一种超声波快速合成司美格鲁肽的方法与流程

本发明涉及多肽合成领域，特别涉及一种glp-1类似物司美格鲁肽的合成方法，具体为一种超声波快速合成司美格鲁肽的方法。

背景技术：

司美格鲁肽是由诺和诺德公司研发的长效glp-1类似物，该药物首先批准上市的是注射剂，只需要进行每周一次的皮下注射给药。2019年，fda批准口服司美格鲁肽上市，作为首款口服的glp-1类似物糖尿病药物，该药的市场前景被广泛看好。

从结构上看，司美格鲁肽需要将20位lys接上两个aeea、γ-谷氨酸和十八烷二酸脂肪链，其中2位采用非天然氨基酸氨基异丁酸。与利拉鲁肽相比，司美格鲁肽的脂肪链更长，疏水性增加，但是司美格鲁肽经过短链的peg修饰，亲水性大大增强。peg修饰后不但可以与白蛋白紧密结合，掩盖dpp-4酶水解位点，还能降低肾排泄，可延长生物半衰期，达到长循环的效果。司美格鲁肽的序列结构如下：

h-his¹-aib²-glu³-gly⁴-thr⁵-phe⁶-thr⁷-ser⁸-asp⁹-val¹⁰-ser¹¹-ser¹²-tyr¹³-leu¹⁴-glu¹⁵-gly¹⁶-gln¹⁷-ala¹⁸-ala¹⁹-lys²⁰(aeea-aeea-γ-glu-octadecanedioic)-glu²¹-phe²²-ile²³-ala²⁴-trp²⁵-leu²⁶-val²⁷-arg²⁸-gly²⁹-arg³⁰-gly³¹-oh

司美格鲁肽现有的合成工艺，包括原研选择的生物发酵结合化学合成的方法完成产品的制备方法(cn101910193)。采用此方法合成，生物发酵方法制备glp-1(11-37)片段之后，n-末端氨基和ser、thr和tyr侧链的羟基均没有进行保护，直接和侧链的osu酯进行反应，容易导致多位点的反应，形成大量非预期的杂质，不利于后期的分离纯化，收率也比较低。

司美格鲁肽现有的合成工艺，还包括一些传统的多肽固相合成以及片段缩合的合成方法(cn103848910、cn106928343、cn106478806、wo2016046753等)。采用这些方法进行司美格鲁肽的合成，基本上在实际应用上没有考虑司美格鲁肽本身的肽序结构和特点，比如多肽二级结构对于多肽固相合成的影响，氨基酸侧链保护基团对于多肽固相偶联的影响，侧链较长脂肪链疏水性对于多肽固相合成的影响、偶联副反应对于产品收率的影响、片段缩合片段的溶解性和缩合难以程度等等。

同时，作为一条主链30多个氨基酸并且有较长侧链修饰的长肽，采用传统的固相合成方法，每个残基的偶联时间超过2h，加上脱保护和洗涤的时间，合成单个残基需要3个小时以上。在生产上，如果不每天24小时连续工作，一批次司美格鲁肽的合成周期往往超过10天，严重影响生产线的合成效率，并浪费大量的人工成本。

技术实现要素：

有鉴于上述司美格鲁肽合成方法中的缺点，本发明旨在提供一种超声波快速合成司美格鲁肽的方法，通过超声波辅助，采用fmoc固相多肽合成来合成司美格鲁肽的方法。

本发明提供的司美格鲁肽的合成方法，通过超声清洗仪与多肽固相反应柱结合的方法，来完成司美格鲁肽的合成，采用这种方法合成，大大降低了每个残基的偶联时间和脱除fmoc保护基的时间，并且可以克服司美格鲁肽本身序列容易发生β-折叠，偶联效率较低的缺点。该合成方法具有反应速度快、操作简单、生产效率高、产品纯度好、收率高的优点。

为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

首先，本发明设计了一种超声波结合多肽固相反应柱的反应装置，具体装置如附图4所示，该装置通过把多肽固相反应柱嵌入超声波清洗仪中，完成两种仪器的结合形成一种全新的多肽固相合成装置。该装置可以通过改造放大，用于工业化生产。本发明合成司美格鲁肽使用该装置进行合成，具体方法如下：

一种超声波快速合成司美格鲁肽的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在超声波水浴的条件下，在固相合成树脂上偶联fmoc保护α-氨基的gly，制备得到fmoc-gly-固相合成树脂；

