① 多肽固相合成法的介绍
虽然Merrifield在发明固相多肽合成科学并取得巨大成功的同时,使用了自主研发的合成设备,但却没因此将多肽合成仪引入市场。1970年,Beckman公司开发的全自动多肽合成仪Beckman 990 Peptide Synthesizer 作为第一台投入市场的科研用多肽合成仪,被美国多所大学的实验室采用。
几乎同一时间,Vega Biotechnologies, Inc.公司开发出两款经济型多肽合成仪:Vega’s Coupler 1000与Vega’s Coupler 250 (不久又推出Vega’s Coupler 296),其将多肽合成后续的在线切割理念结合到设备中,所有反应器采用防爆玻璃材质,防止TFA的腐蚀。被当时的肽化学界称为最经济适用的多肽合成仪。
而今,Beckman与Vega’s两家公司均停止的多肽合成仪的研发与制造,而转向到更多面的化学合成、分离、检测技术设备的研制产业中。 第一代多肽合成仪是以Beckman公司推出的Beckman 990 Peptide Synthesizer以及Vega’s Biotechnologies公司推出的Vega’s 296 Peptide Synthesizer为代表的,诞生在上世纪七十年代。
虽然随着生产工艺的改进和发展,如今第一代多肽合成仪已全部退出了市场。但1990年以前的众多肽化学文献都是在此实验设备上运行研发而来,第一代的多肽合成仪为之后的合成仪研发与制造产生了重大意义。
第二代多肽合成仪是以Protein Technologies公司推出的PS3 Peptide Synthesizer以及Advanced ChemTech公司推出的ACT peptide synthesizer Model 90为代表的,诞生在上世纪八十年代。此两款设备也是目前市场上仍在销售的最早的多肽合成仪。
PS3 的设计原理是采用氮气鼓泡的反应方式来对反应物进行搅拌,即合成仪上反应器是固定的,氮气从反应器的下方通过反应器到上部排出,在这一过程中产生的汽泡把固相和液相混合起来。这样设计的好处是结构简单,成本低,但反应相对温和:1)有时候多肽-固相载体在静电作用下会“抱团”,使其不能与液相充分混合,在这种情况下需要调高氮气的压力以消除静电作用;而在静电作用消除后要把压力立刻调低,不然的话较高的压力会把多肽-固相载体“吹”到反应器液面上方。由于多肽-固相载体具有较强的粘壁性,一旦被粘到反应器液面上方就再也无法下来,也就是无法再参加反应。显然第一代机器是无法自动作这样的压力调整的,这就是造成反应“死角”的重要原因。反应死角会降低多肽合成的效率和多肽的纯度,有的甚至造成合成的失败。2)长时间氮气鼓泡会使溶液挥发,液面降低后一部分多肽-固相载体就粘在液面上方,也无法再参加反应。3)氮气消耗量大,运行成本增大。
ACT90的设计原理是反应器在直立下围绕原点作左右摆动,或者圆周运动。ACT的多肽合成仪同样具有反应温和的特点,即转动角度与速度都不能够完全达到氨基酸耦合的极限,反应往往需要更长的时间。
第三代多肽合成仪是以Applied Biosystems公司的ABI 433 peptide synthesizer 与C S Bio公司的CS336为代表的无死角多肽合成仪为代表的,诞生在上世纪九十年代。
ABI433的设计原理是反应器上方相对固定,而下方作圆周360度快速旋转,带动反应器里的固液两相从底部向上作螺旋运动,一直达到反应器的最上方。换句话说,溶液可以达到反应器内部的任意点,真正做到了无死角。由于搅拌速率可达每分钟1800转的高速,反应得以充分完全。由于无死角的搅拌方式保证的肽的合成纯度,ABI433型多肽合成仪(其退出多肽合成仪市场后最后一款仪器)至今在世界上还占有着很大的比例。当然,ABI产品的售价也是最高的。由于部件使用频率高,电磁阀会经常损坏,而ABI将7个电磁阀做成模块化的设计,坏掉一个电磁阀必须要更换整个模块,无形中增加了维修成本。
