一类用于多肽合成的含硫聚乙二醇树脂
文献发布时间:2023-06-19 11:09:54
技术领域
本发明属于有机合成领域,具体涉及含硫聚乙二醇树脂的制备和应用。
背景技术
Merrifield等人早在1960年代就报道了固相多肽合成的概念,将苯乙烯交联合成为不同种类的氯甲基化聚苯乙烯
[Wu M,Yang G,Chen Z.Polymer supported peroxodisulfate: A mild andclean oxidation of organic compounds under nonaqueous and aprotic conditions.React Funct Polym,2000,44:97—100; Hari A,Miller BL.Exploitingdifferences in solution vs solid-supported reactivity for the synthesis ofsulfonic acid derivatives.Org Lett,1999,1:2109—2111]来作为多肽固相合成的载体树脂(Merrifield树脂,如下所示)。此后,聚合物固相载体在合成和纯化产品方面得到越来越普遍的应用。
Merrifield树脂以及聚乙二醇(PEG)的结构
尽管交联的聚苯乙烯载体树脂有许多已知的优点,但是在固相合成多肽时,聚合物与传统合成多肽时使用的极性溶剂如二甲基甲酰胺
(DMF)[Santini R,Griffith MC,Qi M.A measure of solvent effects onswelling of resi ns for solid phase organic synthesis.Tetrahedron Lett,1998,39:8951—8954;
Vaino AR,Goodin DB,Janda KD.Investigating resins for solid phaseorganic synthe sis:The relationship between swelling and microenvironment asprobed by EPR and f luorescence spectroscopy.J Comb Chem,2000,2:330—336]的相容性差,溶剂的吸收和溶胀性能也不好。此外,在非均相合成中,难溶性的聚合物使传统的液相合成变为固相合成,反应变得更加复杂化,反应动力学是非线性的,这样就难以评价反应的完成以及在载体上合成产物的纯度。为了克服Merrifield等树脂的缺陷,人们在疏水的聚苯乙烯核上接枝聚乙二醇(PEG,如下式中的结构式(a)所示),例如TentaGel(下式中的结构式(a))和下式中的结构式(b))等树脂,这些树脂在非极性和极性溶剂中都具有良好的溶胀性 [Becker H,Lucas HW,Maul J,Pillai VNR,Anzinger H,Mutter M.PEG-PS resinshav e been described as supports for solid-phase peptide synthesis.MacromolChem Rapi d Commun.1982,3:217—223;
Wan LS,Ke BB,Li XK.Honeycomb-patterned films of polystyrene/poly(ethylene gl ycol):Preparation,surface aggregation and protein adsorption.SciChina Ser B-Chem ,2009,52:969—974]。目前,经修饰的聚苯乙烯树脂在研发和商业化方面已经取得很大的发展。
TentaGel树脂和ArgoGel树脂的结构.X代表功能基团
可以通过多种方法将溶胀性良好的聚乙二醇及类似物引入树脂。第一种方法是聚乙二醇与树脂形成醚键。TentaGel树脂和ArgoGel树脂。其制备方法是通过带羟基的树脂在碱催化和高压下与环氧乙烷聚合形成聚乙二醇链。该方法得到的树脂表面聚乙二醇长度为分子量600以内,由于分子量较小,不能满足大多数多肽的合成[Owen W.Gooding,SylvieBaudart,Tracy L.Deegan,On the Development of New Poly(styrene-oxyethylene)Graft Copolymer R esin Supports for Solid-Phase Organic SynthesisJ.Comb.Chem.1999,1,113-122]。
