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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)是研究和生產(chǎn)肽類藥物的首選方法。然而,減少合成過程中溶劑廢物的產(chǎn)生一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。本文提出了一種三步協(xié)議(原位Fmoc去除),通過省略偶聯(lián)后的洗滌步驟,成功地在兩種重要的活性藥物成分(APIs),即血管緊張素II和阿法黑素的合成中,以高純度節(jié)省了高達(dá)60%的溶劑。這一策略將成為SPPS綠色工具箱的一部分,使得方法更加可持續(xù)。
肽類藥物是重要的活性藥物成分,約占美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)近年批準(zhǔn)藥物的8%。SPPS的發(fā)展使得含有30多個(gè)氨基酸的肽類藥物的生產(chǎn)成為可能。然而,SPPS的可持續(xù)性成為了新的挑戰(zhàn),尤其是在保護(hù)基的使用和大量溶劑的需求方面。
SPPS中使用的Fmoc保護(hù)基去除通常需要大量的有機(jī)溶劑,這不僅增加了成本,還對(duì)環(huán)境造成了負(fù)擔(dān)。因此,開發(fā)一種減少溶劑使用的SPPS方法是實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的關(guān)鍵。
本研究旨在優(yōu)化SPPS中的Fmoc保護(hù)基去除步驟,減少溶劑的使用,同時(shí)保持肽合成的高純度和效率。
研究的目標(biāo)是通過原位Fmoc去除協(xié)議,最小化洗滌步驟,從而減少溶劑的使用。這一策略的成功實(shí)施不僅能夠提高SPPS的環(huán)境友好性,還能降低合成成本,對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)尤為重要。
首先,本文介紹了SPPS的背景和綠色化學(xué)的重要性。接著,詳細(xì)描述了原位Fmoc去除協(xié)議的優(yōu)化過程,包括在偶聯(lián)步驟中添加額外的4-甲基哌啶(4-MP)處理,以及在偶聯(lián)劑中加入第二次碳二亞胺(DIC)以形成更活躍的酯。然后,通過血管緊張素II和阿法黑素的合成實(shí)例,展示了該策略的有效性。最后,討論了該策略對(duì)SPPS可持續(xù)性的影響。
研究團(tuán)隊(duì)通過在偶聯(lián)后直接添加4-MP進(jìn)行Fmoc去除,并在洗滌步驟中加入1%的OxymaPure以確保徹底去除4-MP,從而優(yōu)化了原位Fmoc去除協(xié)議。此外,通過在偶聯(lián)步驟中加入第二次DIC,形成了更活躍的Fmoc-氨基酸酯,進(jìn)一步提高了偶聯(lián)效率。
通過使用優(yōu)化后的原位Fmoc去除協(xié)議,研究團(tuán)隊(duì)成功合成了血管緊張素II和阿法黑素,并通過HPLC和LCMS分析確認(rèn)了其高純度。這一結(jié)果證明了該策略在合成復(fù)雜肽類藥物時(shí)的有效性。
本研究提出的原位Fmoc去除策略顯著減少了SPPS中溶劑的使用,為實(shí)現(xiàn)更加可持續(xù)的肽合成方法邁出了重要一步。這一策略的成功實(shí)施,不僅對(duì)環(huán)境友好,還有助于降低生產(chǎn)成本,對(duì)于工業(yè)規(guī)模的肽合成具有重要意義。
綜上所述,本文提出的原位Fmoc去除策略是SPPS領(lǐng)域的一項(xiàng)重要進(jìn)展,它不僅提高了合成效率,還推動(dòng)了綠色化學(xué)在肽合成領(lǐng)域的應(yīng)用。未來的研究可以進(jìn)一步探索該策略在其他類型肽合成中的應(yīng)用,以及如何將其與其他綠色化學(xué)原則相結(jié)合,以實(shí)現(xiàn)更加環(huán)境友好和經(jīng)濟(jì)高效的肽合成方法。
Toward sustainable solid-phase peptide synthesis strategy – in situ Fmoc removal