高效的多肽縮合劑一直是多肽領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，也是高效地合成結(jié)構(gòu)越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性的生物活性肽和多肽類似物的保障。
目前，已報(bào)導(dǎo)的多肽縮合劑很多，但影響較大，應(yīng)用較為廣泛的縮合劑從分子結(jié)構(gòu)角度主要分為碳二亞胺類型、磷正離子類型和脲正離子類型。
1. 碳二亞胺型縮合劑 N,N'-二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)是于1955年開(kāi)發(fā)出來(lái)的第一個(gè)碳二亞胺型縮合劑，至今DCC仍是多肽合成中最常用的縮合劑之一。但反應(yīng)生成的N,N'-二環(huán)己基脲(DCU)在大多數(shù)有機(jī)溶劑中溶解度很小，有時(shí)會(huì)混在產(chǎn)物中而很難除盡。為此人們?cè)贒CC的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)展了一些生成水溶性反應(yīng)副產(chǎn)物的碳二亞胺，如DIC，EDC和BDDC等。通過(guò)將碳二亞胺固載在高聚物上得到的縮合劑使反應(yīng)的后處理更為簡(jiǎn)單，例如樹(shù)脂固載的EDC(P-EDC). 這類縮合劑由于價(jià)格相對(duì)較便宜，因而特別適用于多肽的大規(guī)模制備。但在進(jìn)行片段縮合時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物有較大程度的消旋，為此通常與HOSu，HOBt，HOAt，或HOOBt等添加劑一起使用來(lái)抑制產(chǎn)物消旋，同時(shí)也可有效地抑制N-?；宓雀碑a(chǎn)物的生成。在這些添加劑中以HOBt應(yīng)用最廣。DCC-HOBt復(fù)合縮合劑已成為目前應(yīng)用最廣的縮合方法之一。HOOBt雖然與HOBt相比可更有效地抑制消旋，但會(huì)產(chǎn)生疊氮化副產(chǎn)物，從而限制了它的廣泛應(yīng)用。HOAt是近幾年才發(fā)展的新的添加劑，它不僅可以有效地抑制消旋，而且大大提高了反應(yīng)速度，特別適用于由空間位阻的多肽的合成，但這一試劑價(jià)格較貴，不適于多肽的大規(guī)模制備。碳二亞胺類縮合劑在多肽合成中的反應(yīng)中間體主要是O-酰基異脲和羧基組份的對(duì)稱酸酐(Fig.3)。產(chǎn)物的消旋主要是因?yàn)镺-酰基異脲和酸酐的分子內(nèi)環(huán)化形成5(4H)-噁唑酮，它很容易脫去 -質(zhì)子形成共振穩(wěn)定的噁唑酮負(fù)離子。這種噁唑酮負(fù)離子可以從分子平面的兩側(cè)重新質(zhì)子化，進(jìn)一步與氨基組份反應(yīng)得到消旋的產(chǎn)物。當(dāng)加入添加劑時(shí)，它們可以攔截高反應(yīng)活性的O-酰基異脲和酸酐中間體生成相應(yīng)的活化酯，進(jìn)一步胺解得到目標(biāo)產(chǎn)物。
2. 磷正離子型縮合劑 采用?；渍x子作為活潑中間體用于形成酰胺鍵是Kenner于1969年首先提出并將這種方法用于多肽的合成，發(fā)展出一些能產(chǎn)生此中間體的試劑，如Bate試劑等。這些試劑都因性能較差，產(chǎn)物消旋較大，或操作較復(fù)雜而未被廣泛使用。直到1975年Castro設(shè)計(jì)并合成另一個(gè)基于HOBt的磷正離子型縮合劑BOP，這類縮合劑才得到人們的重視，并廣泛用于多肽的固相法和液相法合成中。但BOP在多肽合成中生成的副產(chǎn)物六甲基磷酰胺具致癌毒性，為此后來(lái)又發(fā)展了副產(chǎn)物毒性低，反應(yīng)活性相對(duì)更高的縮合劑PyBOP，并已實(shí)現(xiàn)商品化。這類縮合劑參與多肽合成反應(yīng)的機(jī)理主要是在堿性條件下羧基負(fù)離子進(jìn)攻縮合劑生成的酰氧基磷正離子，繼而此活潑中間體受苯并三唑氧基負(fù)離子進(jìn)攻生成羧基組份的苯并三唑酯，此活化酯再與氨基組份反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物。酰氧基磷正離子和生成的少量酸酐也可能直接與氨基組份反應(yīng)得到相應(yīng)的肽。盡管這些基于HOBt的磷正離子型縮合劑在含普通氨基酸的多肽的合成中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，但在有空間位阻的多肽合成中結(jié)果卻不令人滿意，產(chǎn)物的收率低并伴有較大程度的消旋。而后來(lái)發(fā)展起來(lái)的基于HOAt的磷正離子和 -鹵代的磷正離子型縮合劑滿足了這一要求，例如AOP，PyAOP，BrOP，PyClOP，PyBrOP等。這些縮合劑可以高效地促進(jìn)有空間位阻的酰胺鍵的形成，并廣泛用于富含N-甲基氨基酸或C ,C -二烷基化氨基酸的多肽和生物活性肽的合成中。不足的是這些基于HOAt的試劑價(jià)格昂貴不適于多肽的大規(guī)模制備，而 -鹵代的磷正離子型縮合劑在進(jìn)行片段縮合時(shí)，產(chǎn)物伴有較大程度的消旋，并且對(duì)于羧基組份為叔丁氧羰基保護(hù)的氨基酸的縮合反應(yīng)產(chǎn)物的收率很低。
