張 宇,烏 恩,王國(guó)成

(1.內(nèi)蒙古醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，呼和浩特 010110； 2.天津天士力研究院化學(xué)藥物研究所，天津 300402)

上世紀(jì)90年代，多肽領(lǐng)域研究進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。研究表明，生物體內(nèi)含量極微的活性肽在生命過程中起著重要的調(diào)控作用[1-3]，這些活性肽與生物的發(fā)育、生長(zhǎng)代謝、免疫、疾病、學(xué)習(xí)、記憶和衰老都有極其密切的關(guān)系。與傳統(tǒng)藥物相比，活性肽具有藥用活性高、生物利用性好、副作用少等優(yōu)點(diǎn)。因此活性肽的開發(fā)利用引起了各國(guó)科學(xué)家包括有機(jī)化學(xué)家、生物化學(xué)家、藥物化學(xué)家、結(jié)構(gòu)化學(xué)家等與生命科學(xué)有關(guān)的科學(xué)家的高度重視，近幾年，其已發(fā)展成為國(guó)際市場(chǎng)上的一大類重要藥物[4-6]。目前，得到活性肽的途徑多種多樣，本文主要就合成方面對(duì)肽進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。

1 肽簡(jiǎn)介

兩分子氨基酸經(jīng)脫水以酰胺鍵聯(lián)接生成的化合物稱為肽。肽分子中的酰胺鍵稱為肽鍵[7]。由兩個(gè)氨基酸形成的肽叫二肽，三個(gè)氨基酸形成的肽叫三肽，肽分子中的每一個(gè)氨基酸部分稱為氨基酸殘基，開鏈狀的肽的自由氨基一端稱為肽鏈的氨基末端或N端，另一端則稱為羧基末端或C端。通常把小于10個(gè)氨基酸殘基的肽稱為寡肽或小分子肽，10～80(或100)個(gè)氨基酸殘基的肽稱為多肽。

在溫和反應(yīng)條件下，肽鍵的形成是通過活化一個(gè)氨基酸(A)的羧基部分，第二個(gè)氨基酸(B)則親核進(jìn)攻活化羧基部分而形成二肽。如果羧基組分(A)的氨基未保護(hù)，肽鍵的形成則不可控制，可能形成線性肽或環(huán)肽等副產(chǎn)物，與目標(biāo)化合物A-B混在一起。

所以，在肽合成過程中，對(duì)不參與肽鍵形成的所有官能團(tuán)必須用暫時(shí)、可逆的方式予以保護(hù)，即每一個(gè)肽鍵的形成，包括三個(gè)步驟：第一步，對(duì)縮合反應(yīng)中不參與反應(yīng)的活性部分進(jìn)行保護(hù)；第二步， N-保護(hù)氨基酸的羧基必須先活化為活性中間體，隨后于羧基保護(hù)的氨基酸進(jìn)行縮合形成肽鍵；第三步，對(duì)保護(hù)基進(jìn)行選擇性脫除或全脫除。

2 氨基酸保護(hù)

2.1氨基保護(hù)及脫保護(hù) 用于氨基保護(hù)的保護(hù)基數(shù)目很多，按其結(jié)構(gòu)可分為烷氧羰基、?；⑼榛箢?。烷氧羰基是目前應(yīng)用最廣的氨基保護(hù)基。表1列舉了幾種有代表性的烷氧羰基保護(hù)基及脫保護(hù)條件。

2.2羧基保護(hù)及脫保護(hù) 目前已知的大多數(shù)羧基保護(hù)基是由一級(jí)、二級(jí)，或三級(jí)醇制備的酯。表2列舉了幾種常見的羧基保護(hù)基。

表1 氨基保護(hù)基及脫保護(hù)條件

表2 代表性的羧基保護(hù)基

2.3側(cè)鏈官能團(tuán)保護(hù) 在氨基酸縮合反應(yīng)中，由于不少氨基酸的側(cè)鏈上都帶有易參與反應(yīng)的活性基團(tuán)，如羥基、巰基、酚基、胍基、咪唑基、吲哚基等。為了避免副反應(yīng)的發(fā)生，在多肽合成中往往也選用適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)基將其保護(hù)起來。表3列出了幾個(gè)側(cè)鏈官能團(tuán)的常用保護(hù)基及脫保護(hù)條件。

表3 側(cè)鏈保護(hù)基及脫除條件

2.4保護(hù)基的匹配 對(duì)于用在一個(gè)特定肽合成的各種不同類型的保護(hù)基，保護(hù)基的選擇必須具備正交性，正交的意思就是每一類保護(hù)基的脫除各不相干。因此，為獲得最佳正交性，各個(gè)化學(xué)裂解機(jī)制應(yīng)該是不同的。

3 肽鍵的生成方法

3.1?；B氮物法 早在1902年，就有人將?；B氮物法引入到肽化學(xué)中，因此，該方法是最古老的縮合方法之一，在肽縮合反應(yīng)過程中，疊氮物法對(duì)氨基酸很少發(fā)生消旋作用，因此，該方法一直被肽合成工作者廣泛使用。最近我國(guó)學(xué)者李勤耕等[23]利用此種方法成功合成出一系列谷氨酰胺類抗腫瘤化合物。

