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Triethyl phosphate (TEP) as a green solvent for solid-phase peptide synthesis (SPPS),
K.P. Nandhini, Nosipho Cele, Beatriz G. de la Torre & Fernando Albericio (2024) Green Chemistry Letters and Reviews, 17:1, DOI: 10.1080/17518253.2024.2330639
隨著綠色化學(xué)的發(fā)展，尋找環(huán)境友好型溶劑成為科研的熱點(diǎn)。在固相肽合成（SPPS）領(lǐng)域，傳統(tǒng)溶劑如N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）和二氯甲烷（DCM）因其毒性和環(huán)境問題而受到限制。本文介紹了一種新型綠色溶劑——三乙基磷酸酯（TEP），它幾乎無毒性，不致癌或致突變，并且降解產(chǎn)物為無害的磷酸和乙醇。TEP的低粘度特性使其在SPPS中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，因?yàn)槿軇┬枰獫B透聚合物基質(zhì)以傳遞試劑。研究表明，TEP能夠溶解大多數(shù)Fmoc保護(hù)的氨基酸和關(guān)鍵的偶聯(lián)試劑及添加劑。使用TEP在室溫下成功合成了多個(gè)模型肽，而其他綠色溶劑則需要更復(fù)雜的樹脂和/或較高的溫度。因此，TEP是成為首選綠色溶劑的有力競爭者。
三乙基磷酸酯（TEP）是一種有機(jī)化合物，化學(xué)式為OP(OEt)?，室溫下為透明液體，具有微妙的愉悅氣味。TEP在水和其他有機(jī)溶劑中溶解性良好，且具有與常用SPPS溶劑如DMF和NMP相似的溶解性。TEP在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，如塑料的阻燃劑，以及在制備藥物、合成聚偏氟乙烯等方面的應(yīng)用。TEP的毒理學(xué)特性良好，熱穩(wěn)定性高，被認(rèn)為是替代傳統(tǒng)有毒溶劑的有力候選物。
TEP作為一種非質(zhì)子溶劑，其極性低于DMF、NMP和其他綠色溶劑，但高于2-甲基四氫呋喃（2-Me-THF）和乙酸乙酯（EtOAc）。TEP的粘度與NMP相近，遠(yuǎn)低于其他綠色溶劑，如NBP、NOP和PolarClean。粘度是SPPS所需的關(guān)鍵物理性質(zhì)之一，高粘度溶劑滲透聚合物基質(zhì)的能力受限，這常導(dǎo)致反應(yīng)不完全。TEP的沸點(diǎn)高（215°C），有助于在微波或熱輔助SPPS中使用。TEP的閃點(diǎn)高（105°C），遠(yuǎn)高于DMF（58°C），這對于高溫下的使用也很重要。TEP的低熔點(diǎn)（-56.5°C）可能有助于其在自動(dòng)合成器中的使用。
TEP能夠溶解大多數(shù)Fmoc保護(hù)的氨基酸、偶聯(lián)試劑和添加劑，這對于SPPS中的溶劑來說是決定性的屬性。例如，常見的添加劑如HOAt、HOBt和OxymaPure在TEP中的溶解性極佳（0.9M）。然而，僅有COMU這一偶聯(lián)試劑在TEP中表現(xiàn)出良好的溶解性，而HATU和HBTU等苯并三唑衍生物的溶解性較差。
在TEP中，大多數(shù)氨基酸的溶解性從0.1M到0.9M不等，僅含有Trt保護(hù)基團(tuán)的氨基酸如Fmoc-Cys(Trt)-OH、Fmoc-His(Trt)-OH、Fmoc-Asn(Trt)-OH和Fmoc-Arg(Pbf)-OH在TEP中的溶解性較差（≤0.1M）。有趣的是，F(xiàn)moc-Gln(Trt)-OH的溶解性比其對應(yīng)的Asn衍生物更好。
在SPPS中，理想的溶劑應(yīng)該能夠良好地溶脹樹脂。我們比較了TEP與DMF在溶脹兩種基于聚苯乙烯（PS）的樹脂（Fmoc-Rinkamide-amino methyl(AM)-PS-resin和AM-PS-resin）和一種基于聚乙二醇（PEG）的樹脂（Fmoc-Rinkamide-ChemMatrix）的能力。DMF在溶脹這三種樹脂方面表現(xiàn)優(yōu)于TEP，但TEP與SPPS方法的兼容性仍有待進(jìn)一步研究。
