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在多肽合成中，保護試劑的使用可以有效避免副反應(yīng)的發(fā)生，一直是多肽合成中不可或缺的一環(huán)。然而，這一套有效的保護-縮合-脫保護的循環(huán)合成策略，卻顯著增加了多肽合成步驟、試劑消耗和繁瑣的操作。因此，開發(fā)一種無需保護，可直接實現(xiàn)氨基酸交叉縮合反應(yīng)是最好的解決辦法。
近期，Yamamoto, H.團隊提出了一種基于硅試劑的高效、綠色合成路徑：利用硅試劑對氨基酸進行改造，使其成為親電體和親核體，在不使用傳統(tǒng)保護基的前提下直接縮合，高效構(gòu)建肽鍵。該方法不僅簡化了合成步驟，還展現(xiàn)出優(yōu)異的實用性。
該研究的核心在于兩類硅烷試劑的協(xié)同作用，實現(xiàn)未保護氨基酸之間的高選擇性酰胺鍵形成。具體而言，一分子氨基酸與雙（1-咪唑基）二甲基硅烷在二氯甲烷中反應(yīng)得到一個親電的含硅五元環(huán)狀中間體，可以作為?；w與其他親核試劑發(fā)生后續(xù)反應(yīng)生成相應(yīng)的產(chǎn)物（見圖1）；另一分子氨基酸在N-三甲硅基咪唑（TMS-IM）和N,O-雙（三甲硅基）三氟乙酰胺（BSTFA）的共同作用下形成氨基酸-TMS酯作為親核體。
圖1
在此體系中，BSTFA主要作為硅烷化試劑，而TMS-IM則扮演雙重角色，其一是與氨基酸作用提升其在二氯甲烷中的溶解度，其二是協(xié)助硅烷化過程，二者協(xié)同效應(yīng)極大地提升了反應(yīng)選擇性，最終親電體和親核體反應(yīng)獲得正常順序的硅環(huán)二肽。
而且，所得的硅環(huán)二肽在常規(guī)條件下穩(wěn)定性較好，僅需在室溫下用甲醇處理，即可快速得到未保護的二肽，便于后續(xù)延伸或純化（圖2）。
圖2
1. 廣泛的底物適用性和優(yōu)異的立體選擇性
這一合成策略對不同結(jié)構(gòu)的氨基酸均表現(xiàn)出良好的兼容性（圖3）。無論是具有大位阻側(cè)鏈的氨基酸，還是帶有不同電子性質(zhì)的苯丙氨酸衍生物，均能以較高的產(chǎn)率（多數(shù)超過80%）獲得目標產(chǎn)物，并且很好的保持了氨基酸的立體構(gòu)型（dr >20:1），即使對于極易發(fā)生消旋的苯甘氨酸（Phg），其立體構(gòu)型仍能保持，體現(xiàn)了該方法在立體選擇性方面的優(yōu)越性。
圖3
2. 二肽到多肽的高效延伸
通過此合成策略所獲得的硅環(huán)二肽中間體性質(zhì)穩(wěn)定，易于操作，可輕松轉(zhuǎn)化為無保護的二肽，同時也為肽鏈的延伸提供了獨特的平臺。其N端與C端均可在無傳統(tǒng)縮合試劑的參與下直接進行偶聯(lián)實現(xiàn)肽鏈延伸，有效避免了長肽鏈合成中常見的噁唑酮形成及其引發(fā)的差向異構(gòu)化問題。
該研究進一步展示了該策略在復(fù)雜序列構(gòu)建中的應(yīng)用潛力，通過硅環(huán)三肽之間的直接縮合，成功構(gòu)建了六肽和七肽序列（圖4），其中七肽骨架廣泛存在于司美格魯肽、替爾泊肽等眾多藥物分子中。這種“匯聚式”的合成策略，即通過肽段直接連接組裝成目標序列，大幅簡化了合成流程，為復(fù)雜多肽及多肽藥物的制備提供了全新的思路。
圖4
綜上所述，這項研究開發(fā)了一種基于硅試劑的無保護氨基酸間的化學(xué)選擇性肽鍵形成方法，并實現(xiàn)匯聚式多肽合成。該方法不僅顯著減少了合成步驟與試劑消耗，還在溫和條件下為目標肽段的制備提供了便捷途徑。這一突破性進展，為多肽合成領(lǐng)域提供了嶄新的合成途徑，有望推動多肽藥物及相關(guān)研究的進一步發(fā)展。
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參考文獻：
[1] Peptide Bond Formation Between Unprotected Amino Acids:Convergent Synthesis of Oligopeptides. DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.4c08049