第二种是通过脂基将聚乙二醇引入树脂表面。含脂基树脂在多肽合成当中容易水解或胺解,没有实际用途。
第三种方法是通过烷基二酰胺键引入聚乙二醇。该方法可以由带胺基的树脂与含羧基的聚乙二醇反应实现。通过烷基二酸酐向二端胺基的聚乙二醇引入羧基,再与含胺基的树脂反应[High-Load”Polyethylene Glycol– Polystyrene(PEG-PS)Graft Supportsfor Solid-Phase Synthesis,Kates et al.Biopolymers(Peptide Science),Vol.47,365–380(1998)];专利US 5,545,698]例如下式中的结构式。
羧基的树脂与含胺基的聚乙二醇反应形成的树脂
第三种方法中烷基二酸酐与二端胺基聚乙二醇反应时容易得到单端羧基聚乙二醇和二端羧基的聚乙二醇,二者无法分离,在后续的合成当中会生成复杂的组份,杂质成份也与树脂的胺基反应,导致所得的聚乙二醇树脂质量差。该树脂除了发明人申请的专利和在Peptide Science上发表的文章外后续应用报道较少。
第四种合成方法是通过胺基甲酸酯向聚乙二醇引入羧基,然后在聚乙二醇的另一端引入胺基,得到一端胺基和一端羧基的聚乙二醇,最后把聚乙二醇偶联到胺基树脂上,[Reactive polymers,22(1994),243-258]。该树脂结构如下:
此树脂所对应的修饰聚乙二醇,通过下面的路线来制备:
文章中提及用聚乙二醇修饰树脂合成了几个短肽,没有给出该树脂的更多性能进行评价的数据。该方法合成一端氯代聚乙二醇时,容易得到两端氯代聚乙二醇和未反应的聚乙二醇,导致后面产生大量两端羧基的聚乙二醇、两端胺基的聚乙二醇和其它杂质,其修饰聚乙二醇树脂被接上不同的修饰聚乙二醇,从而导致品质差。氨基甲酸酯键在多肽合成当中遇到像哌啶这样的强有机碱是不稳定的,并且可以预计其合成的多肽产品质量也不好控制,导致该聚乙二醇树脂至今没有商业化。
目前市面上商业化的聚乙二醇修饰树脂主要包括PEG-PS类树脂,比如TentaGel树脂,以PEG为基质的PEGA、AM PEGMatrix树脂和ChemMatrix树脂,其它文献报道的聚乙二醇修饰很多树脂没有得到运用。商业化了的TentaGel树脂存在PEG链偏短,连接上的PEG长短不均匀,导致合成的多肽质量不稳定。PEG 为基质普遍存在溶胀性太强不好洗涤以及TFA切割多肽时树脂膨胀太大不易过滤的缺陷。
上述提及的树脂存在修饰聚乙二醇生产工艺复杂、修饰聚乙二醇树脂不耐有机碱、树脂表面聚乙二醇杂乱或不均匀、溶胀性太大、不便操作等问题。
发明内容
针对上述修饰聚乙二醇树脂性能不达标或者制备难度大的问题,本发明通过聚乙二醇单烯丙基醚与含有胺基或羧基的巯基化合物反应得到含硫元素的聚乙二醇,同时将胺基或羧基引入了聚乙二醇,这样非常方便地将聚乙二醇引入到树脂上,从而获得了性能良好的聚乙二醇树脂。本发明提供的含硫聚乙二醇树脂极大地降低了多肽及核酸等大分子合成成本,并大幅提高了生产效率,具有广阔的应用前景。
一类含硫聚乙二醇树脂,化学结构通式如下所示:
(Ⅰ)
A与B为以下化学结构片段中的一种:
A为
A为
A为
A为
A为
A为
其中,X为S原子或砜(SO2),
W
W
W为基质树脂,所述的基质树脂为聚苯乙烯树脂、聚丙烯酰胺树脂、聚甲基丙烯酸酯树脂中的一种;
n为5-120,优选地,n为5-80,q1和q2分别为1~5,m1为1~2,m
所述的K1为以下结构式中的一种:
所述的K为以下结构式中的一种:
一类含硫聚乙二醇树脂的合成方法:
第一步,合成含硫聚乙二醇。根据结构通式的不同,含硫聚乙二醇的合成方法分为以下几种:
合成方法1:
一、结构通式(Ⅰ)为:
和
的含硫聚乙二醇与树脂反应得到,
当X为S时含硫聚乙二醇的具体反应步骤如下:
步骤1,聚乙二醇单烯丙基醚1在溶剂中用AIBN催化下与含巯基叔丁酯化合物 2缩合,减压蒸除溶剂得到反应浓稠液体,加入水,再用石油醚萃取未反应的巯基叔丁酯化合物2,水层用溶剂萃取,减压蒸干溶剂得到聚乙二醇-R6酯化合物硫醚3。
步骤2,缚酸剂、聚乙二醇-R6酯化合物硫醚3与对甲苯磺酰氯混合于溶剂中反应,减压蒸除溶剂,用酸水洗涤数次,二氯甲烷层干燥后直接用硅胶柱纯化除去未反应的对甲苯磺酰氯,洗脱液减压蒸干得到聚乙二醇-R6酯化合物硫醚的Tos 脂4。
步骤3,聚乙二醇-叔丁酯化合物硫醚的Tos脂4与叠氮化钠在适当溶剂中反应,减压蒸除溶剂得到的浓稠液体用二氯甲烷溶解,再用水洗走叠氮化钠,减压蒸干二氯甲烷制得聚乙二醇-R
步骤4,聚乙二醇-R
步骤5,胺基-聚乙二醇-R
