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1、第三讲第三讲固相有机合成固相有机合成1高级教育选题选题1有机硅连接体在固相有机合成中的应用有机硅连接体在固相有机合成中的应用选题选题2组合化学的高通量合成策略组合化学的高通量合成策略选题选题3高分子载体上的固相合成高分子载体上的固相合成2高级教育固相有机合成固相有机合成经历了几个重要的了几个重要的发展展时期期：1、20世世纪50年代年代离子交离子交换树脂的脂的发展与展与应用；用；2、20世世纪60年代年代固相固相肽合成的提出与合成的提出与发展；展；3、20世世纪70年代年代固相固相过渡金属催化渡金属催化剂的的应用；用；3、20世世纪80年代年代各各类寡聚型化合物的固相合成，寡聚型化合物的固相合
2、成，固相多重合成，固相自固相多重合成，固相自动合成合成仪的的应用，分用，分-混法合混法合成成OBOP型型肽库；5、20世世纪90年代年代组合化学的全面合化学的全面发展，有机小展，有机小分子的固相合成，固相有机分子的固相合成，固相有机试剂以及固相清除以及固相清除剂的的应用，天然用，天然产物的固相合成，新型固相物的固相合成，新型固相载体以及体以及Linker多多样性的性的发展，多通道固相自展，多通道固相自动合成合成仪的的应用。用。3高级教育 1963 年年Merrifield 发表了表了肽的固相合成研究，的固相合成研究，打破了打破了传统的均相溶液中反的均相溶液中反应的方法，以固相高的方法，以固相高
3、分子支持体作分子支持体作为合成平台，在合成中使用大大合成平台，在合成中使用大大过量的量的试剂，反，反应结束后通束后通过洗洗涤除去多余的除去多余的试剂，实现了了肽的快速合成，他本人因的快速合成，他本人因为此此项杰出的工杰出的工作作获得了得了1984 年的年的诺贝尔尔化学化学奖。固相有机合成。固相有机合成反反应产物分离、提物分离、提纯方法方法简单，环境境污染小，是染小，是一种一种较理想的合成方法。理想的合成方法。4高级教育固相有机合成（固相有机合成（solid-phase organic synthesis，简称称SPOS），就是把），就是把反反应物或催化物或催化剂键合在固相高合在固相高分子分子载
4、体上体上，生成的，生成的中中间产物再与其它物再与其它试剂进行行单步或多步反步或多步反应，生成的化合物，生成的化合物连同同载体体过滤、淋洗，与淋洗，与试剂及副及副产物分离，物分离，这个个过程能程能够多次多次重复，可以重复，可以连接多个重复接多个重复单元或不同元或不同单元，元，最最终将目将目标产物通物通过解脱解脱试剂从从载体上解脱出来体上解脱出来（产物脱除反物脱除反应）。其基本原理如下）。其基本原理如下图所示：所示：一、固相有机合成基本原理和特点一、固相有机合成基本原理和特点5高级教育固相有机合成反固相有机合成反应总体上可以分体上可以分为3类:(1) 反反应底物底物以共价以共价键和高分子支持体相和
5、高分子支持体相连，溶液中溶液中的反的反应试剂和底物反和底物反应。反反应后后产物物保留在支持体保留在支持体上上，通，通过过滤、洗、洗涤与反与反应体系中的其它体系中的其它组分分离，分分离，最后将最后将产物从支持体上解离下来得到最物从支持体上解离下来得到最终产物物;(2) 反反应试剂与支持体与支持体连接形成固相合成接形成固相合成试剂，反反应底物溶解在溶液相中底物溶解在溶液相中，反反应后后副副产物物连接在接在树脂上，脂上，而而产物留在溶液中物留在溶液中，通，通过过滤、洗、洗涤、浓缩得得到最到最终产物物;（一）固相有机合成反（一）固相有机合成反应的分的分类:6高级教育(3) 将将催化催化剂连接在支持体上
6、，得到固相高分子催接在支持体上，得到固相高分子催化化剂。使用。使用这种催化种催化剂可以在反可以在反应的任何的任何阶段把催段把催化化剂分离出来，从而控制反分离出来，从而控制反应进程，而且程，而且这种催种催化化剂通常通常还具有更好的具有更好的稳定性和可循定性和可循环使用性，因使用性，因而降低了成本。而降低了成本。（二）固相合成方法的（二）固相合成方法的优越性越性:(2) 易于易于实现自自动化化：固相：固相树脂脂对于重复性反于重复性反应步步骤可以可以实现自自动化，具有工化，具有工业应用前景用前景;(1) 后后处理理简单：通：通过过滤、洗、洗涤就可以将每一步就可以将每一步反反应的的产物和其它物和其它组
7、分分离分分离;7高级教育(3) 高高转化率化率：可以通：可以通过增大液相或固相增大液相或固相试剂的量来的量来促促进反反应完成或加快反完成或加快反应速率，而不会速率，而不会带来分离操来分离操作的困作的困难；(4) 催化催化剂可回收和重复利用可回收和重复利用：稀有：稀有贵重材料重材料(如稀如稀有金属催化有金属催化剂) 可以可以连接到固相高分子上来达到回接到固相高分子上来达到回收和重复利用的目的；收和重复利用的目的；(5) 控制反控制反应的的选择性性：某些情况下，高分子骨架的：某些情况下，高分子骨架的化学和空化学和空间结构可以构可以为连接在高分子上的活性基接在高分子上的活性基团提供特殊的微提供特殊的
8、微环境，例如，利用高分子本身的境，例如，利用高分子本身的侧链作作为取代基取代基团，或利用高分子孔径的，或利用高分子孔径的结构和大小等，构和大小等，控制反控制反应的立体和空的立体和空间选择性。性。8高级教育二、固相二、固相载体体固相合成中的组成要素为固相合成中的组成要素为固相载体固相载体、目标化合物目标化合物和和连接体连接体。固相有机合成的研究包括四个方面：固相有机合成的研究包括四个方面：(1) 载体载体(support)的选择和应用的选择和应用；(2) 载体的载体的功能基化功能基化及其与反应底物结合的及其与反应底物结合的连接基连接基(linker)；(3) 固相载体上的固相载体上的化学反应及条
9、件优化化学反应及条件优化；(4) 产物从固相载体上解离的方法产物从固相载体上解离的方法。9高级教育在在进行固相有机合成之前，要行固相有机合成之前，要选择和和寻找适宜找适宜的固相的固相载体。通常体。通常对载体的要求有以下几点体的要求有以下几点（一）固相（一）固相载体的要求体的要求(1) 不溶于普通的有机溶不溶于普通的有机溶剂；(2) 有一定的有一定的刚性和柔性；性和柔性；(3) 要能比要能比较容易功能基化，有容易功能基化，有较高的功能基化高的功能基化度，功能基的分布度，功能基的分布较均匀；均匀；(4) 聚合物功能基聚合物功能基应容易被容易被试剂分子所接近分子所接近；(5) 在固相反在固相反应中不
10、中不发生副反生副反应；(6) 机械机械稳定性好，不易破定性好，不易破损；(7) 能通能通过简单、经济和和转化率高的反化率高的反应进行再行再生，重复使用。生，重复使用。10高级教育（二）（二）载体材料的体材料的类型型根据骨架的主要成分可分根据骨架的主要成分可分为：有机有机载体：体：苯乙苯乙烯-二乙二乙烯基苯交基苯交联树脂：脂：PS-DVB，简称聚苯称聚苯乙乙烯树脂；脂；TentaGel 树脂脂：在交：在交联聚苯乙聚苯乙烯PS树脂上接枝聚乙脂上接枝聚乙二醇二醇PEG，得到的，得到的这种种树脂称脂称为TentaGel树脂，脂，TentaGel树脂可在末端脂可在末端羟基位上引入基位上引入带有各种功能有
