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主题:【原创】化学合成人胰岛素全攻略之一 -- 酸酸

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家园 【原创】化学合成人胰岛素全攻略之一

问:你有没有化学/生化本科文凭,或具备相当知识水平?

回答yes者,请继续。

好,你打算做人胰岛素。

而且是化学全合成,绝非捡便宜走捷径利用老妈赠送的胰腺。

为什么?

为了凸现有才,有钱,有瘾,而且,闲得慌。

最重要的是你要指出,全合成牛胰岛素曾经(!)是中国科学界一项伟大的成就,但是,时代进步了, Move ON!

大佬如邢其毅、汪猷或邹承鲁等,都只敢从牛开始。

你直接就做人的,牛吧?(提升新人信心)

先简介胰岛素。

参见

好了,你知道这个伟大科学先辈曾为之伤神,无畏小将为之流血的蛋白分子,其实不过是通过三个二硫键组织起来的两条肽链,而已。

很简单,真的。

那么前辈们的难处在哪里呢?

两点:

1,两条肽链组合的产率太低。这个被邹承鲁先生突破。很了不起,特别要知道那是没有高效液相色谱的岁月...

2,肽链长度,一个21,一个30。直观地看他们要做49个独立的肽键合成、产物分离纯化和鉴定实验。好像也不难哈?慢来,其中每个氨基酸都需要独立地保护、分离纯化。也就是说每一个肽键,他们工作量实际上要平方或者立方一哈...

(虽然最后的离体/活体实验同样重要。你却大可以绕过。你是做化学的,不是饲养员。)

俱往矣。他们用的是液相合成方法。

而你这个走运的家伙,用的将是上个世纪化学界最伟大进步之一:固相合成法。这个方法的基本思路和技术框架是布鲁斯·梅利菲尔德在1962年建立的。

(那时候,梅利菲尔德已经40岁。但是生活,No, 历史,刚刚从40岁开始...)

该思路的核心是要解决合成化学的一个老大难问题:分离纯化。(唔,至少在肽合成方面解决这个问题,布鲁斯的信心很足。)

液相合成里,产物和反应物(总会有一些残余)以及一些废物和副产物都均匀地溶解在一起。如何把产物高效地拿出来,很考察一个化学家的理论水平和实践能力。

梅利菲尔德的思路出奇地简单:什么是最古老而最简便的分离方法?过滤!

如果你的产物都能用过滤拿到,那就没有什么困难可言了。

怎么实现的呢?

想想你淘米的样子,米粒留在筛子上,灰尘砂子被水冲走。

如果,你的肽就是米粒?

太大了,太多了,不现实。你一定要这么说了。

那么,如果你的肽紧紧地贴在米粒上,水冲不走,那就好办多了,对吧?

梅利菲尔德提供了这个思路的关键技术:用什么做担体(就是‘米粒’),怎样把氨基酸逐次固定到担体上(或者叫缩合),最后,怎样把合成的肽从担体上切下来。为此,以及他以后二十年里逐渐完善该技术,梅利菲尔德于1984年得授诺贝尔化学奖,位列洛克菲勒诸神

现在一般把梅利菲尔德方案叫做Boc化学。他用来保护氨基的基团是t-Boc,叔丁氧羰基。

但是,你要用的只是他的思路,而不是这个具体技术。

这是出于对你的关心和爱护。

因为,这个方案的最后一步即把肽切下来那一步,要用到液态氟化氢。液态的,纯的,氟化氢,只能在压力下存在和使用。

请肯定地回答:拒绝。

(认真严肃的化学家在这个方法中找到许多乐趣和独特的应用。但是你尚不需要。)

你要用的是一个叫做Fmoc化学的技术。发明者不可考。

(呃,开玩笑的。实际是这几个人的名字不大有人提起而已。不要问为什么,否则会触怒神灵...)

Fmoc也是用来保护氨基的,中文叫芴甲氧羰基。Boc化学里把氨基去保护是用酸,一般是稀释的三氟乙酸(它的强度跟盐酸很接近,只要严格操作就不危险。不要看见氟这个字就跑。)。而Fmoc化学里去保护步骤要用的是一种有机碱,哌啶(Piperidine)。

一阴一阳,是不是?而到了最后一步,Fmoc的优势就显出来了,它只要求浓度大约90%左右的三氟乙酸。不需要压力,没有毒性(相对非常小)。由于在技术上的等价性和使用上的方便,面向应用的化学家以及多数合成工业都偏好Fmoc化学。

另外两步即担体和缩合,其技术细节上两个方案也是不同的,不过不值得花太多时间。

接下来,你需要制定一个采购清单。

关键词(Tags): #人工胰岛素(当生)#固相合成#胰岛素#肽元宝推荐:海天,

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