甘氨酰

化合物

甘氨 , 多肽 的合成是一项很繁杂的工作,要求有旋光性的 α-氨基酸,按一定顺序连接起来,又要保持旋光性不变。例如由 丙氨酸 和 甘氨酸 两种 氨基酸合成 二肽 ,两个氨基和两个 羧基 的反应活性相差不大。

合成方法

四种产物是甘-甘氨酸,甘-丙氨酸,丙-甘氨酸,丙-丙氨酸;多肽中有肽键存在,易发生各种反应,如 水解 、氨解等,这就要求合成条件必须缓和,也就要对参于反应的氨基、羧基进行“活化”,使反应容易进行;有多个 -NH2 和 -COOH 存在,可能同时参加反应,这就要求把不需要参加反应的 -NH2 和 -COOH 暂时"保护"起来,只留下参加反应的 -NH2 和 -COOH。

一、 氨基 的保护与 羧基 的活化

保护氨基:常用 氯甲酸苄酯 保护,因为反应后,氨基上的 苄氧羰基 很容易用 催化 加氢的方法解除保护:

(用Z- Nh 表示)

活化 羰基 :常使 -COOH 转化成 酰氯 , 酸酐 或 ,增强 -COOH 中C 原子上的正电性,利于 - NH2 的亲 核反应 :

合成的一般过程为:

例:由 丙氨酸 和 甘氨酸 合成 二肽 甘氨酰丙氨酸 :

(氯甲酸 酯) (甘氨酸)

(苄氧碳酰甘氨酸) (苄氧碳酰甘氨酰氯)

(甘氨酰丙氨酸)

若合成长链的 多肽 ,需要反复进行保护 -NH2,活化 -COOH,去保护基等的操作。

用这种方法,在1953年人工合成 催产素 ,由9个 氨基酸组成 ,由 半胱氨酸 的 -S-S- 连成环状结构;在1965年,中国合成由51个氨基酸组成的 结晶牛胰岛素 ,由 A、B 两个链组成。1979年 日本 合成的由124个氨基酸组成的牛 胰核糖核酸酶 。

二、固相合成技术

20世纪70年代 美国 化学家 梅里菲尔德 (Merrifield R B)发明了一项快速、定量、能连续合成多肽的方法,-固相合成技术,由此他获得1984年 Noble 化学奖。

1.原理

把要合成的肽链的 末端氨基酸 的 羧基 以 共价键 的形式与不溶性(固相)高分子树脂(如 氯甲基化 的 聚苯乙烯 小球)相连,形成高分子树脂为 酯基 的氨基酸酯;另一 氨基 保护的氨基酸与之反应,形成肽键,脱去氨基保护,再与另一个氨基保护的氨基酸反应,形成第二个肽键,重复上述操作,形成第三个,第四个……肽键,最后从固相上断裂下来合成的 多肽 链,得到纯净的多肽。

2.通式

重复2)-3)-4)步操作,接上第三个氨基酸,第四个氨基酸……最后用无水 HF 断下高分子,得到多肽。

1)是把第一个氨基酸接到树脂上,2)是脱去 - NH2 保护基,3)是形成第一个肽键,即接上第二个氨基酸,4)脱去连在树脂上的 二肽 的 -NH2 保护基。

3.固相合成技术的优点

操作简单,每步产率高;分离纯化过程无中间产物损失;容易实现自动化。

三、组合合成(又称组合化学)

用固相合成技术,经过几次同步合成,可获得上百万个 多肽 分子。

例:19种 氨基 受保护的 α-氨基酸分别连结到树脂上,得到19种与树脂相连的氨基酸,混合后脱保护,再均分成19份,分别与19种氨基受保护的 α-氨基酸进行反应,得到19×19种与树脂相连的二肽。这些 二肽 混合后,脱保护,再分成19份,分别与19种 氨基 保护的氨基酸反应,可得到19×19×19种与树脂相连的三肽。如果进行五次重复操作,可得到195种与树脂相连的五肽(称为250万种五肽库)。用HF断下树脂即可得到250万种五肽。

用三种α-氨基酸进行固相组合合成,可表示如下:

当受体分子和其中的一种肽段形成显色 配位化合物 时,可通过 显微镜 ,甚至用肉眼就能观察,分离出来,然后用 盐酸胍 洗涤去受体分子,再用微量 多肽 测序仪测定肽链氨基酸连接顺序,则得到有效的肽链,从树脂上断下肽链,得到需要的肽。一种受体筛选后,将受体洗去,可以再用别的受体筛选。