CS336的设计原理是反应器中点为圆心,上下做180度旋转搅拌,搅拌速度可达180rpm,同时其采用了氮气鼓泡反应方式的优越性,将氮气吹动作为可选反应方式融入反应方法中,多肽合成仪在科研领域的高耦合率效果得到充分体现。 进入二十世纪以来,各大合成仪制造公司相继推出了升级产品和新产品,如Protein Technologies公司推出Tribute双通道多肽合成仪,将“短信通知”功能融入产品,增添了用户与设备之间的紧密感,更加人性化;C S Bio公司对其从研发型到生产型设备的UV Online Monitor系统配置统一升级,用户可直观看到每一部氨基酸偶联反应的状态并可根据数据调整出最佳合成效果与工艺;Advanced ChemTech公司自2005年破产重组后分裂为两家新公司,其中Aapptec延续了其前身的生产步骤,推出Focus XC三通道合成仪。美国另一家公司CEM以蛋白质有机反应设备的制造著称,推出了微波多肽合成仪同样可以合成简单的小分子多肽。其采用微波加热方式,大大提高了反应速度,将反应的速率增加到之前多肽合成仪的几倍甚至十几倍。
② 为什么多肽合成中树脂选择的原则
多肽合成是一个重复添加氨基酸的过程,固相合成顺序一般从C端(羧基端)向N端(氨基端)合成.过去的多肽合成是在溶液中进行的称为液相合成法,现在多采用固相合成法,从而大大的减轻了每步产品纯化的难度.为了防止副反应的发生,参加反应的氨基酸的侧链都是被保护的;而羧基端是游离的,并且在反应之前必须活化.化学合成方法有两种,即Fmoc和tBoc.由于Fmoc比tBoc存在很多优势,现在大多采用Fmoc法合成每个循环由以下三步反应构成,反复循环直到肽链延伸至所需长度时即可完成.1.脱保护:Fmoc保护的氨基酸必须用一种碱性溶剂(piperidine)去除氨基的保护基团.2.活化:待连接的氨基酸的羧基被活化剂所活化.3.偶联:活化的羧基与前一个氨基酸裸露的氨基反应,形成肽键.在此步骤使用过量的试剂促使反应完成.目前国内在做合成仪器的厂家不多,其实我熟知资料的是PSI:美国多肽科技公司(PeptideScientificInc.),简称PSI,是专业生产多肽合成仪的厂商.PSI多肽合成仪分为多通道型、科研型、研发中试兼容型、中试生产兼容型、迷你生产型、生产型等六大规格.
③ 多肽合成的介绍
多肽合成是一个来固相合成源顺序一般从C端(羧基端)向 N端(氨基端)合成。过去的多肽合成是在溶液中进行的称为液相合成法。从1963年Merrifield发展成功了固相多肽合成方法以来,经过不断的改进和完善,到今天固相法已成为多肽和蛋白质合成中的一个常用技术,表现出了经典液相合成法无法比拟的优点,从而大大的减轻了每步产品提纯的难度。多肽合成总的来说分成两种:固相合成和液相多肽合成。
④ 多肽固相合成法的发明
多肽固相合成方法:Boc多肽合成法和Fmoc多肽合成法
多肽的合成是氨基酸重复添加的过程,通常从C端向N端(氨基端)进行合成。多肽固相合成的原理是将目的肽的第一个氨基酸C端通过共价键与固相载体连接,再以该氨基酸N端为合成起点,经过脱去氨基保护基和过量的已活化的第二个氨基酸进行反应,接长肽链,重复操作,达到理想的合成肽链长度,最后将肽链从树脂上裂解下来,分离纯化,获得目标多肽。
1、Boc多肽合成法
Boc方法是经典的多肽固相合成法,以Boc作为氨基酸α-氨基的保护基,苄醇类作为侧链保护基,Boc的脱除通常采用三氟乙酸(TFA)进行。多肽合成时将已用Boc保护好的N-α-氨基酸共价交联到树脂上,TFA切除Boc保护基,N端用弱碱中和。
肽链的延长通过二环己基碳二亚胺(DCC)活化、偶联进行,最终采用强酸氢氟酸(HF)法或三氟甲磺酸(TFMSA)将合成的目标多肽从树脂上解离。在Boc多肽合成法中,为了便于下一步的多肽合成,反复用酸进行脱保护,一些副反应被带入实验中,例如多肽容易从树脂上切除下来,氨基酸侧链在酸性条件不稳定等。
2、Fmoc多肽合成法
Carpino和Han以Boc多肽合成法为基础发展起来一种多肽固相合成的新方法——Fmoc多肽合成法。
Fmoc多肽合成法以Fmoc作为氨基酸α-氨基的保护基。其优势为在酸性条件下是稳定的,不受TFA等试剂的影响,应用温和的碱处理可脱保护,所以侧链可用易于酸脱除的Boc保护基进行保护。
肽段的最后切除可采用TFA/二氯甲烷(DCM)从树脂上定量完成,避免了采用强酸。同时,与Boc法相比,Fmoc法反应条件温和,副反应少,产率高,并且Fmoc基团本身具有特征性紫外吸收,易于监测控制反应的进行。Fmoc法在多肽固相合成领域应用越来越广泛。
⑤ 多肽合成中怎么处理树脂
多肽合成涉及的树脂主要有Wang树脂,2cl树脂,以及AM树脂。具体关于多肽合成的一下问题内你可以到容这个博客了看看。http://url。cn/YtIpCL?q=kaghdag
⑥ 哪位高手能帮我简述固相肽合成技术
ziyirenjiajia 你好!