脱除叔丁基的酸采用:对甲苯磺酸、甲磺酸、氯化氢乙醚溶液、氯化氢1,4二氧六环溶液;脱除R
合化合物8-9具体步骤为:
步骤1,胺基化合物与聚乙二醇-R
步骤2,R
其中,R
含硫聚乙二醇具体反应步骤如下:
(1)R
(2)Boc-R
(3)Boc-R
R
合成方法2:
一、结构通式(Ⅰ)为:
和
当X为S时含硫聚乙二醇的具体反应步骤如下:
(1)聚乙二醇单烯丙基醚1在溶剂中用AIBN催化下与含巯基Boc酰胺基化合物13缩合。减压蒸除溶剂,得到反应浓稠液体,加入水,再用石油醚萃取未反应的含Boc酰胺基化合物13,水层用溶剂萃取,减压蒸干溶剂,得到聚乙二醇- 硫醚-Boc酰胺基化合物14;
(2)聚乙二醇-硫醚-Boc酰胺基化合物14和丙烯酸叔丁酯溶于有机溶剂,再加入碱水,进行反应。反应结束,加入水并搅拌均匀,分层除去水层。有机层干燥后减压蒸干,得到Boc-R
(3)丙酸叔丁酯-聚乙二醇-硫醚-Boc酰胺基化合物15在适当溶剂中用酸脱除 Boc及叔丁基,进行反应,反应结束后,减压蒸干溶剂,得到粘稠液体用甲醇溶解,然后再用碱调pH等于7,得到 R2-NH-(R
合成16-1具体步骤为:
(1)聚乙二醇-硫醚-Boc酰胺基化合物14和溴乙酸叔丁酯溶于有机溶剂,再分批加入氢化钠,进行反应。反应结束,将反应液慢慢倒入饱和氯化铵溶液中,分层除去水层。有机层干燥后减压蒸干,得到 Boc-R
(2)丙酸叔丁酯-聚乙二醇-硫醚-Boc酰胺基化合物15-1在适当溶剂中用酸脱除Boc及叔丁基,进行反应,反应结束后,减压蒸干溶剂,得到粘稠液体用甲醇溶解,然后再用碱调pH等于7得到 R
R
二、当X为砜(SO
具体反应步骤如下:
(1)丙酸叔丁酯-聚乙二醇-硫醚-Boc酰胺基化合物15溶于乙酸乙酯中,加入钨酸钠水溶液和双氧水,加热反应至硫醚完全转化为砜。减压蒸除乙酸乙酯,得到的水溶液用二氯甲烷萃取,二氯甲烷用水洗数次,减压蒸除二氯甲烷得到 Boc-R
(2)Boc-R
三、结构通式(Ⅰ)为:
的含硫聚乙二醇树脂是通过结构式为如下结构:
含硫聚乙二醇的具体合成步骤如下:
合成方法3:
当X为S时,根据K和m
R
具体步骤为:
1.化合物19,21,23的制备
(1)聚乙二醇-硫醚-Boc酰胺基化合物14溶于无水溶剂中,缓慢加入碱,再加入tBu-CP
所述聚乙二醇-硫醚-Boc酰胺基化合物14、碱、tBu-CP
反应温度控制在0℃到50℃。
所述碱为氢化钠、氢化钾中的一种。
(2)tBu-CP
所述酸、tBu-CP
反应温度控制在-10℃到30℃。
脱除叔丁基的酸采用:对甲苯磺酸、甲磺酸、氯化氢乙醚溶液、氯化氢1,4二氧六环溶液中的一种或多种。
所述的tBu-CP
2.化合物20,22的制备
(1)聚乙二醇-硫醚-Boc酰胺基化合物14,tBu-CP
所述聚乙二醇-硫醚-Boc酰胺基化合物14、tBu-CP
反应温度控制在10℃到70℃。
(2)tBu-CP
所述酸、tBu-CP
反应温度控制在-10℃到30℃。
脱除叔丁基的酸采用:对甲苯磺酸、甲磺酸、氯化氢乙醚溶液、氯化氢1,4二氧六环溶液中的一种或多种。所述的tBu-CP
当X为砜(SO
R
具体合成方法:以化合物39或40作为起始原料,氧化及脱保护参照化合物18 的制备。
第二步,第一步中合成的含硫聚乙二醇与不同种类的树脂反应,合成含硫聚乙二醇修饰的树脂:
制备方法如下:
方法1:
1)含硫聚乙二醇与Fmoc-OSu在有机水混合溶剂中,用碱做缚酸剂,反应得到Fmoc-含硫聚乙二醇。
反应溶剂采用丙酮/水、四氢呋喃/水、1,4二氧六环/水、乙腈/水中的一种。
缚酸剂选用碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾等中的一种。
2)树脂对应的Fmoc-含硫聚乙二醇、多肽缩合剂、有机碱、与PS1(胺甲基树脂或取代胺甲基树脂)在适当溶剂中进行偶联反应,将Fmoc-含硫聚乙二醇引进树脂。
反应投料摩尔比比为Fmoc-含硫聚乙二醇:多肽缩合剂:有机碱与胺甲基树脂或取代胺甲基树脂=(2~4):(2~4):(3~6):1;
此处所述多肽缩合剂包括、DIC、HBTU、HATU、COMU等常见试剂中的一种。所述有机碱采用DIEA、三乙胺、氮甲基吗啉中的一种。
合成所用溶剂采用DMF、NMP、二氯甲烷中的一种。
3)Fmoc-含硫聚乙二醇树脂用多肽合成常用Fmoc脱除溶剂去除Fmoc保护基,得到含硫聚乙二醇修饰的树脂。
所述的Fmoc脱除溶液为20%哌啶溶液、1%~5%/1%~5%DBU/1-辛硫醇溶液,或者1~5%/19~15%的DBU/哌啶溶液,其溶液所采用的溶剂包括DMF、NMP、四氢呋喃、二甲基四氢呋喃、1,4二氧六环、乙腈中的一种或多种。