我們測試了TEP在幾種模型肽的SPPS中的效率。首先，嘗試在室溫下使用TEP進(jìn)行所有合成步驟，包括Fmoc去除、偶聯(lián)和洗滌，合成了H-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-NH?（Leu enkephalinamide）。偶聯(lián)使用Fmoc-aa-OH、DIC和OxymaPure（各3等量）預(yù)激活1分鐘后偶聯(lián)1小時(shí)；Fmoc使用TEP中的哌啶（20%）去除。合成結(jié)果表明，目標(biāo)肽以優(yōu)異的純度獲得。
TEP作為一種新型綠色溶劑，其在SPPS中的應(yīng)用展現(xiàn)出了良好的前景。TEP不僅具有良好的環(huán)境友好性，還在溶解氨基酸和偶聯(lián)試劑方面表現(xiàn)出色。在模型肽的合成中，TEP展現(xiàn)了出色的偶聯(lián)性能。此外，使用TEP中的20%哌啶進(jìn)行Fmoc去除步驟在大多數(shù)情況下非常有效，盡管在某些情況下需要微調(diào)。在合成雙Acm保護(hù)的催產(chǎn)素時(shí)，僅通過適度延長去保護(hù)時(shí)間即可獲得優(yōu)異的純度。我們預(yù)見，對于其他情況，比哌啶更強(qiáng)的堿，如DBU，可能克服這一問題。TEP和NBP是直接替代DMF/NMP的最佳綠色溶劑，因?yàn)樗鼈冊试S在室溫下使用傳統(tǒng)的聚苯乙烯樹脂合成模型肽。其他綠色溶劑在使用基于PEG的更復(fù)雜樹脂和/或高溫條件下也取得了良好的結(jié)果，包括微波輔助化學(xué)。由于這些初步的有希望的結(jié)果，TEP的低粘度也似乎是進(jìn)一步調(diào)查的好候選物，作為混合物的一部分。
研究得到了Yoav Luxembourg和Gyorgy Orosz（以色列Rehovot的Luxembourg Biotech）的支持，他們?yōu)檫@項(xiàng)研究提供了TEP溶劑和偶聯(lián)試劑。該工作部分由以下機(jī)構(gòu)資助：國家研究基金會（NRF）（#105892和Blue Sky’s Research Programme #120386）和夸祖魯-納塔爾大學(xué)（南非）。作者未報(bào)告任何潛在的利益沖突。
三乙基磷酸酯（TEP）的化學(xué)特性與環(huán)境影響
TEP在固相肽合成中的應(yīng)用
TEP的溶解性和肽合成效果
TEP與樹脂的相容性
TEP在模型肽合成中的表現(xiàn)
結(jié)論與展望
概述：
該文章探討了三乙基磷酸（TEP）作為綠色固相肽合成（GSPPS）工具箱的新成員。TEP顯示出較低的毒性和粘度，適合作為固相肽合成（SPPS）的溶劑，在溶解大多數(shù)Fmoc-氨基酸以及關(guān)鍵的偶聯(lián)試劑和添加劑方面表現(xiàn)良好。本研究包含了實(shí)驗(yàn)部分，探討了TEP在溶解氨基酸、樹脂膨脹能力和固相肽合成方面的性能。通過對多個(gè)模型肽的合成研究，發(fā)現(xiàn)TEP在大多數(shù)情況下均能有效進(jìn)行偶聯(lián)和Fmoc移除步驟，但某些步驟需要微調(diào)。該研究的結(jié)論強(qiáng)調(diào)TEP因其低毒性和溶解性能，有望成為SPPS首選的綠色溶劑。
論文探索了三乙基磷酸酯（TEP）作為綠色溶劑在固相肽合成（SPPS）中的應(yīng)用。從其他生產(chǎn)過程中學(xué)習(xí)到的環(huán)境友好、可持續(xù)生產(chǎn)的方法論遷移到有機(jī)合成中，特別是解決溶劑消耗量大的問題?？紤]到溶劑在藥品制造業(yè)中占據(jù)的廢物主體，綠色溶劑的開發(fā)顯得尤為重要。TEP作為一種綠色溶劑，具有幾乎無毒、不致癌或誘變性質(zhì)，能降解為相對無害的磷酸和乙醇，且具有低粘度，可溶解大多數(shù)Fmoc-氨基酸和關(guān)鍵的偶聯(lián)試劑及添加劑，顯示出其在SPPS中的潛力。論文的研究背景強(qiáng)調(diào)了在化學(xué)生產(chǎn)中追求可持續(xù)發(fā)展的重要性，特別是在肽類藥物生產(chǎn)中減少環(huán)境影響的需求。
論文選擇了**“實(shí)驗(yàn)研究”**作為其研究方法。在"實(shí)驗(yàn)部分"詳細(xì)描述了使用的材料、方法、試驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)步驟等，涉及了固相肽合成(SPPS)的過程、溶解能力和樹脂膨脹性的實(shí)驗(yàn)。接下來，我會完整地?cái)⑹鲈撜撐脑趯?shí)驗(yàn)研究上的具體內(nèi)容和結(jié)論。
