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Ndumiso Mthethwa, K. P. Nandhini, Ashish Kumar, Anamika Sharma,
Beatriz G. de la Torre & Fernando Albericio (2024) Toward sustainable solid-phase peptide
synthesis strategy – in situ Fmoc removal, Green Chemistry Letters and Reviews, 17:1, 2325993,
DOI: 10.1080/17518253.2024.2325993
固相肽合成(Solid-phase peptide synthesis,SPPS)是研究和生产肽类药物的首选方法。然而,减少合成过程中溶剂废物的产生一直是一个挑战。本文提出了一种三步协议(原位Fmoc去除),通过省略偶联后的洗涤步骤,成功地在两种重要的活性药物成分(APIs),即血管紧张素II和阿法黑素的合成中,以高纯度节省了高达60%的溶剂。这一策略将成为SPPS绿色工具箱的一部分,使得方法更加可持续。
肽类药物是重要的活性药物成分,约占美国食品药品监督管理局(FDA)近年批准药物的8%。SPPS的发展使得含有30多个氨基酸的肽类药物的生产成为可能。然而,SPPS的可持续性成为了新的挑战,尤其是在保护基的使用和大量溶剂的需求方面。
SPPS中使用的Fmoc保护基去除通常需要大量的有机溶剂,这不仅增加了成本,还对环境造成了负担。因此,开发一种减少溶剂使用的SPPS方法是实现绿色化学的关键。
本研究旨在优化SPPS中的Fmoc保护基去除步骤,减少溶剂的使用,同时保持肽合成的高纯度和效率。
研究的目标是通过原位Fmoc去除协议,最小化洗涤步骤,从而减少溶剂的使用。这一策略的成功实施不仅能够提高SPPS的环境友好性,还能降低合成成本,对于大规模生产尤为重要。
首先,本文介绍了SPPS的背景和绿色化学的重要性。接着,详细描述了原位Fmoc去除协议的优化过程,包括在偶联步骤中添加额外的4-甲基哌啶(4-MP)处理,以及在偶联剂中加入第二次碳二亚胺(DIC)以形成更活跃的酯。然后,通过血管紧张素II和阿法黑素的合成实例,展示了该策略的有效性。最后,讨论了该策略对SPPS可持续性的影响。
研究团队通过在偶联后直接添加4-MP进行Fmoc去除,并在洗涤步骤中加入1%的OxymaPure以确保彻底去除4-MP,从而优化了原位Fmoc去除协议。此外,通过在偶联步骤中加入第二次DIC,形成了更活跃的Fmoc-氨基酸酯,进一步提高了偶联效率。
通过使用优化后的原位Fmoc去除协议,研究团队成功合成了血管紧张素II和阿法黑素,并通过HPLC和LCMS分析确认了其高纯度。这一结果证明了该策略在合成复杂肽类药物时的有效性。
本研究提出的原位Fmoc去除策略显著减少了SPPS中溶剂的使用,为实现更加可持续的肽合成方法迈出了重要一步。这一策略的成功实施,不仅对环境友好,还有助于降低生产成本,对于工业规模的肽合成具有重要意义。
综上所述,本文提出的原位Fmoc去除策略是SPPS领域的一项重要进展,它不仅提高了合成效率,还推动了绿色化学在肽合成领域的应用。未来的研究可以进一步探索该策略在其他类型肽合成中的应用,以及如何将其与其他绿色化学原则相结合,以实现更加环境友好和经济高效的肽合成方法。
Toward sustainable solid-phase peptide synthesis strategy – in situ Fmoc removal