疊氮法接肽分為三步，首先，羧基部分被甲酯、乙酯、芐酯等保護(hù)的肽在室溫下進(jìn)行肼解生成酰肼，然后酰肼在低溫(-15 ℃以下)和酸性條件下與亞硝酸化物反應(yīng)生成疊氮物，最后用有機(jī)堿調(diào)節(jié)pH 8～9，加入氨基組分完成接肽反應(yīng)。機(jī)理如圖1。

圖1 疊氮法接肽反應(yīng)機(jī)理

除此以外，人們還發(fā)現(xiàn)了一種磷酸酯型縮合試劑DPPA，其可以不經(jīng)肼解，直接由羧基變成疊氮鹽。與傳統(tǒng)疊氮物法相比，由于其不需要酰肼中間體，簡(jiǎn)化了反應(yīng)步驟，而且反應(yīng)條件更加溫和，因此受到人們的歡迎。機(jī)理如圖2。

圖2 DPPA接肽機(jī)理

3.2混合酸酐法 該方法是指先將保護(hù)的氨基酸的羧基制成高活性的混合酸酐，之后與氨基縮合生成肽的方法?；旌纤狒ㄊ巧鲜兰o(jì)50年代初期開始發(fā)展起來的，開始使用的制備混合酸酐的試劑主要是二苯基磷酸，然后是苯甲酸，現(xiàn)在應(yīng)用最廣的是氯甲酸烷基酯類，主要有氯甲酸乙酯、氯甲酸異丁酯和氯甲酸異丙酯?；旌纤狒ň哂蟹磻?yīng)速度快、產(chǎn)物純度高、產(chǎn)率高、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，因此備受當(dāng)今藥學(xué)工作者的厚愛。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)宓鵬程等人[24]于2007年成功利用此法合成出了胸腺五肽(TP5)中間體Fmoc-Tyr(t-Bu)-WangResin 。

反應(yīng)過程中，羧基組分首先與氯甲酸異丁酯在低溫下(-15 ℃左右)反應(yīng)生成混合酸酐，然后在叔胺存在的堿性條件下與氨基組分反應(yīng)生成肽。反應(yīng)機(jī)理如圖3所示。

圖3 混合酸酐法接肽機(jī)理

3.3碳二亞胺法 在碳二亞胺法類方法發(fā)展過程中，二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)首先用于肽合成，并且得到廣泛應(yīng)用，DCC相對(duì)便宜，而且可溶于肽合成常用試劑，但是用DCC作縮合劑會(huì)有二環(huán)己基脲(DCU)生成，DCU在水中和有機(jī)溶劑中均有一定的溶解度，致使在產(chǎn)物純化過程中很難將其除盡。為此人們開發(fā)了水溶性的碳二亞胺EDC來代替DCC，反應(yīng)完后只需要用酸或水洗滌即可除去反應(yīng)生成的脲，有效的解決了這個(gè)問題。劉國(guó)都等[25]在合成活性三肽法氏囊素中也用到此方法。

碳二亞胺類的縮合試劑機(jī)理如圖4，縮合試劑先與羧基組分生成活性中間體，然后再與胺基組分在堿性條件下完成肽鏈增長(zhǎng)反應(yīng)。

圖4 碳二亞胺偶合反應(yīng)機(jī)理

3.4酰鹵法 該法類似于有機(jī)化學(xué)方法，用酰氯活化羧基，然后在室溫或低溫條件下形成酰胺，是一種常用的方法。然而，此種方法在試劑應(yīng)用中只用于Fmoc-保護(hù)的氨基酸，原因在于Fmoc在酸性條件下非常穩(wěn)定，而其他保護(hù)基保護(hù)的氨基酸很少用該法進(jìn)行合成，因?yàn)槎鄶?shù)學(xué)者認(rèn)為酰氯法“過度活潑”且易發(fā)生消旋等多種副反應(yīng)。

3.5苯并三唑型(BOP族) 以BOP為第一代苯并三唑型的縮合試劑可以說是縮合試劑里的一場(chǎng)革命，因?yàn)槠浣与牡男室h(yuǎn)遠(yuǎn)高于DCC，引起消旋的風(fēng)險(xiǎn)也明顯減小。之后，人們又發(fā)現(xiàn)了同類型的縮合試劑HBTU、ByBOP、TBTU等。其共同點(diǎn)就是縮合試劑在有機(jī)堿的參與下先與羧基組分反應(yīng)，生成羧酸的苯并三唑酯活性中間體，然后再與氨基組分反應(yīng)生成目標(biāo)多肽，如圖5所示。

圖5 BOP族縮合試劑接肽機(jī)理

4 結(jié)語(yǔ)

目前, 多肽類藥物涉及激素、神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)和生殖等各生命領(lǐng)域并有直接影響細(xì)胞分化、神經(jīng)質(zhì)傳遞、腫瘤病變和免疫調(diào)節(jié)等多種重要功能[26]。據(jù)有關(guān)方面報(bào)道，2008年，全球多肽類藥物總銷售額已達(dá)750～800億美元，每年還以20%的速度快速增長(zhǎng)，肽類藥物已經(jīng)成為國(guó)際醫(yī)藥市場(chǎng)上的亮點(diǎn)。鑒于此,本文在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)多肽常見的合成方法進(jìn)行了歸納總結(jié),希望以此推動(dòng)肽類藥物在治療疾病中的應(yīng)用。

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