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多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性分子,多肽药物具有独特的优越性,因此近年来备受国内外学者的关注。随着多肽药物化学的飞速发展,为满足科研与生产的需求,如何快速高效地获得多样性结构的多肽产物成为备受关注的焦点。然而其中一些关键技术问题仍然没有得到很好解决,诸如反应溶剂的选择,困难序列的缩合,固相多肽合成反应器的效能提高,合成策略的优化组合等。本论文旨在设计一新型的固相多肽合成反应器,有效地与微波反应系统耦合,改善了困难序列缩合问题,改进醋酸亮丙瑞林多肽固相合成工艺及提高其总体合成效率。本论文通过实验和理论分析得到了以下主要结果:
(1)与传统固相肽合成反应器比较,自行设计的固相肽合成小试反应器能有效地与微波反应系统相耦合,集成反应、磁力搅拌、控温、鼓泡、氮气保护、过滤和干燥除水多重功能,改善了传统多肽合成中的困难反应反应慢、原料用量多、缩合效率低的问题,氮气鼓泡加上磁力搅拌提高了反应的传质效果,同时由于通入氮气和出气口除水装置也能降低副反应的发生几率,微波辐射大大提高了反应效率,构建了快速、经济的多肽微波辅助多肽合成小试实验新平台。
(2)在多肽固相合成的困难缩合反应中,运用微波辅助技术和新型反应器研究了五种大位阻氨基酸与H-Pro-CTC树脂的缩合反应,最终使用三次缩合的策略,分别在DMF/NMP/THF(体积比为1:1:1)、NMP/DMSO/THF(体积比为4:1:1)、DMF/DMSO/THF(体积比为4:1:1)混合溶剂中缩合一次,每次缩合使用的最优条件为微波辐射3 min、反应温度35℃、持续时间3 min、缩合试剂HBTU/HOBt/DIEA(摩尔比为1:1:2),氨基酸浓度7 mmol/L与H-Pro-CTC树脂为等物质的量反应,氨基酸总过量倍数仅为2倍,大大减少氨基酸的用量,Fmoc-Arg(Pbf)-OH、Fmoc-Lys(Boc)-OH、Fmoc-Val-OH、Fmoc-Ile-OH、Fmoc-Leu-OH与H-Pro-CTC树脂的缩合率分别高达84.7%、87.1%、88.3%、89.9%和88.6%,与用传统固相肽合成反应器在常规条件下反应相比,缩合率分别提高了23.2%、21%、16.6%、17.7%和17.3%。
(3)应用新型固相肽合成反应器,应用Fmoc/tBu策略,室温25℃下由Pro-CTC树脂开始,HBTU/HOBt/DIEA(摩尔比为1:1:2)为缩合试剂,合成多肽衍生物醋酸亮丙瑞林,粗肽得率57.4%。
(4)运用新型固相肽合成反应器在醋酸亮丙瑞林合成中引入微波技术,以DMF/NMP/THF(体积比为1:1:1)为溶剂,缩合使用的最优条件为微波辐射3 mm、反应温度35℃、持续时间6 min、缩合试剂HBTU/HOBt/DIEA(摩尔比为1:1:2),除Fmoc-Arg(Pbf)-OH过量倍数为两倍,其他氨基酸总过量倍数仅为1倍,总产率达到81.3%,与常规方法比,氨基酸用量大大减少,反应速率提高了16倍以上。