11、各种功能基的基的连接接桥，形成一个系列，形成一个系列载体体 ；PolyHIPE 树脂脂：高度支化、被聚二甲基丙：高度支化、被聚二甲基丙烯酰胺接胺接枝的多孔枝的多孔PSDVB树脂；脂；聚丙聚丙烯酰胺胺树脂脂；PEGA 树脂脂：丙：丙烯酰胺丙基胺丙基-PEG-N，N-二甲基丙二甲基丙烯酰胺；胺；11高级教育 在有机在有机类载体中，由于聚苯乙体中，由于聚苯乙烯树脂具有价廉脂具有价廉易得、易于功能基化、易得、易于功能基化、稳定性好等定性好等诸多多优势而成而成为目前目前应用最多的高分子用最多的高分子载体。体。无机无机载体：体：包括包括硅胶、氧化硅胶、氧化铝等。等。根据根据载体的物理形体的物理形态，又可分
12、，又可分为：线型、交型、交联凝胶型、大孔大网型凝胶型、大孔大网型等。等。12高级教育13高级教育1、 聚苯乙聚苯乙烯（PS）类载体体Merrifield 树脂就属于此脂就属于此类。它是一种低交。它是一种低交联的的凝胶型珠体。凝胶型聚苯乙凝胶型珠体。凝胶型聚苯乙烯树脂通常用脂通常用1%或或2%二乙二乙烯苯交苯交联。一般。一般说来，来，凝胶型聚苯乙凝胶型聚苯乙烯树脂脂在在有机溶有机溶剂中中有有较好的溶好的溶胀性并具有性并具有较高高的的负载量量，但是，但是机械性能和机械性能和热稳定性定性较差差，所，所以它以它们不适合不适合连续装柱方式操作，反装柱方式操作，反应温度不温度不能超能超过100。另外另外还
13、有有大孔型大孔型树脂脂，它具有，它具有较高的交高的交联度，度，机械机械稳定性好定性好，在溶在溶剂中溶中溶胀度低，但是度低，但是负载量量较小。小。14高级教育15高级教育 为了使固液非均相反了使固液非均相反应能能顺利利进行，行，载体体树脂需要在溶脂需要在溶剂中具有足中具有足够的溶的溶胀性性，交，交联度度过高高的的PS-DVB 树脂脂显然不能然不能满足固液反足固液反应对树脂溶脂溶胀性的要求，所以性的要求，所以低交低交联度的聚苯乙度的聚苯乙烯(1 %2 %二二乙乙烯苯交苯交联) 最适宜作固相合成最适宜作固相合成载体体。此交。此交联度的度的聚苯乙聚苯乙烯树脂在很多溶脂在很多溶剂(如甲苯、二如甲苯、二氯
14、甲甲烷、DMF 等等) 中的溶中的溶胀性都很好。性都很好。 交交联聚苯乙聚苯乙烯树脂一般采用脂一般采用悬浮聚合法合成，浮聚合法合成，通通过控制工控制工艺参数如反参数如反应器的几何尺寸、器的几何尺寸、搅拌方拌方式和式和搅拌速率等，可以得到合适粒径的珠状拌速率等，可以得到合适粒径的珠状颗粒，粒，无需任何后无需任何后续形状加工，即可直接用作固相合成形状加工，即可直接用作固相合成载体体树脂。脂。16高级教育在固相合成在固相合成过程中，要将目程中，要将目标化合物化合物连接到固相接到固相载体上，高聚物骨架上必体上，高聚物骨架上必须带有活性化学官能有活性化学官能团。在聚苯乙在聚苯乙烯骨架上引入活性化学官能骨
15、架上引入活性化学官能团的方法主的方法主要有两种要有两种: (1) 对高聚物骨架高聚物骨架进行化学修行化学修饰；(2) 用用带有化学活性基有化学活性基团的的单体与苯乙体与苯乙烯、二乙、二乙烯苯共聚苯共聚。17高级教育通常所用的通常所用的Merrifield 树脂是将脂是将PS-DVB 树脂中苯脂中苯环进行行氯甲基化甲基化后得到的后得到的树脂，其制脂，其制备方法是在方法是在四四氯化化锡或二或二氯化化锌的催化下，用的催化下，用氯甲甲醚处理理PS-DVB 树脂即可脂即可实现氯甲基化甲基化 (见图2) 。但是，但是，氯甲基化甲基化试剂氯甲甲醚有致癌作用，且有致癌作用，且氯甲基甲基化化过程程难于控制于控制
16、氯含量，是一种潜在的麻含量，是一种潜在的麻烦。18高级教育改改进的的氯甲基化方法是：甲基化方法是：采用适量的采用适量的p-氯甲基苯乙甲基苯乙烯作作为官能官能团衍生衍生单体，用体，用过氧化苯甲氧化苯甲酰作作为引引发剂，与苯乙，与苯乙烯、二乙、二乙烯苯于苯于80 左右左右悬浮共聚浮共聚(见图3) 。该方法克服了用方法克服了用氯甲甲醚氯甲基化的缺点甲基化的缺点,同同时可以有效地控制可以有效地控制苄基基氯的含量。的含量。其它比其它比较常用的常用的PS-DVB 类树脂脂还有氨甲基有氨甲基树脂和脂和羟甲基甲基树脂等，两者皆从脂等，两者皆从Merrifield 树脂衍生得到脂衍生得到19高级教育聚苯乙聚苯乙
17、烯载体由于骨架体由于骨架结构完全疏水，在合成水溶构完全疏水，在合成水溶性多性多肽时，随，随肽链长度的增度的增长，兼容性越来越差，兼容性越来越差，肽链间容易形成容易形成氢键使使肽链折迭，造成缺序和截序。折迭，造成缺序和截序。因此一般因此一般只适用于合成五个氨基酸残基以下的只适用于合成五个氨基酸残基以下的肽。20高级教育TentaGel 树脂脂是是德德国国聚聚合合物物公公司司Rapp Polymer Gmbh 的的一一类固固相相合合成成树脂脂产品品的的商商标。事事实上上，TentaGel 树脂脂是是聚聚乙乙二二醇醇(PEG) 接接枝枝改改性性的的 PS-DVB 树脂脂，结构构见图8 ， 其其 PE
18、G链末末端端包包含含具具有有反反应活活性性的的 基基团， 可可 以以 作作为固固 相相载体体 的的 衍衍 生生 官官 能能团2、TentaGel 树脂脂21高级教育POEPOE是乙烯是乙烯- -辛烯共聚体，最常用的增韧剂。辛烯共聚体，最常用的增韧剂。22高级教育聚乙二醇（聚乙二醇（PEG）树脂很早就被用作脂很早就被用作载体来合成多体来合成多肽，聚乙二醇在，聚乙二醇在许多溶多溶剂中可溶，从而形成均相反中可溶，从而形成均相反应体系，但体系，但产物不易分离提物不易分离提纯。它在水、甲醇、乙它在水、甲醇、乙腈、二、二氯甲甲烷和和DMF 中有相当高中有相当高的溶的溶胀体体积（46ml/g）。）。烷烃和和
19、醚可以破坏它的凝可以破坏它的凝胶相。在固相有机合成多胶相。在固相有机合成多肽库中使用中使用较多。多。这种种树脂脂增加了极性增加了极性试剂的可接近性（的可接近性（accessibility）。）。反反应大大多数在无水介多数在无水介质中中进行。行。该树脂在高脂在高压下下稳定，定，适于适于装柱装柱进行流行流动反反应，但其，但其在在强强酸和酸和强强亲核核试剂中及高中及高温下温下侧链易裂解易裂解。另外，此。另外，此树脂与普通脂与普通PS 树脂相比，脂相比，负载量低、价格量低、价格贵、机械、机械强强度低度低。23高级教育 由于由于PS-DVB 树脂在极性溶脂在极性溶剂中的溶中的溶胀性不好，性不好，限制了其
20、在固相有机合成中的限制了其在固相有机合成中的应用范用范围。为此，此，基于基于PEG有有较宽的溶解度分布，通的溶解度分布，通过引入引入PEG链接枝改性后得到的接枝改性后得到的TentaGel 树脂在大多数溶脂在大多数溶剂(如如二二氯甲甲烷、三、三氯甲甲烷、甲苯、乙、甲苯、乙腈、DMF、甲醇、甲醇、水等水等) 中的溶中的溶胀性都很好。性都很好。 在在PS-DVB 树脂上接枝脂上接枝PEG链可以起到以下三可以起到以下三方面的作用：方面的作用：(1) 改善改善PS-DVB 树脂在极性溶脂在极性溶剂中的溶中的溶胀性性; (2) 作作为隔离隔离单元元(Spacer) ，使一系列的固相合成，使一系列的固相合
21、成反反应远离聚苯乙离聚苯乙烯骨架，减小固相骨架，减小固相载体体对化学反化学反应的影响的影响;(3) 改改变聚苯乙聚苯乙烯骨架复骨架复杂的的电子效子效应，从而改，从而改变切割步切割步骤的反的反应条件条件24高级教育25高级教育虽然然TentaGel 树脂作脂作为固相固相载体具有体具有诸多多优点，但研究点，但研究发现产物很物很容易受到容易受到PEG碎片的碎片的污染染。为此，人此，人们寻求求结构构更具更具稳定定刚性的接枝性的接枝PEG链的聚苯乙的聚苯乙烯树脂，脂，ArgoGel 树脂脂(见图9a) 和和NovaGel 树脂脂(见图9b) 就是就是这样的例子。它的例子。它们的的结构与构与TentaGe
