同分异构体
同分异构体简而言之就是分子式相同但是结构确不相同。
在多肽合成中出现同分异构体,其核心原因几乎完全源于一个关键问题:氨基酸手性中心的外消旋化。也就是就是在合成反应的过程中,原本具有光学活性的L-型氨基酸的α-碳手性中心发生了构型翻转,产生了其镜像分子——D-型氨基酸。这使得最终产物不再是单一构型的多肽,而是包含目标L型肽和非目标D型肽同分异构体的混合物,D型和L型氨基酸是多肽合成中常见的同分异构体。
主要原因与发生机制
多肽合成(尤其是固相合成)中,外消旋化主要发生在氨基酸的活化和偶联这两个步骤。其根本机制是α-氢的酸性在活化过程中被大幅增强,使得它容易被碱夺取,形成一个平面结构的负离子或烯酮中间体,从而失去了手性。随后质子化时,会从平面两侧随机进攻,导致产生外消旋混合物。
哪些氨基酸容易发生外消旋化?
- 高风险:半胱氨酸(Cys)、组氨酸(His)、苯丙氨酸(Phe)
- 中等风险:丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)、酪氨酸(Tyr)、精氨酸(Arg)(当胍基保护不当时)
- 低风险:甘氨酸(Gly)(无手性中心,无外消旋问题)、丙氨酸(Ala)、缬氨酸(Val)、亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)
另外有的小伙伴会觉得同分异构体影响了多肽的活性,但是影响活性的原因有很多,大部分可能因为水分、盐分,甚至于多肽的整体肽含量有关系,并不是单一的同分异构体原因。