3. 脲正離子型縮合劑 自1978年Dourtoglou成功地將基于HOBt的脲正離子HBTU用于多肽合成中來(lái)，這一類型縮合劑得到迅速的發(fā)展，并先后開(kāi)發(fā)出一系列基于HOBt、HOAt、HOOBt和HOPyU等的正離子型試劑。例如TBTU、HBPyU、HBPipU、HBMDU、HATU、HAPyU、HAMDU、TAPipU、HDTU、HPyOPfp、HPySPfp、HAPyTU、TOTU、HAPipU。這些縮合劑在多肽合成中均表現(xiàn)出較好的性能，具有反應(yīng)速度快，產(chǎn)物消旋小、收率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，特別是基于HOBt和HOAt的試劑。其中基于HOAt的脲正離子型縮合劑可有效地促進(jìn)有空間位阻的酰胺鍵的形成。但是這類基于HOAt的縮合劑在多肽合成中，會(huì)與氨基組份反應(yīng)生成相應(yīng)的胍衍生物，這一副反應(yīng)在片段縮合和環(huán)肽的合成中是不容忽視的。雖然HBTU、HBPyU等HOBt衍生的脲正離子型試劑幾乎不存在此副反應(yīng)，但它們?cè)诟缓琋-甲基氨基酸的多肽的合成中產(chǎn)物的收率和旋光純度都較差。在這種情況下， -鹵代脲正離子型縮合劑越來(lái)越顯現(xiàn)出其在有空間位阻的多肽合成中的重要地位。在這類縮合劑中以PyCIU、TFFH、BTFFH、CIP，和CTDP應(yīng)用較為廣泛，并已被成功地用于含有N-甲基氨基酸和C ，C -二烷基化氨基酸的多肽的合成中。遺憾的是這類試劑與 -鹵代磷正離子型縮合劑在片段縮合過(guò)程中產(chǎn)物的消旋較大。與磷正離子型縮合劑類似，HOBt和HOAt衍生的脲正離子型縮合劑參與多肽縮合反應(yīng)的主要中間體分別是羧基組份的苯并三唑酯和7-氮雜苯并三唑酯。當(dāng) -鹵代脲正離子型縮合劑參與多肽合成時(shí)，反應(yīng)的活潑中間體主要是羧基組份的酰鹵和酸酐。
4. 其它類型的縮合劑除上述幾大類型的縮合劑外，一些其它類型的縮合劑在多肽合成中也有一定程度的應(yīng)用，其中有代表性的主要有：BOP-Cl、FDP、FDPP、DEPBT、EDQ等。其中BOP-Cl可以高效地促進(jìn)有空間位阻的酰胺鍵的形成與消旋較小，并成功地用于富含N-甲基氨基酸的生物活性肽的合成中。但這一縮合劑會(huì)與游離的氨基酸反應(yīng)，特別是黨氨基酸組份是伯胺時(shí)，不能通過(guò)一鍋法制被多肽。FDP和FDPP都是無(wú)氟苯酚衍生物的試劑，在多肽合成中具有產(chǎn)物收率高，后處理簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但不適于有空間位阻多肽的合成。FDPP特別適用于環(huán)肽的合成。DEPBT是HOBt衍生的磷酸酯，其特點(diǎn)是產(chǎn)物的消旋較小。EEDQ是一經(jīng)典的縮合劑,它主要是通過(guò)形成混合酸酐中間體促進(jìn)多肽的合成,不足的是產(chǎn)物的消旋較大. 綜合分析上述碳二亞胺、磷正離子和脲正離子等幾大類型的縮合劑,以磷正離子和脲正離子型縮合劑性能最佳.無(wú)論是反應(yīng)活性，還是產(chǎn)物的收率和光學(xué)純度方面，這兩類縮合劑都優(yōu)于其它類型的縮合劑。而脲正離子型縮合劑各方面的性能在一定程度上又優(yōu)于相應(yīng)的磷正離子型縮合劑。盡管如此，Young's test顯示脲正離子型試劑HBTU、HBPyU和HAPyU在模擬二肽的合成中仍分別有25.4%、18.0%和13.9%的消旋。因此，設(shè)計(jì)、合成反應(yīng)活性更高、產(chǎn)物消旋更小的新型多肽縮合劑用來(lái)高效地合成多肽以及生物活性肽仍是目前多肽合成領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。
多肽合成中常用的縮合劑有BOP reagent, PyBOP, HBTU, TBTU, HOBt,EDC·HCl等。