22、l 树脂略有不同，脂略有不同，ArgoGel 树脂脂的的PEG链通通过稳定的叔碳原子与聚苯乙定的叔碳原子与聚苯乙烯链连接接，而，而NovaGel 树脂脂PEG接枝率接枝率较低。低。26高级教育3、PolyHIPE 树脂脂PolyHIPE 树脂是高度支化、被聚二甲基丙脂是高度支化、被聚二甲基丙烯酰胺接枝的多胺接枝的多孔孔PS-DVB 树脂，其脂，其结构是构是PS-DVB 与聚丙与聚丙烯酰胺材料胺材料键合，合，得到得到负载量达量达5mmol/g 的双骨架的双骨架树脂。它的骨架多孔率达脂。它的骨架多孔率达90%，目的是，目的是为了了满足足连续流流动合成的需要。合成的需要。4、聚丙、聚丙烯酰胺胺树脂脂
23、以以N，N-二甲基丙二甲基丙烯酰胺胺为骨架，以骨架，以N，N-双双烯丙丙酰基乙二胺基乙二胺为交交联剂，并，并进行官能行官能团化得到一种化得到一种带伯胺功能基的伯胺功能基的树脂。脂。这种种树脂脂可在极性溶可在极性溶剂中溶中溶胀，而在极性，而在极性较小的溶小的溶剂如二如二氯甲甲烷中中则溶溶胀很小很小。用更加。用更加亲脂性的脂性的N-丙丙烯酰基吡咯基吡咯烷酮取代取代N，N-二甲基丙二甲基丙烯酰胺制胺制备的聚合物，可在甲醇，乙醇，的聚合物，可在甲醇，乙醇，2,2,2-三三氟乙醇，异丙醇，乙酸和水中溶氟乙醇，异丙醇，乙酸和水中溶胀，在，在CH2Cl2 中也溶中也溶胀得很得很好好27高级教育5、 PEGA
24、 树脂（丙脂（丙烯酰胺丙基胺丙基-PEG-N,N-二甲基丙二甲基丙烯酰胺）胺）这是是PEG 树脂的衍生物，它有一个高度支化的高分子骨架，脂的衍生物，它有一个高度支化的高分子骨架，对于于连续合成具有合成具有较高的高的稳定性。它在极性溶定性。它在极性溶剂中溶中溶胀，使，使得得长链肽的合成成的合成成为可能。可能。这类树脂在脂在CH2Cl2、醇和水中溶、醇和水中溶胀体体积大大约是是6ml/g，在，在DMF 中达中达8ml/g。6、 磁性磁性树脂珠脂珠将交将交联聚苯乙聚苯乙烯硝化后再用六水合硫酸硝化后再用六水合硫酸亚铁还原硝基，原硝基，这种种还原反原反应在在树脂珠内脂珠内产生的生的亚铁和和铁离子可以通离
25、子可以通过加入加入浓氨氨水溶液，然后温和加水溶液，然后温和加热转变成成为磁磁铁晶体。晶体。树脂珠中包含有脂珠中包含有重量占重量占24%32%的的铁，易用条形，易用条形电磁磁铁控制，已被用于合成控制，已被用于合成保保护二二肽。但被。但被认为吸引力不大，由于高度交吸引力不大，由于高度交联而而难以功能以功能基化，而且基化，而且铁在一些合成反在一些合成反应条件下会参与反条件下会参与反应。28高级教育（三）（三）载体的体的稳定性定性无机无机载体体只能只能在特定很窄的酸碱范在特定很窄的酸碱范围 (pH=67)内使用内使用，它，它们的的耐氧化性、耐耐氧化性、耐还原性原性较好好。有。有机机载体体对一般的酸碱液
26、比一般的酸碱液比较稳定，尤其是定，尤其是对不不带氧化性的酸更氧化性的酸更稳定。但定。但有机有机树脂脂不能在不能在强强酸、酸、强强碱碱 (浓度大于度大于2mol/L)中中长期浸泡和使用期浸泡和使用。一。一般情况下，交般情况下，交联度越高耐氧化性越好。有机度越高耐氧化性越好。有机树脂一般脂一般对还原原剂比比较稳定。定。1、化学、化学稳定性定性29高级教育物理物理稳定性包括定性包括机械机械强强度、耐磨度、耐磨损、耐、耐压力力负荷及荷及渗透渗透压变化化等。在等。在应用上，尤其在自用上，尤其在自动化操作上化操作上更更为重要。重要。无机无机载体耐体耐辐射性能比射性能比较好，而有机好，而有机载体均易降解体均
27、易降解。有机。有机载体在一般情况下，交体在一般情况下，交联度越高，度越高，物理物理稳定性越定性越强强。一般。一般对有机溶有机溶剂，包括醇、，包括醇、醛及及酮类都比都比较稳定。定。有机有机载体体热稳定性一般不如无机定性一般不如无机载体好体好，常，常见的凝胶型的凝胶型树脂使用的上限温度脂使用的上限温度为120，大孔，大孔树脂有的可达脂有的可达150。2、物理、物理稳定性定性30高级教育（四）（四）载体的体的环境效境效应载体上的功能基体上的功能基团处于聚合物于聚合物链的包的包围之中，因之中，因而功能基而功能基团的反的反应活性会受到聚合物活性会受到聚合物链的影响。的影响。这些影响些影响包括局部包括局部
28、浓度效度效应、扩散效散效应、分子、分子筛效效应、活性部位的隔离效、活性部位的隔离效应等。等。聚合物聚合物载体体对非均相反非均相反应中小分子反中小分子反应物的富集物的富集或排斥，使得反或排斥，使得反应速度比相速度比相应的均相反的均相反应大或小。大或小。1、局部、局部浓度效度效应如果一个反如果一个反应体系的反体系的反应速度与速度与载体的体的颗粒半径成粒半径成反比，反比，则说明此体系中存在明此体系中存在扩散限制作用。散限制作用。2、扩散效散效应31高级教育由于聚合物由于聚合物载体孔径不同体孔径不同对不同大小的底物分子不同大小的底物分子具有具有筛分作用，因而不同大小的分子具有不同的分作用，因而不同大小
29、的分子具有不同的反反应活性。活性。3、分子、分子筛效效应扩散作用的存在一般散作用的存在一般对反反应是不利的，但分子是不利的，但分子筛效效应的存在有的存在有时可以提高固相反可以提高固相反应的的选择性，而性，而低分子体系无此特性低分子体系无此特性。32高级教育减小扩散限制作用对反应的影响的方法：减小扩散限制作用对反应的影响的方法： 降低载体颗粒粒径降低载体颗粒粒径； 制备载体时制备载体时加入稀释剂以增大载体的孔体积加入稀释剂以增大载体的孔体积； 选择选择合适的溶剂体系合适的溶剂体系； 提高搅拌速度提高搅拌速度； 采用薄壳型载体采用薄壳型载体几乎可完全避免扩散限制作用。几乎可完全避免扩散限制作用。
30、采用采用较小小颗粒的聚合物粒的聚合物载体制得的体制得的试剂和催和催化化剂可以减小反可以减小反应物到达物到达这些物种活性部位的些物种活性部位的扩散限制作用，但粒径散限制作用，但粒径过小的小的载体体应用起来常常会用起来常常会引起引起处理上的麻理上的麻烦。因此研究工作。因此研究工作多采用粒径多采用粒径为50-200m的珠体作的珠体作载体。体。33高级教育指指载体将能自身反体将能自身反应的物种固定分离开，以避免的物种固定分离开，以避免同一物种多分子之同一物种多分子之间的副反的副反应发生，生，类似于均相似于均相反反应中的中的“稀稀释作用作用”。 采用以下措施可增大活性部位的隔离效采用以下措施可增大活性部
31、位的隔离效应： 增大聚合物的交增大聚合物的交联度；度； 降低降低载体的功能基化程度；体的功能基化程度； 降低反降低反应的温度的温度。4、活性部位的隔离效、活性部位的隔离效应34高级教育在固相合成的在固相合成的过程中，程中，连接基接基团是不可或缺的部分，是不可或缺的部分，它决定了它决定了目目标化合物能否在固相化合物能否在固相载体上体上进行活性行活性测定定，也决定了，也决定了是否具有适合的反是否具有适合的反应条件条件，以及，以及是否是否可以采用温和的或可以采用温和的或选择性的切割条件将性的切割条件将产物从固相物从固相载体上解离出来体上解离出来，因此直接关系到合成策略的成功，因此直接关系到合成策略的
32、成功与否。与否。三、三、连接体接体很多固相合成中的很多固相合成中的连接基接基团是是从从传统液相合成中的液相合成中的保保护基基团发展而来展而来的，的，执行与保行与保护基基团相似的作用。相似的作用。事事实上，上，组合固相合成技合固相合成技术中的中的“树脂脂-连接基接基团”单元可以考元可以考虑为一一类不溶的、固定化的保不溶的、固定化的保护基基团。然。然而，而，连接基接基团与保与保护基基团又有很多不同之又有很多不同之处。35高级教育（一）（一）连接体的性能接体的性能1、连接基接基团是一种双功能保是一种双功能保护基基。它一方面通它一方面通过一种容易切割的不一种容易切割的不稳定的定的键(如如酯键、酰胺胺键