多肽合成技术
多肽药物的研究与开发将作为二十一世纪高新技术竟争的主要项目之一。生物活性多肽在内源性物质中占有非常重要的地位,除酶、受体、金属蛋白等生物大分子外,许多合成或分离的多肽对生理过程或病理过程,对疾病的发生、发展或治疗过程有重要意义。
氨基酸彼此以酰胺键(也称肽键)相互连接的化合物称作肽。一种肽含有的氨基酸少于10个就称作寡肽,超过的就称为多肽。多肽与蛋白质只有肽链长短之别,二者间并没有严格的区分。蛋白质是生命存在的最基本形式。可见多肽是生命之"桥",蛋白质工程从某种意义上而言就是研究多肽。
伴随着分子生学物、生物化学技术的飞速发展,多肽研究取得了惊人的、划时代的飞跃。人们发现存在于生物体的多肽有数万种,并且发现所有的细胞均能合成多肽。同时,几乎所有的细胞也都受多肽调节,它涉及激素、神经、细胞生长与生殖等各个领域,21世纪是一个多肽的世界,人们研究多肽,也渴望着将多肽应用到医疗、保健、检测等多个领域中去,为人类造福。
事实上,肽类药物开发与应用已走出科学家们的实验室,变成了现实,并发挥着其独特的功效。例如,神经紧张肽(NT)能降低血压,对肠和子宫具有收缩作用;内啡肽和脑啡肽的衍生物有着很强的镇痛作用;促甲状腺素释放激素(TRH)是一种能促进产妇乳汁分泌的多肽;能治疗糖尿病、胃溃疡、胰腺炎的多肽是一种环状的14肽;临床上常用的催产素是一种多肽;已获广泛应用的白蛋白多肽、胸腺肽、血清胸腺因子(FTS)等均可以引起免疫T细胞的分化;近日来在中国及日本已开始使用的糖肽辅助治疗肿瘤,其作用机理是使淋巴系统活化等等。应用多肽技术开发的医用蛋白质芯片(肽芯片)只有指甲盖大小,放置了与肾炎、胃溃疡和胃癌等相关的抗原分子,只要通过芯片阅读仪便可检测到有关疾病的功能状态与变异情况。其功能已相当于一个大型或中型实验室、化验室,效率是传统医学检测的成百上千倍,受检者几乎没有任何痛苦。肽芯片的广泛应用,已在医学临床检测业引发一场技术革命。
自从1963年MERRIFIELD发展成功了固相多肽合成(SPPS)方法以来,经过不断的改进和完善,到今天这个方法已成为多肽和蛋白质合成中的一个常用技术,表现出了经典液相合成法无法比拟的优点。
固相合成的主要设计思想是:先将所要合成肽链的未端氨基酸的羧基以共价键的结构同一个不溶性的高分子树脂相连,然后以此结合在固相载体上。氨基酸作为氨基组分经过脱去氨基保护基,并同过量的活化羟基组分反应接长肽链。重复(缩合—洗涤—去保护—中和和洗涤—下一轮缩合)操作,达到所要合成的肽链长度;最后将肽链从树脂上裂解下来,经过纯化等处理,即得所要的多肽。
http://www.pharmco.com.cn/technical-3.htm
多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质。它是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物,由多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成。到现在,人们已发现和分离出一百多种存在于人体的肽,对于多肽的研究和利用,出现了一个空前的繁荣景象。
多肽的全合成不仅具有很重要的理论意义,而且具有重要的应用价值。通过多肽全合成可以验证一个新的多肽的结构;设计新的多肽,用于研究结构与功能的关系;为多肽生物合成反应机制提供重要信息;建立模型酶以及合成新的多肽药物等。