(2)在超声波水浴的条件下，脱除fmoc保护基，然后按照偶联fmoc或boc保护α氨基的氨基酸或肽段，然后脱除fmoc保护基的方法依次进行偶联：fmoc或boc保护α氨基的氨基酸的偶联顺序为：fmoc-arg(pbf)-oh、fmoc-gly-oh、fmoc-arg(pbf)-oh、fmoc-val-oh、fmoc-leu-oh、fmoc-trp(boc)-oh、fmoc-ala-oh、fmoc-ile-oh、fmoc-phe-oh、fmoc-glu(otbu)-oh、fmoc-lys(alloc)-oh、fmoc-ala-oh、fmoc-ala-oh、fmoc-gln(trt)-oh、fmoc-gly-oh、fmoc-glu(otbu)-oh、fmoc-leu-oh、fmoc-tyr(tbu)-oh、fmoc-ser(tbu)-oh、fmoc-ser(tbu)-oh、fmoc-val-oh、fmoc-asp(otbu)-oh、fmoc-ser(tbu)-oh、fmoc-thr(tbu)-oh、fmoc-phe-oh、fmoc-thr(tbu)-oh、fmoc-gly-oh、fmoc-glu(otbu)-oh、fmoc-aib-oh、boc-his(trt)-oh；

(3)在超声波水浴的条件下，脱除lys(alloc)中的alloc保护基团；

(4)在超声波水浴的条件下，偶联fmoc-aeea-oh，然后以脱除fmoc保护基然后偶联的方法依次偶联fmoc-aeea-oh、fmoc-glu-otbu和十八烷二酸单叔丁酯；

(5)裂解树脂和侧链保护基得到粗肽；

(6)纯化后得到司美格鲁肽精肽。

上述步骤(1)-(4)中，超声波水浴的条件为超声频率为25khz-50khz，水浴温度为15-80℃，优选为20-35℃。

在本发明的技术方案中，所述固相合成树脂为wang树脂。

在本发明的技术方案中，所述固相合成树脂的替代度范围为0.2～1.2mmol/g，优选0.3～1.0mmol/g，更优选0.6～0.8mmol/g；

在本发明的技术方案中，步骤(1)中，所述偶联采用的缩合剂为hobt、dic、dmap的组合，hobt、dcc、dmap的组合，hoat、dic、dmap的组合，hbtu、hobt、dipea的组合，tbtu、hobt、dipea的组合或pybop、hobt、dipea的组合的方法缩合，优选hobt、dic、dmap的组合方法缩合。

在本发明的技术方案中，步骤(2)、(4)中，所述偶联采用的缩合剂为b+a或b+a+c，其中a为hobt或hoat，b为hbtu、hatu、pybop、dic，c为diea或tmp或dmap。

在本发明的技术方案中，所述缩合剂的用量为反应原料摩尔当量的0.8-3.0倍。

在本发明的技术方案中，步骤(2)中，每次fmoc或boc保护α氨基的氨基酸或肽段偶联时间为1-30分钟，优选为5-20分钟；每次脱除fmoc保护时间为1-10分钟，优选为1-5分钟。

在本发明的技术方案中，，步骤(3)中，脱除lys(alloc)中alloc保护基团的方法为以pd⁰(ph3p)4和me2nh·bh3的组合或pd⁰(ph3p)4和phsih3的组合，优选地，pd⁰(ph3p)4的用量为alloc保护基团摩尔量的0.05-1.0倍，优选为0.1-0.5倍，me2nh·bh3或phsih3的用量为alloc保护基团摩尔量的10-100倍，优选为20-60倍，脱除alloc保护基团的反应时间为5-60分钟，优选为10-30分钟。

在本发明的技术方案中，步骤(5)中，所述裂解试剂为tfa、tis、edt、phoh、h2o的混合溶液，体积比为tfa：tis：edt：phoh：h2o＝85-95:2-5:0-3:0-2:1-5，裂解时间为1.5-3.5小时。

上述步骤(6)所说的纯化方法是指本领域内的常规纯化方法，例如hplc纯化方法进行纯化。

和现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、采用本发明的方法，解决了生物发酵法所导致的司美格鲁肽杂质研究困难，纯化困难，收率较低的问题。