33、等等)与目与目标分子相分子相连，另一方面又通，另一方面又通过一种一种相相对稳定的定的键(如如C C 键、醚键等等) 把目把目标分子固分子固定在固相定在固相载体上。体上。2、在、在组合固相合成技合固相合成技术中，把目中，把目标化合物从固相化合物从固相载体上解离出来的切割条件体上解离出来的切割条件不不仅取决于取决于连接基接基团的的类型、与型、与连接基接基团相相连的目的目标分子，而且分子，而且树脂脂类型及其上型及其上载量和粒度量和粒度对此也有重要的影响。此也有重要的影响。36高级教育37高级教育 在合成在合成过程中采用保程中采用保护基基团策略至少要考策略至少要考虑两两方面的方面的问题：（1）必必须保
34、保证受保受保护基基团在合成在合成过程中不受程中不受损害害；（2）不能引入很不能引入很难除去的除去的杂质。 而而连接基接基团不不仅要考要考虑以上两方面的以上两方面的问题，而且，而且理想的理想的连接基接基团还需具有一些新的特点需具有一些新的特点:(1) 由于由于需引入上需引入上载步步骤和和切割步切割步骤，理想的，理想的连接接基基团应该保保证在在这两个步两个步骤中的化学反中的化学反应都是定都是定量量进行的行的; (2) 对目目标分子分子进行化学反行化学反应时，连接基接基团应不受不受到影响到影响38高级教育（二）（二）连接基接基团的分的分类根据切割步根据切割步骤所采用的反所采用的反应条件，可以把常用的
35、条件，可以把常用的连接基接基团简单地分成以下地分成以下4 类：酸切割酸切割连接基接基团、碱切割碱切割连接基接基团、光切割光切割连接基接基团和和氧化氧化-还原切原切割割连接基接基团。1、酸切割、酸切割连接基接基团强强酸酸是固相合成中最常使用的是固相合成中最常使用的切割切割试剂之一之一。其中其中挥发性酸如性酸如HF 和和TFA(三氟乙酸三氟乙酸)，由于其反，由于其反应后剩余部分很容易除去，因此被广泛作后剩余部分很容易除去，因此被广泛作为切割切割试剂使用。使用。39高级教育以以酯类和和酰胺胺类连接基接基团最最为常常见，如琥珀，如琥珀亚酰胺胺碳酸碳酸酯连接基接基团 1 、二苯甲基、二苯甲基树脂脂240
36、高级教育在苯在苯环的的对位或位或邻位引入位引入给电子基子基团(如甲氧基等如甲氧基等)，增加了其在切割增加了其在切割过程中生成的碳正离子的程中生成的碳正离子的稳定性，定性，可以可以显著增加著增加连接基接基团对酸的敏感程度。酸的敏感程度。Wang 连接基接基团4 和和SASRIN( superacid sensitiveresin) 连接基接基团 (5) 比比Merrifield 羟甲基甲基树脂脂类连接接基基团对酸更敏感；而酸更敏感；而Rink 连接基接基团 (6)比相比相应的二的二苯甲基苯甲基树脂脂对酸更敏感，前者在弱酸性条件下即可酸更敏感，前者在弱酸性条件下即可实现切割。切割。41高级教育2、
37、碱切割、碱切割连接基接基团如下如下图所示的反所示的反应中，碱作中，碱作为亲核核试剂进攻攻酰肼连接基接基团，使，使发生分子内生分子内环化反化反应，生成吡，生成吡唑啉啉酮类产品。而在式品。而在式3 所示的反所示的反应中，碱作中，碱作为催化催化剂， 使使发生季生季铵盐的的-消除反消除反应, 得到叔胺得到叔胺产品。品。42高级教育碱作碱作为切割切割试剂可通可通过两种不同的途径，使两种不同的途径，使连接接基基团与目与目标分子之分子之间的化学的化学键断离。断离。（1）作作为亲核核试剂，发生生亲核加成或核加成或亲核消除反核消除反应；（2）通通过酸碱中和反酸碱中和反应，或在碱催化下，或在碱催化下发生消除生消除
38、反反应或成或成环反反应。43高级教育常常见的光切割的光切割连接基接基团带有有邻位硝基苯位硝基苯单元元 (7 ,8 , 9) ，其光化学反，其光化学反应切割机理涉及到从切割机理涉及到从邻位硝基到位硝基到亚硝基的硝基的转化及化及苄位位C H 键的断裂。的断裂。3、光切割、光切割连接基接基团44高级教育在光照的条件下，在光照的条件下，发生生夺取取氢的反的反应，生成活，生成活泼中中间体体a ，a 进一一步重排形成中步重排形成中间体体b，接着，接着发生生消去反消去反应而得到而得到羧酸酸产品。品。45高级教育用氧化用氧化-还原反原反应来来对目目标化合物化合物进行解离，是固行解离，是固相有机合成中相有机合成
39、中经常使用的方法，相常使用的方法，相应的的连接基接基团称称为氧化氧化-还原切割原切割连接基接基团。氧化。氧化-还原方法原方法经常常与其它切割方法与其它切割方法(如酸碱、如酸碱、亲核、核、亲电和光化学等和光化学等方法方法) 同同时采用。采用。这类连接基接基团还可以可以进一步一步细分分为还原性切割和氧化性切割原性切割和氧化性切割连接基接基团。4、氧化、氧化-还原切割原切割连接基接基团目前广泛用于固相有机合成的目前广泛用于固相有机合成的还原方法原方法主要有主要有4 种：种：催化催化氢化化、二硫化物二硫化物还原原、脱磺酸基作用脱磺酸基作用和和金属金属氢化物化物还原原。而。而氧化的方法氧化的方法主要有主
40、要有臭氧氧化臭氧氧化法法和采用其它如和采用其它如CAN（硝酸铈铵硝酸铈铵 ）、）、DDQ（2,3-二氯二氯-5,6-二氰基二氰基-1,4-苯醌苯醌 ）、）、m-CPBA（间氯过氧化苯甲酸间氯过氧化苯甲酸 ） 等氧化等氧化剂的方法的方法。46高级教育可以引入一系列基可以引入一系列基团(如碳如碳链) 在在连接基接基团与固与固相相载体之体之间作作为隔离隔离单元，其形式元，其形式为：（三）具有特殊功能的（三）具有特殊功能的连接基接基团1、带隔离隔离单元元( spacer) 的的连接基接基团（1）使反）使反应活性点活性点远离固相离固相载体，从而在一定程体，从而在一定程度上度上克服了固液两相反克服了固液两
41、相反应速度慢的缺点速度慢的缺点。（2）可以）可以专门赋予予树脂材料溶解特性，使其脂材料溶解特性，使其更好更好地与溶地与溶剂相溶相溶。（3）还可以可以改改变连接基接基团复复杂的的电子效子效应和减少和减少空空间位阻效位阻效应，从而改，从而改变连接基接基团的切割条件。的切割条件。隔离隔离单元的作用：元的作用：47高级教育在在Merrifield 羟甲基甲基树脂脂(14) 上引入上引入亲水性的聚乙水性的聚乙二醇二醇链(如如15 ,TentaGel 树脂脂)，可以增加，可以增加树脂材料脂材料的水溶性。的水溶性。与与传统的的Merrifield 羟甲基甲基树脂脂(14) 比比较，引入一，引入一个个亚甲基作
42、甲基作为隔离隔离单元元(16) ，明，明显增加了增加了对酸的酸的稳定程度。定程度。48高级教育（4）使）使树脂反脂反应活性位点彼此活性位点彼此远离，从而可以离，从而可以抑抑制交制交联和多偶合等副反和多偶合等副反应。下面一个例子下面一个例子综合合说明了引入隔离明了引入隔离单元元给固相合成固相合成带来的好来的好处Kobayshi 研究小研究小组比比较研究了研究了Merrifield 氯甲基甲基树脂脂(17) 、Wang 型型树脂脂(4) 以及他以及他们自制的自制的CMPP (5-(4- Chloromethylphenyl ) pentyl-polystyrene ) 树脂脂(18) 。实验表明，