多肽的化学合成技术无论是液相法还是固相法都已成熟。近几十年来,固相法合成多肽更以其省时、省力、省料、便于计算机控制、便于普及推广的突出优势而成为肽合成的常规方法并扩展到核苷酸合成等其它有机物领域。本文概述了固相合成的基本原理、实验过程,对其现状进行分析并展望了今后的发展趋势。
1.固相合成的基本原理
多肽合成是一个重复添加氨基酸的过程,合成一般从C端(羧基端)向N端(氨基端)合成。过去的多肽合成是在溶液中进行的,但自从1963年Merrifield发展成功了固相多肽合成方法以来,经过不断的改进和完善,到今天固相法已成为多肽和蛋白质合成中的一个常用技术,表现出了经典液相合成法无法比拟的优点。其基本原理是:先将所要合成肽链的羟末端氨基酸的羟基以共价键的结构同一个不溶性的高分子树脂相连,然后以此结合在固相载体上的氨基酸作为氨基组份经过脱去氨基保护基并同过量的活化羧基组分反应,接长肽链。重复(缩合→洗涤→去保护→中和和洗涤→下一轮缩合)操作,达到所要合成的肽链长度,最后将肽链从树脂上裂解下来,经过纯化等处理,即得所要的多肽。其中α-氨基用BOC(叔丁氧羰基)保护的称为BOC固相合成法,α-氨基用FMOC(9-芴甲氧羰基)保护的称为FMOC固相合成法,
2. 固相合成的具体试验过程
2.1树脂的选择及氨基酸的固定
将固相合成与其他技术分开来的最主要的特征是固相载体,能用于多肽合成的固相载体必须满足如下要求:必须包含反应位点(或反应基团),以使肽链连在这些位点上,并在以后除去;必须对合成过程中的物理和化学条件稳定;载体必须允许在不断增长的肽链和试剂之间快速的、不受阻碍的接触;另外,载体必须允许提供足够的连接点,以使每单位体积的载体给出有用产量的肽,并且必须尽量减少被载体束缚的肽链之间的相互作用。用于固相法合成多肽的高分子载体主要有三类:聚苯乙烯-苯二乙烯交联树脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯-乙二醇类树脂及衍生物,这些树脂只有导入反应基团,才能直接连上(第一个)氨基酸。根据所导入反应基团的不同,又把这些树脂及树脂衍生物分为氯甲基树脂、羧基树脂、氨基树脂或酰肼型树脂。BOC合成法通常选择氯甲基树脂,如Merrifield树脂;FMOC合成法通常选择羧基树脂如王氏树脂。 氨基酸的固定主要是通过保护氨基酸的羧基同树脂的反应基团之间形成的共价键来实现的,形成共价键的方法有多种:氯甲基树脂,通常先制得保护氨基酸的四甲铵盐或钠盐、钾盐、铯盐,然后在适当温度下,直接同树脂反应或在合适的有机溶剂如二氧六环、DMF或DMSO中反应;羧基树脂,则通常加入适当的缩合剂如DCC或羧基二咪唑,使被保护氨基酸与树脂形成共酯以完成氨基酸的固定;氨基树脂或酰肼型树脂,却是加入适当的缩合剂如DCC后,通过保护氨基酸与树脂之间形成的酰胺键来完成氨基酸的固定。
2.2氨基、羧基、侧链的保护及脱除
