肽類治療藥物是一類重要的藥物，因其高靶向特異性和良好的安全性而備受青睞。然而，傳統(tǒng)的肽合成依賴于 Boc 或 Fmoc 保護(hù)基（如 Boc/Fmoc），其脫保護(hù)過程需使用腐蝕性的三氟乙酸（TFA）或受監(jiān)管的哌啶。這些試劑不僅帶來環(huán)境和安全問題，還會(huì)引發(fā)天冬酰胺內(nèi)酰亞胺、二酮哌嗪形成等副反應(yīng)。因此，開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)溫和、選擇性脫保護(hù)的新型保護(hù)基迫在眉睫?！尽?/p>

近期，上海交通大學(xué)王平團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種親水性N-吡啶甲氧羰基（ N -Picoc ）氨基酸保護(hù)基的可見光光氧化還原催化脫保護(hù)方法。該策略無需使用 TFA 和哌啶，且能在溫和、環(huán)境友好的條件下高效進(jìn)行。Picoc 固相肽合成（Picoc-SPPS）可抑制常見副反應(yīng)，與水、γ- 戊內(nèi)酯等綠色溶劑兼容，還能在水相體系中進(jìn)行。此外，將光催化劑固定在樹脂上可實(shí)現(xiàn)高效的催化劑回收，進(jìn)一步提高了可持續(xù)性。本研究表明，Picoc-SPPS 是傳統(tǒng) SPPS 的一種多功能、可規(guī)模化且環(huán)境可持續(xù)的替代方法，在科研和藥物生產(chǎn)領(lǐng)域均具有巨大潛力?！?/p>

J. Am. Chem. Soc.

Picoc保護(hù)基及相關(guān)氨基酸合成

以商業(yè)可得的側(cè)鏈保護(hù)氨基酸與 Picoc 羰基咪唑試劑反應(yīng)，成功合成了 20 種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的 Picoc 保護(hù)衍生物（收率最高達(dá) 91%），還制備了非天然氨基酸及假脯氨酸二肽的 Picoc 保護(hù)產(chǎn)物。這類保護(hù)氨基酸化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，N-α-Picoc-L-纈氨酸在 DMF 中室溫放置 28 天 1H NMR 譜無變化，且親水性顯著提升，為肽合成提供了優(yōu)質(zhì)構(gòu)建模塊。

光氧化還原催化Picoc脫保護(hù)條件優(yōu)化

溶液相脫保護(hù)：以 Picoc-L-Trp (Boc)-OH 為模型底物，優(yōu)化出多種有效體系。如使用 Ru (bpy)?Cl?（1.5 mol%）作為光催化劑、抗壞血酸（5.0 當(dāng)量）作為還原劑，在 PBS/MeOH（1/1, v/v, pH 5.0）中，經(jīng) 10 W 家用緊湊型熒光燈（CFL）照射 20 分鐘，可定量脫保護(hù)；40 W 藍(lán)色 LED（450 nm）照射也能獲得相當(dāng)結(jié)果，且該體系在 MeCN、DMF、THF 等多種溶劑中均有效。此外，fac-Ir (ppy)?、4CzIPN 等光催化劑也表現(xiàn)出一定活性，其中 fac-Ir (ppy)?在 THF/PBS（4/1, v/v）中經(jīng)藍(lán)色 LED 照射效果良好，而曙紅 Y 因氧化還原電位不足未達(dá)到有效脫保護(hù)效果。該方法已成功應(yīng)用于克級(jí)規(guī)模制備 Aβ 聚集抑制五肽 LPYFD。

樹脂相脫保護(hù)：針對(duì) Wang 樹脂負(fù)載的亮氨酸腦啡肽，篩選出最優(yōu)條件：以 fac-Ir (ppy)?（5 mol%）為光催化劑，甲酸（20.0 當(dāng)量）和Hantzsch酯（6.0 當(dāng)量）為輔助試劑，在 DMF/H?O（9/1, v/v）中，35℃下經(jīng) 40 W 藍(lán)色 LED 照射 30 分鐘，實(shí)現(xiàn)定量脫保護(hù)（收率 100%）。該體系對(duì) THF、γ- 戊內(nèi)酯等多種溶劑兼容，尤其對(duì)環(huán)境友好型溶劑表現(xiàn)出良好適用性，且對(duì)氧氣耐受性強(qiáng)，適合實(shí)際 SPPS 應(yīng)用場景。 Hantzsch酯 作為關(guān)鍵氫供體，甲酸的質(zhì)子化作用及水的存在對(duì)脫保護(hù)效率至關(guān)重要，減少或省略這些組分將導(dǎo)致收率顯著下降（如 Hantzsch酯 降至 3.0 當(dāng)量時(shí)收率 76%，無 Hantzsch酯 時(shí)收率 0；甲酸降至 10.0 當(dāng)量時(shí)收率 75%；無水條件下收率 91%）。