2、相比于常规的化学合成方法来说，采用本发明的方法，大大缩短的批次合成的时间，提高了生产效率。

3、采用本发明的方法，因为超声波本身的高能量和反应时间短，可以抑制司美格鲁肽肽序本身部分残基或片段的副反应发生，比如抑制asp残基本身容易发生的β-消除副反应；同时也可以抑制h-his¹-aib²-glu³-gly⁴-thr⁵-phe⁶-thr⁷-ser⁸-asp⁹-val¹⁰-ser¹¹-ser¹²-tyr¹³-leu¹⁴-glu¹⁵这个偶联困难片段分子内氢键的形成，从而避免β-折叠二级结构的形成，改善序列本身的偶联效果，大大提高最终粗肽的纯度和合成收率。

4、本发明采用超声波辅助合成的方法，解决了司美格鲁肽侧链长链脂肪链因为本身疏水性太强而导致的偶联困难问题，大大改善了十八烷二酸本身的偶联效果。

5、采用在超声波辅助进行多肽合成的方法，在其它肽序中有了一定的应用，但是，目前主要还是只能用于一些特定的肽序，比如一些短肽和一些只含有一些特定残基的序列，很难用于司美格鲁肽这种主链很长并且含有较长侧链的多肽固相合成。本发明通过对司美格鲁肽本身的序列分析和声波本身的特点，通过自己设计的反应装置，利用了超声波本身的高能量、超声波清洗仪本身的快速振荡效果，结合氮气鼓泡搅拌的方式完成的司美格鲁肽的合成。通过对超声波强度(频率)的控制，偶联反应时间、脱除fmoc保护时间控制等手段，解决了超声波对不同残基固相偶联的影响，最终得到了超声波辅助完成司美格鲁肽的固相合成优选工艺。在技术领先性方面，本方法具有工艺简单、合成周期短、合成效果好、收率高、可实现产业化生产等优点。

附图说明

图1：实施例8制得的司美格鲁肽粗肽的hplc图谱。

图2：实施例8制得的司美格鲁肽精肽的hplc图谱。

图3：实施例10得到的司美格鲁肽粗肽的hplc图谱。

图4：本发明使用的超声波多肽合成装置的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明公开了一种司美格鲁肽的制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

首先，本发明设计了一种超声波结合多肽固相反应柱的反应装置，具体装置如附图4所示，该装置包括多肽合成反应柱和超声波清洗仪，将多肽合成反应柱置于超声波清洗仪中，固相反应树脂在多肽合成反应柱中进行反应。

说明书和权利要求书中所使用的缩写具体含义如下表1所示：

表1：缩写及英文含义

本发明提供的多肽及其制备方法和用途中所用原料、辅料和试剂均可由市场购得或者本发明人自己生产。

下面结合实施例，进一步阐述本发明：

实施例1fmoc-gly-wang树脂的制备

称取替代度为0.8mmol/g的wangresin10克，加入超声波多肽反应装置的固相反应柱中，加入dmf，超声溶胀5分钟；称取fmoc-gly-oh3.0克(10mmol)，hobt1.6克(12mmol)，dmap0.1克(1mmol)，用dmf溶解，加入2.0mldic(12mmol)，然后加入反应柱，反应20分钟后，加入7ml醋酸酐和6ml吡啶，混合封闭30分钟，dcm洗涤三次，甲醇收缩后抽干树脂，得到fmoc-gly-wangresin共12g，检测替代度为0.309mmol/g。

实施例2司美格鲁肽主链肽树脂制备

称取实施例1中得到的fmoc-gly-wang树脂(替代度为0.309mmol/g)3.3克(1mmol)，加入超声波多肽反应装置的固相反应柱中，设置超声波频率为30khz，水浴温度为25℃，用dmf清洗3次，再用dmf溶胀树脂10分钟。然后超声波条件下，用dblk脱除fmoc保护基团2分钟，然后用dmf洗涤5次。称取fmoc-arg(pbf)-oh1.94克(3mmol)，hobt0.5克(3.6mmol)，用dmf溶解，0℃冰水浴下加入0.6mldic(3.6mmol)，活化5分钟，加入反应柱，超声波条件下反应10分钟，然后超声波条件下用dblk脱除fmoc保护基团2分钟。重复上述操作，按照序列偶联fmoc-gly-oh、fmoc-arg(pbf)-oh、fmoc-val-oh、fmoc-leu-oh、fmoc-trp(boc)-oh、fmoc-ala-oh、fmoc-ile-oh、fmoc-phe-oh、fmoc-glu(otbu)-oh、fmoc-lys(alloc)-oh、fmoc-ala-oh、fmoc-ala-oh、fmoc-gln(trt)-oh、fmoc-gly-oh、fmoc-glu(otbu)-oh、fmoc-leu-oh、fmoc-tyr(tbu)-oh、fmoc-ser(tbu)-oh、fmoc-ser(tbu)-oh、fmoc-val-oh、fmoc-asp(otbu)-oh、fmoc-ser(tbu)-oh、fmoc-thr(tbu)-oh、fmoc-phe-oh、fmoc-thr(tbu)-oh、fmoc-gly-oh、fmoc-glu(otbu)-oh、fmoc-aib-oh、boc-his(trt)-oh；反应结束后，用dmf清洗肽树脂。

