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消旋化是指手性分子在化学反应中爆发立体异构体转变的历程,这一征象在多肽合成中尤为主要。氨基酸消旋化是多肽合成历程中的主要副反应,其异构化产品具有高度相似的物理特征,从而增添疏散纯化难度,这不但影响分子的整体构型,最终影响甚至改变多肽的生物活性和功效。因此,在多肽合成历程中坚持氨基酸的手性至关主要。
1. 碱催化的烯醇化反应:
羧酸活化形成的活性中心体在强碱性情形下或者α位毗连强吸电子基团时,α-H易被争取重排形成烯醇中心体。而在重新质子化的历程中是无选择性的,因此最终会形成外消旋氨基酸酯,这种消旋途径在碳二亚胺类缩合试剂介导的缩合反应中可能会形成(图1,Path A)。
2. 烯酮过渡态:
活化羧酸在碱性情形下爆发消除反应,活性基团离去形成烯酮过渡态,胺进攻烯酮中心体不具备立体选择性,因此获得消旋化的多肽产品,此途径可能会泛起在酰氯保存的缩合反应中(图1, Path B)。
3. 噁唑酮过渡态:
相较上述两种消旋机制,第三种消旋化爆发气制则越发常见,常爆发于N-�;;さ摩�-氨基酸加入的缩合反应中。羧酸经活化后,在碱性情形下,酰胺键中N-H被去质子化,使得活化中心体爆发分子内环化形成噁唑酮中心体,经由共轭阴离子的过渡态导致分子爆发消旋,从而胺与其爆发反应时,获得消旋化的多肽产品(图1, Path C)。

图1 三种消旋化途径
基于上述消旋机制剖析,α-H和酰胺键的N-H是引发消旋化的要害结构要素,通太过子设计调控这些活性位点的反应性,则会很大限度的降低消旋化问题。
在多肽合成中,消旋化水平受多重因素调控,主要包括缩合试剂类型、氨基酸结构特征、碱、反应溶剂和温度等相关参数。
1. 缩合试剂:
差别的缩合试剂形成的活性中心体反应活性不尽相同,这也导致了其爆发消旋化的可能性保存差别,如碳二亚胺类缩合试剂(DCC、DIC等)相较于脲正离子型(HATU、HBTU等)更容易爆发消旋化。
2. 氨基酸结构特征:
差别氨基酸具有差别的化学性子和空间构型,某些氨基酸在特定的条件下更倾向于爆发消旋化。除了从上述反应机制中获取的α-H和酰胺的生动氢会对消旋化爆发影响外,诸如底物的空间位阻效应:(1)α-C毗连的R基团位阻越大,越容易爆发消旋化;(2)丙氨酸和缬氨酸在同样情形下爆发缩合反应时,缬氨酸更容易爆发消旋化,约为丙氨酸的两倍。
3. 碱的影响:
缩合反应中爆发消旋化的水平与碱息息相关,许多缩合剂介导的缩合反应通常需要碱的加入。研究批注,碱的空间位阻以及碱的用量均会影响消旋化水平:在一律当量下,DIPEA做碱时比TEA爆发的消旋化水平更��;同为DIPEA时,所用当量越高爆发消旋化的比例越大(在能增进反应的条件下所举行的测试)。
4.反应情形参数:
溶剂:反应中的消旋化历程通常历经的中心体是带电荷的,反应溶剂的溶剂化效应可能会起到稳固异构化中心体的作用。
温度:高温下会对消旋化爆发一定的影响。
1. 缩合试剂优化:
前文提到了缩合试剂对消旋化的影响很大,选用合适的缩合试剂或添加剂对降低消旋化水平具有很大的资助。针对古板碳二亚胺试剂易引发消旋化的问题,可通过引入HOBt、HOAt或Oxyma等消旋抑制试剂,有用降低消旋化问题。除此之外,接纳新型的缩合试剂如赵试剂Ynamide(MYMsA、MYTsA),Oxyma系列缩合试剂(COMU等)(图2)可以降低甚至阻止消旋化的爆发。

图2 新型缩合试剂
2.�;せ牛�
氨基甲酸酯类�;せ梢越档蛧f唑酮的形成危害,另外,有些氨基酸的侧链会影响到目的反应的举行,如组氨酸侧链的咪唑环易诱导组氨酸的消旋化,选用合适的�;せ鏟MBOM、NAPOM能有用阻止消旋化的爆发(图3)。

图3 组氨酸侧链�;せ�
3.反应条件:
碱:选用大位阻,碱性较弱的碱可以有用降低消旋化水平。
反应溶剂:小极性非质子溶剂可以降低消旋化问题。
反应温度:较低的温度通常有助于坚持氨基酸的立体选择性。
4. 其他合成手艺:
机械合成要领:接纳球磨辅助在无溶剂或者很少溶剂的条件下举行反应,从而降低溶剂化效应,实现很高的反应收率和极小的消旋化问题。
自动化快速流动多肽合成手艺(AFPS):相较于古板的固相合成要领,反应速率更快。流速增添及反应时间的缩短可以有用降低消旋化产品
微波辅助合成战略:可以加速反应速率,提高反应收率,降低消旋化水平。
参考文献:
[1] Duengo, S.; Muhajir, M. I.; Maharani, R.; et al. Epimerisation in Peptide Synthesis[J]. Molecules, 2023, 28, 8017.
[2] Guo, Y. Y.; Wang, M. Y.; Gao, Y.; Liu, G. D. Recent advances in asymmetric synthesis of chiral amides and peptides: racemization-free coupling reagents[J]. Org. Biomol. Chem., 2024, 22, 4420-4435.
[3] Magano, Javier. Large-Scale Amidations in Process Chemistry: Practical Considerations for Reagent Selection and Reaction Execution[J]. Org. Process Res. Dev. 2022, 26, 1562-1689.
[4] El-Faham, A.; Albericio, F. Peptide Coupling Reagents, More than a Letter Soup[J]. Chem. Rev., 2011, 111, 6557-6602.
[5] Montalbetti, C. A. G. N.; Falque, V. Amide bond formation and peptide coupling[J]. Tetrahedron, 2005, 61, 10827-10852.
[6] Carpino, L. A.; Ionescu, D.; El-Faham, A. Peptide Coupling in the Presence of Highly Hindered Tertiary Amines[J]. J. Org. Chem., 1996, 61, 2460-2465.
