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CN114057829A - 一种n-甲基化多肽的固相合成方法 - Google Patents

一种n-甲基化多肽的固相合成方法 Download PDF

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CN114057829A
CN114057829A CN202110894992.7A CN202110894992A CN114057829A CN 114057829 A CN114057829 A CN 114057829A CN 202110894992 A CN202110894992 A CN 202110894992A CN 114057829 A CN114057829 A CN 114057829A
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amino acid
coupling
hoat
resin
dic
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CN202110894992.7A
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陈志立
谭保锋
丁俊
张鑫
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Jiangsu Genscript Biotech Co Ltd
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Jiangsu Genscript Biotech Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种N‑甲基化多肽的固相合成方法,属于多肽合成技术领域。本发明具体涉及N‑甲基化多肽的固相合成方法,包括在固相合成偶联上N‑甲基氨基酸后,在包含碳二亚胺型偶联剂的催化下偶联N‑甲基氨基酸的下一位氨基酸。本发明为N‑甲基化多肽的制备提供了一条简捷而实用的技术路线,在多肽合成技术领域具有广泛的应用。

Description

一种N-甲基化多肽的固相合成方法
技术领域
本发明属于多肽合成领域,特别涉及一种N-甲基化多肽的固相合成方法。
背景技术
N-甲基氨基酸存在于多种天然肽中,其掺入生物活性肽中会改变化学和物理性质,它也可能导致效力增强,新的受体亚型选择性和激动剂转化为拮抗剂。含N-甲基化多肽也是潜在的治疗药物,被证明可以改善重要的药理参数,广泛应用于抗生素,抗癌剂,抗病毒剂和免疫抑制活性(Biron.E and Kissler.H.Convenient Synthesis of N-Methylamino Acids Compatible with Fmoc Solid-Phase PeptideSynthesis.J.Org.Chem.2005,70,5183-5189)。
然而,N-甲基氨基酸及其衍生物由于空间位阻较大,在进行偶联时相对比较困难,因此合成N-甲基化多肽具有挑战性(Ali.F E,Bennett.D B,Calva.R R,etal.Conformationally Constrained Peptides and Semipeptides Derived from RGD asPotent Inhibitors of the Platelet Fibrinogen Receptor and PlateletAggregation.J.Med.Chem.1994,37,769-780)。
1999年,Akaji小组开发的2-氯-1,3-二甲基-2-甲基咪唑啉六氟磷酸盐(CIP)作为有效的偶联剂成功进行了含N-甲基片段2和吡咯烷酮片段3的合成,最终合成了从印度洋海兔中分离出的一种具有细胞生长抑制作用的去肽dolastatin 15(Akaji.K,Hayashi.Y,Kiso.Y.Convergent Synthesis of Dolastatin 15 by Solid Phase Coupling of an N-Methylamino Acid.J.Org.Chem.1999,64,405-411)。
2005年,Teixido′小组研究发现PyAop/PyBop与HOAT是偶联N-甲基氨基酸的良好缩合体系(Teixido′.M,Albericio.F and Giralt E.Solid-phase synthesis andcharacterization of N-methyl-rich peptides.J.Peptide Res.,2005,65,153-166.)。
2015年,Adamska小组报道的基于三嗪的偶联剂4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉甲苯-4-磺酸盐能够用于合成N-甲基化多肽,与标准偶联剂(如TBTU或HATU)相比,收率低,副产物量少(Adamska.A,
Figure BDA0003196367040000011
B,Kluczyk.A et al.Synthesis oflinear and cyclic opioid-based peptide analogs containing multiple N-methylated amino acid residues.J.Pept.Sci.2015,21,807-810)。
