肽的选择性羧基酰胺芳基化反应，很赞
文摘
科学
2024-08-06 09:00
四川
目前通过各种化学试剂、过渡金属催化或其他化学工具对肽的位点选择性官能团化已经进行了许多研究，但仍有许多挑战没有解决。在大多数情况下，官能团化主要发生在相对反应活性较高的反应位点（如−SH、−OH、−NH2等）或导向基团可达位点。在未编程肽中的一系列反应性基团中选择性靶向反应活性较低的官能团是有机合成和化学生物学中最具挑战性和潜在价值的转化之一。
C末端酰胺存在于超过50%的生物活性肽和肽激素中。酰胺化肽的治疗潜力已获得商业关注，如肽药物，他替瑞林、那法瑞林、降钙素和催产素（下图）。将芳基连接到酰胺基可以显著提高靶肽的生物活性、稳定性和渗透性，从而吸引了人们对肽药物发现和生物分子显色研究的极大兴趣。尽管经典的肽合成方法对于合成设计的肽是非常有效的，通常需要冗长的线性过程来用化学计量偶联试剂活化每个C-末端羧酸。反应性官能团的连续保护/脱保护和这些酰胺形成试剂的频繁使用不仅会降低反应的经济性，还会增加程序处理和产品纯化的工作量。随着C-末端肽酰胺的流行，C-末端酰胺的直接选择性芳基化对于构建生物学上感兴趣的芳基化肽具有很高的吸引力。它的成功将大大加速肽结构与功能之间关系的研究。与肽中Cys-、Lys-、Trp-和其他氨基酸残基直接芳基化的报道相比，芳基部分与肽中酰胺基的选择性连接仍然极为罕见（下图）。与其他N-、O-或S-基亲核氨基酸残基相比，主要障碍源于酰胺单元的反应性和亲核性相对较弱。这通常会在偶联过程中导致不希望的副反应发生。本期小编将给大家一种最新报道的肽中羧基酰胺的选择性芳基化方法，通过原位的银离子来封闭NH2，从而达到选择性地与羧基酰胺反应。
在小分子的芳基化反应中，底物中存在各种二级胺时（21，22，25），反应都选择性地与羧基酰胺反应，而不与活性更高的二级胺反应，产率大都中等以上；底物中存在羟基时（23-26），反应也选择性地与羧基酰胺反应；接着对多种含有C端羧基酰胺的二肽、三肽、四肽和五肽底物进行了考察，发现一些活性氨基酸残基，包括N-末端胺、赖氨酸、丝氨酸、酪氨酸、组氨酸、色氨酸、精氨酸和谷氨酸，能很好地耐受这些条件，以良好的产率和令人满意的选择性得到相应的羧酰胺N-芳基化产物（27-43）。复杂生物活性肽的化学选择性修饰进一步证明了反应的稳健性（下图）。β-酪蛋白-7是一种源自牛β-酪蛋白的生物活性阿片肽，运用该方法可以在羧酰胺位点被选择性标记，以46%的分离产率得到产物（44）。含有多个活性残基的生物活性肽TRP-7主要在伯酰胺位置反应得到产物（45），产率为25%，这可能是由于TRP-7的溶解性差。含有大量氨基酸残基如Pro、His、Thr、Trp、Tyr和Arg的治疗性肽萘法瑞林显示出对伯酰胺位点的良好反应选择性，并以合成有用的产率提供LSM产物（46）。肽标记和缝合作为潜在的药物治疗和化学探针已经引起了人们的广泛关注。然而，天然肽标记和缝合的锚定位点主要由反应性的Cys和Lys主导。本文的酰胺修饰策略具有优异的官能团耐受性和合成稳健性，为构建新的标记肽和缝合肽提供了一个有吸引力的锚定位点。因此，我们首先用生物素衍生物标记了肽药物纳法瑞林，该衍生物被广泛用于化学蛋白质组学分析和药物靶点发现。HPLC分析显示生物素标记的转化率为31%（下图a）。然后，我们测试了我们的肽荧光修饰策略（下图b），BODIPY是一种有效的生物传感器和细胞成像荧光原，被选为标记荧光团。纳法瑞林与含有芳基碘化物（49）的BODIPY反应得到37%的BODIPY-标记的纳法瑞琳，其可以成功地对MC38细胞成像。对于肽缝合，我们使用β-casomorpin-7（牛）作为靶肽。使用容易获得的双功能连接体，如2-碘苯甲酰氯和2-碘苯甲醛，酰胺位点和胺位点可以共价连接，分别以53%的产率和27%的产率提供25元缝合肽（53）和（54）（下图c）。五肽和2-碘苯甲酰氯之间的缝合反应以59%的产率产生缝合肽（55），同时以14%的产率产生双分子环化产物（56）。当短于五肽的肽经受反应条件时，仅容易发生双分子环化。通过双分子二聚化获得了一系列14、20、24、26和32元大环肽（57−62），产率高达85%。该方法成功的解决了肽中活性较低的羧基酰胺的芳基化修饰难题，官能团相容性非常好，一系列的活性氨基酸残基都可以保留。运用该方法可以对一些多肽药物和多肽进行肽标记和缝合，为肽药物的发展提供了更广阔的化学空间。👍👍👍
