Continuous Flow Liquid Phase Synthesis of Thymopentin Using Fluoride-labile Hydrophobic Tag

doi:10.7503/cjcu20240544

Abstract

Abstract:

A novel fluoride-sensitive carboxyl protecting group， 2-phenyl-2-triethylsilylethanol（PTESE）， as a hydrophobic tag was designed and synthesized. By integrating it with continuous flow chemistry， an efficient and green synthesis of peptide drugs was achieved in a microreactor system. The proposed approach employed ethyl acetate， a green solvent， to replace the environmentally unfriendly solvent N，N-dimethylformamide， thereby avoiding its potential reproductive toxicity. Cbz-protected amino acids were used for coupling reactions， and rapid and clean deprotection via hydrogenation was accomplished through a continuous flow palladium-carbon packed column， effectively circumventing the dependence on piperidine， a controlled substance required in Fmoc deprotection. Using this approach， high-purity thymopentin（crude purity>98%） was synthesized rapidly and efficiently. Compared to traditional solid-phase synthesis methods， this strategy reduced the Process Mass Intensity（PMI）. Additionally， the orthogonal protecting group PTESE can be removed with fluoride reagents， offering a new approach to synthesizing fully protected peptides， with significant potential in green， sustainable peptide synthesis.

Key words: Fluoride-labile, Hydrophobic tag, Thymopentin, Continuous flow liquid phase peptide synthesis

CLC Number:

O629.72

TrendMD:

LIU Dongmei, XU Yuanqiang, XIA Chao, ZHENG Jingjing, SU Xianbin. Continuous Flow Liquid Phase Synthesis of Thymopentin Using Fluoride-labile Hydrophobic Tag[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(4): 20240544.

Figures/Tables 7

References 30

1	Wang L.， Wang N. X.， Zhang W. P.， Cheng X. R.， Yan Z. B.， Shao G.， Wang X.， Wang R.， Fu C. Y.， Signal Transduct. Tar.， 2022， 7（1）， 48
2	Cabri W， Cantelmi P， Corbisiero D， Fantoni T， Ferrazzano L， Martelli G， Mattellone A， Tolomelli A.， Front. Mol. Biosci.， 2021， 8， 697586
3	Rasmussen J. H.， Bioorg. Med. Chem.， 2018， 26（10）， 2914—2918
4	Al Musaimi O.， de la Torre B. G.， Albericio F.， Green Chem.， 2020， 22（4）， 996—1018
5	Liu H.， Liu D. M.， Sun H. T.， Xia C.， Su X. B.， Chem. J. Chinese Universities， 2024， 45（7）， 20240024
	刘豪，刘冬梅，孙浩田，夏超，苏贤斌. 高等学校化学学报， 2024， 45（7）， 20240024
6	Martin V.， Egelund P. H. G.， Johansson H.， Le Quement S. T.， Wojcik F.， Pedersen D. S.， RSC Adv.， 2020， 10（69）， 42457—42492
7	Clapperton A. M.， Vera K. N. M.， Babi J.， Tran H.， ACS Sustainable Chem. Eng.， 2023， 11（35）， 13024—13032
8	Meroni D.， Djellabi R.， Ashokkumar M.， Bianchi C. L.， Boffito D. C.， Chem. Rev.， 2022， 122（3）， 3219—3258
9	Raheem S. J.， Schmidt B. W.， Solomon V. R.， Salih A. K.， Price E. W.， Bioconjugate Chem.， 2021， 32（7）， 1204—1213
10	Collins J. M.， Singh S. K.， White T. A.， Cesta D. J.， Simpson C. L.， Tubb L. J.， Houser C. L.， Nat. Commun.， 2023， 14（1）， 8168
11	Zhang L. M.， Jiang Z. Q.， Yang X.， Qian Y. X.， Wang M. X.， Wu S.， Li L. Y.， Jia F.， Wang Z. H.， Hu Z. Y.， Zhao M. Z.， Tang X. Y.， Li G.， Shang H. B.， Chen X. Y.， Wang W. Z.， Adv. Mater.， 2023， 35（2）， 2207330
12	Martelli G.， Cantelmi P.， Palladino C.， Mattellone A.， Corbisiero D.， Fantoni T.， Tolomelli A.， Macis M.， Ricci A.， Cabri W.， Ferrazzano L.， Green Chem.， 2021， 23（20）， 8096—8107
13	Yano S.， Mori T.， Kubota H.， Molecules， 2021， 26（12）， 3497
14	Li H. D.， Wang L. J.， Zhang L. Y.， Yang Y. X.， Jin Y.K.， Zhang J.， Liang T. G.， Sustain. Chem. Pharm.， 2024， 41， 101684
15	Sharma A.， Kumar A.， de la Torre B. G.， Albericio F.， Chem. Rev.， 2022， 122（16）， 13516—13546
16	Okada Y.， Takasawa R.， Kubo D.， Iwanaga N.， Fujita S.， Suzuki K.， Suzuki H.， Kamiya H.， Chiba K.， Org. Process Res. Dev.， 2019， 23（11）， 2576—2581
17	Li H. D.， Chao J.， Zhang Z. X.， Tian G.， Li J.， Chang N. H.， Qin C. G.， Org. Lett.， 2020， 22（9）， 3323—3328
18	Wu A.， Ramakrishna I.， Hattori T.， Yamamoto H.， Org. Biomol. Chem.， 2022， 20（44）， 8685—8692
19	Masui H.， Fuse S.， Org. Process Res. Dev.， 2022， 26（6）， 1751—1765
20	Hartrampf N.， Saebi A.， Poskus M.， Gates Z. P.， Callahan A. J.， Cowfer A. E.， Hanna S.， Antilla S.， Schissel C. K.， Quartararo A. J.， Ye X.， Mijalis A. J.， Simon M. D.， Loas A.， Liu S.， Jessen C.， Nielsen T. E.， Pentelute B. L.， Science， 2020， 368（6494）， 980—987
21	Fuse S.， Mifune Y.， Nakamura H.， TanakaH.， Nat. Commun.， 2016， 7， 13491
22	Otake Y.， Adachi K.， Yamashita Y.， Iwanaga N.， Sunakawa H.， Shamoto T.， Ogawa J. I.， Ito A.， Kobayashi Y.， Masuya K.， Fuse S.， Kuboa D.， Itoh H.， React. Chem. Eng.， 2023， 8（4）， 863—870
23	Sieber P.， Helv. Chim. Acta， 1977， 60（8）， 2711—2716
24	Wagner M.， Kunz H.， Synlett， 2000， 2000（3）， 400—402
25	Seifert C. W.， Paniagua A.， White G. A.， Cai L.， Li G. G.， Eur. J. Org. Chem.， 2016， 2016（9）， 1714—1719
26	Egelund P. H. G.， Jadhav S.， Martin V.， Castro H. J.， Richner F.， Le Quement S. T.， Dettner F.， Lechner C.， Schoenleber R.， Pedersen D. S.， ACS Sustainable Chem. Eng.， 2021， 9（42）， 14202—14215
27	Osako T.， Torii K.， Tazawaa A.， Uozumi Y.， RSC. Adv.， 2015， 5（57）， 45760—45766
28	Kekessie I.， Wegner K.， Martinez I.， Kopach M. E.， White T. D.， Tom J. K.， Kenworthy M. N.， Gallou F.， Lopez J.， Koenig S. G.， Payne P. R.， Eissler S.， Arumugam B.， Li C. F.， Mukherjee S.， Isidro⁃Llobet A.， Ludemann⁃Hombourger O.， Richardson P.， Kittelmann J.， Pedersen D. S.， van den Bos L. J.， J. Org. Chem.， 2024， 89（7）， 4261—4282
29	Constable D. J. C.， Jimenez⁃Gonzalez C.， Henderson R. K.， Org. Process Res. Dev.， 2007， 11（1）， 133—137
30	Martin V.， Jadhav S.， Egelund P. H. G.， Liffert R.， Castro H. J.， Krüger T.， Haselmann K. F.， Le Quement S. T.， Albericio F.， Dettner F.， Lechner C.， Schönleber R.， Pedersen D. S.， Green Chem.， 2021， 23（9）， 3295—3311