然而这些方法的共同缺点是在进行偶联反应的同时易发生消旋化或生成二酮哌嗪等副产物,最终导致收率低,后处理复杂,偶联试剂价格也比较昂贵。
发明内容
本发明公开了一种N-甲基化多肽的合成方法,属于多肽合成技术领域。这种化合物是一类重要的合成中间体,本身还具有广泛的生物活性。在廉价易得的碳二亚胺型偶联试剂催化下,发生酰胺偶联反应,得到一系列高产率、高纯度N-甲基化多肽。本发明为N-甲基化多肽的制备提供了一条简捷而实用的技术路线,在多肽合成技术领域具有广泛的应用。
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供了一种N-甲基化多肽的合成方法,在固相合成偶联上N-甲基氨基酸后,在包含碳二亚胺型偶联剂的催化下偶联N-甲基氨基酸的下一位氨基酸。
在本发明的一些实施方案中,所述碳二亚胺型偶联试剂选自DIC/HOAT、DCC/HOAT或EDC/HOAT。在本发明的一些具体实施方案中,所述碳二亚胺型偶联试剂为DIC/HOAT。
在本发明的一些实施方案中,在偶联N-甲基氨基酸的下一位氨基酸时,氨基酸原料的投入量为1eq~10eq,优选为5eq;浓度为0.1M~1.5M,优选为0.5M。在另一些具体实施方案中,在偶联N-甲基氨基酸的下一位氨基酸时,氨基酸原料的投入量可选自1eq、2eq、3eq、4eq、5eq、6eq、7eq、8eq、9eq或10eq;投入氨基酸原料浓度可选自0.1M、0.2M、0.3M、0.4M、0.5M、0.6M、0.7M、0.8M、0.9M、1.0M、1.1M、1.2M、1.3M、1.4M或1.5M。在本发明的一些具体实施方案中,在偶联N-甲基氨基酸的下一位氨基酸时,氨基酸原料的投入量为5eq,浓度为0.5M。
在本发明的一些实施方案中,在偶联N-甲基氨基酸的下一位氨基酸时,偶联反应温度为20℃~100℃,优选30℃。在另一些实施方案中,所述偶联反应温度可选自20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃、50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃。在本发明的一个具体实施方案中,所述偶联反应温度为30℃。
在本发明的一些实施方案中,在偶联N-甲基氨基酸的下一位氨基酸时,偶联反应时间为1h~48h,优选18h。在另一些实施方案中,所述偶联反应时间可选自1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h、26h、28h、30h、32h、34h、36h、38h、40h、42h、44h、46h或48h。在本发明的一些具体实施方案中,偶联反应时间为18h。
在本发明的一些实施方案中,除偶联N-甲基氨基酸的下一位氨基酸以外,其他偶联步骤的偶联剂选自DIC/HOBT、DIC/HOAT、PyBOP/HOBT/DIEA、PyBOP/HOAT/DIEA、HATU/HOBT/DIEA、HATU/HOAT/DIEA、HBTU/HOBT/DIEA或TBTU/HOBT/DIEA。在本发明的一些具体实施方案中,其他偶联步骤的偶联剂为DIC/HOBT。
在本发明的一些实施方案中,所述固相合成包括在树脂上按照N-甲基化多肽的序列从N端到C端的顺序依次偶联得到N-甲基化多肽-树脂。
在本发明的一些实施方案中,在得到N-甲基化多肽-树脂后,还进一步包括用切割试剂裂解的步骤,所述切割试剂为EDT、苯酚、茴香硫醚和H2O中的至少一种溶剂与TFA的混合液。在本发明的一些具体实施方案中,所述切割试剂为TFA、EDT、苯酚、茴香硫醚和H2O的混合液,体积比为87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5。
在本发明的一些实施方案中,切割试剂裂解N-甲基化多肽-树脂时间为1h~4h,优选2.5h。在另一些具体实施方案中,所述裂解时间可选自1h、1.3h、1.5h、1.8h、2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h、3h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h或4h。在本发明的一个具体实施方案中,裂解时间为2.5h。
本发明还提供了一种N-甲基化多肽的固相合成方法,包括如下步骤:
(1)树脂脱除N端保护基后,按照N-甲基化多肽的序列从N端到C端的顺序依次偶联相应氨基酸,直至连接上N-甲基氨基酸;
(2)向步骤(1)得到的树脂肽中加入N-甲基氨基酸的下一位氨基酸原料和包含碳二亚胺型偶联剂,在合适条件下反应偶联;
(3)步骤(2)得到的树脂肽继续顺序偶联剩余的氨基酸,获得目标树脂肽;
(4)加入切割试剂裂解树脂肽,过滤沉析,获得N-甲基化多肽粗品。
在本发明的一些实施方案中,前述步骤(2)中的碳二亚胺型偶联剂选自DIC/HOAT、DCC/HOAT或EDC/HOAT。在一些具体实施方案中,碳二亚胺型偶联剂为DIC/HOAT。
在本发明的一些实施方案中,前述步骤(2)中N-甲基氨基酸的下一位氨基酸原料投入量为1eq~10eq,优选为5eq;浓度为0.1M~1.5M,优选为0.5M。在另一些具体实施方案中,在偶联N-甲基氨基酸的下一位氨基酸时,氨基酸原料的投入量可选自1eq、2eq、3eq、4eq、5eq、6eq、7eq、8eq、9eq或10eq;投入氨基酸原料浓度可选自0.1M、0.2M、0.3M、0.4M、0.5M、0.6M、0.7M、0.8M、0.9M、1.0M、1.1M、1.2M、1.3M、1.4M或1.5M。在本发明的一些具体实施方案中,步骤(2)中偶联N-甲基氨基酸的下一位氨基酸原料的投入量为5eq,浓度为0.5M。
