Пептиды: пептидная связь и синтез

8 заданий

Пептидная связь

Пептидная связь — это амид. Всё её своеобразие — в сопряжении пары азота с карбонилом.

Как описать пептид

Пептидная связь –CO–NH–: азот отдаёт пару карбонилу, связь C–N частично двойная (1,32 Å против 1,47 Å у одинарной) — фрагмент плоский, вращения вокруг C–N нет.
Направление: слева N-конец (свободная \(\ce{NH3+}\)), справа C-конец (COO⁻). Название: все остатки, кроме последнего, — с суффиксом «-ил»: Gly-Ala — глицилаланин.
Число последовательностей: n разных аминокислот по одной — n! пептидов; при повторах делите на факториалы чисел повторов.
Два остатка цистеина окисляются в дисульфид –S–S– (цистин); тиолы (2-меркаптоэтанол) восстанавливают его обратно.

Примеры

1. Ala-Gly и Gly-Ala — разные дипептиды: у первого N-концевой остаток — аланин.

2. Из Ala, Gly и Ser (по одной) можно составить 3! = 6 трипептидов.

3. Аспартам — метиловый эфир дипептида L-аспартил-L-фенилаланина (Asp-Phe-OMe).

errorN-конец пишут слева

Запись Gly-Ala означает, что свободная аминогруппа — у глицина, а свободная карбоксильная — у аланина. Переставить остатки — получить другое вещество.

edit_noteПопробуйте сами

Сколько трипептидов можно составить из Gly, Gly и Ala?

expand_moreПоказать решение

3!/2! = 3: Gly-Gly-Ala, Gly-Ala-Gly, Ala-Gly-Gly.

Синтез пептида

Чтобы соединить две аминокислоты в заданном порядке, у каждой надо «закрыть» лишнюю группу, а нужную карбоксильную — активировать.

Как синтезировать дипептид

Защитите аминогруппу первой (N-концевой) аминокислоты: Boc (\(\ce{Boc2O}\)), Cbz (CbzCl) или Fmoc.
Защитите карбоксил второй: метиловый, бензиловый или трет-бутиловый эфир.
Активируйте свободный COOH и соедините: DCC (с HOBt), активированный эфир (п-нитрофениловый, пентафторфениловый), смешанный ангидрид (ClCOOEt), азидный метод.
Снимите защиты условиями, которые не рвут пептидную связь: Boc и трет-бутил — трифторуксусная кислота; Cbz и бензил — \(\ce{H2}\), Pd/C; Fmoc — пиперидин.
Твердофазно (Меррифилд): C-концевая аминокислота пришита к смоле, цепь наращивают к N-концу циклами «снятие защиты — присоединение»; избыток реагентов просто отмывают.

Синтез Ala-Gly: защита, DCC, снятие защит

Примеры

1. Boc-Ala + H-Gly-OBn, DCC → Boc-Ala-Gly-OBn → трифторуксусная кислота (снимает Boc) → \(\ce{H2}\), Pd/C (снимает бензил) → Ala-Gly.

2. Без защит смесь Ala и Gly с DCC даёт четыре дипептида — Ala-Ala, Ala-Gly, Gly-Ala, Gly-Gly — и олигомеры.

errorАктивация грозит рацемизацией

Активированная N-ацильная (но не N-уретановая) аминокислота замыкается в оксазолон, у которого α-H кислый, — стереоцентр теряется. Уретановые защиты (Boc, Cbz, Fmoc) и добавка HOBt рацемизацию подавляют.

edit_noteПопробуйте сами

Какую защиту снимают трифторуксусной кислотой: Boc или Cbz?

expand_moreПоказать решение

Boc (трет-бутильный катион уходит в изобутен и \(\ce{CO2}\)); Cbz снимают водородом.

push_pinГлавное

Пептидная связь –CO–NH– плоская: пара азота сопряжена с C=O (частично двойная связь, вращения вокруг C–N нет), конфигурация почти всегда транс. Пептид пишут от N-конца (свободная аминогруппа) к C-концу (COOH): Ala-Gly — аланилглицин. Из n разных аминокислот по одной — n! пептидов. Синтез: защитить аминогруппу первой аминокислоты (Boc, Cbz, Fmoc) и карбоксил второй (метиловый, бензиловый или трет-бутиловый эфир), активировать свободную COOH (DCC, лучше с HOBt; активированные эфиры п-нитрофенола; смешанные ангидриды; азидный метод), связать и снять защиты (Boc — трифторуксусной кислотой, Cbz и Bn — \(\ce{H2}\) на Pd, Fmoc — пиперидином). Активация угрожает рацемизацией через оксазолон; уретановые защиты и HOBt её подавляют. Твердофазный синтез Меррифилда: C-концевая аминокислота на смоле, циклы «снятие защиты — присоединение», избыток реагентов отмывают. Остатки цистеина окисляются в дисульфидный мостик.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.