Защитные группы в пептидном синтезе

В пептидном синтезе существуют два типа защитных групп – постоянные и временные. Постоянными называют группировки, используемые для защиты боковых функциональных групп и удаляемые на заключительном этапе синтеза пептида. Временными являются защитные группы для N -концевой аминогруппы и С -концевого карбоксила, снимаемые, соответственно, перед каждой стадией удлинения цепи или конденсации фрагментов.

Защитные группы, используемые в синтезе пептидов, должны удовлетворять следующим условиям:

– полностью блокировать соответствующую группировку от участия в проводимых химических реакциях;

– быть устойчивыми в ходе удаления других защитных групп;

– не вызывать побочных реакций и рацемизации при введении, удалении и при образовании пептидных связей;

– защищенные производные должны быть устойчивыми идентифицируемыми соединениями;

– не вызывать осложнений с растворимостью и выделением пептидов из реакционных смесей.

NH₂ -защитные группировки. Защитные группы ацильного типа не используются в качестве временных защитных группировок из-за невозможности их удаления без расщепления пептидных связей (например, бензоильная или ацетильная группы) и легко происходящей рацемизации при получении активированных производных. Формильная и трифторацетильная группы находят применение для защиты N -групп лизина. Фталильную и тозильную группы используют редко из-за жесткости условий их удаления (гидразинолизом и обработкой Na в жидком аммиаке соответственно). Защитные группы алкильного (арильного) типа также используются сравнительно редко. Исключением является Nps -группа, которая легко вводится с помощью соответствующего хлорида, а удаляется с помощью ацидолиза или тиолиза.

Наиболее широко применяются защитные группы уретанового типа. Они вводятся с помощью соответствующих хлоридов, азидов или карбонатов. Удаление их проводится каталитическим гидрогенолизом (в случае серосодержащих пептидов – гидрированием в жидком аммиаке) или так называемым «переносным гидрированием» с использованием в качестве донора 1, 4-циклогександиена, циклогексена, муравьиной кислоты или формиата аммония. Часто применяется и ацидолиз в различных условиях (HBr/СН₃СООН, CF₃COOH, 2 н. НСl в диоксане, HF и т. п.).

СООН -защитные группировки. Наиболее широко применяются бензиловые и трет-бутиловые эфиры, реже – метиловые и этиловые эфиры. Бензиловые эфиры и их производные получаются прямой этерификацией аминокислот в присутствии кислотных катализаторов или обработкой защищенных производных аминокислот бензилбромидом в щелочной среде. В тех случаях, когда этерификация не может быть использована, применяются специальные реагенты, обычно рекомендуемые для образования сложноэфирных связей, а именно N-дициклогексилкарбодиимид (часто в присутствии катализатора 4-иметил-аминопиридина) и N-карбонилдиимидазол.

Для блокирования карбоксильных групп в ряде случаев применяют солеобразование, хотя при этом не исключаются побочные реакции в ходе синтеза. Выбор СООН-защитных групп в пептидном синтезе не столь велик и не всегда обеспечивает потребности экспериментатора, особенно в тех случаях, когда синтезируются пептиды, содержащие аспарагиновую и глутаминовую кислоты.

Защитные группировки для функциональных групп боковых цепей аминокислот. В ходе пептидного синтеза обычно оказывается необходимым защищать функциональные группы боковых цепей аминокислотных остатков; в любом случае следует блокировать NH₂-группу лизина и SH-группы цистеина. Блокирование других боковых функциональных групп не всегда строго обязательно.

Существуют два различных тактических подхода к синтезу пептидов: с максимальной защитой боковых функций аминокислот и с минимумом защитных группировок. В первом случае удается резко ограничить возможность побочных реакций в ходе синтеза, а во втором – существенно облегчить конечное деблокирование защищенного производного пептида. Выбор соответствующего варианта определяется в основном природой синтезируемого пептида. Так как сохранение реакционноспособных функциональных групп в пептиде сокращает методические возможности экспериментатора, в подавляющем числе синтезов защищают боковые группы Ser, Thr, Туr, Arg, His, Asp, Glu.