方法2:
含硫聚乙二醇与磺酰氯树脂、异氰酸酯树脂或者异硫氰酸酯树脂中的一种树脂与有机碱,在适当溶剂中5-80℃反应数小时。反应结束,抽干反应液,所得树脂用溶剂洗涤数次,得到目标树脂。
反应投料摩尔比为含硫聚乙二醇:有机碱:磺酰氯树脂=(2~4):(3~6):1;
此处所述有机碱为三乙胺、氮甲基吗啉等中的一种。
反应溶剂采用二氯甲烷、乙酸乙酯、DMF、NMP、四氢呋喃、二甲基四氢呋喃等中的一种。
方法3:
羧基树脂、多肽缩合试剂和有机碱在适当溶剂中室温反应半小时先形成活泼酯,然后加入树脂对应的含硫聚乙二醇室温反应数小时,抽干反应液,所得树脂用溶剂洗涤数次,得到目标树脂。此种方法含硫聚乙二醇的羧基可不用保护。
反应投料摩尔比为含硫聚乙二醇,多肽缩合剂,有机碱与羧基树脂=(2~4):(2~4): (3~6):1。
此处所述多肽缩合剂为N,N'-二琥珀酰亚胺基碳酸酯、TSTU等中的一种。
所述有机碱采用DIEA、DBU、三乙胺、氮甲基吗啉中的一种或多种。
合成所用溶剂采用DMF、NMP、二氯甲烷中的一种或多种。
含砜基聚乙二醇树脂也可以从含硫醚聚乙二醇树脂制备。
当羧端裸露在树脂外时,直接把树脂与钨酸钠水溶液及双氧水混合,室温下搅拌数小时,滤除水溶液,树脂用有机溶剂洗涤,晾干即得到羧端裸露的含砜基聚乙二醇树脂。
当胺端外露时,带有胺端保护基的含硫醚聚乙二醇树脂与钨酸钠水溶液及双氧水混合,室温下搅拌数小时,滤除水溶液,树脂用有机溶剂洗涤,再脱除保护基得到含砜基聚乙二醇树脂。
含硫聚乙二醇树脂应用于多肽的合成
根据不同的多肽合成策略,将相应的多肽合成连接剂引入含硫聚乙二醇树脂,然后按照常规多肽合成流程,完成多肽的制备。
当含硫聚乙二醇树脂上聚乙二醇的末端是胺基时,用于多肽合成的步骤如下:
1)通过偶联试剂把含有羧基的多肽合成连接剂引入含硫聚乙二醇树脂得到连接了多肽合成连接子的含硫聚乙二醇树脂。
2)按照常规固相多肽合成流程利用连接了多肽合成连接子的含硫聚乙二醇树脂制备多肽。
当含硫聚乙二醇树脂上聚乙二醇的末端是羧基时,用于多肽合成的步骤如下:
1)通过偶联试剂把单端Boc保护的烷基二胺偶联到树脂上,再用三氟乙酸脱除Boc保护基,得到树脂上聚乙二醇的末端为胺基的含硫聚乙二醇树脂。
2)通过偶联试剂把含有羧基的多肽合成连接剂引入聚乙二醇的末端为胺基的含硫聚乙二醇树脂,得到连接了多肽合成连接子的含硫聚乙二醇树脂。
3)按照常规固相多肽合成流程利用连接了多肽合成连接子的含硫聚乙二醇树脂制备多肽。
含硫聚乙二醇树脂的化学性能稳定性、合成多肽的收率、合成多肽的质量、操作便利性通过与商业化多肽合成树脂对比得到。
本含硫聚乙二醇树脂与现有技术比较,它的物质结构与现有技术具有很大的差异性,其在多肽合成方面的一些性能与现有技术相当,某些性能比现有技术表现优异。所以,应用于多肽合成的本含硫聚乙二醇树脂具有很大的创造性。
本发明的有益效果为:
本发明通过聚乙二醇单烯丙基醚与含有胺基或羧基的巯基化合物反应得到含硫元素的聚乙二醇,非常方便地将聚乙二醇通过酰胺键、硫脲、脲、磺酰胺引入到树脂上,这样得到的含硫醚键或砜键的聚乙二醇树脂化学性能稳定,多肽合成过程中耐有机碱。第二,树脂表面的含硫聚乙二醇长短均匀、几乎没有杂类聚乙二醇,该树脂合成出的多肽质量稳定。第三,通过此方法可以把长链聚乙二醇引入树脂,得到的聚乙二醇树脂更适合长肽及难肽的合成。第四,本发明的含硫聚乙二醇树脂在多肽合成时PEG链溶于有机溶剂,使得多肽偶联速度比交联的聚苯乙烯载体树脂大幅提高,而在多肽切割时本树脂没有聚乙二醇基质树脂溶胀得太大而不易操作的问题。
本发明使用的缩写及英文所对应的含义:
附图说明
图1为实施例10Fmoc-NH-CH
图2为实施例0Fmoc-NH-CH
图3为实施例11NH
图4为实施例11NH
图5为实施例21Ac-Ser-Val-Val-Val-Arg-Thr-OH粗品的高效液相色谱图。
图6为实施例21Ac-Ser-Val-Val-Val-Arg-Thr-OH粗品的质谱图。
图7为实施例22索马鲁肽粗品的高效液相色谱图。
图8为实施例22索马鲁肽粗品的质谱图。
图9为实施例20中阿拉宁树脂1合成得到的醋酸舍莫瑞林粗品的HPLC图。
图10为实施例20中阿拉宁树脂2合成得到的醋酸舍莫瑞林粗品的HPLC图。
图11为实施例20中TentaGel合成得到的醋酸舍莫瑞林粗品的HPLC图。
图12为实施例20中Chemmatrix合成得到的醋酸舍莫瑞林粗品的HPLC图。
图13为实施例20中Rink amide-PS合成得到的醋酸舍莫瑞林粗品的HPLC图。
具体实施方式