Entry	Glass microchannel reactor	Packed⁃bed reactor	Liquid⁃liquid Separator
Materials	Silicon glass	Stainless steel	OB⁃900 Hydrophobic PTFE membrane
External dimension/mm	152.4×152.4×11.0	Φ10×100	77×77×29
Volume/mL	3	7.85	0.45
Maximum pressure/MPa	2	—	2
Suitable temperature/℃	-25—200	—	< 90
Filling material	—	5% Pd/C catalyst； 6g	—

Entry	Glass microchannel reactor	Packed⁃bed reactor	Liquid⁃liquid Separator
Materials	Silicon glass	Stainless steel	OB⁃900 Hydrophobic PTFE membrane
External dimension/mm	152.4×152.4×11.0	Φ10×100	77×77×29
Volume/mL	3	7.85	0.45
Maximum pressure/MPa	2	—	2
Suitable temperature/℃	-25—200	—	< 90
Filling material	—	5% Pd/C catalyst； 6g	—

Entry	Cbz⁃AA⁃OH	Solvent	Temp./℃	Flow rate， X/（mL∙min^-1）	Residence time ^a /s	Conversion ^b （%）
1	Cbz⁃Val⁃OH	DCM	RT	5	18	＞99
2	Cbz⁃Val⁃OH	THF	RT	5	18	＞99
3	Cbz⁃Val⁃OH	2⁃MeTHF	RT	5	18	78
4	Cbz⁃Val⁃OH	EA	RT	5	18	＞99
5	Cbz⁃Val⁃OH	EA	40	5	18	＞99
6	Cbz⁃Val⁃OH	EA	60	5	18	＞99
7	Cbz⁃Val⁃OH	EA	RT	8	11.3	＞99
8	Cbz⁃Val⁃OH	EA	RT	10	9	＞99

Entry	Cbz⁃AA⁃OH	Solvent	Temp./℃	Flow rate， X/（mL∙min^-1）	Residence time ^a /s	Conversion ^b （%）
1	Cbz⁃Val⁃OH	DCM	RT	5	18	＞99
2	Cbz⁃Val⁃OH	THF	RT	5	18	＞99
3	Cbz⁃Val⁃OH	2⁃MeTHF	RT	5	18	78
4	Cbz⁃Val⁃OH	EA	RT	5	18	＞99
5	Cbz⁃Val⁃OH	EA	40	5	18	＞99
6	Cbz⁃Val⁃OH	EA	60	5	18	＞99
7	Cbz⁃Val⁃OH	EA	RT	8	11.3	＞99
8	Cbz⁃Val⁃OH	EA	RT	10	9	＞99

Entry	Flow rate， X/（mL∙min^-1）	H₂ pressure/MPa	Temp./℃	Solvent	Residence time ^a /s	Conversion ^b （%）
1	2	1.0	RT	EA	141.3	＞99
2	5	1.0	RT	EA	56.5	＞99
3	10	1.0	RT	EA	28.3	＞99
4	15	1.0	RT	EA	18.8	95
5	10	1.0	40	EA	28.3	＞99
6	10	1.0	60	EA	28.3	＞99
7	10	0.5	RT	EA	28.3	91
8	10	1.0	RT	MeOH	28.3	＞99
9	10	1.0	RT	THF	28.3	82