Прорыв в твердофазном синтезе пептидов

Промышленная инновация в направлении синтеза пептидов без использования ТФК

Твердофазный синтез пептидов (ТФСП) давно полагается на трифторуксусную кислоту (ТФК) как на стандартный реагент для глобальной депротекции боковых цепей и расщепления смолы благодаря ее высокой эффективности в разрушении связей защитных групп.

Однако растущие опасения в отношении экологического воздействия, химической стабильности и ограничений процессов ускорили поиск альтернативных стратегий.

ТФК классифицируется как стойкое химическое вещество и все чаще ассоциируется с регуляторным давлением, включая предлагаемые ограничения ЕС для пер- и полифторалкильных веществ (PFAS), которые в будущем могут включать ТФК в свои рамки.

Основные ограничения ТФК-основанного ТФСП включают:

• Нерециркулируемая нагрузка на растворители и опасения в отношении экологической устойчивости
• Зависимость от кислоточувствительных защитных групп
• Проблемы агрегации, вызванные гидрофобными защитными группами (например, tBu, Boc, Trt)
• Дegraдация чувствительных последовательностей, таких как N-метилированные пептиды, в условиях сильной кислотности
• Продолжительные требования к депротекции групп, таких как Pbf-Arg, увеличивающие риск расщепления пептидного скелета

Эти вызовы стимулировали разработку стратегий следующего поколения ортогональных защитных групп для синтеза пептидов в мягких и более устойчивых условиях.

Новая фотокаталитическая платформа Fmoc/Pic для ТФСП

Недавнее исследование, опубликованное группой профессора Пин Ван из Шанхайского университета Джяотун (JACS), представляет новую стратегию защитных групп Fmoc/Pic (пиридилметил), которая позволяет:

• Ортогональную защиту боковых цепей
• Депротекцию, управляемую видимым светом, через фотокаталитическое расщепление C–гетероатомных связей
• Глобальную депротекцию без кислоты
• Полную совместимость с автоматизированными пептидными синтезаторами

Эта система заменяет традиционную кислотолабильную химию фотокаталитической платформой, предлагая устойчивую альтернативу ТФК-основанному синтезу пептидов.

Фотокаталитическая депротекция с использованием химии видимого света

Метод основан на фотокатализе для эффективного расщепления C–гетероатомных связей в защитных группах боковых цепей аминокислот.

Используя Fmoc/Pic-защищенный серин как модельный субстрат, были определены оптимизированные условия:

• Источник света: компактная флуоресцентная лампа (CFL) мощностью 10 Вт
• Катализатор: Ru(bpy)₃Cl₂ (1,5 моль%)
• Восстановитель: аскорбиновая кислота (5,0 экв.)
• Система растворителей: PBS/MeOH (pH 5,0)

В этих условиях полная депротекция была достигнута за 20 минут с количественной конверсией.

Основные механистические наблюдения включают:

• Оптимальная реактивность наблюдалась при pH 4,0–5,0, что указывает на важность протонирования пиридиния
• Иррадиация синей или зеленой светодиодной лампой снижала эффективность из-за неоптимального совпадения поглощения с Ru(bpy)₃²⁺
• Альтернативные фотокатализаторы, такие как Эозин Y, показали недостаточный окислительно-восстановительный потенциал
• Органический фотокатализатор 4-CzIPN демонстрировал сопоставимую эффективность, подтверждая возможность использования без металлов

Контрольные эксперименты подтвердили, что свет, фотокатализатор и восстановитель являются необходимыми для трансформации.

Широкий спектр аминокислот и совместимость функциональных групп

Платформа Fmoc/Pic была успешно распространена на широкий спектр аминокислот с индивидуальным проектированием защитных групп:

• Аспарагиновая и глутаминовая кислоты: защита Dmpic предотвращает циклизацию и образование пироглутамата
• Аргинин, лизин, триптофан, гистидин: модифицированные производные Pic снижают нежелательные побочные реакции
• Совместима с фосфоаминокислотами и не природными аминокислотами

Важно отметить, что система позволяет селективное расщепление C–O, C–N и C–S связей в одинаковых мягких условиях, сохраняя полную совместимость с:

• Boc
• Бензил
• Фенольные защитные группы
• Эфирные функциональные группы

Это представляет собой значительное улучшение по сравнению с традиционными кислотно-опосредованными методами депротекции.

Сравнение с традиционной ТФК-основанной ТФСП

По сравнению со стандартными стратегиями депротекции, опосредованными ТФК, система Fmoc/Pic предлагает:

• Мягкие водные реакционные условия
• Отсутствие образования реактивных трет-бутильных катионов
• Устранение побочных реакций, таких как:
  • Образование сульфония
  • Нереversibleная S-алкилирование
  • Модификация ароматических боковых цепей

Особенно стоит отметить депротекцию Arg(Pbf) — один из самых сложных шагов в ТФСП — которая достигается быстро и чисто в фотochemicalных условиях без деградации скелета.

Это предоставляет значительное преимущество для пептидов, содержащих чувствительные остатки, такие как цистеин, тирозин и триптофан.

Совместимость с смолами и полностью автоматизированная фоторасщепляющая ТФСП

Для полного исключения использования ТФК были использованы кислоточувствительные смолы, такие как амидная смола Зибера и 2-хлортритилсодержащая смола, для синтеза C-концевых пептидов.

После сборки пептида глобальная депротекция и расщепление были достигнуты через иррадиацию видимым светом.

Основные достижения включают:

• Эффективный синтез 9 C-концевых амидных пептидов (выходы 52–65% для биоактивных пептидов, таких как окситоцин и терлипрессин)
• Отличная стабильность последовательностей с метонином без добавок для защиты от окисления
• Успешный синтез длинных и сложных пептидов (>40 аминокислот) с множественными модификациями Pic
• Повышенная гидрофильность пептидов и сниженные времена удержания в HPLC

Особенно стоит отметить сложные терапевтические пептиды, такие как:

• Лососевой кальцитонин
• Поделитесь.：

  

  

  

  

  

  

  
  Последний.

  Принципы твердофазного синтеза пептидов (ТФСП): прорыв в современной пептидной химии

  Следующий.

  Понимание пептидов: от биологической функции до рыночных применений и динамики цен