本发明公布了一类含硫聚乙二醇树脂及制备方法,实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部实施例。实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
下面结合实施例进一步阐明本发明。
实施例1 H
1)HO-PEG
将840g(约0.24mol)APEG3500溶解于7L的1,4二氧六环中,氮气保护下,加入88.9g(0.6mol)2-巯基乙酸叔丁酯,升温到55℃度,加入9.4g的(0.03mol)AIBN,待温度稳定到55℃,撤去氮气保护,55℃反应13h,MS检测反应完全。
减压旋蒸除约4L的1,4二氧六环,加入10L的水,石油醚(5L×3)萃取出大量未反应完全的2-巯基乙酸叔丁酯。水层用40%的磷酸调节到pH=4(少量酸就好),二氯甲烷(5L*2)萃取,水洗一次,二氯甲烷溶液用无水硫酸钠干燥,减压蒸干得HO-PEG(60~80)-CH
2)Tos-O-PEG
冰浴条件下,将595g(0.17mol)HO-PEG
3)N
将0.9kg(1.4mol)Tos-O-PEG
4)NH
冰浴下,将455g(0.13mol)N
5)NH
420g(0.12mol)NH
H
实施例2 Me-HN-PEG
1)Me-NH-PEG
将70g(0.1mol)Tos-O-PEG
2)Me-NH-PEG
35g(52mmol)NH
H
实施例3
NH
1)Boc-NH-CH2-CH2-S-CH2CH2CH2-PEG(30~40)-OH(化合物14)合成
将150g(约0.1mol)APEG1500溶解于600ml1,4二氧六环中,氮气保护下,加入 106g(0.6mol)Boc-半胱胺(化合物13),升温到55℃度,加入3.3g的(0.02mol)AIBN,待温度稳定到55℃,撤去氮气保护,55℃反应9h,MS检测反应完全。
减压旋蒸除约400ml的1,4二氧六环,加入400ml水,石油醚(400ml×3)萃取出大量未反应完全的Boc-半胱胺。水层用40%的磷酸调节到pH=4,二氯甲烷 (300ml×2)萃取,水洗一次,二氯甲烷溶液用无水硫酸钠干燥,减压蒸干得 Boc-NH-CH
2)Boc-NH-CH
3)NH
70g(44mol)Boc-NH-CH
H
实施例4:
NH
1)Boc-NH-CH
2)NH
58gBoc-NH-CH
3)NH
50g(33mmol)Boc-NH-CH
H
1)对亚甲基苯甲酸tBu脂-PEG
138g(100mmol)Boc-NH-CH
2)化合物19合成
30g(19mmol)对亚甲基苯甲酸tBu脂-PEG
H
实施例6:化合物21、23制备
化合物21(h=1,n=20~30,q=1,R
化合物23(h=1,n=40~60,q=1,R
合成方法与实施例5相同。制备结果如下:
化合物21,29g,收率74%。H
化合物23,28.7g,收率76%。H
实施例7:乙酸苄醚-PEG
1)乙酸叔丁酯苄醚-PEG
158g(100mmol)Boc-NH-CH
2)42g(26.2mmol)乙酸叔丁酯苄醚-PEG
H
实施例8:化合物20、22制备
化合物20(h=1,n=8~12,q=1,R
合成方法与实施例6相同。制备结果如下:
化合物20,21.3g,收率51.6%。H
实施例9
H
1)HO-PEG
将120g(约0.24mol)APEG500溶解于7L1,4二氧六环中,氮气保护下,加入 143g(0.6mol)N,N’二甲基半胱氨酸苄酯,升温到55℃度,加入9.4g(0.3mol)AIBN,待温度稳定到55℃,撤去氮气保护,55℃反应17h,MS检测反应完全。
减压旋蒸除约400ml的1,4二氧六环,加入1L的水,石油醚(0.5L*3)萃取出大量未反应完全的N,N’二甲基半胱氨酸苄酯。水层用40%的磷酸调节到pH=4(少量酸就好),二氯甲烷(5L*2)萃取,水洗一次,二氯甲烷溶液用无水硫酸钠干燥,减压蒸干得HO-PEG(8~12)-CH
2)Tos-O-PEG
冰浴条件下,将 108g(170mmol)HO-PEG(8~12)-CH2CH2CH2-S-CH2CH-[N(CH3)2]-COOBzl溶于 600ml二氯甲烷中,再加入45g(0.23mol)对甲苯磺酰氯。分批加入28g(0.28mol) 三乙胺。加完后自然升到室温,反应3h。二氯甲烷反应液分别用水,稀磷酸,饱和食盐水洗涤,二氯甲烷层用无水硫酸钠干燥,减压蒸干,得到94g棕色油状物。
3)N
将90g(0.14mol)Tos-O-PEG
4)NH
冰浴条件下,将 75g(0.13mol)N