在本发明的一些实施方案中,前述步骤(2)的合适条件包括温度为20℃~100℃反应1h~48h。反应温度优选30℃,其他温度可选自20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、45℃、50℃、55℃、56℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃;反应时间优选18h,其他反应时间可选自1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h、26h、28h、30h、32h、34h、36h、38h、40h、42h、44h、46h或48h。在本发明的一些具体实施方案中,前述步骤(2)的合适条件为温度30℃反应18h。
为得到一系列高产率、高纯度N-甲基化多肽,本发明具体采用的技术方案如下:通过合成Ac-LQT{NME-LEU}RDIQR{NLE}L{L-2-NAL}-NH2模型肽,优化合成N-甲基化多肽,包括如下步骤:
(1)使用Rink树脂为起始树脂,利用固相合成依次偶联具有保护基的氨基酸,使用DIC/HOBT偶联试剂,反应完全后,洗涤,使用20%pip/DMF脱除Fmoc,再次洗涤后再偶联下一个被保护的氨基酸,获得原料树脂肽,如下:
Figure BDA0003196367040000031
(2)向步骤(1)中树脂肽加入一定浓度的具有保护氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH和偶联试剂,在一定温度下,反应一定时间,反应完全后,洗涤,使用20%pip/DMF脱除Fmoc;
Figure BDA0003196367040000032
(3)将上一步的树脂肽,利用固相合成依次偶联具有保护基的氨基酸,使用DIC/HOBT偶联试剂,反应完全后,洗涤,使用20%pip/DMF脱除Fmoc,再次洗涤后再偶联下一个被保护的氨基酸,直至偶联上最后一个氨基酸Fmoc-Leu-OH,最后在乙酸酐作用下,乙酰化,洗涤后获得目标树脂肽,如下;
Figure BDA0003196367040000041
(4)加入切割剂裂解树脂,一定时间后,将过滤母液加入乙醚析出,离心沉淀获得N-甲基氨基酸多肽粗品;
(5)将上一步骤获得的粗品多肽溶解,利用高效液相色谱分离提纯。
其中,所述步骤(1)和(3)中,加入具有保护基团的氨基酸后,在25℃下反应1小时,茚三酮试剂检测,若为阴性则反应完全;
步骤(2)中,所述偶联试剂为,DIC/HOBT,DIC/HOAT,PyBOP/HOBT/DIEA,PyBOP/HOAT/DIEA,HATU/HOBT/DIEA,HATU/HOAT/DIEA,HBTU/HOBT/DIEA,TBTU/HOBT/DIEA,优选为DIC/HOAT;所述的一定浓度为0.1M~1.5M,优选为0.5M;所述一定温度为20~100℃,优选为30℃;所述的一定时间为1~48h,优选为18h。
步骤(4)中,所述切割试剂为TFA、EDT、苯酚、茴香硫醚和H2O,比例为87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5;所述一定时间为1~4h,优选为2.5h。
本发明是基于固相合成法逐一偶联的肽链,步骤(1)和步骤(3)中加入的氨基酸需要进行保护及常用化学试剂及缩合试剂,其如表1所示:
表1常用化学试剂
Figure BDA0003196367040000042
Figure BDA0003196367040000051
术语解释
除非另有定义,本文使用的所有科技术语具有本领域普通技术人员所理解的相同含义。
本发明中,所述“多肽”或“肽”具有其在本领域中的普通含义并且可指通过由一个氨基羧酸分子的羰基碳与另一个氨基羧酸分子的氮原子形式上失去水而形成共价键之来自两个或更多个氨基羧酸分子(相同或不同)的酰胺。“氨基酸残基”也具有其在本领域中的普通含义并且指氨基酸(作为单个氨基酸或作为肽的一部分)在其与肽、另一个氨基酸或氨基酸残基组合之后的组合物。通常,当氨基酸与另一个氨基酸或氨基酸残基组合时,除去水,并且保留下来的氨基酸被称为氨基酸残基。
本发明中所述的“N-甲基化多肽”是指多肽链中具有N-甲基氨基酸残基的一类多肽分子。N-甲基化是一种对肽链骨架进行修饰的重要方法。许多多肽天然产物(从植物,海洋生物、或微生物体内提取的)均含有N-甲基化结构。N-甲基化多肽将许多肽键的纯反式构型转化成顺反一定比例的构型;增加肽键的位阻;减少肽链分子内的氢键;增加与N-甲基化肽键相连的那个羰基的碱性,并且减小其极性。这些结构上的变化都将导致修饰后多肽药理活性上的巨大改变。然而,氨基的活泼氢被甲基取代后,而导致位阻较大,活性降低,偶联N-甲基氨基酸的下一个氨基酸难度大,因此合成N-甲基化多肽困难。
所述“氨基酸”也具有其在本领域中的普通含义并且可包括蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸。本发明中氨基酸残基的缩写是本领域中所用的指代20个常用L-氨基酸之一的标准3字母和/或1字母代码。
本发明所述“保护基团”或“保护基”具有其在本领域中的普通含义。保护基团包括连接至或被配置成连接至分子(例如,肽)内的反应性基团(即,受保护的基团)以使得所述保护基团阻止或以其它方式抑制受保护的基团参与反应的化学部分。可通过将保护基团连接至分子来进行保护。当将保护基团从分子中除去时,例如,通过除去保护基团的化学转化,可发生去保护。
