张 宇,乌 恩,王国成

(1.内蒙古医学院药学院，呼和浩特 010110； 2.天津天士力研究院化学药物研究所，天津 300402)

上世纪90年代，多肽领域研究进入一个崭新的发展阶段。研究表明，生物体内含量极微的活性肽在生命过程中起着重要的调控作用[1-3]，这些活性肽与生物的发育、生长代谢、免疫、疾病、学习、记忆和衰老都有极其密切的关系。与传统药物相比，活性肽具有药用活性高、生物利用性好、副作用少等优点。因此活性肽的开发利用引起了各国科学家包括有机化学家、生物化学家、药物化学家、结构化学家等与生命科学有关的科学家的高度重视，近几年，其已发展成为国际市场上的一大类重要药物[4-6]。目前，得到活性肽的途径多种多样，本文主要就合成方面对肽进行简单阐述。

1 肽简介

两分子氨基酸经脱水以酰胺键联接生成的化合物称为肽。肽分子中的酰胺键称为肽键[7]。由两个氨基酸形成的肽叫二肽，三个氨基酸形成的肽叫三肽，肽分子中的每一个氨基酸部分称为氨基酸残基，开链状的肽的自由氨基一端称为肽链的氨基末端或N端，另一端则称为羧基末端或C端。通常把小于10个氨基酸残基的肽称为寡肽或小分子肽，10～80(或100)个氨基酸残基的肽称为多肽。

在温和反应条件下，肽键的形成是通过活化一个氨基酸(A)的羧基部分，第二个氨基酸(B)则亲核进攻活化羧基部分而形成二肽。如果羧基组分(A)的氨基未保护，肽键的形成则不可控制，可能形成线性肽或环肽等副产物，与目标化合物A-B混在一起。

所以，在肽合成过程中，对不参与肽键形成的所有官能团必须用暂时、可逆的方式予以保护，即每一个肽键的形成，包括三个步骤：第一步，对缩合反应中不参与反应的活性部分进行保护；第二步， N-保护氨基酸的羧基必须先活化为活性中间体，随后于羧基保护的氨基酸进行缩合形成肽键；第三步，对保护基进行选择性脱除或全脱除。

2 氨基酸保护

2.1氨基保护及脱保护 用于氨基保护的保护基数目很多，按其结构可分为烷氧羰基、酰基、烷基三大类。烷氧羰基是目前应用最广的氨基保护基。表1列举了几种有代表性的烷氧羰基保护基及脱保护条件。

2.2羧基保护及脱保护 目前已知的大多数羧基保护基是由一级、二级，或三级醇制备的酯。表2列举了几种常见的羧基保护基。

表1 氨基保护基及脱保护条件

表2 代表性的羧基保护基

2.3侧链官能团保护 在氨基酸缩合反应中，由于不少氨基酸的侧链上都带有易参与反应的活性基团，如羟基、巯基、酚基、胍基、咪唑基、吲哚基等。为了避免副反应的发生，在多肽合成中往往也选用适当的保护基将其保护起来。表3列出了几个侧链官能团的常用保护基及脱保护条件。

表3 侧链保护基及脱除条件

2.4保护基的匹配 对于用在一个特定肽合成的各种不同类型的保护基，保护基的选择必须具备正交性，正交的意思就是每一类保护基的脱除各不相干。因此，为获得最佳正交性，各个化学裂解机制应该是不同的。

3 肽键的生成方法

3.1酰基叠氮物法 早在1902年，就有人将酰基叠氮物法引入到肽化学中，因此，该方法是最古老的缩合方法之一，在肽缩合反应过程中，叠氮物法对氨基酸很少发生消旋作用，因此，该方法一直被肽合成工作者广泛使用。最近我国学者李勤耕等[23]利用此种方法成功合成出一系列谷氨酰胺类抗肿瘤化合物。

