非核糖体多肽的人工合成法-Phil S. Baran

化学部落~~格格

非核糖体多肽的人工合成法-Phil S. Baran

Scripps研究所・Phil S. Baran等人，受到生物体中的亚胺引发的环化反应的启发，开发出了大环多肽的合成方法，合成了多种构造多样的大环多肽。反应的亮点是在水中进行而且氨基酸侧链无需保护。生成的亚胺可以进一步进行官能团修饰，得到更多功能丰富的产物。

Peptide Macrocyclization Inspired by Non-Ribosomal Imine Natural Products
Malins, L. E.; deGruyiter, J. N.; Robbins, K. J.; Scola, P. M.; Eastgate, M.　D.; Ghadiri, M. R.; Baran, P. S.* J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 5233. DOI: 10.1021/jacs.7b01624 （封面图片来自论文）

问题设定与解决方法

分子量在500~2000左右的中分子，具有蛋白质-蛋白质相互作用的阻断功能，近年来作为新药研发的目标化合物，需求逐渐增大。其中以具有蛋白酶耐受性，膜透过性与药物特性的大环状多肽为代表，备受瞩目。

Baran等人参考了环状多肽的生物合成路径，通过多肽末端的一级胺与另一端的醛基直接环化的方法，开发出了多种多样的大环状多肽的合成手法。原料与产物imine呈平衡状态，但是添加适当的亲核试剂后能够使得反应平衡向产物端进行（如标题图所示）

具体操作手法

非核糖体多肽（non-ribosomal peptide）[1]，之前小编也有过介绍，是一类具有多样性结构与生物活性的多肽化合物。而其中有一部分是经由还原酶还原，再环化形成的（下图所示）。而本论文的idea就是来自这个体内大环多肽的合成法。

为了本方法的有效性，首先必须合成末端具有醛基结构的线性多肽底物。作者用Rink amide树脂进行Fmoc固相合成法合成了所需底物。(参照下图所示)

主张的有效性验证

①环化反应的条件筛选

本环化反应在水中或者缓冲液中进行。作者通过筛选发现，反应最佳浓度为1 mM。提高底物的浓度的话，会伴有分子间反应的发生，并且环化反应条件下醛部位会被优先还原。并且该反应是一个平衡反应，即使是1 mM的溶液状态，长时间放置的话，多肽环也会解离，伴有产率降低等等问题的发生。

②底物拓展

对于Tyr, His, Ser, Asp, Arg, Gln, シスチン（Cys-Cys）等を含有５～１０残基的多肽、都可以进行strecker型或者还原胺化环化反应，并且氨基酸残基无需任何保护基。对于含有Lys的底物，只需要调整好pH，反应也能基本发生在N末端的胺基上，但是也有一小部分与Lys侧链反应，生成的副产物的分离比较困难。因此在含有Lys的底物的话，最好是Lys侧链的末端胺基保护后再进行反应为佳。

③生物正交的官能团导入

strecker型反应可以很容易的导入¹³C标记的碳原子。而还原性的胺基化反应由于生成的是2级的胺，所以该二级胺可以作为一个反应位点，继而导入些如生物素，炔烃基团用于后续的荧光标记等等。同时环化N末端的氨基酸如果是Cys、Ser、His、Trp等情况的话，生成的imine中间体也能进行分子内的trap，得到具有刚直结构的缩环结构。