5)NH
66g(0.11mol)NH
H
实施例10
NH
1)Fmoc-NH-PEG
33.8gFmoc-OSu、50gH
2)Fmoc-NH-PEG
70g取代度为0.67的胺甲基-聚苯乙烯树脂用800ml二氯甲烷浸泡10分钟,60gFmoc-NH-PEG
3)NH
40gFmoc-NH-PEG
实施例11
NH
1)Fmoc-NH-CH
4.2gFmoc-OSu、14gH
核磁见附图1,质谱见附图2。
2)Fmoc-NH-CH
3)NH
50gFmoc-NH-CH
实施例12
HOOC-PH-PEG
20g取代度为0.76的羧基-聚苯乙烯树脂用200mlDMF浸泡10分钟,加入11.6gN,N'-二琥珀酰亚胺基碳酸酯、8ml吡啶,搅拌1小时,抽滤,树脂用DMF洗涤2 次。然后加入200mlDMF再加入 27gHOOC-PH-PEG
实施例13
HOOC-CH
40g取代度为0.72的磺酰氯树脂用300ml二氯甲烷浸泡10分钟, 92gHOOC-CH
实施例14
HOOC-CH
18gHOOC-CH
抽滤,树脂用200ml乙酸乙酯洗涤,重复洗涤3次,再用二氯甲烷洗涤(200mlx2),所得树脂,用甲醇洗涤(200mlx2),再用水洗((200mlx2)。树脂用先与100ml水混合,再加入30ml含4.8g钨酸钠水溶液和40ml27%双氧水,50℃加热反应3小时至硫醚完全转化为砜。抽干水溶液,树脂用水洗(200mlx2),甲醇洗(200mlx2),再用DCM洗(200mlx2),晾干,真空干燥后得到32g树脂,取代度为0.44。
实施例15
HOOC-CH
15gHOOC-CH
抽滤,树脂用200ml乙酸乙酯洗涤,重复洗涤3次,再用二氯甲烷洗涤(200mlx2),所得树脂,晾干,再室温下减压干燥,得到29g树脂,取代度为0.28。
实施例16
HOOC-CH
20g取代度为0.76的羧基-聚苯乙烯树脂用200mlDMF浸泡10分钟,加入11.6gN,N'-二琥珀酰亚胺基碳酸酯、8ml吡啶,搅拌1小时,抽滤,树脂用DMF洗涤2 次。然后加入200mlDMF再加入48gHOOC-CH
实施例17
部分其它树脂
1、含硫聚乙二醇的羧端与含胺基的树脂偶联
称取50g取代度0.67mmol/g的胺基树脂,每步操作及投料比参照实施例9,制备数据如下:
2、含硫聚乙二醇的胺端与含羧基的树脂偶联
称取20g取代度0.76mmol/g的羧基树脂,每步操作及投料比参照实施例14,制备数据如下:
3、含硫聚乙二醇的胺端与含磺酰氯的树脂反应
称取40g取代度为0.72的磺酰氯树脂,每步操作及投料比参照实施例11,制备数据如下:
4、含硫聚乙二醇的胺端与含异氰酸酯的树脂反应
称取25g取代度为0.61的异氰酸酯树脂,每步操作及投料比参照实施例12,制备数据如下:
5、含硫聚乙二醇的胺端与含异硫氰酸酯的树脂反应
称取25g取代度为0.63的异硫氰酸酯树脂,每步操作及投料比参照实施例13,制备数据如下:
实施例18
Rink amide linker-NH-CH
20g取代度为0.42mmol/g的NH
实施例19
Wang-NHCH
1)10g取代度为0.46mmol/g的HOOC-CH
2)往装有10.5g Boc-HNCH
3)10.4g TFA.H
实施例20
含硫聚乙二醇树脂性能测试
合成多肽:醋酸舍莫瑞林,分子量:3357.9
选择如下树脂进行对比测试:
含硫聚乙二醇树脂1:Rink amide-NH-PEG
含硫聚乙二醇树脂2:Rink
amide-NH-CH
Rink amide-胺甲基-聚苯乙烯载体树脂(简称Rink amide-PS树脂)
Rink amide-Chemmatrix树脂(简称Chemmatrix)
Rink amide-TentaGel树脂(简称TentaGel)
实验方法:采用Fmoc固相多肽合成法制备多肽,每种树脂称取2g,反应器选用多肽合成管,搅拌方式采用从合成管底部通入氮气进行搅拌。
反应投料摩尔比为Fmoc氨基酸,HBTU,HOBt,DIEA与树脂=3:3:3:6:1 Fmoc脱除试剂采用20%哌啶DMF溶液。
偶联和洗涤溶剂均采用DMF,反应温度保持在22-26℃。
多肽释放试剂为81%TFA,5%苯酚,5%茴香硫醚,2.5%EDT,3%水,2%二甲基硫醚,1.5%三异丙基硅烷(w/w)
5种树脂合成得到的醋酸舍莫瑞林粗品的HPLC图参见图9-13:
测验结论:
阿拉宁树脂1和阿拉宁树脂2均表现出抽滤快速、树脂容易漂洗干净、反应终点检测容易判断、多肽合成当中始终形成肽键速度快、多肽粗品纯度高等优点。
实施例21、合成Ac-Ser-Val-Val-Val-Arg-Thr-OH