43、表明，CMPP 树脂不脂不仅切割条件温和，而且在上切割条件温和，而且在上载率、率、收率等方面都有所改收率等方面都有所改进。49高级教育大多数大多数连接基接基团在切割完在切割完毕之后留下一个残基之后留下一个残基官能官能团在目在目标化合物上，如化合物上，如羟基、基、酰胺基、胺基、羧基基等。但是，等。但是，对一些化合物一些化合物库的合成，残基的存在的合成，残基的存在并不是所希望的。并不是所希望的。为了解决了解决这个个问题，固相合成，固相合成化学家化学家们专门设计了一了一类无痕迹无痕迹连接基接基团。2、无痕迹、无痕迹连接基接基团(traceless linker)无痕迹无痕迹连接基接基团，顾名思名思义
44、，即是，即是在合成在合成结束以束以后，目后，目标化合物没有留下任何固相合成的痕迹化合物没有留下任何固相合成的痕迹。1995 年年,Pluntett和和Chenera 首次首次设计出了两种无出了两种无痕迹痕迹连接基接基团。较早的早的时候，无痕迹候，无痕迹连接基接基团指指的是在切割部位形成新的的是在切割部位形成新的C H或或C C 键的那的那一一类连接基接基团。50高级教育现在，无痕迹在，无痕迹连接基接基团的定的定义有所有所扩大，大，只要在只要在切割点没有引入切割点没有引入杂原子原子(如氧、氮、硫等如氧、氮、硫等) ，包括生，包括生成芳基、成芳基、烷基等，都可以称基等，都可以称为无痕迹切割无痕迹切
45、割。因此，。因此，在切割在切割过程中程中发生生诸如如环加成加成这样的反的反应的的连接接基基团也也该归入无痕迹入无痕迹连接基接基团的范畴。的范畴。有些文献把在切割有些文献把在切割过程中程中通通过芳芳环与胺与胺类的的亲核取代反核取代反应，或，或通通过Hafmann 消去反消去反应来切割叔来切割叔胺胺类化合物化合物产品的品的连接功能基也称接功能基也称为无痕迹无痕迹连接基接基团。51高级教育（1）最常）最常见的无痕迹的无痕迹连接基接基团：有机硅有机硅烷类连接接功能基功能基，如芳基三，如芳基三烷基硅基硅烷 (19 , 20 , 21) 、芳基二、芳基二烷基硅基硅醚 (22) 和和烯丙基硅丙基硅烷 (23
46、) 等。等。这类连接基接基团是从目前广泛使用的有机硅保是从目前广泛使用的有机硅保护基基发展而来的，展而来的，其切割方法与有机硅保其切割方法与有机硅保护基的脱保基的脱保护方法有所方法有所类似。似。52高级教育（2）另一）另一类较为常常见的无痕迹的无痕迹连接基接基团是通是通过脱脱羧基反基反应来切割目来切割目标化合物的化合物的连接基接基团。在酸性。在酸性条件下，与条件下，与羧基相基相连的的亚甲基可以被活化，从而甲基可以被活化，从而发生脱生脱羧基化作用。基化作用。 如式如式5 、式、式6 所示的反所示的反应即是属于用脱即是属于用脱羧基化基化作用来作用来实现无痕迹切割的两种分无痕迹切割的两种分别制制备芳
47、基胺基芳基胺基酮和和氰基乙基乙脒的固相合成方法。的固相合成方法。53高级教育 早在早在1971 年，年，Kenner首次提出了首次提出了“安全拉手安全拉手”的概念，之后因的概念，之后因为其其显著的著的优点得到广泛的点得到广泛的应用。用。 所所谓“安全拉手安全拉手”的原理是的原理是连接基接基团的最初化学的最初化学结构构对化合物化合物库的合成条件是的合成条件是稳定的，不定的，不发生反生反应，但它可以通但它可以通过一个一个简单的化学的化学转化而活化化而活化，随后可，随后可以以发生切割反生切割反应将目将目标化合物从固相化合物从固相载体上切割下体上切割下来。来。这类连接功能基的切割接功能基的切割过程涉及
48、到两个步程涉及到两个步骤： 先活化先活化连接基接基团；然后再；然后再实施真正意施真正意义上的切割。上的切割。3、安全拉手型、安全拉手型连接基接基团(safety-catch linker)安全拉手型安全拉手型连接基接基团的的主要主要优点点：可以保可以保证连接基接基团不受到合成不受到合成过程中的后程中的后续反反应影响影响54高级教育在一系列的固相反在一系列的固相反应结束之后，束之后，经过活化步活化步骤把把对切割切割试剂稳定的定的linker A 转化成化成对切割切割试剂敏感的敏感的linker B ，然后再把目，然后再把目标分子从固相分子从固相载体上体上释放出放出来。通来。通过这样一种机制，可巧
49、妙地避免后一种机制，可巧妙地避免后续反反应对连接基接基团的影响的影响其其过程示意程示意图如式如式7。55高级教育目前，文献目前，文献报道的安全拉手型道的安全拉手型连接基接基团主要有如下主要有如下几种几种类型：型：(1) Kenner 型安全拉手型安全拉手连接基接基团 以磺以磺酰胺基胺基作作为连接功能基，把接功能基，把氮上的氮上的氢原原子子烷基化基化而而实现连接基接基团的活化。在的活化。在N 烷基化之基化之前，磺前，磺酰胺胺键对强强亲核核试剂和和强强碱溶液都是碱溶液都是稳定定的；的；烷基化以后，由于基化以后，由于邻近基近基团的吸的吸电子子诱导效效应，使，使羰基活化，基活化，连接功能基从一种接功能
50、基从一种稳定的形式定的形式转化化为不不稳定形式。定形式。56高级教育上式上式8 所示，以二氮甲所示，以二氮甲烷作作为烷基化基化试剂，用，用0.5M 的的NaOH 溶液作溶液作为切割切割试剂制制备羧酸，而用酸，而用0.5M的的二二烷基胺溶液作基胺溶液作为切割切割试剂则可以制可以制备酰胺。胺。57高级教育Maclean 报道了道了酰氨基位于固相氨基位于固相载体与磺体与磺酰基之基之间的新型的新型Kenner 安全拉手安全拉手连接基接基团，可以用于制，可以用于制备磺胺磺胺类化合物化合物库 (式式9) 。58高级教育Marshall 型安全拉手型安全拉手连接基接基团的的设计原原则是是基于基于醚与与砜的的
51、转化反化反应。在活化之前，硫。在活化之前，硫醚基基团对切切割条件是割条件是稳定的。定的。经氧化硫氧化硫醚生成生成砜后，后，砜基的基的吸吸电子子诱导效效应使使碳原子活化，有利于碳原子活化，有利于亲核核试剂的的进攻。用胺、氨基酸等攻。用胺、氨基酸等亲核核试剂实现对目目标化化合物的切割合物的切割 (式式10) 。(2) Marshall 型安全拉手型安全拉手连接基接基团59高级教育Wieland 型安全拉手型安全拉手连接基接基团指的是指的是苄位位联胺胺连接功能基。接功能基。苄位位联胺胺经氧化可形成具有更高反氧化可形成具有更高反应活性的活性的二氮二氮烯，从而，从而实现连接基接基团的活化，然后的活化，然
52、后与各种与各种亲核核试剂反反应来切割目来切割目标化合物化合物(式式11) 。(3) Wieland 型安全拉手型安全拉手连接基接基团60高级教育复合型复合型连接基接基团指的是固相合成体系中指的是固相合成体系中存在两个存在两个或两个以上的基或两个以上的基团可以作可以作为连接功能基接功能基，其形式，其形式图2 所示：所示：4、 复合型复合型连接基接基团(multidetachable linker)61高级教育复合型复合型连接基接基团主要主要应用：用：（1）可以根据切割条件的不同而制）可以根据切割条件的不同而制备不同的不同的产物。物。 如如苄胺基胺基Wang 树脂在脂在强强酸性条件下酸性条件下(T
53、MSOTf ：三三氟甲磺酸三甲基硅酯氟甲磺酸三甲基硅酯或或TFA：三氟乙酸三氟乙酸 )切割，得到的切割，得到的产物是物是酚酚类；而在氧化性条件下；而在氧化性条件下(DDQ：2,3-二氯二氯-5，6-二氰二氰-1，4-苯苯 )切割，得到的切割，得到的产物是胺物是胺类(式式12)62高级教育（2）使用）使用这种方法种方法对产品的分析品的分析检测非常方便非常方便在复合在复合连接基接基团中引入有利于分析中引入有利于分析检测的片断，使的片断，使之置于两之置于两连接功能基接功能基(图2 的的linker A 与与linker B) 之之间。这样，有，有选择地少量切割地少量切割连接基接基团A，得到化，得到化