本发明中所述“固相合成”是指将反应物连接在不溶性的固相载体上的合成方法。多肽的固相合成是指先将一个氨基酸连接在该不溶性的固相载体上,再将其他氨基酸一次连接在已接在固相载体上的氨基酸上。在多肽的固相合成中,通常使用树脂作为固相载体。多肽固相合成的过程通常是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。如本领域所公知的,用于固相合成多肽的树脂包括但不限于聚苯乙烯-苯二乙烯交联树脂、聚丙烯酰胺树脂、聚乙烯-乙二醇类树脂及衍生物,这些树脂导入反应基团后可以直接连上(第一个)氨基酸。根据所导入反应基团的不同,这些树脂及树脂衍生物又可以分为氯甲基树脂、羧基树脂、氨基树脂或酰肼型树脂。目前本领域中常用的树脂包括但不限于PAM树脂、MBHA树脂、Wang树脂、Rink树脂、TRT树脂等。在本发明的一些实施方案中,所使用的树脂为目标N-甲基化多肽的N端第一个氨基酸与树脂偶联后的树脂衍生物,如Fmoc-{L-2-NAL}-Rink树脂、Fmoc-Lys-2-Cl-TRT树脂。
本发明中所述“偶联”是指将新的氨基酸添加至结合的氨基酸或肽的过程。多肽的合成包括固相合成法、液相合成法,也有报道采用固相和液态结合的方式进行。本领域中,所述偶联可采用逐一氨基酸顺序偶联的方式进行,也可根据肽序采用分段偶联的方式对多个多肽片段进行偶联,本发明实施例中,所述制备多肽采用固相法,偶联为逐个偶联。
本发明中所述的“偶联试剂”、“缩合试剂”或“偶联剂”是指在多肽固相合成中用于氨基酸偶联的试剂。在多肽固相合成中,依据不同的树脂、不同的氨基酸序列和/或不同的保护基,可以选择不同的偶联方法和/或不同的偶联试剂。偶联试剂包括但不限于碳二亚胺型和鎓盐型。碳二亚胺型主要包括DCC、DIC、EDC.等。碳二亚胺型偶联试剂可以单独使用,也可以与其它缩合试剂组合使用。当碳二亚胺型缩合试剂与HOBT、HOAT等组合使用时,可以将副反应控制在很低的范围。鎓盐型缩合试剂主要包括HBTU、HATU、PyBOP等。鎓盐型缩合试剂在使用过程中可以添加用于活化氨基酸的有机碱,如DIPEA等。
在本发明中,当使用多种缩合试剂时,这些缩合试剂可以组合使用。在本发明中,偶联试剂可以为DIC、DIC/HOAT、DIC/HOBT、HATU/DIPEA、HATU/HOBT/DIPEA、HBTU/HOBT/DIPEA或PyBOP/HOBT/DIPEA。其中,DIC/HOAT”表示DIC和HOAT的组合,DIC/HOBT”表示DIC和HOBT的组合,“HATU/DIPEA”表示HATU和DIPEA的组合,“HATU/HOBT/DIPEA”表示HATU、HOBT和DIPEA的组合,“HBTU/HOBT/DIPEA”表示HBTU、HOBT和DIPEA的组合,“PyBOP/HOBT/DIPEA”表示PyBOP、HOBT和DIPEA的组合。本领域技术人员应当理解,两个或更多个缩合试剂组合使用是指在一次偶联反应中加入所述的两个或更多个缩合试剂。两个或更多个缩合试剂如何组合使用在本领技术人员的知识范围内,本领域技术人员知晓在一次偶联反应中如何加入所述的两个或更多个缩合试剂,例如其用量、加入的时机和顺序等。在本发明中,在用某一种原料进行偶联(可以是偶联一个氨基酸、偶联两个或多个氨基酸的短肽、或者是偶联侧链的部分或全部)的过程中,还可以使用偶联试剂的多种组合。例如,本发明中,所使用的偶联试剂可以为DIC、DIC/HOAT、DIC/HOBT、HATU/DIPEA、HATU/HOBT/DIPEA、HBTU/HOBT/DIPEA和PyBOP/HOBT/DIPEA这些组合中的两种或更多种组合。当使用缩合试剂使用两种或更多种组合时,如本领域技术人员所知,可以先后进行多次偶联反应,每次偶联反应使用缩合试剂组合中的一种。
有益效果:本发明提供了一种新的高效廉价的缩合体系来合成N-甲基化多肽的合成方法,在DIC/HOAT的缩合体系下,30℃反应18h,以高收率高纯度的得到粗品肽,具有操作简单,高效率,低成本的合成N-甲基化多肽。
附图说明
图1为化合物1MS图谱;
图2为化合物1的HPLC图谱;
图3为化合物2的MS图谱;
图4为化合物2的HPLC图谱;
图5为化合物3的MS图谱;
图6为化合物3的HPLC图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。下述非限制性实施例1~3用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明进行的任何修改和改变,都属于本发明的保护范围。
实施例1 N-甲基化多肽(化合物1)的固相合成
本实施例针对Ac-LQT{NME-LEU}RDIQR{NLE}L{L-2-NAL}-NH2的合成与纯化,这些氨基酸都采用Fmoc保护α-氨基进行固相合成,具体合成步骤如下:
1.称取1g Fmoc-{L-2-NAL}-Rink树脂,执行[操作A],即:加入20%Pip/DMF脱除N端的Fmoc保护基团,在25℃下反应20min,反应后用DMF洗涤5次,利用茚三酮检测试剂检测,若为阳性表示反应完全。然后执行[操作B],即:加入含1.5mmol DIC,1.5mmol HOBT,以及1.5mmol具有保护基团的氨基酸的混合溶液,浓度为0.5M,在25℃中,反应1小时结束后,用茚三酮检测为阴性,则说明反应完全,然后用工业DMF洗涤3次。后续以[操作A]、[操作B]交替进行,随着合成顺序的进行,只是在[操作B]中所加入的相应的氨基酸。直至连接到{NME-LEU},用茚三酮溶液验色为无色即说明反应完成,以上反应即获得中间品肽链,MS确认分子量得到模型树脂肽,如图所示。
