2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇在Fmoc固相多肽合成中的副反应及调控

2026/5/1 8:01:28 作者:电离式

介绍

2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇又被称为3,6-二氧杂-1,8-辛二硫醇(3,6-dioxa-1,8-octanedithiol,DODT),可以作为无臭型硫醇清除剂,被广泛推荐替代乙二硫醇(EDT)用于Fmoc固相多肽合成(Fmoc-SPPS)的三氟乙酸(TFA)切割步骤,以抑制氨基酸残基烷基化、氧化等副反应。DODT在含甲硫氨酸多肽的切割中存在严重的特异性副反应。

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图一 2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇

甲硫氨酸烷基化副反应

以11条含甲硫氨酸多肽为模型,采用2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇切割液进行TFA酸解后,LC-MS检测显示所有产物均出现+117Da主杂质,同时伴随少量+57Da叔丁基化杂质;部分多肽中+117Da杂质占比高达50%,且与目标肽共洗脱,常规反相高效液相色谱(RP-HPLC)无法有效分离。副反应为DODT与甲硫氨酸的特异性反应,与多肽合成路线无关。

通过短肽模型(GMTNY)分离纯化副产物,结合¹HNMR、¹³CNMR及二级质谱(MS/MS)解析,修饰位点为甲硫氨酸的硫醚硫原子,生成叔丁基乙硫醚锍盐衍生物;+117Da的质量增量对应叔丁基-乙硫醚基团,MS/MS碎片中57Da特征峰验证了叔丁基结构的存在。NMR数据显示,甲硫氨酸甲基氢化学位移从2.1ppm偏移至2.97ppm,碳信号从14.1ppm偏移至22.5ppm,直接证明硫原子的烷基化修饰;同时,手性锍盐的生成导致相邻碳信号裂分。

2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇的醚氧键在TFA强酸性条件下发生环化,生成硫杂环丙烷或环状缩醛中间体,经开环反应与甲硫氨酸硫原子发生亲核烷基化,是副反应的核心路径。醚氧结构是反应发生的必要条件:无醚键的ODT仅产生常规叔丁基化杂质,无117Da衍生化产物;而丝氨酸、苏氨酸邻近甲硫氨酸虽会加剧副反应,但并非必要条件。

清除剂与氨基酸原料优化

含甲硫氨酸多肽优先选用EDT替代2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇,或采用ODT作为无臭替代方案,二者均完全杜绝+117Da杂质;使用Fmoc-Met(O)替代甲硫氨酸,亚砜结构封闭硫原子亲核活性,切割后无需额外还原即可获得目标肽,是最彻底的规避方法。

合成后去除

2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇修饰产物具有酸不稳定性,可通过后处理定量脱除:将粗肽溶于乙腈/水(1:1,v/v)含0.1%甲酸的溶液中,37℃保温12~14h,可完全转化为未修饰的目标肽,无多肽降解与残基异构化。该方法条件温和,优于传统高温乙酸处理,适配酸敏感多肽序列[1]。

合成后去除.png

图二 合成后去除

参考文献

[1]Harris P W R, Kowalczyk R, Yang S H, et al. An important side reaction using the thiol, 3,6‐dioxa‐1,8‐octanedithiol (DODT), in 9‐fluorenylmethoxycarbonylbased solid phase peptide synthesis[J]. Journal of Peptide Science, 2014, 20(3): 186-190. DOI:10.1002/psc.2595

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