叠氮法接肽分为三步，首先，羧基部分被甲酯、乙酯、苄酯等保护的肽在室温下进行肼解生成酰肼，然后酰肼在低温(-15 ℃以下)和酸性条件下与亚硝酸化物反应生成叠氮物，最后用有机碱调节pH 8～9，加入氨基组分完成接肽反应。机理如图1。

图1 叠氮法接肽反应机理

除此以外，人们还发现了一种磷酸酯型缩合试剂DPPA，其可以不经肼解，直接由羧基变成叠氮盐。与传统叠氮物法相比，由于其不需要酰肼中间体，简化了反应步骤，而且反应条件更加温和，因此受到人们的欢迎。机理如图2。

图2 DPPA接肽机理

3.2混合酸酐法 该方法是指先将保护的氨基酸的羧基制成高活性的混合酸酐，之后与氨基缩合生成肽的方法。混合酸酐法是上世纪50年代初期开始发展起来的，开始使用的制备混合酸酐的试剂主要是二苯基磷酸，然后是苯甲酸，现在应用最广的是氯甲酸烷基酯类，主要有氯甲酸乙酯、氯甲酸异丁酯和氯甲酸异丙酯。混合酸酐法具有反应速度快、产物纯度高、产率高、经济性好等优点，因此备受当今药学工作者的厚爱。南京农业大学宓鹏程等人[24]于2007年成功利用此法合成出了胸腺五肽(TP5)中间体Fmoc-Tyr(t-Bu)-WangResin 。

反应过程中，羧基组分首先与氯甲酸异丁酯在低温下(-15 ℃左右)反应生成混合酸酐，然后在叔胺存在的碱性条件下与氨基组分反应生成肽。反应机理如图3所示。

图3 混合酸酐法接肽机理

3.3碳二亚胺法 在碳二亚胺法类方法发展过程中，二环己基碳二亚胺(DCC)首先用于肽合成，并且得到广泛应用，DCC相对便宜，而且可溶于肽合成常用试剂，但是用DCC作缩合剂会有二环己基脲(DCU)生成，DCU在水中和有机溶剂中均有一定的溶解度，致使在产物纯化过程中很难将其除尽。为此人们开发了水溶性的碳二亚胺EDC来代替DCC，反应完后只需要用酸或水洗涤即可除去反应生成的脲，有效的解决了这个问题。刘国都等[25]在合成活性三肽法氏囊素中也用到此方法。

碳二亚胺类的缩合试剂机理如图4，缩合试剂先与羧基组分生成活性中间体，然后再与胺基组分在碱性条件下完成肽链增长反应。

图4 碳二亚胺偶合反应机理

3.4酰卤法 该法类似于有机化学方法，用酰氯活化羧基，然后在室温或低温条件下形成酰胺，是一种常用的方法。然而，此种方法在试剂应用中只用于Fmoc-保护的氨基酸，原因在于Fmoc在酸性条件下非常稳定，而其他保护基保护的氨基酸很少用该法进行合成，因为多数学者认为酰氯法“过度活泼”且易发生消旋等多种副反应。

3.5苯并三唑型(BOP族) 以BOP为第一代苯并三唑型的缩合试剂可以说是缩合试剂里的一场革命，因为其接肽的效率要远远高于DCC，引起消旋的风险也明显减小。之后，人们又发现了同类型的缩合试剂HBTU、ByBOP、TBTU等。其共同点就是缩合试剂在有机碱的参与下先与羧基组分反应，生成羧酸的苯并三唑酯活性中间体，然后再与氨基组分反应生成目标多肽，如图5所示。

图5 BOP族缩合试剂接肽机理

4 结语

目前, 多肽类药物涉及激素、神经细胞生长和生殖等各生命领域并有直接影响细胞分化、神经质传递、肿瘤病变和免疫调节等多种重要功能[26]。据有关方面报道，2008年，全球多肽类药物总销售额已达750～800亿美元，每年还以20%的速度快速增长，肽类药物已经成为国际医药市场上的亮点。鉴于此,本文在查阅大量文献的基础上，对多肽常见的合成方法进行了归纳总结,希望以此推动肽类药物在治疗疾病中的应用。

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