實(shí)驗(yàn)所用的材料如Triethylphosphate OxymaPure、NN’-diisopropylcarbodiimide (DIC)由Luxembourg Biotech提供，F(xiàn)moc-氨基酸及相關(guān)試劑由Iris Biotech和Sigma-Aldrich等供應(yīng)。實(shí)驗(yàn)主要采用分析級HPLC和LC-MS來分析合成肽的質(zhì)量和純度。實(shí)驗(yàn)涵蓋了溶解實(shí)驗(yàn)、樹脂膨脹實(shí)驗(yàn)和實(shí)際的固相肽合成過程。
通過逐步添加TEP（Triethylphosphate）到含有Fmoc-氨基酸、偶聯(lián)試劑或添加劑的混合物中，測定其溶解能力。通過調(diào)節(jié)混合物的濃度并觀察溶解過程，評估溶解效果。
通過在不同溶劑中處理樹脂并測量其膨脹程度，評估溶劑和樹脂之間的互溶性。所采用的方法既能評估不同F(xiàn)moc-氨基酸的溶解能力，也能評估樹脂的膨脹能力。
固相肽合成是利用Fmoc保護(hù)策略在固定化的樹脂上逐步構(gòu)建肽鏈。實(shí)驗(yàn)涉及多個(gè)步驟，包括Fmoc-氨基酸的偶聯(lián)、Fmoc保護(hù)基的去除、清洗和最后的肽鏈從樹脂上的解脫。具體操作包括使用DIC和OxymaPure對Fmoc-氨基酸進(jìn)行預(yù)活化，然后將混合物加入樹脂上進(jìn)行偶聯(lián)，以及通過管柱色譜法和質(zhì)譜法來分析合成的肽的純度和結(jié)構(gòu)。
研究結(jié)果顯示，選用的實(shí)驗(yàn)方法成功實(shí)現(xiàn)了對TEP作為SPPS中溶劑的評估，包括其溶解能力和樹脂膨脹性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)了TEP作為固相肽合成溶劑的可行性，并且展示了在不同實(shí)驗(yàn)條件下的合成效率和純度。這為SPPS領(lǐng)域?qū)ふ腋踩h(huán)保的溶劑提供了重要線索。
論文通過詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)部分，展示了實(shí)驗(yàn)研究在解決具體科學(xué)問題中的應(yīng)用和有效性，從材料準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到結(jié)果分析，展現(xiàn)了科學(xué)研究中嚴(yán)謹(jǐn)和邏輯性的重要性。
這項(xiàng)研究不僅為固相肽合成提供了新的溶劑選擇，同時(shí)也為未來研究提供了方向，即繼續(xù)探索更多環(huán)保、有效的實(shí)驗(yàn)方法和材料，為科研和實(shí)際應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
論文總結(jié)
背景與目的: 三乙基磷酸(TEP)是固相肽合成(SPPS)中的一種綠色溶劑。這項(xiàng)研究旨在評估TEP作為SPPS中的綠色溶劑的有效性。
實(shí)驗(yàn)方法:
結(jié)果:
結(jié)論: TEP表現(xiàn)為一種優(yōu)秀的綠色溶劑，適用于固相肽合成(SPPS)。盡管在一些特殊情況下需要調(diào)整Fmoc的去保護(hù)步驟，但TEP在大多數(shù)情況下都能有效支持SPPS過程。當(dāng)前研究表明，盡管學(xué)術(shù)界和工業(yè)界已做出巨大努力，但目前仍未找到一種萬能的綠色溶劑。
Triethyl phosphate (TEP) as a green solvent for solid-phase peptide synthesis (SPPS),
K.P. Nandhini, Nosipho Cele, Beatriz G. de la Torre & Fernando Albericio (2024) Green Chemistry Letters and Reviews, 17:1, DOI: 10.1080/17518253.2024.2330639
材料和方法
溶解能力測試
樹脂膨脹實(shí)驗(yàn)
固相肽合成（SPPS）
結(jié)論
三乙基磷酸酯（TEP）：綠色固相肽合成（SPPS）溶劑的新選擇
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