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Wan–Danishefsky脱硫反应

Wan-Danishefsky desulfurization

概要

由于极大的重要性和应用需求，肽和蛋白质的得到了化学家和生物学家的广泛关注。自从1901年Fisher通过化学合成构建第一个肽键以来，上个世纪肽合成技术取得了重大进展。在这些重大进展中，最具创新性和核心的进展是1963年由Merrifield开发的合成不超过50个氨基酸单元的固相肽合成技术（SPPS）以及Dawson和Kent于1994年开发的Native Chemical Ligation（NCL）合成技术。其中NCL涉及未保护的C端肽硫酯和第二个未保护的N端半胱氨酰肽之间的肽键形成。半胱氨酸上硫醇基团诱导可逆的硫酯化反应，并且随后通过五元过渡态的不可逆S-N酰基转移形成肽键。

NCL的巨大潜力已经通过一系列蛋白质的全合成得到了证明。然而，在许多蛋白质中没有半胱氨酸残基或半胱氨酸残基不在适合NCL的位置，半胱氨酸残基的严格要求，使得其在天然肽和蛋白质中实际上相对较少，大大限制了NCL技术应用。化学家们做出了巨大的努力来克服这个限制，如发展了镍、钯等过渡金属催化的氢化反应以及光促进的自由基反应实现脱硫。在（如：Ubiquitinated peptide[2],Ubiquitylated protein[3], EPO(95-120) peptide[4], ATAD2 bromodomain[5], Madanin-1[6]等）。

反应通式

反应机理

通过水溶性偶氮化合物VA-044引发自由基反应，在适当浓度的tBuSH参与下，低含量的半胱氨酸残基的巯基可有效转化成硫自由基B，硫自由基B再与烷基膦TCEP反应脱硫生成硫膦化合物及碳自由基D，碳自由基D通过攫取tBuSH的S-H氢原子生成还原脱硫产物E。

反应实例与应用

(1)  Ubiquitinated peptide的合成[2]

(2)Ubiquitylated protein的合成[3]

(3)EPO(95-120) peptide的合成[4]

(4)ATAD2 bromodomain的合成[5]

(5)Madanin-1的合成[6]

实验技巧

在氩气下将半胱氨酰肽溶解于200.0 μL水（或缓冲液）中。向溶液中加入200.0 μL0.5MTCEP溶液(Pierce)，20.0 μL巯基（乙硫醇或/和2-甲基-2-丙硫醇）和10.0 μL自由基引发剂（0.1M的水溶液）。反应混合物在37 ℃下搅拌。脱硫反应也可以在室温下进行（需要更长反应时间）。 通过LC-MS监测反应，原料转化完全后直接通过HPLC纯化。

Note：

• 1）TCEP溶液(Pierce)可使用TCEP·HCl and NEt3的溶液替代（pH控制在6.0-7.0）；

• 2）为了避免分子内攫氢等副反应，原料肽需要在反应体系中很好的溶解，有时需要加入CH3CN，PBS缓冲液，胍缓冲液，DMF和MeOH来辅助其溶解；

• 3）添加硫醇（EtSH，t-BuSH）是为了用作氢源，可有效防止分子内攫氢等副反应，不添加硫醇时反应需要更长的时间。

 

参考文献

1.  (a) Wan, Q.;Danishefsky, S. J. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 9248. (b) Liu, L.; Danishefsky, S.; Crich, D. In Organic Chemistry-Breakthroughs and Perspectives; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: 2012, p 221. (c) Jimei Ma, Jing Zeng, Qian Wan Top. Curr. Chem. 2015, 363, 57.

2. Yang, R.; Pasunooti, K. K.; Li, F.; Liu, X.-W.; Liu, C.-F. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13592. DOI: 10.1021/ja905491p

3. Ajish Kumar, K. S.; Haj-Yahya, M.; Olschewski, D.; Lashuel, H. A.; Brik, A. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 8090. DOI: 10.1002/anie.200902936

4. Tan, Z.; Shang, S.; Danishefsky, S. J. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 9500.DOI: 10.1002/anie.201005513

5. Creech, G. S.; Paresi, C.; Li, Y.-M.; Danishefsky, S. J. PNAS 2014, 111, 2891.

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最后编辑时间为: 2020-06-06 00:34 Saturday