主题：【原创】化学合成人胰岛素全攻略之一 -- 酸酸

出去一定回来送花

做合成化学嘛，无非还是那两类必备物品：仪器和试剂 (地球人都知道的废话！)

先说简单的：仪器。

如果你看过邹承鲁先生的回忆录，大概你的第一反应是：自动合成仪嘛！虽然，你心里很有把握地肯定，你并不真的知道那是什么玩意儿。

所以，还得从简单的说起，即手工合成用的仪器。

(哦，手工合成实际上一点都不比自动仪来得慢，向毛主席保证！...如果，你只需要合成一个或几个肽。这是后话。)

固相合成是梅利菲尔德发明的，他自然也设计了相应的玻璃仪器。

这就是一个典型的由Pyrex制造的多肽合成反应器，取自Sigma-Aldrich技术文档。它比梅利菲尔德的原设计多出上面那个开口和滤芯。

前面说了，梅利菲尔德思路的核心是用过滤这个办法来尽可能地简化一切分离提纯步骤。如何简单、快速、可靠地过滤自然是第一位的设计目标。拿这个瓶子来说，它用的是烧结玻璃滤芯，材料惰性，耐磨(因为玻璃硬度大)，滤速快且基本无沾留。实际上所有固相合成用的过滤材料都必须符合这些基本条件。这个瓶子的另一个好处是比较容易实现密封和加/取样品。以后就用它为例做具体说明。

你还需要一些辅助器材，比如说，锥形瓶，量筒，滴管。你在中学化学实验里就用过。

另外，你也需要实验室真空系统、天平等等常规设备。

一个很顺手而且大概必不可少的东西是高压氮气瓶。它是过滤时的主要动力。当然，你要有氦气或者氩气也可以。原则是必须惰性和具有一定压力。(不用压力当然也可以有效地过滤，只是整套仪器和做法都要大改。)

那你说了空气泵干嘛不行？或者干脆用个大大的汽车内胎？

...也行不过给合成过程带来很多限制。

没骗你吧？这比多数大学化学实验室的仪器设备都要来得简单。

接下来说这个很麻烦的试剂采购。

你肯定已经盘算出来，首先要买的是氨基酸。氨基酸缩合而成多肽嘛。

主要的化学试剂经销商一般都出售你所需要的氨基酸，价格不同而已，产品质量差别不大。

因为...很多是在中国生产的。

具体买什么呢？

先来看看你需要做什么。前面提到过，胰岛素是两条肽链组成的。你需要做的就是先分别合成两条链：

A链：(氮端)GIVQQCCTSICSLYQLENYCN(碳端)

B链：(氮端)FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT(碳端)

天然20种氨基酸，只有三种你用不上：D,M和W。

就是说，其他你都需要买。

需要买多少呢？

这有个简单的规则：按摩尔计，你要做多少肽？

你要说了：1个摩尔？或者干脆10摩尔，好算点。

...呃，摩尔这个计量单位是很大的。考虑到胰岛素的分子量接近六千道尔顿，10摩尔胰岛素就将近60千克了！

所以请接受这个推荐值：0.1毫摩尔。(实验室用化学/生物方法人工合成的蛋白都是在纳摩尔至毫摩尔这么个数量级范围。)

记下这个数，乘上2再乘上每种氨基酸出现的次数。比如C出现6次，就乘6。这是你购买每种氨基酸的下限(按摩尔计)。乘以30再乘上每种氨基酸出现的次数，这是你购买量的上限。多数情况下，氨基酸都是按单位重量标价，1克，5克，20克，等等。你就需要把你的摩尔数值换算成质量数值(不要说你不会算)。要记住这些是预算数量，为了弥补实验过程中的意外，多准备一些没有坏处。

前面说了，你要用的是Fmoc化学。Fmoc是保护氨基的。不巧的是，很多氨基酸除了用以串成肽链的一个氨基和一个羧基，还有第二个氨基或者羧基，或者羟基，等等活泼基团。这些，也是需要保护起来的，而保护手段必须在合成过程中稳定，在最后切肽时又能被去掉。好在都已经有非常成熟的产品。

按照上面说的，去找你要的氨基酸单体吧。

(你算完了？明白按重量计价的原因了吧？)

现在你就可以给你中意的经销商打电话了。告诉他们，你需要兼容Fmoc化学的、三氟乙酸(TFA)可切的氨基酸，17种。第一种是...第二种，是...

除了氨基酸，你当然还需要合成试剂。这方面花样很多，各有侧重。实际上这是目前还在继续发展的一个方向。

成熟的主要有两类，选一类就可以了：1，哌啶+HOBt/DCC或DIC。2，哌啶+HBTU或HATU/HOBt/DIEA。数量呢，要你上面选中的摩尔数值的总和的2至3倍。(多乎哉？不多也。)

这都是些什么哦？你要问了。

不要急。先买到手，有的是时间刨根问底。经销商听得懂你要什么，这都是很标准的缩写。

接下来订购切肽试剂：苯甲硫醚，二巯基乙烷，苯酚，三异丙基硅烷。各有5克就差不多了。(这些试剂过于普通，量太少了人家不卖。)

然后是反应溶剂，记下这个几个名字：DMF,NMP，二氯甲烷，各买8升。乙醚(或甲基叔丁基醚)，三氟乙酸各买1升。

最后，也是很重要的，固相合成嘛，你需要这个‘固相’。成熟方案的固相担体多是基于树脂小球的。

这里有个小小的细节: 你一定要买一种叫做Wang树脂的。

Why?你又问了。

先买了再说。

所有合成用的树脂都是特别制作的，虽然原材料很普通，无非聚苯乙烯，聚乙烯之类的。但是既然要能把氨基酸固定上去，树脂表面必须经过活化处理。特别之处就在于这些活化点必须与Fmoc化学(或者Boc化学)兼容。这个是经过了20-30年的研究才成熟的，而且目前仍然比较热门。

对了，差点忘了，Wang树脂的一个好处是厂家一般已经把第一个氨基酸给你固定上去了，省你不少事。所以你要买这两种Wang树脂：Fmoc-Asn(Trt)-Wang树脂和Fmoc-Thr(tBoc)-Wang树脂。

如果你仔细想一下，任何树脂表面的活化点显然都是有限的。这个单位重量树脂的活化点的数量，叫做它的取代度。不同批次制造的树脂的这个数值都不同，经销商会告诉你他的库存树脂的取代度是多少。看出来了吧？这个取代度决定了你用某特定重量的树脂得到的合成产量的上限。

既然你已经决定你要合成多少A和B链，并且经销商又告诉你什么样的树脂各有什么样的取代度，你需要多少树脂呢？不需要别人替你算了吧?

知道你很有钱，但是经销商是不是有现货，是不是能按时发货，就不是你能决定的了。

假设这一切顺利，你就要动手了...

用氨基酸合成仪行不行？