肽偶联剂选择指南

Novabiochem® 品牌为市场提供了一种用于原位活化的最广泛的高品质偶联剂。然而,由于可用的试剂种类繁多,为特定应用选择最佳偶联剂并不总是那么简单。缩合试剂在偶联效率、稳定性、溶解度或活性物质的反应性方面各不相同。


 原位活化试剂

原位活化试剂被广泛接受,因为它们易于使用,即使在空间位阻氨基酸之间也能提供快速反应,并且它们的使用通常没有副反应。大多数基于鏻或铵(以前称为脲)盐,在叔碱存在下,可以将受保护的氨基酸平稳地转化为多种活化物质(图1)。表1总结了Novabiochem偶联剂的性质。

 

用最常用的偶联剂产生的活性酯

图1:用最常用的偶联剂产生的活性酯。

最常用的试剂BOP、PyBOP和HBTU产生OBt酯,这些已经在常规SPPS和难以偶联的溶液合成中得到广泛应用。另外还有能产生比OBt更具反应性的酯的偶联剂。最重要的是HATU2、PyAOP1,3、HCTU4、和PyClocK,它们在碱存在下将羧酸分别转化为相应的OAt和O-6-ClBt酯。与HOBt相比,HOAt和HO-6-ClBt的pKa较低,因此这些酯比它们的OBt对应物更具反应性。此外,HOAt具有吡啶氮的额外优点,其为偶联反应提供邻位协助,使得HATU和PyAOP成为OBt系列中最有效的偶联剂。

最近推出了基于Oxyma Pure离去基团的偶联剂,其中最有用的是COMU5,6和PyOxim7。关于这些试剂所产生的Oxyma酯的相对反应性的证据是模棱两可的。这些基于Oxyma的试剂的原始报告表明,它们比基于HOAt的试剂更有效,而我们的内部测试8表明HOAt试剂更优越。然而,基于Oxyma的试剂总是比基于HOBt(PyBOP、HBTU)和O-6-ClBt(PyClocK和HCTU)的试剂表现更好。基于Oxyma的偶联剂的一个特别优点是它们不基于潜在爆炸性的三唑试剂。

在我们的实验中,偶联剂的效率似乎几乎完全与其产生的活性酯的性质有关,反应性的顺序为OAt > Oxyma Pure > 2-ClOBt > OBt。脲或鏻组分的结构似乎几乎不产生影响。


 鏻与脲试剂的比较

除COMU外,DMF中基于脲的试剂溶液非常稳定,因此非常适用于使用预制偶联剂溶液的合成器。相比之下,DMF中的鏻试剂溶液具有中等稳定性,应保存在封闭的小管中,最多使用2天。然而,与脲试剂相比,鏻试剂在DMF中的溶解性更高。这具有重要的实际意义,因为它使得反应能够在更高浓度下进行并伴随效率的提高。

鏻偶联剂通常比脲试剂产生更清洁的反应。后者通过胍基化N-末端氨基可造成链终结9。当羧基活化缓慢时,例如在片段和环化反应的情况中,或者如果使用过量的脲试剂,这种副反应特别成问题。这些副产物的形成还导致长肽组装困难,因为这些短的带正电荷的肽可以掩盖ESI质谱中靶离子的存在。与脲试剂相反,鏻试剂可以过量使用,甚至可以用于“饲喂”缓慢的环化或片段偶联反应,以驱动它们完成。

由脲偶联剂造成的胍基化

图2:由脲偶联剂造成的胍基化。

 

偶联剂 产品 编号 结构 溶解度 (M) 在DMF密封小管中的稳定性 活性物质的反应性 注释
BOP 851004 >1.5 不适用 4 水溶性副产物使其可用于溶液相合成。
COMU 851085 1.5 1/2 高反应性,对于位阻偶联可能优于HATU。非爆炸性。溶液稳定性有限。造成胍基化。
DEPBT 851091 不适用 不适用 4 是用于偶联受保护片段的优良试剂,外消旋化低。
HATU 851013 0.45 优良 1 是位阻偶联的金牌标准,但与其他试剂相比价格昂贵。
HBTU 851006 0.5 优良 4 是用于常规合成的优良试剂。可能会造成胍基化。
HCTU 851012 0.75 优良 3 比HBTU更具反应性,且更昂贵。可能会造成胍基化。
PyBOP 851009 >1.5 中等。溶液需要每天新鲜制备。 4 是用于常规合成的优良试剂。原位活化的理想选择,因为它不会造成胍基化。清洁。
PyAOP 851221 >1.5 低 - 中等。溶液需要每天新鲜制备。最好保存在N2下。 1 是用于位阻偶联、片段缩合和肽环化的优良试剂。原位活化的理想选择,因为它不会造成胍基化。清洁。
PyOxim 851095 >1.5 中等。溶液需要每天新鲜制备。 1/2 具有与PyBOP相似的优势,但产生更具反应性的活性物质。清洁。
TSTU 851206 不适用 优良 4 可用于将染料 / PEG试剂转化为与水相容的OSu酯。


 鏻与脲偶联剂的比较

 

使用原液的合成器,特别是在溶液对大气开放的情况下。 溶液被保存在密闭容器中且试剂快速用完的合成器。
如果试剂成本是一个考虑因素,则可放大规模。 如果试剂浓度是一个考虑因素,则可放大规模。
在片段缩合和环化过程中不能过量使用。 在片段缩合和环化过程中可以过量使用。


 材料

     

 参考文献

  1. F. Albericio, et al. (1997) Tetrahedron Lett., 38, 4853.
  2. L. A. Carpino (1993) J. Am. Chem. Soc.115, 4397.
  3. F. Albericio, et al. (1998) J. Org. Chem., 63, 9678.
  4. O. Marder, et al. (2002) Chimica Oggi20, 37.
  5. A. El-Fahem, et al. (2009) Chem. Eur. J., 15, 9404.
  6. R. Subirós-Funosas, et al. (2013) J. Pept. Sci.19, 408.
  7. R. Subirós-Funosas, et al. (2010) Org. Biomol. Chem.8, 3665.
  8. Novabiochem Innovations 03/10.
  9. H. Gausepohl, et al. in “Peptides, Chemistry & Biology, Proc. 12th American Peptide Symposium”, J. A. Smith & J. E. Rivier (Eds.), ESCOM, Leiden, 1992, pp. 523.