Picoc-SPPS平臺(tái)常規(guī)固相肽合成

Wang樹脂和Rink Amide-AM 樹脂與該方法完全兼容，而酸敏感的 2CTC 樹脂不兼容。采用 4.0 當(dāng)量 Picoc 保護(hù)氨基酸，經(jīng) DIC（5.0 當(dāng)量）和 Oxyma（4.0 當(dāng)量）活化后在 DMF 中 50℃ 縮合 60 分鐘，再經(jīng)優(yōu)化的光氧化還原脫保護(hù)條件處理，最后用 TFA 混合物（TFA / 苯酚 / H?O/TIPS=88/5/5/2, v/v/v/v）進(jìn)行樹脂裂解和全局脫保護(hù)，成功合成了多種肽類（32-41），收率在 19%-56% 之間。通過引入 Picoc 保護(hù)的假脯氨酸二肽，實(shí)現(xiàn)了超過 30 個(gè)殘基的復(fù)雜肽合成，如艾塞那肽（收率 19%）和鮭魚降鈣素（收率 25%）。

Picoc-SPPS平臺(tái) 水相固相肽合成

利用 Picoc 基團(tuán)的親水性，以水可溶脹的 TentaGel 樹脂為載體，采用 COMU/2,6 - 二甲基吡啶作為縮合體系，在含 2% 曲拉通 X-100 的 30% aqueous THF 中進(jìn)行 縮 合反應(yīng)，隨后在 THF/H?O（2/1, v/v）中經(jīng)光催化脫保護(hù)，高效合成了肽類 42-45，拓展了該平臺(tái)的適用性。

光催化劑固定化

將羧酸功能化的光催化劑共價(jià)連接到樹脂上，實(shí)現(xiàn)催化劑的回收再利用。該固定化體系成功合成了 12 種生物活性肽（42, 46-56），如亮氨酸腦啡肽酰胺（500 mg 樹脂規(guī)模合成，收率 43%）、gersizangitide（20 肽，收率未明確提及但純度達(dá)標(biāo)）、rusalatide（23 肽，收率 17%）等，催化劑經(jīng)數(shù)十次循環(huán)使用仍保持良好活性，降低了工藝成本。

副反應(yīng)對(duì)比與機(jī)理研究

副反應(yīng)抑制：與 Fmoc-SPPS 相比，Picoc-SPPS 在抑制副反應(yīng)方面表現(xiàn)優(yōu)異。消旋化實(shí)驗(yàn)表明，在多種縮合體系（DIC/Oxyma、EDCI/HOBt 等）中，Picoc 保護(hù)的半胱氨酸和組氨酸的 α-碳消旋化水平與 Fmoc 保護(hù)的氨基酸相當(dāng)，無額外消旋化風(fēng)險(xiǎn)；針對(duì)含天冬氨酸 - 甘氨酸序列的蝎毒素 II 衍生模型肽 65，F(xiàn)moc-SPPS 產(chǎn)生約 8% 的天冬酰胺內(nèi)酰亞胺衍生物，而 Picoc-SPPS 完全消除了該副反應(yīng)；對(duì)于模型酯肽 66，F(xiàn)moc-SPPS 中 DKP 副產(chǎn)物收率達(dá) 91%，Picoc-SPPS 中僅為 15%。

機(jī)理探索：通過自由基捕獲實(shí)驗(yàn)和 Stern-Volmer 猝滅實(shí)驗(yàn)，提出了合理的反應(yīng)機(jī)理。藍(lán)色光照射激發(fā) [Ir3?]（PC2）至激發(fā)態(tài) [Ir3?]*， Hantzsch酯 將其還原為 [Ir2?] 并生成自由基陽離子；質(zhì)子化的 Picoc 中間體被 [Ir2?] 還原后發(fā)生均裂，釋放出 Pic 自由基和氨基甲酸酯，氨基甲酸酯分解產(chǎn)生 CO?和游離

N

本文提出了一種基于 N-Picoc 保護(hù)基的光催化脫保護(hù)肽合成策略。Picoc 保護(hù)氨基酸易于合成、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且水溶性增強(qiáng)，是水相兼容肽合成的理想選擇。Picoc-SPPS 平臺(tái)克服了傳統(tǒng)方法的主要缺點(diǎn)，即依賴苛刻試劑以及易產(chǎn)生天冬酰胺內(nèi)酰亞胺、二酮哌嗪形成等有害副反應(yīng)。在可回收樹脂固定化銥光催化劑的進(jìn)一步助力下，該方法能夠高保真地組裝復(fù)雜生物活性肽，為當(dāng)前的 SPPS 方法學(xué)提供了一種可持續(xù)的替代方案。

參考資料： Sustainable Peptide Synthesis by Photoredox-Catalyzed Picoc-SPPS； Xiao Sun,∥ Farong Ye,*,∥ Dianchao Hu, and Ping Wang*；

J. Am. Chem. Soc.

https://doi.org/10.1021/jacs.5c17715