要成功合成具有特定的氨基酸顺序的多肽,需要对暂不参与形成酰胺键的氨基和羧基加以保护,同时对氨基酸侧链上的活性基因也要保护,反应完成后再将保护基因除去。同液相合成一样,固相合成中多采用烷氧羰基类型作为α氨基的保护基,因为这样不易发生消旋。最早是用苄氧羰基,由于它需要较强的酸解条件才能脱除,所以后来改为叔丁氧羰基(BOC)保护,用TFA(三氟乙酸)脱保护,但不适用含有色氨酸等对酸不稳定的肽类的合成。1978年,chang Meienlofer和Atherton等人采用Carpino报道的Fmoc(9-芴甲氧羰基)作为α氨基保护基,Fmoc基对酸很稳定,但能用哌啶-CH2CL2或哌啶-DMF脱去,近年来,Fmoc合成法得到了广泛的应用。 羧基通常用形成酯基的方法进行保护。甲酯和乙酯是逐步合成中保护羧基的常用方法,可通过皂化除去或转变为肼以便用于片断组合;叔丁酯在酸性条件下除去;苄酯常用催化氢化除去。 对于合成含有半胱氨酸、组氨酸、精氨酸等带侧链功能基的氨基酸的肽来说,为了避免由于侧链功能团所带来的副反应,一般也需要用适当的保护基将侧链基团暂时保护起来。保护基的选择既要保证侧链基团不参与形成酰胺的反应,又要保证在肽合成过程中不受破坏,同时又要保证在最后肽链裂解时能被除去。如用三苯甲基保护半胱氨酸的S-,用酸或银盐、汞盐除去;组氨酸的咪唑环用2,2,2-三氟-1-苄氧羰基和2,2,2-三氟-1-叔丁氧羰基乙基保护,可通过催化氢化或冷的三氟乙酸脱去。精氨酸用金刚烷氧羰基(Adoc)保护,用冷的三氟乙酸脱去。
2.3成肽反应
固相中的接肽反应原理与液相中的基本一致,将两个相应的氨基被保护的及羧基被保护的氨基酸放在溶液内并不形成肽键,要形成酰胺键,经常用的手段是将羧基活化,变成混合酸酐、活泼酯、酰氯或用强的失去剂(如碳二亚氨)形成对称酸酐等方法来形成酰胺键。其中选用DCC、HOBT或HOBT/DCC的对称酸酐法、活化酯法接肽应用最广。
2.4 裂解及合成肽链的纯化 BOC法用TFA+HF裂解和脱侧链保护基,FMOC法直接用TFA,有时根据条件不同,其它碱、光解、氟离子和氢解等脱保护方法也被采用。合成肽链进一步的精制、分离与纯化通常采用高效液相色谱、亲和层析、毛细管电泳等。
3.固相合成的特点及存在的主要问题
固相合成法对于肽合成的显著的优点:简化并加速了多步骤的合成;因反应在一简单反应器皿中便可进行,可避免因手工操作和物料重复转移而产生的损失;固相载体共价相联的肽链处于适宜的物理状态,可通过快速的抽滤、洗涤未完成中间的纯化,避免了液相肽合成中冗长的重结晶或分柱步骤,可避免中间体分离纯化时大量的损失;使用过量反应物,迫使个别反应完全,以便最终产物得到高产率;增加溶剂化,减少中间的产物聚焦;固相载体上肽链和轻度交联的聚合链紧密相混,彼此产生一种相互的溶剂效应,这对肽自聚集热力学不利而对反应适宜。 固相合成的主要存在问题是固相载体上中间体杂肽无法分离,这样造成最终产物的纯度不如液相合成物,必需通过可靠的分离手段纯化。
4.固相合成的研究发展前景
固相多肽合成已经有40年的历史了,然而到现在,人们还只能合成一些较短的肽链,更谈不上随心所欲地合成蛋白质了,同时合成中的试剂毒性,昂贵费用,副产物等一直都是令人头痛的问题,而在生物体内,核糖体上合成肽链的速度和产率都是惊人的,那么,是否能从生物体合成蛋白质的原理上得到一些启发,应用在固相多肽合成(树脂)上,这是一个令人感兴趣的问题,也许是今后多肽合成的发展。
http://www.ptgcn.com/bbs/simple/index.php?t181.html
⑦ 多肽固相合成法的固定
将固相合成与其他技术分开来的最主要的特征是固相载体,能用于多肽合成的固相载体必须满足如下要求:必须包含反应位点(或反应基团),以使肽链连在这些位点上,并在以后除去;必须对合成过程中的物理和化学条件稳定;载体必须允许在不断增长的肽链和试剂之间快速的、不受阻碍的接触;另外,载体必须允许提供足够的连接点,以使每单位体积的载体给出有用产量的肽,并且必须尽量减少被载体束缚的肽链之间的相互作用。
