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多肽合成是一個重復添加氨基酸的過程,固相合成順序一般從C端(羧基端)向 N端(氨基端)合成。過去的多肽合成是在溶液中進行的稱為液相合成法?，F(xiàn)在多采用固相合成法,從而大大的減輕了每步產(chǎn)品提純的難度。為了防止副反應的發(fā)生,參加反應的氨基酸的側鏈都是保護的。羧基端是游離的,并且在反應之前必須活化。化學合成方法有兩種,即Fmoc和tBoc。由于Fmoc比tBoc存在很多優(yōu)勢,現(xiàn)在大多采用Fmoc法合成。

 具體合成由下列幾個循環(huán)組成:

一、去保護:Fmoc保護的柱子和單體必須用一種堿性溶劑(piperidine)去除氨基的保護基團。

二、激活和交聯(lián):下一個氨基酸的羧基被一種活化劑所活化?；罨膯误w與游離的氨基反應交聯(lián),形成肽鍵。在此步驟使用大量的超濃度試劑驅使反應完成。循環(huán):這兩步反應反復循環(huán)直到合成完成。

三、洗脫和脫保護:多肽從柱上洗脫下來,其保護基團被一種脫保護劑(TFA) 洗脫和脫保護。

2. 樹脂的選擇及氨基酸的固定

  將固相合成與其他技術分開來的最主要的特征是固相載體。能用于多肽合成的固相載體必須滿足如下要求:必須包含反應位點(或反應基團),以使肽鏈連在這些位點上,并在以后除去;必須對合成過程中的物理和化學條件穩(wěn)定;載體必須允許在不斷增長的肽鏈和試劑之間快速的、不受阻礙的接觸;另外,載體必須允許提供足夠的連接點,以使每單位體積的載體給出有用產(chǎn)量的肽,并且必須盡量減少被載體束縛的肽鏈之間的相互作用。

   用于固相法合成多肽的高分子載體主要有三類:聚苯乙烯-苯二乙烯交聯(lián)樹脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯-乙二醇類樹脂及衍生物,這些樹脂只有導入反應基團,才能直接連上(第一個)氨基酸。根據(jù)所導入反應基團的不同,又把這些樹脂及樹脂衍生物分為氯甲基樹脂、羧基樹脂、氨基樹脂或酰肼型樹脂。BOC合成法通常選擇氯甲基樹脂,如Merrifield樹脂;FMOC合成法通常選擇羧基樹脂如王氏樹脂。氨基酸的固定主要是通過保護氨基酸的羧基同樹脂的反應基團之間形成的共價鍵來實現(xiàn)的,形成共價鍵的方法有多種:氯甲基樹脂,通常先制得保護氨基酸的四甲銨鹽或鈉鹽、鉀鹽、銫鹽,然后在適當溫度下,直接同樹脂反應或在合適的有機溶劑如二氧六環(huán)、DMF或DMSO中反應;羧基樹脂,則通常加入適當?shù)目s合劑如DCC或羧基二咪唑,使被保護氨基酸與樹脂形成共酯以完成氨基酸的固定;氨基樹脂或酰肼型樹脂,卻是加入適當?shù)目s合劑如DCC后,通過保護氨基酸與樹脂之間形成的酰胺鍵來完成氨基酸的固定。

3.氨基、羧基、側鏈的保護及脫除

  要成功合成具有特定的氨基酸順序的多肽,需要對暫不參與形成酰胺鍵的氨基和羧基加以保護,同時對氨基酸側鏈上的活性基因也要保護,反應完成后再將保護基因除去。同液相合成一樣,固相合成中多采用烷氧羰基類型作為α氨基的保護基,因為這樣不易發(fā)生消旋。最早是用芐氧羰基,由于它需要較強的酸解條件才能脫除,所以后來改為叔丁氧羰基(BOC)保護,用TFA(三氟乙酸)脫保護,但不適用含有色氨酸等對酸不穩(wěn)定的肽類的合成。1978年,chang Meienlofer和Atherton等人采用Carpino報道的Fmoc(9-芴甲氧羰基)作為α氨基保護基,Fmoc基對酸很穩(wěn)定,但能用哌啶-CH2CL2或哌啶-DMF脫去,近年來,Fmoc合成法得到了廣泛的應用。羧基通常用形成酯基的方法進行保護。甲酯和乙酯是逐步合成中保護羧基的常用方法,可通過皂化除去或轉變?yōu)殡乱员阌糜谄瑪嘟M合;叔丁酯在酸性條件下除去;芐酯常用催化氫化除去。對于合成含有半胱氨酸、組氨酸、精氨酸等帶側鏈功能基的氨基酸的肽來說,為了避免由于側鏈功能團所帶來的副反應,一般也需要用適當?shù)谋Ｗo基將側鏈基團暫時保護起來。保護基的選擇既要保證側鏈基團不參與形成酰胺的反應,又要保證在肽合成過程中不受破壞,同時又要保證在最后肽鏈裂解時能被除去。如用三苯甲基保護半胱氨酸的S-,用酸或銀鹽、汞鹽除去;組氨酸的咪唑環(huán)用2,2,2-三氟-1-芐氧羰基和2,2,2-三氟-1-叔丁氧羰基乙基保護,可通過催化氫化或冷的三氟乙酸脫去。精氨酸用金剛烷氧羰基(Adoc)保護,用冷的三氟乙酸脫去。固相中的接肽反應原理與液相中的基本一致,將兩個相應的氨基被保護的及羧基被保護的氨基酸放在溶液內并不形成肽鍵,要形成酰胺鍵,經(jīng)常用的手段是將羧基活化,變成混合酸酐、活潑酯、酰氯或用強的失去劑(如碳二亞氨)形成對稱酸酐等方法來形成酰胺鍵。其中選用DCC、HOBT或HOBT/DCC的對稱酸酐法、活化酯法接肽應用最廣。裂解及合成肽鏈的純化 BOC法用TFA+HF裂解和脫側鏈保護基,FMOC法直接用TFA,有時根據(jù)條件不同,其它堿、光解、氟離子和氫解等脫保護方法也被采用。合成肽鏈進一步的精制、分離與純化通常采用高效液相色譜、親和層析、毛細管電泳等。