劑被Albericio小組開(kāi)發(fā)出來(lái)，成功地應(yīng)用于肽鍵的合成。最重要的兩個(gè)添加劑是：2-肟氰乙酸乙酯（OxymaPure）和1,3-二甲基紫丁酸（Oxyma-B）。在與碳二亞胺類(lèi)縮合劑DIC聯(lián)用的時(shí)候，2-肟氰乙酸乙酯和1,3-二甲基紫丁酸的縮合產(chǎn)率與HOAt相當(dāng)，但是消旋的副反應(yīng)更少。在更有挑戰(zhàn)性的肽片段[2+1]縮合反應(yīng)中，2-肟氰乙酸乙酯和1,3-二甲基紫丁酸也表現(xiàn)出優(yōu)于HOBt的抑制消旋化的效果。在進(jìn)一步驗(yàn)證消旋化的實(shí)驗(yàn)中，Albericio等人利用固相合成制備幾個(gè)三肽化合物。這幾個(gè)三肽含有一些特別容易發(fā)生消旋化的氨基酸——絲氨酸（Ser），半胱氨酸（Cys）和組氨酸（His）。研究發(fā)現(xiàn)1,3-二甲基紫丁酸（Oxyma-B）對(duì)于抑制消旋的效果最好，甚至優(yōu)于HOAt和2-肟氰乙酸乙酯（OxymaPure）。
Z-Phg-Pro-NH2的合成（固相合成）情況如下圖所示：
二肽Z-Phe-Val-OH與H-Pro-NH2的縮合（溶液相合成）情況如下圖所示：
三肽H-Gly-AA-Phe-NH2（AA = Ser、Cys、Cys（Acm）或His）固相合成如下圖所示：
三、縮合劑的因素
縮合試劑結(jié)構(gòu)多變、種類(lèi)繁多，主要包括以下幾類(lèi)：碳二亞胺類(lèi)、銨鹽類(lèi)、磷鹽類(lèi)、吡啶鹽類(lèi)、喹啉類(lèi)、磷酸酯類(lèi)等。HOXt、OxymaPure、Oxyma-B都可以與一些銨鹽類(lèi)或磷鹽結(jié)合，成為獨(dú)立的縮合劑。但以上縮合劑大部分都會(huì)產(chǎn)生較大程度的消旋，因此為抑制外消旋化的發(fā)生，反應(yīng)中需要加HOBt、HOAt以及Oxyma等消旋抑制劑，通過(guò)形成的活化酯，以避免外消旋化。
最近來(lái)自百時(shí)美施貴寶公司的Gregory L.Beutner團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一類(lèi)非常高效的酸胺縮合體系，?；溥蜴f鹽長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是非常高效的?；D(zhuǎn)移試劑，并被用于酰胺的合成，?；溥蜴f鹽的活性也要高于?；溥虻幕钚?。酰基咪唑鎓鹽一般需要?；溥蚺c很強(qiáng)的烷基化試劑如Meerwein鹽、碘甲烷等，Rapoport等人報(bào)道了CDI類(lèi)似物氮甲基咪唑鎓鹽用于挑戰(zhàn)性酸胺縮合，然而將該類(lèi)試劑從高活性的烷基化試劑中分離出來(lái)本身就是一個(gè)較大的挑戰(zhàn)。Gregory等人報(bào)道的亮點(diǎn)在于不需要分離高活性的?；溥蜴f鹽，而是利用有效策略將TCFH和NMI有效結(jié)合原位生成它，并將其用于挑戰(zhàn)性酸胺縮合反應(yīng)，取得了非常好的效果，并且產(chǎn)物能得到很好的手性保持。反應(yīng)機(jī)理如下所示：
該反應(yīng)體系對(duì)多肽合成手性保持可達(dá)到99.9%，抑制消旋的效果和收率都非常優(yōu)秀，如下圖所示：
2020年，來(lái)自日本的Wataru Muramatsu等人ACS catalysis報(bào)道了硅烷作為媒介的酸胺縮合反應(yīng)，也很好地解決了消旋的問(wèn)題，該反應(yīng)體系的反應(yīng)條件十分溫和，反應(yīng)如下圖所示：
上圖中的PG保護(hù)基可以是乙?；⒈郊柞；然鶊F(tuán)，這類(lèi)氨基酸其它的縮合劑一般很難將消旋情況控制的很好。
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