54、合物中就合物中就带有有利于分析有有利于分析检测的片断，使分析的片断，使分析检测变得方便、准确且不造成得方便、准确且不造成产品的大量品的大量损失。分析失。分析检测结果果满意之后，再意之后，再选择性切割性切割连接基接基团B ，即可，即可得到目得到目标化合物。化合物。63高级教育四、固相法在多四、固相法在多肽合成合成领域的域的应用用 多多肽合成的化学方法是有机合成和合成的化学方法是有机合成和药物合成物合成的一个非常特殊的分支。化学多的一个非常特殊的分支。化学多肽合成，是按照合成，是按照设计的氨基酸的氨基酸顺序，通序，通过定向形成定向形成酰胺胺键方法得方法得到目到目标分子。从理分子。从理论上上讲这并不
55、复并不复杂，但，但实施起施起来却非常困来却非常困难。简单的的羧酸与胺酸与胺之之间形成形成酰胺胺键,一般是一般是先将先将羧基基转变成一个活成一个活泼的的羧基衍生物基衍生物(如如酰氯或酸或酸酐) 再与胺作用再与胺作用，或者在反，或者在反应体系中加体系中加入入缩合合剂。64高级教育 氨基酸之氨基酸之间形成形成酰胺胺键情况情况则复复杂得多，每一得多，每一个氨基酸既含有氨基，同个氨基酸既含有氨基，同时又含有又含有羧基。如果将一基。如果将一种氨基酸的种氨基酸的羧基活化，基活化，则其可以和同一种或另一种其可以和同一种或另一种氨基酸分子的氨基反氨基酸分子的氨基反应；如果将几种氨基酸混合在；如果将几种氨基酸混合
56、在一起，加入一起，加入缩合合剂，则只能得到由具有多种不同氨只能得到由具有多种不同氨基酸基酸顺序的多序的多肽组成的混合物。成的混合物。 随着随着肽链的增的增长，副，副产物更多，合成将更困物更多，合成将更困难。65高级教育Merrifield创建并建并发展了多展了多肽的固相合成方法之的固相合成方法之后后，多多肽研究研究领域域发生了划生了划时代的代的变化。化。固相方固相方法以快速法以快速简便的操作和高便的操作和高产率率显示了无可比示了无可比拟。的的优越性，越性，应用用这一神奇的方法几乎可以随心所一神奇的方法几乎可以随心所欲地合成任何多欲地合成任何多肽。其基本原理如下。其基本原理如下图所示所示:66高
57、级教育用固相方法合成具有特定氨基酸用固相方法合成具有特定氨基酸顺序的多序的多肽必必须满足足3 个条件：个条件：1、通常把要合成、通常把要合成多多肽的的羧基端基端键合到固相合到固相载体上体上，然后然后从从氨基端氨基端逐步增逐步增长肽链；2、需要、需要对暂不参与形成不参与形成酰胺胺键的氨基加以保的氨基加以保护,同同时对氨基酸氨基酸侧链上的活性基上的活性基团也要保也要保护，反，反应完成后再将保完成后再将保护基基团除去；除去；3、对参与形成参与形成酰胺胺键的的羧基必基必须进行活化行活化。67高级教育（一）聚合物（一）聚合物载体和体和连接分子接分子（1）对载体的要求：体的要求：a. 用于固相合成多用于固
58、相合成多肽的的载体体在合成条件下在合成条件下应是惰性是惰性的的、不溶性的交不溶性的交联聚合物聚合物，并，并能能够对单体中活性基体中活性基团进行行选择性保性保护和去保和去保护;b. 连接反接反应物到物到载体上的方法体上的方法应便于在合成便于在合成过程中程中分析反分析反应过程且最后程且最后给出目出目标物物时，可以可以选择性地性地从从载体上裂解下一部分或全部体上裂解下一部分或全部产物物。1、聚合物、聚合物载体体68高级教育（2）可供）可供选择的的载体体类型型a. 微孔溶微孔溶胀型型 溶溶胀型型树脂机械脂机械强强度高，不易破坏，功能基化反度高，不易破坏，功能基化反应速度快，速度快，负载容量高，但容量高
59、，但须在溶在溶胀性能良好的溶性能良好的溶剂(如如氯仿、二仿、二氯甲甲烷、苯、二苯、二氯六六环、四、四氢呋喃等喃等) 中使用。中使用。b. 大孔非溶大孔非溶胀型型 非溶非溶胀型型树脂反脂反应后易于后易于过滤回收，活性基的可接近性好，回收，活性基的可接近性好，对反反应物的物的扩散阻力小，几乎可在任何溶散阻力小，几乎可在任何溶剂中使用。中使用。 在大多数固相合成多在大多数固相合成多肽中，溶中，溶胀型型树脂均脂均优于非溶于非溶胀型型树脂。例如，聚苯乙脂。例如，聚苯乙烯树脂被广泛用脂被广泛用于固相多于固相多肽的合成，它很容易由的合成，它很容易由单体制得，也容体制得，也容易功能基化。易功能基化。69高级教
60、育2、连接分子接分子假如与假如与树脂相脂相连的的肽的的C 末端氨基酸末端氨基酸为酰胺胺类型型，可可选用用Wang 法制法制备的的对苄氧苯甲醇氧苯甲醇(HMP) 树脂脂。其其优点在于点在于:对常用反常用反应介介质如二甲基甲如二甲基甲酰胺胺(DMF) 和二和二氯甲甲烷(DCM) 等等有一定的溶有一定的溶胀能力能力;有足有足够的机械的机械强强度度，能，能经受住受住胀缩、酸碱、碰撞、酸碱、碰撞等苛酷的等苛酷的处理条件理条件;活性基活性基团均匀地分布均匀地分布于于较宽裕的支持体网格空裕的支持体网格空间，这空空间将允将允许延延长了的了的肽键有有较大的回旋余地大的回旋余地;70高级教育 因因为树脂脂键合的合
61、的连接分子不接分子不仅存在于存在于树脂脂颗粒粒的表面，也存在于的表面，也存在于颗粒的孔道或孔穴中，所以粒的孔道或孔穴中，所以固相固相接接肽反反应的速度要比液相法慢的速度要比液相法慢。固相接。固相接肽反反应的速的速度度为扩散速度等因素所控制，即散速度等因素所控制，即决定于低分子量反决定于低分子量反应物和物和试剂向聚合物向聚合物键合的合的连接分子部位的接分子部位的扩散速散速度度。所以，固相合成中。所以，固相合成中溶溶剂的性的性质也起重要作用也起重要作用。具有具有规则的几何形状，的几何形状，较小的厚度小的厚度，溶，溶质分子可以分子可以迅速地从溶液中迅速地从溶液中扩散到各个活性基散到各个活性基团附近而
62、不受阻断。附近而不受阻断。71高级教育（二）氨基的保（二）氨基的保护方法方法氨基是氨基是亲核性很核性很强强的基的基团。氨基。氨基经酰化后，化后，亲核性消失，核性消失，因此因此对游离氨基游离氨基实施施酰化是保化是保护氨基的基本方法。但是，氨基的基本方法。但是，考考虑到到肽键形成后，形成后，应能在温和条件下将保能在温和条件下将保护基除去，因基除去，因此此对氨基保氨基保护基有特殊要求。基有特殊要求。氨基保氨基保护基：基：9-芴甲氧芴甲氧羰基基(Fmoc)；叔丁氧叔丁氧羰基基(tert-butoxycarbonyl group , 简称称t-Boc) ；苄氧氧羰基基(carbobenzoxy grou
63、p , 简称称CBz) ；对甲苯磺甲苯磺酰基基( p-toluenesulfonyl , 简称称Tosyl) ；三苯甲基三苯甲基(triphenylmethyl , 简称称Trityl ) 等等72高级教育叔丁氧羰基（叔丁氧羰基（t-Boc 基）基）是常用的氨基保是常用的氨基保护基基。二叔丁基二碳酸。二叔丁基二碳酸酯(di-t-butyldicarbonate) 与氨基酸作用形成与氨基酸作用形成t-Boc-氨基氨基酸，酸，可以有效地达到保可以有效地达到保护氨基氨基的作用。的作用。t-Boc 基基可以在酸性条件下以气可以在酸性条件下以气态形式被除去，形式被除去，产物容物容易分离。易分离。73高级
