多肽合成概述及原理（及相关合成仪器）

多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质。它是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物,由多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成。到现在，人们已发现和分离出一百多种存在于人体的肽，对于多肽的研究和利用，出现了一个空前的繁荣景象。

多肽的合成不仅具有很重要的理论意义，而且具有重要的应用价值。通过多肽合成可以验证新的多肽结构；设计新的多肽，用于研究结构与功能的关系；为多肽生物合成反应机制提供重要信息；建立模型酶以及合成新的多肽药物等。

1963年，R.B.Merrifield创立了将多肽羧基端的氨基酸固定在不溶性树脂上，然后在此树脂上依次偶联氨基酸，延长肽链、合成多肽的固相合成法，在固相法中，每步反应后只需简单地洗涤树脂，便可达到纯化目的。克服了经典液相合成法中的每一步产物都需纯化的困难，为多肽的自动化合成奠定了基础。为此，Merrifield获得1984年诺贝尔化学奖。

Merrifield所建立的Boc合成法是采用TFA(三氟乙酸)可脱除的Boc（叔丁氧羰基）为α-氨基保护基，侧链保护采用苄醇类。合成时将一个Boc－氨基酸衍生物共价交联到树脂上，用TFA脱除Boc，用三乙胺中和游离的氨基末端，然后通过DCC活化、偶联下一个氨基酸，最终脱保护多采用HF法或TFMSA(三氟甲磺酸)法。用Boc法已成功地合成了许多生物大分子，如活性酶、生长因子、人工蛋白等。

在Boc合成法中，反复地用酸来脱保护，这种处理带来了一些问题：如在肽与树脂的接头处，当每次用50%TFA脱Boc基时，有约1.4%的肽从树脂上脱落，合成的肽链越长，这样的损失越严重；此外，酸处理会引起侧链的一些副反应，Boc合成法尤其不适于合成含有色氨酸等对酸不稳定的肽类。1978年，Chang、Meienlofer和Atherton等人采用Carpino报道的Fmoc（9-芴甲氧羰基）基团作为α-氨基保护基，成功地进行了多肽的Fmoc固相合成。Fmoc法与Boc法的根本区别在于采用了碱可脱除的Fmoc为α-氨基的保护基，侧链的保护采用TFA可脱除的叔丁氧基等，树脂采用90%TFA可切除的对烷氧苄醇型树脂，最终的脱保护避免了强酸处理。

自Merrifield发展成功了固相多肽合成方法以来，经过不断的改进和完善，到今天固相法已成为多肽和蛋白质合成中的一个常用技术，表现出了液相合成法无法比拟的优点。近几十年来，固相法合成多肽更以其省时、省力、省料、便于计算机控制、便于普及推广的突出优势而成为多肽合成的常规方法。以Boc和Fmoc两种方法为基础的各种多肽自动合成仪也相继出现，并仍在不断得到发展和完善。
固相合成的基本原理

多肽合成是一个重复添加氨基酸的过程，固相合成顺序一般从C端（羧基端）向N端（氨基端）合成。过去的多肽合成是在溶液中进行的称为液相合成法，现在多采用固相合成法，从而大大的减轻了每步产品纯化的难度。为了防止副反应的发生，参加反应的氨基酸的侧链都是被保护的；而羧基端是游离的，并且在反应之前必须活化。化学合成方法有两种，即Fmoc和tBoc。由于Fmoc比tBoc存在很多优势，现在大多采用Fmoc法合成

每个循环由以下三步反应构成，反复循环直到肽链延伸至所需长度时即可完成。

1.脱保护：Fmoc保护的氨基酸必须用一种碱性溶剂（piperidine）去除氨基的保护基团。

2.活化：待连接的氨基酸的羧基被活化剂所活化。

3.偶联：活化的羧基与前一个氨基酸裸露的氨基反应，形成肽键。在此步骤使用过量的试剂促使反应完成。

美国多肽科技公司（Peptide Scientific Inc .），简称PSI，是专业生产多肽合成仪的厂商。

PSI多肽合成仪分为多通道型、科研型、研发中试兼容型、中试生产兼容型、迷你生产型、生产型等六大规格：

PSI可根据客户的需求定制特殊规格的多肽合成仪。

PSI标准规格的反应器有6ml、10ml、20ml、40ml、100ml、200ml、500ml、1L、2L、5L、10L、12L、20L、30L、50L、80L、150L、300L、500L等，可满足从毫克级到公斤级所有固相合成的需要，PSI还可根据客户需要定制其它规格的反应器。

PSI多肽合成仪的特点：

ü 采用316L不锈钢制造，可以最大限度的防止多肽合成试剂的腐蚀。

ü 采用零耗材设计，可大大节约客户的运行成本。

ü 可自由更换不同规格的反应器，一台仪器可顶多台仪器使用。

ü 气体和液体输送系统均采用电磁阀组合设计，完全实现自动化控制。

ü 采用全自动试剂循环系统（除PSI200外），可直接为客户节约50%的试剂。

ü 采用180度上下翻转的搅拌方式，反应彻底无死角，耦合率高。

ü 可实现在线裂解，反应彻底无死角，裂解效果优于有死角的搅拌方法。

ü 全系列完全实现线性放大。

ü 自动清洗液体输送管路的功能。

1、PSI合成规模参考标准

PSI合成规模是以ABI433A多肽合成仪的技术标准作为参考标准

1）反应器规格：8ml，最佳合成规模：0.10mmol

2）反应器规格：41ml，最佳合成规模：0.25/0.50mmol

3）反应器规格：55ml，最大(经验)合成规模：1.0mmol

2、PSI理论合成产量的计算标准

1）多数多肽的分子量在500至5000(mg/mmol)之间；

2）最低合成产量的分子量按1000计，最高产量的分子量按4000计；

3）合成规模为0.01至0.1mmol，则合成产量为10(0.01X1000)至400 (0.1X4000) mg；

3、PSI对合成规模的认识

1）液体输送管路的粗细和电磁阀规格是决定合成仪合成规模的基础因素；

2）同一款仪器，合成规模相差6-8倍是比较经济合理的。

4、PSI标准规格合成仪的合成规模