Figure BDA0003196367040000081
2.N-甲基化多肽中Fmoc-Thr(tBu)-OH的缩合方案优化
2.1基于1获得的树脂肽,取100mg,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含5eq DIC,5eq HOAT,以及5eq具有保护基团的氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH的混合溶液,浓度为0.5M,在25℃中,反应12小时反应结束后,然后执行[操作A],用DMF洗涤5次后,抽干后,得到树脂肽,用K试剂(即:TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解2.5h后,冰乙醚沉降得到粗品肽,经MS和HPLC鉴定结构,分子量正确,粗品纯度为62%;
2.2基于(1)获得的树脂肽,取100mg,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含5eq DIC,5eq HOBT,以及5eq具有保护基团的氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH的混合溶液,浓度为0.5M,在25℃中,反应12小时反应结束后,然后执行[操作A],用DMF洗涤5次后,抽干后,用K试剂(即:TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解2.5h后,冰乙醚沉降得到粗品肽,经MS和HPLC鉴定结构,分子量正确,粗品纯度为31%;
2.3基于(1)获得的树脂肽,取100mg,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含5eq PyBOP,5eq HOBT,10eq DIPEA以及5eq具有保护基团的氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH的混合溶液,浓度为0.5M,在25℃中,反应12小时反应结束后,然后执行[操作A],用DMF洗涤5次后,抽干后,用K试剂(即TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解2.5h后,冰乙醚沉降得到粗品肽,经MS和HPLC鉴定结构,分子量正确,粗品纯度为43%;
2.4基于(1)获得的树脂肽,取100mg,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含5eq PyBOP,5eq HOAT,10eq DIPEA以及5eq具有保护基团的氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH的混合溶液,浓度为0.5M,在25℃中,反应12小时反应结束后,然后执行[操作A],用DMF洗涤5次后,抽干后,用K试剂(即:TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解2.5h后,冰乙醚沉降得到粗品肽,经MS和HPLC鉴定结构,分子量正确,粗品纯度为50%;
2.5基于(1)获得的树脂肽,取100mg,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含5eq HATU,5eq HOBT,10eq DIPEA以及5eq具有保护基团的氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH的混合溶液,浓度为0.5M,在25℃中,反应12小时反应结束后,然后执行[操作A],用DMF洗涤5次后,抽干后,用K试剂(即:TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解2.5h后,冰乙醚沉降得到粗品肽,经MS和HPLC鉴定结构,分子量正确,粗品纯度为44%
2.6基于(1)获得的树脂肽,取100mg,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含5eq HATU,5eq HOAT,10eq DIPEA以及5eq具有保护基团的氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH的混合溶液,浓度为0.5M,在25℃中,反应12小时反应结束后,然后执行[操作A],用DMF洗涤5次后,抽干后,用K试剂(即:即:TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解2.5h后,冰乙醚沉降得到粗品肽,经MS和HPLC鉴定结构,分子量正确,粗品纯度为55%。
2.7基于(1)获得的树脂肽,取100mg,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含5eq HBTU,5eq HOBT,10eq DIPEA以及5eq具有保护基团的氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH的混合溶液,浓度为0.5M,在25℃中,反应12小时反应结束后,然后执行[操作A],用DMF洗涤5次后,抽干后,用K试剂(即:TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解2.5h后,冰乙醚沉降得到粗品肽,经MS和HPLC鉴定结构,分子量正确,粗品纯度为46%。
