多肽及其衍生物的化学合成

仲兆柏

【摘要】从化学合成法综述多肽的合成，对氨基酸的羧内酸酐法、液相分段合成法、组合化学法等进行了评述,概述了多肽在多肽药物、多肽药物载体及组织工程材料的应用,并对我国多肽产业的发展前景进行了展望。

【关键词】多肽化学合成药物载体

【中图分类号】R313【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2012）12-0368-01

多肽是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物，由一种或多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成。多肽是构成蛋白质的结构片段，也是蛋白质发挥作用的活性基团，是人体进行代谢、调控活动的重要物质。蛋白质主要以多肽形式吸收，透过多肽既可以深入研究蛋白质的性质，又为改变和合成新的蛋白质提供了基础材料。研究多肽结构和功能的关系，有助于了解多肽中各氨基酸系列的功效，以便应用中设计尽可能短的多肽同时提高其生理活性，减少临床的不良反应。多肽可以通过化学合成、生物技术、蛋白质水解、从动植物及微生物资源中提取等多种途径获得。在多肽及其衍生物的研发中，化学合成方法显示了独特的优势，例如：采用固相合成、液相合成以及固相-液相合成相结合等技术，通过氨基酸替换、侧链及端基修饰、组合化学等方法进行多肽化学合成，得到生物活性多肽的类似物及衍生物，继而进行高活性多肽的筛选与构效关系研究，从而有效提高多肽药物的研发效率。

1多肽及其衍生物的化学合成

多肽的化学合成有固相合成和液相合成之分,其主要的区别在于是否使用固相载体。多肽液相合成主要有逐步合成和片段组合两种策略,逐步合成简洁迅速,被用于各种生物活性多肽片段的合成；片段组合法为合成含100个以上氨基酸的多肽提供了最有前途的路线,并已成功地合成了多种有生物活性的多肽,其最大的特点是易于纯制。其中多肽硫酯在多肽与蛋白质合成中的重要作用受到了人们的高度关注，下面就多肽硫酯的化学合成为例进行研究。

1.1多肽硫酯的液相合成

将侧链及N-端保护的多肽与硫醇或含巯基试剂在偶联试剂的作用下，利用液相合成法进行反应而生成硫酯，产物脱除保护基后可得到多肽硫酯。将C-端为硫代羧酸（-CO-SH）的多肽衍生物与卤代烷或对称的二硫化物反应也可合成相应的多肽硫酯。

1.2多肽硫酯的固相合成

利用目前广泛采用的固相多肽化学合成方法合成多肽硫酯，是获得多肽硫酯的重要途径。根据合成中当作原料的保护氨基酸的不同，固相多肽合成方法可分为以采用a-氨基用叔丁氧羰基保护的氨基酸为原料和以采用a-氨基用9-芴甲基氧羰基保护的氨基酸为原料的两种方法。

2多肽的化学合成分类

2.1氨基酸的羧内酸酐法(NCA)

氨基酸的羧内酸酐是氨基酸的一种衍生物,它的氨基保护基也活化羧基。NCA法属于阴离子开环聚合机理,其引发剂可选用多种亲核试剂或碱类。采用NCA法合成多肽的基本反应包括:在碱性条件下,氨基酸阴离子进攻NCA形成较为稳定的氨基甲酸根离子,在酸化时该离子失去二氧化碳生成二肽，生成的二肽又进攻其它的NCA,如此反复进行下去。虽然NCA法具有合成周期短、操作简单、成本较低、产物分子量高等优点,在目前多肽合成中所占比例较大,技术也较为通用，但是,采用NCA逐步法只能合成短链多肽片段，如此反复下去（如图1）。

图1NCA法合成多肽路线

2.2液相分段合成法

液相分段合成法是多肽片段在溶液中依据其化学专一性或化学选择性,自发连接成长肽的合成方法,其优点是能得到长肽,但技术还不完善。常用的连接技术主要有:天然化学连接、化学区域选择连接、可去除辅助基连接、光敏感辅助基连接、施陶丁格连接（如图2）和正交化学连接。

图2施陶丁格连接反应

2.3组合化学法

组合化学法是20世纪80年代在固相多肽合成的基础上发展起来的。它将氨基酸的构建单元按某种组合方式连接起来,合成出包含大量化合物的化学库,并从中筛选出具有某种物理、化学或药理活性化合物的一套合成策略和筛选方案。与传统合成方法不同的是,传统合成方法一次只合成一种化合物,而组合化学法可同时合成多种化合物。常用的合成策略方法主要有:混合-均分法、迭代法、光控定位组合库法、茶叶袋法等。

组合化学法能最大限度地筛选各种新化合物及其异构体,从而首先找到具有药效作用的先导物,是世界各大医药公司普遍采用的方法。目前面临的问题是:如何提高合成化合物组合库的分子多样性和开发与之配套的敏感有效的快速分析和鉴定手段。

3多肽行业的展望

进入21世纪以来,我国多肽产业继续保持着迅猛发展的态势。多肽由氨基酸通过肽键依序连接而得，它们在药物研发领域扮演着重要角色。众多多肽药物已在临床上用于治疗各种疾病，如治疗糖尿病的胰岛素、用作免疫调节的奥曲肽等。由于具有选择性强、副作用低，代谢产物氨基酸可成为人体生长的营养成分、不会在体内蓄积中毒等特点，多肽类药物受到医药研发领域得到高度关注。多肽合成公司纷纷建立,合成和提取技术不断改进,越来越多的多肽产品实现了产业化。但是,作为新兴产业,多肽的合成与应用面临着研发力量薄弱、仿制、低水平重复等问题。因此,加大研发投入、科技创新、提高多肽稳定性、降低成本、开发拥有自主知识产权的多肽产品成为当务之急，将生物技术和化学合成结合起来，也是开展多肽产物未来研发道路上的重要手段。

参考文献

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