64、教育苄氧氧羰基（基（CBz）CBz也是一种常用的氨基保也是一种常用的氨基保护基。基。CBz在弱酸性条在弱酸性条件下比件下比较稳定，但在催化定，但在催化氢解条件下容易被除去。解条件下容易被除去。产物也容易分离。物也容易分离。9-芴甲氧芴甲氧羰基（基（Fmoc）特点是特点是对酸酸稳定，可被碱脱除定，可被碱脱除。Fmoc 基基团有特征有特征性紫外吸收，易于性紫外吸收，易于监测反反应的的进行，行，给自自动化合化合成多成多肽带来方便。来方便。74高级教育（三）接（三）接肽反反应方法方法在固相合成中，将在固相合成中，将肽链连接在高分子接在高分子载体上的体上的最最大大优点点是是合成中所有的合成中所有的纯化步
65、化步骤都被省略都被省略，而以，而以简单的冲洗和的冲洗和过滤肽树脂脂代之。并且所有反代之。并且所有反应及及操作均在一个反操作均在一个反应器中器中进行，克服了液相法合成行，克服了液相法合成长肽分子分子时在溶液中在溶液中难以溶解的以溶解的问题。但。但为了保了保证固相多固相多肽合成能得到合成能得到单一的一的肽，要求每一步的要求每一步的缩合反合反应都都趋于完全于完全，因此它，因此它对合成反合成反应的要求的要求也就比在液相反也就比在液相反应时更高。更高。75高级教育要求：要求：1、反反应快快2、侧链保保护基和基和肽与与树脂的脂的连接在整个接接在整个接肽反反应过程中保持程中保持稳定定。3、为了便于固相反了便
66、于固相反应时进行行搅拌或振拌或振荡，一般，一般是是用用10 ml 溶溶剂对1 g 树脂的比例脂的比例。这就就限制了限制了反反应物的物的浓度度，而不能象液相合成那，而不能象液相合成那样选用很用很高的反高的反应物物浓度，因而反度，因而反应速度也受到影响。速度也受到影响。适合于固相上的接适合于固相上的接肽反反应的方法的方法较少少，如，如缩合合剂法、混合酸法、混合酸酐法、法、酰氯法、活化法、活化酯法和原位法和原位法法等。等。76高级教育1、原位法、原位法(DCC 法法)直接加直接加N,N-二二环己基碳二己基碳二亚胺胺(DCC) 和保和保护氨氨基酸到基酸到树脂中脂中进行反行反应的方法称的方法称为原位法原
67、位法。该法法操作操作简便，反便，反应速度快，速度快，产率高。率高。DCC先与一分子氨基酸的先与一分子氨基酸的羧基反基反应，生成，生成类似酸似酸酐的中的中间产物。物。这种不种不稳定的中定的中间物能物能够进一步一步与第二分子氨基酸的氨基作用，形成与第二分子氨基酸的氨基作用，形成肽键。反。反应中中产生的生的DCU（ 1,3-二二环己基己基脲）不溶于大多数不溶于大多数有机溶有机溶剂，容易与，容易与产物分离。物分离。77高级教育但其但其主要缺点主要缺点是：在反是：在反应中生成的副中生成的副产物物(DCU，1,3-二二环己基己基脲 ) 在接在接肽溶溶剂(DCM) 中的溶解度很中的溶解度很小，要将其洗小，要
68、将其洗涤除去除去需花需花费大量的溶大量的溶剂和和时间，甚至甚至虽经多次洗多次洗涤，仍会有少量吸附在仍会有少量吸附在树脂内部脂内部的空隙中而影响以后的反的空隙中而影响以后的反应。而且活化和。而且活化和缩合在合在一起一起进行，前述副行，前述副产物若不能物若不能预先除去，就会有先除去，就会有连接在接在肽上的危上的危险。78高级教育2、对称酸称酸酐法法在在DCC 法的固相合成中，如果是采用在加入法的固相合成中，如果是采用在加入羧基基组分之前先加入分之前先加入DCC 的反的反应步步骤，则活化中活化中间体体一部分由保一部分由保护的的羧基基组分先与分先与DCC 反反应生成生成对称称酸酸酐。对称酸称酸酐法法是
69、一种非常好的接是一种非常好的接肽方法，操作方法，操作简单，产物物纯度很好，尤其适合度很好，尤其适合小分子小分子肽的合成。的合成。优点：点：1、接、接肽反反应后的后的产物中不存在用物中不存在用DCC 法法时所所产生生的、溶解度的、溶解度较小的小的DCU 副副产物物;79高级教育2、活性很高，接、活性很高，接肽反反应的速度很快，大多数保的速度很快，大多数保护氨氨基酸基酸酐的接的接肽反反应时间只需只需1530 s 即可达到即可达到99 % ，少数空，少数空间阻碍阻碍较大的保大的保护氨基酸氨基酸酐的接的接肽反反应也也只要只要38 min即可达到即可达到99 %3、对称酸称酸酐可以被合成，并以可以被合成
70、，并以结晶的形式存在，有晶的形式存在，有利于保存。利于保存。缺点：缺点：1、由于制、由于制备一分子的一分子的对称酸称酸酐需要两分子的保需要两分子的保护氨基酸，因此氨基酸，因此对称酸称酸酐法的保法的保护氨基酸的用量大，氨基酸的用量大，比比较浪浪费。2、需要注意的、需要注意的问题是是保持保持树脂的溶脂的溶胀性非常重要。性非常重要。80高级教育在在DCC 缩合反合反应中，加入某些添加中，加入某些添加剂不不仅可减少副反可减少副反应，而且可提高，而且可提高产率。常用的率。常用的添加添加剂有有N-羟基琥珀基琥珀酰亚胺胺(HOSu)，1-羟基苯并三氮基苯并三氮唑(HOBt)和和3-羟基基-4-氧氧-3 ,
71、4-二二氢-1 , 2 , 3-苯并三氮苯并三氮嗪(HOObt) 。DCC-HOBt 作用机制如作用机制如图2 所示所示3、缩合合剂法法81高级教育82高级教育（四）未反（四）未反应氨基的封氨基的封闭由于在固相合成中，第一由于在固相合成中，第一轮缩合循合循环所留下的未反所留下的未反应氨基将会在第二氨基将会在第二轮缩合循合循环中中继续和和羧基基组分反分反应，产生在生在肽链的内部少掉某一个氨基酸的的内部少掉某一个氨基酸的内缺失内缺失肽。这些内缺失些内缺失肽的理化性的理化性质很可能和所需要很可能和所需要产物物的性的性质非常相近，从而非常相近，从而给最后最后产物的物的纯化造成很大化造成很大的困的困难。
72、为了避免了避免这种缺失种缺失肽的生成，一般可以的生成，一般可以选用主用主动封封闭氨基的氨基的办法。其方法有法。其方法有:83高级教育(1) 用醋用醋酐或乙或乙酰咪咪唑乙乙酰化化; (2) 用甲用甲酰异丙异丙烯酯甲甲酰化化;(3) 用用荧光胺反光胺反应; (4) 用用3-硝基硝基邻苯二甲酸苯二甲酸酐反反应;(5) 用用3-磺酸丙酸的内酸磺酸丙酸的内酸酐反反应。最有效的方法：最有效的方法：选用醋用醋酐(1 mol/L) 在三乙胺在三乙胺(0. 3 mol/L) 于于DMF 或或DCM中中对树脂反脂反应20 min 到到2 h，或者用醋，或者用醋酐-吡吡啶(1 1) 在在25 下反下反应2 h，可使
73、残余氨基被乙可使残余氨基被乙酰化。化。84高级教育（五）脱去保（五）脱去保护基和基和树脂脂合成合成肽的最的最终脱保脱保护基和从基和从树脂上裂解不脂上裂解不仅决定决定合成的成合成的成败，而且也决定了，而且也决定了侧链保保护基的基的选择等等固相合成多固相合成多肽的的计划的确立，因此是划的确立，因此是肽合成中极合成中极重要的重要的环节。Na /液氨法是液氨法是较早使用的方法，但因早使用的方法，但因为强强碱性反碱性反应会引起某些副反会引起某些副反应，已不太常用。目前最常用，已不太常用。目前最常用的脱保的脱保护基系基系统是是三氟乙酸三氟乙酸( TFA)、HF、有机有机磺酸磺酸( TFMSA：三氟甲磺酸：
74、三氟甲磺酸 、MSA：甲基磺酸：甲基磺酸) 和和含硅含硅试剂( TMSBr 、TMSOTf：三氟甲磺酸三三氟甲磺酸三甲基硅酯甲基硅酯 ) 。85高级教育TFA(三氟乙酸三氟乙酸) 法可以脱除一些不耐酸的保法可以脱除一些不耐酸的保护基，如基，如Boc 、t-Bu、金、金刚烷氧氧羰基基(Adoc) 等。本等。本法比法比较温和，副反温和，副反应少，越来越多地少，越来越多地应用于固相用于固相合成法中。合成法中。TFA 法脱除保法脱除保护基及裂解基及裂解树脂上脂上肽链的操作比的操作比较简单，只要在只要在样品中加入适量三氟品中加入适量三氟乙酸振乙酸振摇或或搅拌至完全溶解拌至完全溶解，反，反应时间随具体情随
