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士鋒生物二肽的介紹和合成注意事項
點擊次數(shù):1273 發(fā)布時間:2013-8-23
一個氨基酸羧基與另一個氨基酸的氨基失水形成的化合物成為二肽,二肽是zui簡單的多肽。本文總結(jié)了二肽的基礎(chǔ)知識以及二肽合成的經(jīng)驗。
二肽的基礎(chǔ)知識
二肽的概念
二肽(dipeptide )是二勝肽的zui簡單的肽,由一分子氨基酸的α-羧基和另一分子氨基酸的α-氨基脫水縮合形成的酰胺鍵(即-CO-NH-)組成的蛋白質(zhì)片段或物質(zhì)。其分子中僅包含一個肽鍵。它們是一大類物質(zhì)的統(tǒng)稱。
二肽舉例
如由一個含有游離的α-氨基的甘氨酸殘基和一個含有游離的α-羧基的丙氨酸殘基組成的二肽叫甘氨酰丙氨酸。
制備與保存
蛋白質(zhì)可由酸、堿或酶水解,在水解過程中蛋白質(zhì)逐步降解成為蛋白胨、多肽、三肽和二肽等越來越小的蛋白質(zhì)碎片,直到zui后成為氨基酸混合物。
在體內(nèi)二肽通常能被二肽酶所水解而成為兩個游離氨基酸。在體內(nèi)腸黏膜細胞上也存在著吸收二肽或三肽的耗能主動運轉(zhuǎn)體系,故有二肽吸收入細胞先于游離氨基酸之說。
二肽是一種化合物,是天然氨基酸即阿爾法氨基酸(氨基連在連有羧基的碳上)中的氨基于羧基脫水縮合而成的。其中只含一個肽鍵即-CO-NH-。可水解。
肽大多性質(zhì)不穩(wěn)定,長期貯存宜防潮,放在4℃以下的地方。
醫(yī)學(xué)和商用價值
活性肽,與營養(yǎng),荷爾蒙、酵素抑制、調(diào)節(jié)免疫、抗菌、抗病毒、抗氧化有非常緊密關(guān)系。
合成二肽工作中些許心得
zui近一直在做合成N-Boc-L-His-L-Thr-OMe的實驗,剛讀研一的我來到實驗室,看著凌亂的玻璃儀器,油膩的桌面,而且旋蒸的壓力一點也上不去,看到這些心就涼了一半。剛開始的我不敢向?qū)熖岢鋈魏我?,就這樣按著老師給的方案(方案是兩年前師姐用色氨酸和蘇氨酸合成二肽的實驗。)開始了,實驗方案如下:
(1)合成N-Boc-L-Tryptophan色氨酸的合成
在150ml單口瓶中加入2.04g的L-色氨酸,80ml的10%的三乙胺甲醇混合溶液,攪拌溶解。隨后加入叔丁氧碳酸酐4.35g,控制溫度在55℃以下反應(yīng)30min。反應(yīng)完后,有機相減壓蒸餾,蒸出大部分的三乙胺甲醇混合溶液。剩余的溶液在冰水浴下用10ml的鹽酸酸化至pH=2,再用乙酸乙酯萃取(60ml×3),合并有機相并用80ml的飽和食鹽水洗滌,無水MgSO4干燥,過濾,蒸除溶劑得到淡黃色的固體。
(2)L-Tyrosine-OMe L-酪氨酸甲酯鹽酸鹽的合成
向裝有回流冷凝器的150ml單口瓶中加入50ml無水甲醇,冰水浴冷卻下10min內(nèi)地家乙酰氯6ml,并繼續(xù)攪拌5min。將酪氨酸2.5g一次性加入,然后緩慢升溫至回流,反應(yīng)3小時。蒸除溶劑得到產(chǎn)品L-Tyrosine-OMe鹽酸鹽備用。
(3)N-Boc-L-Trypophan-L-Tyrosine-OMe
將L-Tyrosine-OMe鹽酸鹽2.31g溶于15mlDMF,加入3ml的三乙胺,攪拌反應(yīng)15min,加入3.05g的N-Boc-L-Tryptophan色氨酸和二氯甲烷的溶液,滴加5.67gN,N-二環(huán)己基亞酰胺(DCC)溶于10ml二氯甲烷的溶液,反應(yīng)4小時,過濾。濾液減壓濃縮,加入乙酸乙酯和水,水層以乙酸乙酯提取。將提取液與有機層合并,用10%檸檬酸、飽和食鹽水、飽和碳酸氫鈉依次洗滌。將液體干燥、濃縮,加入石油醚結(jié)晶。
當(dāng)按著實驗做*步時,就遇到了問題,查閱了相關(guān)文獻,并且得到蟲子上高手的指點,后來又問了導(dǎo)師,才明白其中的一些原因:師姐論文上的方案改動過,并不是實際方案,當(dāng)時我感覺好凄涼,悲哀啊,我也明白是導(dǎo)師下令讓改的,目的想必大家都清楚。我想導(dǎo)師也沒想到吧,他這樣做的后果是:吃虧,浪費經(jīng)費的是他的下下界學(xué)生。另外我個人還覺得可能還有其他原因,就是師姐做的色氨酸的方案不適合組氨酸,不過從(BOC)2保護氨基酸氨基的普遍方法來看,原方案確實不妥,而且組氨酸很難溶于三乙胺溶液。所以基本可以否定原方案了。
接下來按著修改過的方案做:
L-His溶于THF:水(1:1),室溫攪拌5min,加入NaOH溶液是PH為9~10,冰浴至0℃,在1小時~1.5小時內(nèi)滴加(Boc) 2O,滴加完畢,冰浴下繼續(xù)攪拌2小時,然后緩慢升溫至室溫,反應(yīng)20小時后,冰浴下調(diào)PH為7,減壓蒸除THF,用稀鹽酸調(diào)PH為2~3,用乙酸乙酯(60ml×3)萃取,合并有機相,用飽和食鹽水洗滌,然后用無水MgSO4干燥,過濾,減壓蒸餾的粘稠狀固體。
但產(chǎn)率實在太低,而且反應(yīng)過程沒找到合適的展開劑,因此無法檢測反應(yīng)。
因此又制定了方案II
250mL反應(yīng)器,加入水和二氧六環(huán)各60 mL,再加入L-組氨酸(4. 0 g, 25. 78mmol) ,
用冰浴冷卻至0 ℃,然后加入(Boc)2O (12.376g, 56.71 mmol) ,緩慢加入NaOH溶液,保持容液PH為8~9,自然升至室溫,反應(yīng)20h. 減壓去除二氧六環(huán),水相用乙迷提取兩次,然后以飽和KHSO4 調(diào)節(jié)pH = 1~2,乙酸乙酯萃取三次,飽和NaCl溶液洗滌有機相,無水Na2 SO4 干燥,然后減壓蒸干,得到淡黃色粘稠物。
可是問題又出現(xiàn)在我自身上,由于我把一小打pH試紙放在抽屜中,沒有放入小袋中,而是長期暴露于空氣中,導(dǎo)致失效,可我沒注意到這一點,導(dǎo)致調(diào)pH值時調(diào)過了頭。結(jié)果Boc從氨基上脫落。
在實驗中觀察的現(xiàn)象是長期暴露于空氣中的pH試紙,首先顏色比原色稍白,調(diào)pH到4以下,試紙曾現(xiàn)暗灰色,所以4以下就沒法辨別pH值了。
由于在做*步時否定了原定方案,接著自己對原定方案的第二步的可行性產(chǎn)生了懷疑,于是再次求助于小木蟲,得到了蟲子們的熱情幫助,肯定了原實驗方案的可行性,并且讓我明白了其中的反應(yīng)機理,獲益匪淺。
接著開始了第三步,先是查閱大量文獻(在這次查閱中得知*步中的反應(yīng)物的量對反應(yīng)有著顯著的影響,即是否應(yīng)該把咪唑上的氨也保護的問題。),通過比對文獻以及文獻中與原實驗方案第三步的不同之處,制定了新的方案:
N-Boc-L-His-L-Thr-OMe的合成
稱取N-Boc-L-His10mmol 溶于四氫呋喃(THF),冰水浴冷卻,冰水浴中緩慢加入DCC 10.8mmol,HOBt 10.8mmol ,冰浴冷卻(溶液1) ,磁力攪拌; 稱取L-Thr-OMe 2 mmol 和0.3mL 三乙胺溶于適量的THF溶液中(溶液2) ,將溶液2 和溶液1 混合,并在0℃下攪拌10 h。TLC 顯示原料點消失。停止反應(yīng),抽濾。濾液減壓濃縮,溶于乙酸乙酯,分別用質(zhì)量濃度為飽和碳酸氫鈉、飽和檸檬酸溶液各洗兩次,飽和氯化鈉溶液洗滌一次。取有機相,用無水硫酸鈉干燥。減壓蒸餾,石油醚結(jié)晶。
做實驗中,1、發(fā)現(xiàn)L-Thr-Me不溶于THF中,加入適量DMF,才溶解掉。
2、減壓蒸餾后發(fā)現(xiàn)大量暗黃色物質(zhì)。
3、結(jié)晶后暗黃色物質(zhì)與針狀結(jié)晶一并析出,于是溶解熱過濾,導(dǎo)致產(chǎn)物大量損失。原因可能是:
a、沒有按蟲友們說的DCC與HOBt的比例應(yīng)為1.2:0.8加量。
b、用飽和碳酸氫鈉、飽和檸檬酸溶液各洗兩次,飽和氯化鈉溶液的洗滌不夠*。
c、在實驗中發(fā)現(xiàn)乙酰氯滴到醇或水上時,產(chǎn)生爆鳴,由此乙酰氯在常溫滴到醇或水中時,可能會爆炸。
d、還發(fā)現(xiàn)檸檬酸稀釋為吸熱反應(yīng),杯底冰涼。
f、還明白了放久了的1,4-二氧六環(huán)放久了旋蒸不會爆炸。(當(dāng)然旋蒸完要慢慢放氣)。
本次實驗中,雖然產(chǎn)率很低,但作為初次獨立做實驗的我來說,還是學(xué)到了很多,而且在實驗室我還領(lǐng)悟到了學(xué)做實驗,其實也是在學(xué)做人,我學(xué)到的東西就是:雖然導(dǎo)師的方案有不妥,但你尊重他,導(dǎo)師不但不會責(zé)怪你,還會盡zui大努力支持你,我實驗室欠缺的儀器和損壞的儀器,導(dǎo)師都給買了,雖然比不上那些好學(xué)校的實驗室,但比剛到實驗室時有了很大改觀。
肽鍵的合成包括三個步驟即:制備部分的保護氨基酸、使N-保護氨基酸的羧基處于活化狀態(tài)、對保護氨基進行選擇性的脫除(二肽合成中保護基要全部去除)。以上是近幾個月來做二肽合成的個人經(jīng)驗,分享下供大家交流。