实施例3司美格鲁肽主链肽树脂制备

称取实施例1中得到的fmoc-gly-wang树脂(替代都为0.309mmol/g)3.3克(1mmol)，加入超声波多肽反应装置的固相反应柱中，设置超声波频率为35khz，水浴温度为25℃，用dmf清洗3次，再用dmf溶胀树脂10分钟。然后超声波条件下，用dblk脱除fmoc保护基团2分钟，然后用dmf洗涤5次。称取fmoc-arg(pbf)-oh1.94克(3mmol)，hobt0.5克(3.6mmol)，pybop1.6克(3mmol)用dmf溶解，0℃冰水浴下加入0.8mldiea(3.6mmol)，活化5分钟，加入反应柱，超声波条件下反应5分钟，然后超声波条件下用dblk脱除fmoc保护基团2分钟。重复上述操作，按照序列偶联fmoc-gly-oh、fmoc-arg(pbf)-oh、fmoc-val-oh、fmoc-leu-oh、fmoc-trp(boc)-oh、fmoc-ala-oh、fmoc-ile-oh、fmoc-phe-oh、fmoc-glu(otbu)-oh、fmoc-lys(alloc)-oh、fmoc-ala-oh、fmoc-ala-oh、fmoc-gln(trt)-oh、fmoc-gly-oh、fmoc-glu(otbu)-oh、fmoc-leu-oh、fmoc-tyr(tbu)-oh、fmoc-ser(tbu)-oh、fmoc-ser(tbu)-oh、fmoc-val-oh、fmoc-asp(otbu)-oh、fmoc-ser(tbu)-oh、fmoc-thr(tbu)-oh、fmoc-phe-oh、fmoc-thr(tbu)-oh、fmoc-gly-oh、fmoc-glu(otbu)-oh、fmoc-aib-oh、boc-his(trt)-oh；反应结束后，用dmf清洗肽树脂。

实施例4lys侧链保护基团的脱除

将实施例2中得到的司美格鲁肽主链肽树脂，用dcm清洗3次。称取2.4g的二甲胺硼烷，量取80ml的dcm，加入反应柱中，超声波条件下反应2分钟之后，加入0.1g的pd⁰(ph3p)，反应20分钟。然后用dcm清洗3次树脂，dmf清洗树脂3次，再用dcm清洗树脂3次，得到选择性脱除alloc的肽树脂，备用。

实施例5lys侧链保护基团的脱除

将实施例3中得到的司美格鲁肽主链肽树脂，用dcm清洗3次。称取1.0g的苯硅烷，量取80ml的dcm，加入反应柱中，超声波条件下反应2分钟之后，加入0.1g的pd⁰(ph3p)4，反应30分钟。然后用dcm清洗3次树脂，dmf清洗树脂3次，再用dcm清洗树脂3次，得到选择性脱除alloc的肽树脂，备用。

实施例6司美格鲁肽侧链的偶联

称取fmoc-aeea-oh1.2克(3mmol)，hoat0.5克(3.6mmol)，用dmf溶解，0℃冰水浴下加入0.6mldic(3.6mmol)，活化5分钟，加入实施例4中的肽树脂，超声波条件下反应10分钟，然后超声波条件下用dblk脱除fmoc保护基团2分钟。重复上述操作，按照序列偶联fmoc-aeea-oh、fmoc-glu-otbu、十八烷二酸单叔丁酯；反应结束后，用dmf清洗树脂6次，再次用dcm清洗3次，然后加入甲醇清洗3×10分钟，用真空抽干，得到司美格鲁肽的肽树脂11.8克。

