多肽偶合試劑指南

Section Overview

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• 原位 活化試劑
• Phosphonium Versus Uronium Reagents
• Summary of Uronium and Phosphonum Coupling Reagents
• 參考文獻

The Novabiochem^® 品牌提供市場上範圍最廣泛的高品質原位活化偶合試劑。然而，由於試劑種類繁多，要為特定應用選擇最佳的偶合試劑並不總是那麼簡單。縮合試劑在偶合效率、穩定性、溶解度或活性物種的反應性方面各有不同。

相關資料

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In-situ activating reagents

原位活化試劑原位活化試劑被廣泛接受，因為它們容易使用、反應速度快，甚至可以在固態受阻的氨基酸之間進行反應，而且使用它們通常不會產生副反應。大部分試劑都是以鏻鹽或氨鹽（以前稱為尿鎓）為基礎，在叔鹽基的存在下，可將受保護的氨基酸順利轉換成各種活化物質（圖 1）。Novabiochem^®偶合試劑的特性概述於表 1。

圖 1.
P1A1 = TOTU, P1A2 = HBTU/TBTU, P1A3 = HCTU, P1A4 = HATU, P1A5 = TSTU
P2A1 = COMU
P3A1 = PyOxim, P3A2 = PyBOP, P3A3 = PyClock, P3A4 = PyAOP

最常使用的試劑 BOP、PyBOP 和 HBTU 會產生 OBt 酯，這些試劑已廣泛應用於常規 SPPS 和溶液合成的困難偶合物。也有一些偶合試劑可生成比 OBt 更具反應性的酯。最重要的是 HATU²、PyAOP^1,3 和 HCTU⁴、PyClocK，它們在鹽基的存在下會分別將羧酸轉換成對應的 OAt 和 O-6-ClBt 酯。由於 HOAt 和 HO-6-ClBt 的 pKa 較 HOBt 低，因此這些酯類比 OBt 更具反應性。此外，HOAt 還具有吡啶氮的額外優點，可為偶合反應提供同分異構體輔助，這使得 HATU 和 PyAOP 成為 OBt 系列中最有效的偶合試劑。

最近，基於 Oxyma Pure 離去基團的偶合試劑已經問世，其中最有用的是 COMU^5,6 和 PyOxim⁷。由這些試劑所產生的 Oxyma 酯的相對反應性證據並不明確。這些以 Oxyma 為基礎的試劑的原始報告顯示它們比那些以 HOAt 為基礎的試劑更有效率，而我們的內部測試⁸ 則顯示 HOAt 試劑更為優異。儘管如此，以 Oxyma 為基礎的試劑總是比那些以 HOBt (PyBOP, HBTU) 和 O-6-ClBt (PyClocK 和 HCTU) 為基礎的試劑表現更好。

在我們的實驗中，偶合試劑的功效似乎幾乎完全與其產生的活性酯的性質有關，反應順序為 OAt> Oxyma Pure > 2-ClOBt > OBt。  脲或鏻成分的結構似乎影響不大。

Phosphonium Versus Uronium Reagents

除 COMU 外，脲基試劑在 DMF 中的溶液異常穩定，因此非常適合在使用預製偶合試劑溶液的合成器上使用。相比之下，DMF 中的鏻試劑溶液的穩定性較低，應保存在密閉的小瓶中，且最多只能使用兩天。然而，鏻試劑在 DMF 中的溶解度明顯高於脲試劑。

鏻偶联试剂通常比脲试剂的反应更清洁。

鏻偶联试剂通常比脲试剂的反应更清洁，后者可通过胍基化 N末端氨基⁹而导致链终止。當羧基活化速度較慢時，例如在片段反應和環化反應的情況下，或使用過量的脲試劑時，這種副反應尤其容易產生問題。與脲試劑相反，鏻試劑可以過量使用，甚至可以用來"餵料"緩慢的環化或片段偶合反應，幫助它們完成反應。

圖 2. 脲偶联试剂引起的胍基化。

表一Novabiochem^®偶合試劑的特性總結

偶合試劑	產品編號。No.	結構	溶解度(M)	活性物質的反應性	備註
BOP<	851004		>1.5	n/a	4	水溶性副產物使其可用於溶液相合成
COMU	<851085		1.5	低	1/2	反應性高，在受阻耦合方面可能優於 HATU。非爆炸性。溶液穩定性有限。導致胍基化。
HATU	851013		0.45	優異	1	受阻偶合的金標準，但比其他試劑昂貴
HBTU	851006		0.5	優異	4	常規合成的優異試劑。可能導致胍基化。
HCTU	851012		0.75	優異	3	比 HBTU 更活躍且昂貴。可能導致胍基化。
PyBOP	851009		>1.5	中度。溶液需要每天新鮮製作	4	常規合成的優異試劑。原位活化的理想選擇，因為它不會引起胍基化。乾淨。
PyAOP	851221		>1.5	低 - 中等。溶液需要每天新鮮製作。最好保存在 N2	1	受阻耦合、片段縮合和多肽環化的優秀試劑。原位活化的理想試劑，因為它不會引起胍基化。清潔。
PyOxim	851095		>1.5	中度。溶液需要每天新鮮製作	1/2	與 PyBOP 相似的優點，但會產生活性更高的活性物質。清潔。
TSTU	851206		n/a	卓越	4	可用於將染料/PEG 試劑轉換成水相容的 OSu 酯

烏鍺和鏻耦合試劑的摘要

Uronium	Phosphonium
使用儲備溶液的合成器，尤其是溶液開放於大氣中時	Scale-up, if reagent cost is a consideration	Scale-up, if reagent concentration is a consideration
在片段冷凝和環化過程中不能過量使用	在片段冷凝和環化過程中可以過量使用

參考資料

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2. Carpino LA. 1993. 1-Hydroxy-7-azabenzotriazole. An efficient peptide coupling additive. J. Am. Chem. Soc.. 115(10):4397-4398. https://doi.org/10.1021/ja00063a082

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