2.8基于(1)获得的树脂肽,取100mg,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含5eq TBTU,5eq HOBT,10eq DIPEA以及5eq具有保护基团的氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH的混合溶液,浓度为0.5M,在25℃中,反应12小时反应结束后,然后执行[操作A],用DMF洗涤5次后,抽干后,用K试剂(即:TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解2.5h后,冰乙醚沉降得到粗品肽,经MS和HPLC鉴定结构,分子量正确,粗品纯度为45%。
表2缩合方案的优化
Figure BDA0003196367040000091
3.N-甲基化多肽中Fmoc-Thr(tBu)-OH的反应浓度优化
3.1基于(1)获得的树脂肽,取100mg,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含5eq DIC,5eq HOAT,以及5eq具有保护基团的氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH的混合溶液,浓度为0.2M,在25℃中,反应12小时反应结束后,然后执行[操作A],用DMF洗涤5次后,抽干后,用K试剂(即:TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解2.5h后,冰乙醚沉降得到粗品肽,经MS和HPLC鉴定结构,分子量正确,粗品纯度为36%:
3.2基于(1)获得的树脂肽,取100mg,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含5eq DIC,5eq HOAT,以及5eq具有保护基团的氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH的混合溶液,浓度为0.7M,在25℃中,反应12小时反应结束后,然后执行[操作A],用DMF洗涤5次后,抽干后,用K试剂(即:TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解2.5h后,冰乙醚沉降得到粗品肽,经MS和HPLC鉴定结构,分子量正确,粗品纯度为60%;
表3反应物浓度的优化
Figure BDA0003196367040000092
Figure BDA0003196367040000101
4.N-甲基化多肽中Fmoc-Thr(tBu)-OH的反应温度优化
4.1基于(1)获得的树脂肽,取100mg,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含5eq DIC,5eq HOAT,以及5eq具有保护基团的氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH的混合溶液,浓度为0.5M,在30℃中,反应12小时反应结束后,然后执行[操作A],用DMF洗涤5次后,抽干后,用K试剂(即:TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解2.5h后,冰乙醚沉降得到粗品肽,经MS和HPLC鉴定结构,分子量正确,粗品纯度为65%;
4.2基于(1)获得的树脂肽,取100mg,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含5eq DIC,5eq HOAT,以及5eq具有保护基团的氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH的混合溶液,浓度为0.5M,在50℃中,反应12小时反应结束后,然后执行[操作A],用DMF洗涤5次后,抽干后,用K试剂(即:TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解2.5h后,冰乙醚沉降得到粗品肽,经MS和HPLC鉴定结构,分子量正确,粗品纯度为50%;
表4反应温度的优化
Figure BDA0003196367040000102
5.N-甲基化多肽中Fmoc-Thr(tBu)-OH的反应时间优化
5.1基于(1)获得的树脂肽,取100mg,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含5eq DIC,5eq HOAT,以及5eq具有保护基团的氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH的混合溶液,浓度为0.5M,在30℃中,反应18小时反应结束后,然后执行[操作A],用DMF洗涤5次后,抽干后,用K试剂(即:TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解2.5h后,冰乙醚沉降得到粗品肽,经MS和HPLC鉴定结构,分子量正确,粗品纯度为68%;
5.2基于(1)获得的树脂肽,取100mg,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含5eq DIC,5eq HOAT,以及5eq具有保护基团的氨基酸Fmoc-Thr(tBu)-OH的混合溶液,浓度为0.5M,在30℃中,反应36小时反应结束后,然后执行[操作A],用DMF洗涤5次后,抽干后,用K试剂(即:TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解2.5h后,冰乙醚沉降得到粗品肽,经MS和HPLC鉴定结构,分子量正确,粗品纯度为60%;