用于固相法合成多肽的高分子载体主要有三类:聚苯乙烯-苯二乙烯交联树脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯-乙二醇类树脂及衍生物,这些树脂只有导入反应基团,才能直接连上(第一个)氨基酸。根据所导入反应基团的不同,又把这些树脂及树脂衍生物分为氯甲基树脂、羧基树脂、氨基树脂或酰肼型树脂。BOC合成法通常选择氯甲基树脂,如Merrifield树脂;FMOC合成法通常选择羧基树脂如王氏树脂。氨基酸的固定主要是通过保护氨基酸的羧基同树脂的反应基团之间形成的共价键来实现的,形成共价键的方法有多种:氯甲基树脂,通常先制得保护氨基酸的四甲铵盐或钠盐、钾盐、铯盐,然后在适当温度下,直接同树脂反应或在合适的有机溶剂如二氧六环、DMF或DMSO中反应;羧基树脂,则通常加入适当的缩合剂如DCC或羧基二咪唑,使被保护氨基酸与树脂形成共酯以完成氨基酸的固定;氨基树脂或酰肼型树脂,却是加入适当的缩合剂如DCC后,通过保护氨基酸与树脂之间形成的酰胺键来完成氨基酸的固定。
⑧ 多肽固相合成法的诞生
多肽合成研究已经走过了一百多年的光辉历程。1902年,Emil Fischer首先开始关注多肽合成,由于当时在多肽合成方面的知识太少,进展也相当缓慢,直到1932年,Max Bergmann等人开始使用苄氧羰基(Z)来保护α-氨基,多肽合成才开始有了一定的发展。
到了20世纪50年代,有机化学家们合成了大量的生物活性多肽,包括催产素,胰岛素等,同时在多肽合成方法以及氨基酸保护基上面也取得了不少成绩,这为后来的固相合成方法的出现提供了实验和理论基础。
1963年,Merrifield首次提出了固相多肽合成方法(SPPS),这个在多肽化学上具有里程碑意义的合成方法,一出现就由于其合成方便,迅速,成为多肽合成的首选方法,而且带来了多肽有机合成上的一次革命,并成为了一支独立的学科——固相有机合成(SPOS)。因此,Merrifield荣获了1984年的诺贝尔化学奖。Merrifield经过了反复的筛选,最终摒弃了苄氧羰基(Z)在固相上的使用,首先将叔丁氧羰基(BOC)用于保护α-氨基并在固相多肽合成上使用,同时,Merrifield在60年代末发明了第一台多肽合成仪,并首次合成生物蛋白酶,核糖核酸酶(124个氨基酸)。
1972年,Lou Carpino首先将9-芴甲氧羰基(FMOC)用于保护α-氨基,其在碱性条件下可以迅速脱除,10min就可以反应完全,而且由于其反应条件温和,迅速得到广泛使用,以BOC和FMOC这两种方法为基础的各种肽自动合成仪也相继出现和发展,并仍在不断得到改造和完善。同时,固相合成树脂,多肽缩合试剂以及氨基酸保护基,包括合成环肽的氨基酸正交保护上也取得了丰硕的成果。
⑨ 固相合成是指什么
做多肽的化学合成的时候,固相合成法是一种将肽链一端结合于固相载体上的方法,通过在N-末端逐步加上氨基酸的方法合成肽段。。。
想想看。。。还是把书搬出来抄一遍给你看:
在固相合成中,肽链的延长是在不溶性的聚苯乙烯树脂载体上进行的。合成多肽的C-末端先和氯甲基聚苯乙烯树脂(氯化苄酯树脂)反应形成苄酯,然后按肽链一级结构的顺序将氨基端已被保护的氨基酸逐个加上去,使肽链延长。
固相法比液相法简单,时间缩短,可以自动化。在我国医药工业上已经得到应用。