含两对二硫键多肽化合物的高效简便合成

doi:10.7503/cjcu20250233

摘要/Abstract

摘要：

采用三苯甲基(Trt)和乙酰氨甲基(Acm)作为半胱氨酸巯基侧链的保护基团, 分别以H₂O₂和I₂为氧化剂或脱保护试剂, 通过优化反应条件实现了“一锅”分步精准合成含有两对二硫键的多肽化合物. 该反应策略在中间步骤无需提纯, 操作简便且反应速度较快, 两对二硫键的构建可在20 min内完成. 研究结果表明, 该反应策略具有广泛的底物适用性. 利用该策略制备了一系列具有生物活性的多肽化合物, 包括含有色氨酸和甲硫氨酸的多肽, 并均获得了较高的总产率.

关键词: 二硫键, 一锅法, 精准, 高效, 合成

Abstract:

Using triphenylmethyl（Trt） and acetaminomethyl（Acm） as the protective groups of the cysteine thiol side chain， and H₂O₂ and I₂ as oxidants， respectively， through the optimization of reaction conditions， the "one-pot" step-by-step precise synthesis of polypeptide compounds containing two pairs of disulfide bonds was achieved. This reaction strategy does not require purification of the intermediate products， is easy to operate， and has a fast reaction rate. The two pairs of disulfide bonds in the polypeptide were completely constructed within 20 minutes. The research results show that this reaction strategy has wide substrate applicability. A series of biologically active peptide compounds， including those containing tryptophan and methionine， was obtained by adopting this strategy with high overall yields.

Key words: Disulfide bond, One-pot method, Precision, Efficient, Synthesis

中图分类号:

O629

TrendMD:

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图/表 8

Table 1 Influence of different reaction time on the construction of the first pair of disulfide bonds in SI

Entry	Buffer solution	Concentration/（mmol∙L^-1）	n（H₂O₂）/μmol	Reaction time/min	HPLC yield of compound 1b（%）
1	0.1 mol/L NH₄HCO₃	1	10	1	80
2	0.1 mol/L NH₄HCO₃	1	10	2	84
3	0.1 mol/L NH₄HCO₃	1	10	3	85
4	0.1 mol/L NH₄HCO₃	1	10	4	93
5	0.1 mol/L NH₄HCO₃	1	10	5	91
6	0.1 mol/L NH₄HCO₃	1	10	6	89
7	0.1 mol/L NH₄HCO₃	1	10	10	81

Table 2 Effect of the dosage of H2O2 and the concentration of NH4HCO3 solution on the construction ofthe first pair of disulfide bonds in SI

Entry	Buffer solution	n（H₂O₂）/μmol	Reaction time/min	HPLC yield of compound 1b （%）
1	0.1 mol/L NH₄HCO₃	2	4	61
2	0.1 mol/L NH₄HCO₃	4	4	83
3	0.1 mol/L NH₄HCO₃	7	4	86
4	0.1 mol/L NH₄HCO₃	10	4	93
5	0.1 mol/L NH₄HCO₃	20	4	74
6	0.2 mol/L NH₄HCO₃	10	4	90
7	0.5 mol/L NH₄HCO₃	10	4	93
8	1.0 mol/L NH₄HCO₃	10	4	89

Table 3 Effect of iodine dosage and reaction time on total SI yield

Entry	n（I₂）/μmol	Reaction time/min	Isolated yield of compound 1c （%）	Entry	n（I₂）/μmol	Reaction time/min	Isolated yield ofcompound 1c （%）
1	1	15	48	6	2	60	59
2	2	10	53	7	2	90	60
3	2	15	62	8	3	15	56
4	2	20	59	9	5	15	44
5	2	30	54

Fig.1 HPLC chromatograms(A) of linear SI with two free thiol groups(Cys3 and Cys13) and two cysteine residues protected by Acm (Cys2 and Cys7)(a), reaction of linear SI with H2O2 to construct the first disulfide bond in SI(b), reaction mixture of treated with I2 to construct the second disulfide bond in SI(c), purified SI(d), and the deconvoluted HRMS spectrum of SI (m/z 1352.5178, calcd. m/z 1352.5207)(B)HRMS spectrum of SI is shown in Fig.S6 of SI.

Fig.2 HPLC chromatograms(A) of linear Vc 1.1 with two free thiol groups(Cys2 and Cys8) and two cysteine residues protected by Acm(Cys3 and Cys16)(a), reaction of linear Vc 1.1 with H2O2 to construct the first disulfide bond in Vc 1.1(b), reaction mixture of treated with I2 to construct the second disulfide bond in Vc 1.1(c), purified Vc 1.1(d), and the deconvoluted HRMS spectrum of Vc 1.1(m/z 1805.6434, calcd. m/z 1805.6451)(B)HRMS spectrum of Vc 1.1 is shown in Fig. S12 of SI.

Fig.3 HPLC chromatograms(A) of linear ImI with two free thiol groups(Cys2 and Cys8) and two cysteine residues protected by Acm(Cys3 and Cys12) (a), reaction of linear ImI with H2O2 to construct the first disulfide bond in ImI(b), reaction mixture of treated with I2 to construct the second disulfide bond in ImI(c), purified ImI(d), and the deconvoluted HRMS spectrum of ImI(m/z 1350.4891, calcd. m/z 1350.4911)(B)HRMS spectrum of ImI is shown in Fig.S18 of SI.

Fig.4 HPLC chromatograms(A) of linear polypeptide compound containing Met with two free thiol groups(Cys2 and Cys8) and two cysteine residues protected by Acm(Cys3 and Cys16)(a), reaction of linear polypeptide compound containing Met with H2O2 to construct the first disulfide bond in polypeptide(b), reaction mixture of treated with I2to construct the second disulfide bond in polypeptide(c), purified polypeptide compound containing Met(d), and the deconvoluted HRMS spectrum of polypeptide compound containing Met (m/z 1776.5508, calcd. m/z 1776.5532)(B)HRMS spectrum of polypeptide compound containing Met is shown in Fig.S24 of SI.

Fig.5 HPLC chromatograms(A) of linear Apamin with two free thiol groups(Cys1 and Cys11) and two cysteine residues protected by Acm(Cys3 and Cys15)(a), reaction of linear Apamin with H2O2 to construct the first disulfide bond in Apamin(b), reaction mixture of treated with I2 to construct the second disulfide bond in Apamin(c), purified Apamin(d), and the deconvoluted HRMS spectrum of Apamin(m/z 2025.8921, calcd. m/z 2025.8939)(B)HRMS spectrum of Apamin is shown in Fig.S30 of SI.

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