步骤1、Fmoc-Thr(tBu)-HMPA-PEG
Fmoc-Thr(tBu)-HMPA-PEG-S-Carboxyl-PS树脂的结构
称取14g取代度为0.34mmol/g的 Fmoc-Thr(tBu)-HMPA-PEG
加入150ml DMF浸泡10分钟使树脂溶胀。抽干树脂,加入120mL20%哌啶 /DMF溶液,通入氮气搅拌20分钟。抽干树脂,树脂依次用溶剂洗涤,DMF (100mlx 2),DCM(100ml x2),甲醇(100ml x 2),DMF(100mlx 2)。
步骤2、合成Fmoc-Arg(pbf)-Thr(tBu)-HMPA-PEG
6.2g(9.52mmol)Fmoc-Arg(Pbf)-OH和3.1mL(19mmol)DIEA溶于20mL DMF, 3.6g(9.52mmol)HBTU和1.3g(9.52mmol)HOBt溶解于20mLDMF,将2种溶液加入装有步骤1树脂的多肽合成管,再补加60mlDMF,鼓入氮气搅拌3小时。偶联结束,按照步骤1的方法对树脂进行洗涤。
采用步骤1和步骤2的多肽制备方法按照氨基酸序列完成3个Fmoc-Val-OH 和Fmoc-Ser(tBu)-OH的偶联及脱保护,得到的 H-Ser-Val-Val-Val-Thr(tBu)-HMPA-PEG
保护氨基酸、缩合试剂、有机碱、多肽合成树脂 (HMPA-PEG
多肽树脂经过三氟乙酸切割溶液处理得到Ac-Ser-Val-Val-Val-Arg-Thr-OH粗品2.48g,纯度81.8%,粗品总收率:81.6%。粗品HPLC见图5,粗品质谱见图 6。
按照Fmoc-Thr(tBu)-HMPA-PEG
2.Fmoc-Thr(tBu)-HMPA-NHCH
3.Fmoc-Thr(tBu)-HMPA-NHCH
4.Fmoc-Thr(tBu)-HMPA-NHCH
4种树脂的测试数据如下表:
实施例22连续流合成索马鲁肽
索马鲁肽多肽序列:
H-His-Aib-Glu-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Val-Ser-Ser-Tyr-Leu-Glu-Gly-Gln-Ala-Ala -Lys(AEEAc-AEEAc-γ-Glu-17-carboxyheptadecanoyl)-Glu-Phe-Ile-Ala-Trp-Leu-Val-Arg-Gly-Arg-Gly-OH
步骤1、Fmoc-Gly-HMPB-PEG-CH
Fmoc-Gly-HMPB-PEG-CH
称取8g取代度为0.35mmol/g的Fmoc-Gly-HMPB-PEG-CH
步骤2:
H-Ser(tBu)-Tyr(tBu)-Leu-Glu(OtBu)-Gly-Gln(Trt)-Ala-Ala-Lys(AEEA-AEEA-(γ-Gl u-(OtBu))-monoButyl
Octadecanate)-Glu(OtBu)-Phe-Ile-Ala-Trp(Boc)-Leu-Val-Arg(Pbf)-Gly-Arg(Pbf)-Gly -HMPB-PEG-CH
4.3g(6.6mmol)Fmoc-Arg(Pbf)-OH溶于12mLDMF,2.5(6.6mmol)HBTU和 0.9g(6.6mmol)HOBt溶解于20mLDMF,将2种溶液分别以20mL/min的速度经过进料管路和进料管路泵入混合器,再进入多肽合成柱进行偶联反应,反应液流回试剂储液瓶,再被泵入循环液导管和进料管路进入多肽反应柱循环反应12分钟。偶联结束,切换试剂瓶把DMF以40mL/min的速度经由循环液导管和进料管路泵入多肽合成柱,从废液导液管进入废液收集瓶,直到在线监测器显示 Fmoc-Arg(Pbf)-OH被冲洗干净。
余下氨基酸及多肽片段Fmoc-Ser(tBu)-Tyr(tBu)-Leu-Glu(OtBu)-Gly-OH和Fmoc-Lys(AEEA-AEEA-(γ-Glu-(OtBu))-monoButyl Octadecanate)-OH片段按照氨基酸序列依次偶联,保护氨基酸、缩合试剂、有机碱、多肽合成树脂的摩尔比为 2:2:6:1;多肽片段、缩合试剂、有机碱、多肽合成树脂的摩尔比为2:2:6: 1;因保护氨基酸不同,多肽合成溶剂为DMF,多肽合成溶剂与多肽合成树脂的质量比为10~20:1;有机碱为DIEA,缩合剂为HBTU/HOBt。保护氨基酸活化的液体流速控制在30mL/min~50mL/min。
Fmoc被脱除条件:每次40mL1%DBU/5%哌啶的DMF溶液,流速控制在 40mL/min,脱Fmoc后洗涤树脂的流速控制在15mmL/min。
