氨基酸保护基
20种常见氨基酸,根据侧链可以分为几类:脂肪族氨基酸(Ala,Gly,Val,Leu,Ile,),芳香族氨基酸(Phe,Tyr,Trp,His),酰胺或羧基侧链氨基酸(Asp,Glu,Asn,Gln),碱性侧链氨基酸(Lys,Arg),含硫氨基酸(Cys,Met),含醇氨基酸(Ser,Thr),亚氨型基酸(Pro)。
多肽化学合成中氨基酸的保护非常关键,直接决定了合成能够成功的关键。因为常见的20中氨基酸中有很多都是带有活性侧链的,需要进行保护,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。合成中需要进行保护的氨基酸包括:Cys,Asp,Glu,His,Lys,Asn,Gln,Arg,Ser,Thr,Trp,Tyr。需要进行保护的基团:羟基,羧基,巯基,氨基,酰胺基,胍基,吲哚,咪唑等。
其中Trp也可以不保护,因为吲哚性质比较稳定。当然在特殊的情况下,有些氨基酸也可以不保护,象,Asn,Gln ,Thr,Tyr。
表1 常见3种氨基脱除条件
TFA | HBr/TFA | H2/Pd-C | Piperidine/DMF | |
Boc | y | y | n | n |
Z | n | y | y | n |
Fmoc | n | y | n | y |
图1 常见3种氨基保护基结构
氨基酸侧链保护基团非常多,同一个侧链有多种不同的保护基,可以在不同的条件下选择性的脱除,这点在环肽以及多肽修饰上具有很重要的意义。而且侧链保护基和选择的合成方法有密切的关系,液相和固相不一样,固相中BOC和FMOC策略也不一样,从某种意义上看,多肽化学就是氨基酸保护基的灵活运用与搭配。关于侧链保护基的使用,请参考王德心的《固相有机合成——原理及应用指南》第四章,我们这里主要介绍Cys,Lys,Asp的几种保护基及其脱除方法。Cys最常见的保护基有三种,Trt,Acm,Mob,这三个保护基可以完成多对二硫键多肽的合成。
Lys最常见的保护基有:Boc,Fmoc,Trt,Dde,Allyl,这对于固相合成环肽提供了很多正交的保护策略。Asp最常见的保护基有:Otbu,OBzl,OMe,OAll,OFm,同样也提供了多种正交的保护策略。
表2 巯基常见保护基
简称 | 结构 | 脱除条件 |
Trt | TFA,HCl/HOAc,I2/MeOH | |
Acm | I2/MeOH,Hg2+ | |
Mob | HF,TFMSA,Hg2+ |
表3 氨基常见保护基
简称 | 结构 | 脱除条件 |
Trt | TFA,HOAc,HCOOH | |
Boc | HCl/HOAc,TFA/DCM | |
Fmoc | Pip/DMF,NaOH/MeOH | |
Dde | H2NNH2/DMF | |
Allyl | Pd(Ph3P)4,吗啉/THF |
表3 羧基常见保护基
简称 | 结构 | 脱除条件 |
Otbu | TFA,HOAc,HCOOH | |
OBzl | H2/Pd,HF,TFMSA | |
OMe | NaOH/MeOH | |
OAll | Pd(Ph3P)4,吗啉/THF | |
OFm | Pip/DMF,DBU/DMF |