Химия белка. Структура, свойства, методы исследования - Шендрик А.Н. 2022

Синтез пептидов
Методы защиты аминогруппы

Ацильные защитные группы

Простые ацильные группы малопригодны для защиты аминогруппы. Они образуют новую амидную связь, которую трудно расщепить селективно в присутствии других пептидных связей. Поэтому, в качестве ацильных защитных групп применяют: формильный остаток; трифторацетильную, фталильную группу; остаток сульфокислот. Эти группы можно селективно удалить соответственно: гидролизом в кислой среде; обработкой щелочью; гидразинолизом; восстановлением с образованием меркаптанов.

Формильная группа

Формиламинокислоты впервые были получены Фишером и Вабургом в 1905г. И только спустя 50 лет Хильман обнаружил, что они очень легко гидролизуются кислотами. Это открыло путь к использованию формиламинокислот в пептидном синтезе. Удалить формильную группу можно не только кислотным гидролизом, но и окислением трехкратным избытком 15% Н₂О₂:

Широкого применения формильная защита в синтезе пептидов (особенно высших) не нашла из-за осложнений в протекании реакции образования пептидной связи и часто наблюдающейся рацемизации аминокислот.

Трифторацетильная группа

Эта группа была введена в химию пептидов Вейгандом и Ксендзом в 1952г. Широкого распространения в пептидном синтезе, из-за целого ряда связанных с ней осложнений, не получила. Однако, оказалась весьма полезной при определении аминокислотной последовательности в пептидах и изучении их стерической однородности. Получают трифторацетиламинокислоты реакцией аминокислот с ангидридом трифторуксусной кислоты:

Рацемизации, как правило, не наблюдается. Отщепление этой группы проводят в слабощелочной среде (0.2н NaOH). Основной недостаток трифторацетильной защиты - значительные трудности ее селективного отщепления в присутствии сложных метиловых или этиловых эфиров.

Фталильная группа

Применение фталиламинокислот в пептидном синтезе впервые описали Кидд и Кинг в 1948г, хотя сами эти производные аминокислот и их реакции с гидразином с образованием фталилгидразида были известны уже в конце 19-го века. Основной метод введения фталильной группы - это реакция между фталевым ангидридом и аминокислотой или ее эфиром:

Реакцию можно значительно ускорить азеотропной отгонкой воды, однако при этом возможно частичное образование дикетопиперазинов.

Отщепить фталильную группу можно только гидразинолизом

В реакции используют обычно гидразингидрат, растворенный в метаноле или этаноле. Образующийся фталазин осаждают подкислением среды соляной или уксусной кислотой, или удаляют в виде натриевой соли после обработки раствором углекислого натрия.

До 1962г. фталильная группа не находила широкого применения. Однако, после успешного использования ее Шредером в 1965г для синтеза фрагментов глюкагона, она прочно вошла в практику пептидного синтеза.

Толуолсульфонильная (тозильная) группа

Тозиламинокислоты получают взаимодействием толуолсульфохлорида с аминокислотой в щелочной среде.

Отщепляют тозильную группу почти исключительно восстановлением натрием в жидком аммиаке. Этот метод впервые предложили дю Винье (du Vigneaud) и Беренс (Behrens) в 1937г. Тозильная группа обладает почти абсолютной устойчивостью в условиях других защитных группировок.

Арил- и алкилфосфорильные группы

Дибензилфосфориламинокислоты получают обычно ацилированием эфиров аминокислот хлорангидридами замещенных в кольце дибензилфосфорных кислот, с последующим омылением смесью диоксана с 1н КОН в метаноле.

Отщепляют N-диарилфосфорильные

защитные группы в присутствии палладиевой черни. Добавлением небольшого избытка соляной кислоты получают дефосфорилированный продукт реакции.

Другие ацильные защитные группы

Бензилсульфонильная группа была предложена Милном и Пенджем в 1957г. Бензилсульфонильную группу присоединяют к аминокислоте и отщепляют от продукта реакции так же как и толуолсульфонильную.

Нитрофенилсульфенильная группа. о-Нитрофенилсульфениламинокислоты были получены Гёрделером и Хольстом в 1959г по реакции о-нитрофенилсульфенилхлорида с аминокислотой в нейтральной среде. Наиболее удобный способ отщепления защитной группы - обработка раствором НСl.