75、具体情况而定。况而定。86高级教育此此法法的的基基本本过过程程是是：将将目目标标多多肽肽的的C-C-端端羧羧基基以以共共价价键键形形式式与与一一个个不不溶溶性性的的高高分分子子树树脂脂相相连连，然然后后以以这这个个氨氨基基酸酸的的氨氨基基作作为为起起点点，与与另另一一分分子子氨氨基基酸酸的的羧羧基基作作用用（用用DCCDCC作作偶偶联联剂剂）形形成成肽肽键键。不不断重复这一过程，即可以得到目标多肽产物。断重复这一过程，即可以得到目标多肽产物。合合成成反反应应完完成成后后，去去除除保保护护基基，将将肽肽链链与与树树脂脂分分离，即得到目标产物。离，即得到目标产物。Boc 固相法合成多固相法合成多肽
76、：即是用即是用经典的典的Merrifield 固固相法合成多相法合成多肽，主要是依据保，主要是依据保护基基对酸敏感度的酸敏感度的明明显差异，差异，进行行选择性脱除。性脱除。87高级教育88高级教育 多多肽合成的成功与采用的活化、偶合成的成功与采用的活化、偶联方法等方法等有关，但更多的是取决于有关，但更多的是取决于选择性保性保护-脱保脱保护策略。策略。在在“最小保最小保护”策略下，策略下，醇性和酚性醇性和酚性羟基、基、巯基、基、甚至甚至羧基，都可以不加保基，都可以不加保护，但，但只限于使用中度只限于使用中度活活泼的的酰化化剂，例如活，例如活泼酯。假如大量地使用。假如大量地使用酰化化剂，或者当使用
77、更活，或者当使用更活泼的中的中间体体时，“最小保最小保护”策略就不适用。策略就不适用。89高级教育 在固相在固相载体上增体上增长肽链，如果使用酸如果使用酸酐或或DCC-HOBt方法方法，就需要更大的保，就需要更大的保护，在极端，在极端情况下就是情况下就是“最大保最大保护”。在中等保。在中等保护或最大保或最大保护策略中，脱保策略中，脱保护时的的选择性至关重要。性至关重要。-氨基的保氨基的保护基在基在酰化前必化前必须脱去脱去，而脱保，而脱保护过程中，程中，侧链功能基的保功能基的保护基又不基又不应受到影响。受到影响。所以，除了所以，除了暂时性的保性的保护基外，也需要半永久基外，也需要半永久性的保性的
78、保护基，以防止基，以防止侧链对酰化化剂的的亲核核进攻。攻。最最终除去合成的除去合成的肽链上的一切保上的一切保护基是极基是极为关关键的操作，的操作，应当引起极大的注意，以便保当引起极大的注意，以便保证组合起来的合起来的肽链不受不受伤害。害。90高级教育新型新型Fmoc 固相多固相多肽合成方法合成方法的的优越性正在逐越性正在逐渐为人人们所所认识。即以。即以Fmoc 作作为-氨基的瞬氨基的瞬间保保护基，与作基，与作为C 端端羧基和一系列基和一系列侧链功能基的半功能基的半永久性保永久性保护基基(如如Boc 基基) 配套形成正交保配套形成正交保护。每。每步偶步偶联之后，用弱碱溶液脱之后，用弱碱溶液脱Fm
79、oc 保保护， 肽键形形成之后用三氟乙酸脱成之后用三氟乙酸脱侧链保保护。由于。由于结晶性的活晶性的活泼酯和和Fmoc-氨基酸的氨基酸的对称酸称酸酐可以得到，所以可以得到，所以该研究方法切研究方法切实可行，并很快得到广泛可行，并很快得到广泛应用。用。91高级教育固相合成方法可以同固相合成方法可以同时合成多种同一系列的合成多种同一系列的产物，即物，即平行合成法平行合成法。平行合成技。平行合成技术主要有主要有多多头合成、茶叶袋合成、茶叶袋法、光定向合成法、光定向合成等技等技术手段。手段。 下面以合成多下面以合成多肽为例例分分别进行行简要介要介绍。五、固相有机合成的方法五、固相有机合成的方法1、多、多
80、头合成法：合成法：多多头合成法合成法（multipin synthesis）又称又称为多多针法法。反反应容器容器则是与多是与多头装置相配合的具有一排排孔装置相配合的具有一排排孔穴的板。聚乙穴的板。聚乙烯针状小棒状小棒为固相固相载体，每体，每块板可板可固定几十只固定几十只间距适宜的，距适宜的，规则平行排列的小棒，平行排列的小棒，针状小棒与孔穴是契合的。状小棒与孔穴是契合的。92高级教育反反应时，先在，先在A部分一端部分一端联上上肽结构，构，B部分的孔穴部分的孔穴中加入保中加入保护好的氨基酸，将好的氨基酸，将A板板针头浸于相浸于相应滴定板滴定板孔穴中孔穴中进行行缩合反合反应，最后脱去保，最后脱去保
81、护基，但不从基，但不从载体上切下体上切下肽链，让肽悬挂于挂于树脂上可多次脂上可多次缩合，每合，每个反个反应池得到一种池得到一种纯的多的多肽。 产物物肽的氨基酸的氨基酸顺序序取决于孔穴内氨基酸的加入取决于孔穴内氨基酸的加入顺序。待反序。待反应结束之后，束之后，经过快速快速纯化得到多个不同的化得到多个不同的产物，可供物，可供筛选，也，也可平行地可平行地进行下一步反行下一步反应。93高级教育茶叶袋法（茶叶袋法（teabag method） 该法法设计了了带微孔微孔（=74m）的聚乙的聚乙烯小袋（小袋（1520） 作作为固相固相树脂的容器，装入固相脂的容器，装入固相载体体树脂珠。反脂珠。反应时反反应物
82、物试剂及各种溶及各种溶剂可自由穿透，而可自由穿透，而树脂珠脂珠则不出来，恰如泡入水中的茶袋。不出来，恰如泡入水中的茶袋。2、茶叶袋法：、茶叶袋法：反反应时将数个小袋浸入同一反将数个小袋浸入同一反应试剂中，中，进行脱行脱保保护-洗洗涤-缩合循合循环的固相接的固相接肽反反应，反，反应完成完成一步，可将小袋取出，投入另一反一步，可将小袋取出，投入另一反应器中器中进行下行下一步接一步接肽反反应，最后以每小袋生成一个，最后以每小袋生成一个组合，合，进行行处理使相关理使相关产物从物从树脂珠上裂解下来，每个小脂珠上裂解下来，每个小袋生成一种多袋生成一种多肽。94高级教育多多肽的的结构由反构由反应历程决定，可
83、以在袋上程决定，可以在袋上编号并号并记录相相应的反的反应历程。程。结构相同的构件可共同在构相同的构件可共同在一个大容器中一个大容器中缩合，既合，既节约了了试剂和溶和溶剂，又，又简化了操作。化了操作。光定向合成法（光定向合成法（light-directed parallel synthesis）是把固相技是把固相技术与光敏印刷与光敏印刷术相相组合的一种合成方法，合的一种合成方法，它涉及用光保它涉及用光保护基保基保护的策略。此法以玻璃片的策略。此法以玻璃片为载体，体，经过处理，使其表面理，使其表面带上氨基，再上氨基，再经反反应将光将光敏保敏保护基基NVOC（6-硝基藜芦氧硝基藜芦氧羰基）与玻璃片表
84、基）与玻璃片表面的氨基面的氨基结合。合。3、光定向合成法、光定向合成法95高级教育该保保护基可被基可被365nm 的紫外光光解切除。的紫外光光解切除。产物的物的分子多分子多样性与光照射形式有关。反性与光照射形式有关。反应时，不需要不需要反反应的位置用遮光片遮住，再用紫外灯的位置用遮光片遮住，再用紫外灯进行光照，行光照，则暴露部分暴露部分载体上的化学官能体上的化学官能团被脱保被脱保护。 然后然后整个玻璃片在偶整个玻璃片在偶联条件下浸没在需要条件下浸没在需要连接的接的氨基酸的溶液中，氨基酸的溶液中，则氨基酸氨基酸连同保同保护基一起基一起连接接到已到已经光照脱保光照脱保护的官能的官能团上。上。下一步，再下一步，再进行多次光照脱保行多次光照脱保护、偶、偶联的循的循环，可使多个氨基酸反可使多个氨基酸反应连成多成多肽。若采取多次不同。若采取多次不同部位的光照及偶部位的光照及偶联，可得到不同的多，可得到不同的多肽序列。序列。96高级教育