表5反应时间的优化
Figure BDA0003196367040000103
6.以实施例2.1合成的包括Fmoc-Thr(tBu)-OH的N-甲基树脂肽继续进行[操作A]、[操作B]交替进行,随着合成顺序的进行,只是在[操作B]中所加入的相应的氨基酸。直至连接到最后一个氨基酸,然后再次执行[操作A],最后在乙酸酐作用下,乙酰化,洗涤后,以上反应即可获得N-甲基化树脂肽。
7.然后用10ml K试剂(即:TFA∶EDT∶苯酚∶茴香硫醚∶水=87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5,体积比)裂解N-甲基氨基酸树脂肽2.5h,将肽链从树脂脱离并脱除肽链的所有保护基团。然后将母液加入100ml冰乙醚,析出多肽。用3000转/秒离心2min,离心2次,得到粗品多肽。
8.将上述粗品用水/乙腈的混合液体溶解,用高效液相色谱装样进行分离提纯,流动相为H2O/0.1TFA%,ACN/0.1%TFA,C18制备柱进行梯度洗脱色谱体系分离提纯,收集目标馏分。把收集的目标峰用分析性高效液相色谱检测纯度。合格的样品用液氮冻干,最后放入真空冷冻干燥机冻干,获得97%纯品N-甲基化多肽化合物1Ac-LQT{NME LEU}RDIQR{NLE}L{L-2-NAL}-NH2。N-甲基化多肽化合物1的理论分子量为1620.96,实际检测分子量为1621.0;在220nm下检测,C18(4.6*250mm)5μm色谱柱,线性梯度从5%到65%在25分钟内以1mL/min的速度在水(0.065%TFA)中的乙腈(0.05%TFA),tR=22.5min,Ms及HPLC图谱如图1和图2所示。
实施例2 N-甲基化多肽(化合物2)的固相合成
本实施例选择实施例1中最优条件进行反应,针对Ac-SL{NME-GLN}TLRDIQ{D-ARG}{NLE}L{L-2-NAL}-NH2(化合物2)的合成与纯化,这些氨基酸都采用Fmoc保护α-氨基进行固相合成,具体合成步骤如下:
称取1g Fmoc-{L-2-NAL}-Rink树脂,执行[操作A],即:加入20%Pip/DMF脱除N端的Fmoc保护基团,在25℃下反应20min,反应后用DMF洗涤5次,利用茚三酮检测试剂检测,若为阳性表示反应完全。
然后执行[操作B],即:加入含1.5mmolDIC,1.5mmol HOBT,以及1.5mmol具有保护基团的氨基酸的混合溶液,浓度为0.5M,在25℃中,反应1小时反应结束后,用茚三酮检测为阴性,则说明反应完全,然后用工业DMF洗涤3次。
后续以[操作A]、[操作B]交替进行,随着合成顺序的进行,只是在[操作B]中所加入的相应的氨基酸。直至连接到{NME-GLN},用茚三酮溶液验色为无色即说明反应完成,以上反应即获得中间品肽链,MS确认分子量。
基于上述获得的肽链,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含1.5mmol DIC,1.5mmol HOAT,以及1.5mmol具有保护基团的氨基酸Fmoc-Leu-OH的混合溶液,浓度为0.5M,在30℃中,反应18小时反应结束后,工业DMF洗涤3次。
后续以[操作A]、[操作B]交替进行,随着合成顺序的进行,只是在[操作B]中所加入的相应的氨基酸。直至连接到最后一个氨基酸,然后再次执行[操作A],最后在乙酸酐作用下,乙酰化,洗涤后,以上反应即可获得N-甲基化树脂肽。
然后用10ml TFA∶EDT∶苯酚∶水=92.5%∶2.5%∶2.5%∶2.5%裂解树脂2.5h,将肽链从树脂脱离并脱除肽链的所有保护基团。然后将母液加入100ml冰乙醚,析出多肽。用3000转/秒离心2min,离心2次,得到粗品多肽。
将上述粗品用水/乙腈的混合液体溶解,用高效液相色谱装样进行分离提纯,流动相为H2O/0.1TFA%,ACN/0.1%TFA,C18制备柱进行梯度洗脱色谱体系分离提纯,收集目标馏分。把收集的目标峰用分析性高效液相色谱检测纯度。合格的样品用液氮冻干,最后放入真空冷冻干燥机冻干,获得95%纯品N-甲基化多肽化合物2纯品Ac-SL{NME-GLN}TLRDIQ{D-ARG}{NLE}L{L-2-NAL}-NH2。化合物2的理论分子量为1707.99,实际检测分子量为1708;在220nm下检测,C18(4.6*250mm)5μm色谱柱,线性梯度从5%到65%在25分钟内以1mL/min的速度在水(0.065%TFA)中的乙腈(0.05%TFA),tR=20.2min,MS及HPLC图谱如图3和图4所示。
实施例3 N-甲基化多肽(化合物3)的固相合成
本实施例针对RCG{NME-GLY}L的合成与纯化,这些氨基酸都采用Fmoc保护α-氨基进行固相合成,具体合成步骤如下:
称取1g Fmoc-Lys-2-Cl-TRT树脂,执行[操作A],即:加入20%Pip/DMF脱除N端的Fmoc保护基团,在30℃下反应20min,反应后用DMF洗涤5次,利用茚三酮检测试剂检测,若为阳性表示反应完全。
然后执行[操作B],即:加入含1.5mmolDIC,1.5mmol HOBT,以及1.5mmol具有保护基团的氨基酸的混合溶液,浓度为0.5M,在30℃中,反应1小时反应结束后,用茚三酮检测为阴性,则说明反应完全,然后用工业DMF洗涤3次。
后续以[操作A]、[操作B]交替进行,随着合成顺序的进行,只是在[操作B]中所加入的相应的氨基酸。直至连接到{NME-GLY},用茚三酮溶液验色为无色即说明反应完成,以上反应即获得中间品肽链,MS确认分子量。
