Peptidsynthese

Die Peptidsynthese behandelt Verfahren zur Herstellung der biochemisch wichtigen Stoffklasse der Peptide. Peptide können durch direkte Kondensation von Aminosäuren nicht gezielt hergestellt werden, da bereits bei der chemischen Reaktion von zwei verschiedenen Aminosäuren vier verschiedene Dipeptide entstehen.^[1]

Deshalb muss sowohl die Aminogruppe der einen Aminosäure als auch die Carboxygruppe der anderen Aminosäure vorübergehend jeweils durch geeignete Schutzgruppe blockiert werden. Außerdem ist eine Aktivierung der Carboxygruppe erforderlich, die mit der Aminogruppe der zweiten Aminosäure zur Peptidbindung reagieren soll, da Carbonsäuren mit Aminen gewöhnlich nur unter Salzbildung reagieren. Die Bildung der Peptidbindung muss unter Bedingungen erfolgen, bei denen keine Racemisierung eintreten kann. Zum Schutz der Carboxygruppe kann beispielsweise die erste Aminosäure in Gegenwart von Schwefelsäure mit Isobuten unter Bildung des Aminosäure-tert-butylesters umgesetzt werden:

In manchen Fällen wie zum Beispiel des Asparagins versagt diese Methode und der tert-Butylester kann hier nur durch Umesterung mit Chlorameisensäurebenzylester (Abkürzung: Z-Cl oder Cbz-Cl; R¹= Benzylgruppe), Flurenyloxymethylchlorid (Abkürzung: Fmoc-Cl; R¹= Fluorenyl-9-methylgruppe) oder mit Di-tert-butyldicarbonat (BOC-Anhydrid) zu den entsprechenden Urethanen umgesetzt:

Nach der Knüpfung der Peptidbindung lässt sich der tert-Butylester durch Säuren wie Trifluoressigsäure unter Abspaltung von tert-Butanol hydrolysieren, wobei die Carbonsäure wieder gebildet wird. Die Spaltung der Urethane erfolgt entweder durch Umsetzung mit Chlorwasserstoff/Eisessig (Spaltung des tert-Butylurethans) durch eine Lösung von Piperidin (Spaltung von Flurenyloxycarbonyl) oder durch Hydrogenolyse (Spaltung Benzylurethans) jeweils unter Freisetzung der Aminofunktion.

Die Aktivierung der Carboxygruppe gelingt über die Umwandlung in ein Carbonsäurechlorid, ein Carbonsäureazid oder einen 4-Nitrophenylester.^[2] Besonders häufig erfolgt die Aktivierung der Carboxygruppe durch die Anwendung von Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) als Kondensationsmittel. Sehr gebräuchlich sind auch Aktivester wie N-Hydroxybenzotriazol (HOBt) oder N-Hydroxysuccinimid (HOSu) welche entweder mit den Kondensationsmitteln N,N-Diisopropylcarbodiimid (DIC) oder 3-Ethyl-1(N,N-dimethyl)aminopropylcarbodiimid (EDCI) hergestellt werden

Beispiel einer Peptidkupplung mit Aktiv-Ester

Eine elegante Methode zur Peptidsynthese ist die Festphasensynthese nach Merrifield.

Bedeutung von synthetischen Peptiden in der Biochemie

Synthetische Peptide dienen als Inhibitoren oder Substrate von Enzymen oder dienen als Antigene in der Immunologie.

Literatur

• W. C. Chan, P. D. White: Fmoc Solid Phase Peptide Synthesis. Reprint 2004, Oxford University Press, ISBN 0-19-963724-5.

Einzelnachweise

1. ↑ Siegfried Hauptmann: Organische Chemie. Harri Deutsch, 1985, ISBN 3-87144-902-4, S. 661.
2. ↑ Hans Beyer und Wolfgang Walter: Organische Chemie. S. Hirzel, Stuttgart, 1984, ISBN 3-7776-0406-2, S. 791–794.

Weblinks

• Peptidsynthese Universität Marburg, abgerufen 4. Februar 2011