实施例7司美格鲁肽侧链的偶联

称取fmoc-aeea-oh1.2克(3mmol)，hoat0.5克(3.6mmol)，用dmf溶解，0℃冰水浴下加入0.6mldic(3.6mmol)，活化5分钟，加入实施例5中的肽树脂，超声波条件下反应10分钟，然后超声波条件下用dblk脱除fmoc保护基团2分钟。重复上述操作，按照序列偶联fmoc-aeea-oh、fmoc-glu-otbu、十八烷二酸单叔丁酯；反应结束后，用dmf清洗树脂6次，再次用dcm清洗3次，然后加入甲醇清洗3×10分钟，用真空抽干，得到司美格鲁肽的肽树脂12.6克。

实施例8司美格鲁肽的制备

将实施例6得到的11.8克肽树脂加入到200ml单口烧瓶中，预先配制裂解液120ml的tfa：tis：edt：phoh：h2o＝90:3:3:2:2(体积比)，将裂解液加入到烧瓶中，室温反应2.5小时，滤掉树脂，树脂用5mltfa洗涤，合并滤液，加入到1200ml无水乙醚中析出白色固体，离心，无水乙醚洗涤固体，真空干燥的到白色固体的司美格鲁肽粗肽4.6克，收率99.73％。图1为实施例8制得的司美格鲁肽粗肽的hplc图谱，hplc纯度80.65％。

图2为实施例8制得的司美格鲁肽精肽的hplc图谱，用hplc对上述粗肽进行纯化，得到纯度99.26％的司美格鲁肽精肽1.72g，产品总收率41.85％。

实施例9司美格鲁肽的制备

将实施例7得到的12.6克肽树脂加入到200ml单口烧瓶中，预先配制裂解液120ml的tfa：tis：edt：phoh：h2o＝90:3:3:2:2(体积比)，将裂解液加入到烧瓶中，室温反应2.5小时，滤掉树脂，树脂用5mltfa洗涤，合并滤液，加入到1200ml无水乙醚中析出白色固体，离心，无水乙醚洗涤固体，真空干燥的到白色固体的司美格鲁肽粗肽4.4克，收率98.16％。hplc纯度79.33％。

用hplc对上述粗肽进行制备，得到纯度98.92％的司美格鲁肽精肽1.77g，产品总收率43.06％。

实施例10标准fmoc固相肽合成方法进行司美格鲁肽的制备

采用标准的fmoc固相肽合成方法，即不用超声波，在常温常压下进行司美格鲁肽的合成。

取实施例1得到的fmoc-gly-wangresin(sub＝0.309mmol/g)3.3克(1mmol)，溶胀之后，在常规的多肽固相反应柱中，采用与实施例2完全相同的偶联体系，室温下进行偶联反应，其中偶联时间为2小时，脱除fmoc保护时间为两次，每次分别为：5分钟+7分钟。依次偶联fmoc-arg(pbf)-oh、fmoc-gly-oh、fmoc-arg(pbf)-oh、fmoc-val-oh、fmoc-leu-oh、fmoc-trp(boc)-oh、fmoc-ala-oh、fmoc-ile-oh、fmoc-phe-oh、fmoc-glu(otbu)-oh、fmoc-lys(alloc)-oh、fmoc-ala-oh、fmoc-ala-oh、fmoc-gln(trt)-oh、fmoc-gly-oh、fmoc-glu(otbu)-oh、fmoc-leu-oh、fmoc-tyr(tbu)-oh、fmoc-ser(tbu)-oh、fmoc-ser(tbu)-oh、fmoc-val-oh、fmoc-asp(otbu)-oh、fmoc-ser(tbu)-oh、fmoc-thr(tbu)-oh、fmoc-phe-oh、fmoc-thr(tbu)-oh、fmoc-gly-oh、fmoc-glu(otbu)-oh、fmoc-aib-oh、boc-his(trt)-oh；反应结束后，用dmf清洗肽树脂。

然后采用与实施例4完全相同的alloc保护基团脱除方法；采用与主链偶联完全相同方法，完成侧链的偶联，得到司美格鲁肽肽树脂。

再采用与实施例8完全相同的司美格鲁肽的制备方法，最终得到司美格鲁肽的粗肽3.7g，粗肽收率91.5％；图3为实施例10制得的司美格鲁肽粗肽的hplc图谱，粗肽hplc纯度36.7％。

用hplc对上述粗肽进行制备，得到纯度99.01％的司美格鲁肽精肽0.45克，产品总收率10.32％。

从上述实施例10和实施例8、实施例9的结果看，采用我们方法合成，不管是粗肽纯度还是精肽收率，都要远远好于标准fmoc固相多肽合成的方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和部分溶剂变化，这些改进和溶剂变化也应视为本发明的保护范围。