基于上述获得的树脂肽,再次执行[操作A],然后进行[操作B],此处操作时,加入含1.5mmolDIC,1.5mmol HOAT,以及1.5mmol具有保护基团的氨基酸Fmoc-Gly-OH的混合溶液,浓度为0.5M,在30℃中,反应18小时反应结束后,然后用工业DMF洗涤3次。
后续以[操作A]、[操作B]交替进行,随着合成顺序的进行,只是在[操作B]中所加入的相应的氨基酸。直至连接到最后一个氨基酸,然后再次执行[操作A],以上反应即可获得N-甲基化树脂肽。
然后用10ml TFA∶EDT∶苯酚∶水=92.5%∶2.5%∶2.5%∶2.5%裂解树脂2.5h,将肽链从树脂脱离并脱除肽链的所有保护基团。然后将母液加入100ml冰乙醚,析出多肽。用3000转/秒离心2min,离心2次,得到粗品多肽。
将上述粗品用水/乙腈的混合液体溶解,用高效液相色谱装样进行分离提纯,流动相为H2O/0.1TFA%,ACN/0.1%TFA,C18制备柱进行梯度洗脱色谱体系分离提纯,收集目标馏分。把收集的目标峰用分析性高效液相色谱检测纯度。合格的样品用液氮冻干,最后放入真空冷冻干燥机冻干,获得95%纯品N-甲基化多肽化合物3纯品RCG{NME-GLY}L。化合物3的理论分子量为518.63,实际检测分子量为518.2;在220nm下检测,C18(4.6*250mm)5μm色谱柱,线性梯度从5%到65%在25分钟内以1mL/min的速度在水(0.065%TFA)中的乙腈(0.05%TFA),tR=12.6min,MS及HPLC图谱如图5和图6所示。

Claims (14)

1.一种N-甲基化多肽的固相合成方法,其特征在于,在固相合成偶联上N-甲基氨基酸后,在包含碳二亚胺型偶联剂的催化下偶联N-甲基氨基酸的下一位氨基酸。
2.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,所述碳二亚胺型偶联试剂选自DIC/HOAT、DCC/HOAT或EDC/HOAT,优选DIC/HOAT。
3.根据权利要求1或2所述的合成方法,其特征在于,在偶联N-甲基氨基酸的下一位氨基酸时,氨基酸原料的投入量为1eq~10eq,优选5eq;浓度为0.1M~1.5M,优选0.5M。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的合成方法,其特征在于,在偶联N-甲基氨基酸的下一位氨基酸时,偶联反应温度为20℃~100℃,优选30℃。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的合成方法,其特征在于,在偶联N-甲基氨基酸的下一位氨基酸时,偶联反应时间为1h~48h,优选18h。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的合成方法,其特征在于,除偶联N-甲基氨基酸的下一位氨基酸以外,其他偶联步骤的偶联剂选自DIC/HOBT、DIC/HOAT、PyBOP/HOBT/DIEA、PyBOP/HOAT/DIEA、HATU/HOBT/DIEA、HATU/HOAT/DIEA、HBTU/HOBT/DIEA或TBTU/HOBT/DIEA,优选DIC/HOBT。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的合成方法,其中所述固相合成包括在树脂上按照N-甲基化多肽的序列从N端到C端的顺序依次偶联得到N-甲基化多肽-树脂。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的合成方法,其特征在于,在得到N-甲基化多肽-树脂后,还进一步包括用切割试剂裂解的步骤,所述切割试剂为EDT、苯酚、茴香硫醚和H2O中的至少一种溶剂与TFA的混合液。
9.根据权利要求8中所述的合成方法,其特征在于,所述切割试剂为TFA、EDT、苯酚、茴香硫醚和H2O的混合液,体积比为87.5∶5∶2.5∶2.5∶2.5。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的合成方法,其特征在于,切割试剂裂解时间为1h~4h,优选2.5h。
11.一种N-甲基化多肽的固相合成方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)树脂脱除N端保护基后,按照N-甲基化多肽的序列从N端到C端的顺序依次偶联相应氨基酸,直至连接上N-甲基氨基酸;
(2)向步骤(1)得到的树脂肽中加入N-甲基氨基酸的下一位氨基酸原料和包含碳二亚胺型偶联剂,在合适条件下反应偶联;
(3)步骤(2)得到的树脂肽继续顺序偶联剩余的氨基酸,获得目标树脂肽;
(4)加入切割试剂裂解树脂肽,过滤沉析,获得N-甲基化多肽粗品。
12.根据权利要求11所述的合成方法,其特征在于,所述步骤(2)中的碳二亚胺型偶联剂选自DIC/HOAT、DCC/HOAT或EDC/HOAT,优选DIC/HOAT。
13.根据权利要求11或12所述的合成方法,其特征在于,所述步骤(2)中N-甲基氨基酸的下一位氨基酸原料投入量为1eq~10eq,优选为5eq;浓度为0.1M~1.5M,优选0.5M。
14.根据权利要求11~13中任一项所述的合成方法,所述步骤(2)的合适反应条件包括温度为20℃~100℃反应1h~48h,优选温度为30℃反应18h。
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