步骤3:
Boc-His(Boc)-Aib-Glu(OtBu)-Gly-Thr(tBu)-Phe-Thr(tBu)-Ser(tBu)-Asp(OtBu)-Val- Ser(Psi(me.me)Pro)-Ser(tBu)-Tyr(tBu)-Leu-Glu(OtBu)-Gly-Gln(Trt)-Ala-Ala-Lys(A EEA-AEEA-(γ-Glu-(OtBu))-monoButyl Octadecanate)-Glu(OtBu)-Phe-Ile-Ala-Trp(Boc)-Leu-Val-Arg(Boc)
参照步骤2的数据及操作方法。将2.5g(6.6mmol)HBTU,0.9g(6.6mmol)HOBt溶于15mLDMF,DIEA21.6mL(131.2mmol)和 82.4g(65.6mmol)Fmoc-Thr(tBu)-Phe-Thr(tBu)-Ser(tBu)-Asp(OtBu)-Val-Ser(Psi(me. me)Pro)-OH片段1溶于25mLDMF,将2种溶液分别以20mL/min和40mL/min 的速度经过进料管路和进料管路泵入混合器,进入多肽合成柱进行偶联反应,循环泵入至偶联结束。Fmoc脱除条件参照步骤2进行。
将Boc-His(Boc)-Aib-Glu(OtBu)-Gly-OH偶联到多肽树脂上,操作步骤为:将2.5g(6.6mmol)HBTU,0.9g(6.6mmol)HOBt溶于20mLDMF, Boc-His(Boc)-Aib-Glu(OtBu)-Gly-OH4.6g(6.6mmol)和DIEA2.2mL(13.1mmol)溶于25mLDMF,将2种溶液分别以20mL/min和40mL/min的速度经过进料管路和进料管路泵入混合器,进入多肽合成柱进行偶联反应,循环泵入至偶联结束,经洗涤和真空干燥后得到多肽树脂25.9g。
步骤4:Boc-索马鲁肽-HMPB-PEG-CH
实施例23长链含硫聚乙二醇树脂连续流合成索马鲁肽
合成树脂采用
Fmoc-Gly-HMPB-NHCH
合成方法和投料比例与实施例19相同,合成树脂称取8g,取代度为0.22mmol/g,最后得到粗品5.3g,粗品纯度89.37%,粗品总收率:73.2%。
实验证明相对于分子量2000左右的聚乙二醇含硫,过长的PEG链对合成长肽起到的促进作用已经不太明显。
对比实施例1、Wang-树脂合成Ac-Ser-Val-Val-Val-Arg-Thr-OH
合成树脂及数量:
14g取代度为0.39mmol/g的Fmoc-Thr(tBu)-Wang-PS树脂(Wang-PS树脂参数:取代度:0.7mmol/g,交联度:1%,粒径:100-200目)
Fmoc保护氨基酸、缩合试剂、有机碱与实施例21一致。
搅拌方式采用从合成管底部通入氮气进行搅拌。
反应投料摩尔比为Fmoc氨基酸,HBTU,HOBt,DIEA与树脂=3:3:3:6:1 Fmoc脱除试剂采用20%哌啶DMF溶液。
偶联和脱Fmoc洗涤与实施例21一致,反应温度保持在22-26℃。
多肽释放试剂与与实施例21一致。
多肽树脂经过三氟乙酸切割溶液处理得到Ac-Ser-Val-Val-Val-Arg-Thr-OH粗品1.67g,纯度71.9%,粗品总收率:60.3%。
通过对比实验可知含硫聚乙二醇树脂的粗肽产率和粗品纯度都要比Wang-PS树脂有优势,同时间接证明聚乙二醇上的巯基键在20%哌啶的强碱环境当中是稳定的。
对比实施例2Wang-树脂合成索马鲁肽
合成树脂及数量:
8g取代度为0.35mmol/g的Fmoc-Gly-Wang-PS树脂(PS树脂参数:取代度:0.7mmol/g,交联度:1%,粒径:100-200目)
按照常规固相多肽合成流程完成索马鲁肽的制备,具体条件如下:
选用Fmoc保护氨基酸、多肽片段、缩合试剂、有机碱与实施例22一致。
搅拌方式采用从合成管底部通入氮气进行搅拌。
反应投料摩尔比为Fmoc氨基酸,HBTU,HOBt,DIEA与树脂=3:3:3:6:1 脱除Fmoc采用20%哌啶/DMF反应20分钟。
偶联时间以检测树脂偶联终点为准,通常2-4小时。
氨基酸偶联和脱除Fmoc反应温度均在22-26℃进行。
多肽释放试剂与实施例22一致。
多肽树脂经过切割溶液处理得到索马鲁肽粗品5.9g,纯度10.3%,粗品总收率:51.7%。
通过对比实验可知HMPB-PEG-CH
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
- 一类用于多肽合成的含硫聚乙二醇树脂
- 一类含硫螺环缩酮倍半萜化合物及其应用和另一类含硫螺环缩酮倍半萜化合物的应用