Fmoc-kompatible Festphasensynthese von C-terminalen Peptid- Thioestern

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1 Research Collection Doctoral Thesis Fmoc-kompatible Festphasensynthese von C-terminalen Peptid- Thioestern Author(s): Sewing, Axel Publication Date: 2001 Permanent Link: Rights / License: In Copyright - Non-Commercial Use Permitted This page was generated automatically upon download from the ETH Zurich Research Collection. For more information please consult the Terms of use. ETH Library

2 Diss. ETH Nr Fmoc-kompatible Festphasensynthese von e-terminalen Peptid-Thioestern ABHANDLUNG zur Erlangung des Titels Doktor der Naturwissenschaften der EIDGENÖSSISCHEN TECHNISCHEN HOCHSCHULE ZÜRICH vorgelegt von AXEL SEWING Dipl, Chem. Albert-Ludwigs-Universität Freiburg geboren am 27. Juli 1969 in Tübingen, Deutschland Angenommen auf Antrag von Referent: Prof. Dr. D. Hilvert Korreferent: Prof. Dr. D. Seebach Zürich,2001

3 Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurde eine Fmoc-kompatible Methode zur Synthese C-terminaler Peptid-Thioester entwickelt, optimiert und in Cyclisierungsreaktionen und Peptid-Fragmentkondensationen verwendet. Die Peptide wurden nach der Methode der Fmoc-Peptid-Festphasensynthese an kommerziell erhältlichen Harzen aufgebaut und anschließend unter Lewis Säure-Aktivierung mit Aluminiumreagenzien und einem Thiol als C-terminale Peptid-Thioester abgespalten. Durch Abspaltung der Seitenkettenschutzgruppen mit weitgehend standardisierten "Cleavage-Cocktails" wurden die ungeschützten Peptid-Thioester nach der Reinigung in Ausbeuten bis zu 87% erhalten. geschütztes Peptid Linker Harz 1) AIMe2X, EtSH, CH 2CI2 2) TFA, H 20, Additive ungeschützter, C-terminaler Peptidthioester Im Verlauf der Untersuchungen mussten zwei grundsätzliche Limitationen überwunden werden. Zum einen kann die als Thioester aktivierte C-terminale Aminosäure leicht racemisieren und zum anderen können an den als Ester geschützten Aminosäuren-Seitenketten-Carbonsäuregruppen ebenfalls Thioesterbildungen oder Aspartimid-Bildungen stattfinden. Beide Limitationen ließen sich durch verschiedene Modifikationen der Methode partiell überwinden. Die G-terminale Epimerisierung ließ sich reduzieren, wenn AIMe 2CI als Lewis Säure benutzt wurde. Durch Zugabe von Thiolen wird Salzsäure freigesetzt, die einer Deprotonierung am CX-Kohlenstoffatom entgegenwirkt. Als Modell zur Überprüfung der Epimerisierung wurde ein Peptid verwendet, das an seinem C-Terminus die besonders leicht epimerisierbare Aminosäure Phenylalanin enthält. Die Bildung von Seitenkettenthioestern an tert-butyl-geschützten Asparaginsäuren oder Glutaminsäuren sowie die Bildung von cyclisierten Aspartimiden ließen sich durch Verwenden der weniger sauren Lewis-Säure AIMe3 weitgehend vermeiden. Diese verursachte aber signifikante Epimerisierungen an

4 der C-terminalen Aminosäure, was dazu führte, dass dort nur Glycin verwendet werden kann. Bei Verwendung von AIMe2CI ließ sich durch Zugabe stöchiometrischer Mengen Tetrahydrofuran die Aspartimidbildung deutlich verringern, aber auf die Seitenkettenthioesterbildung hat dieses kaum einen Einfluß. Zur weiteren Optimierung der Methode wurden vielerlei Reaktionsparameter variiert und deren Einflüsse untersucht. Hierzu gehörten neben Variationen der Stöchiometrie und der Reaktionszeiten auch Variationen der Reagenzien, Additive und Harze. Es wurde eine Standard-Methode entwickelt, mit der unter Verwendung eines...~~ h~irl,.,n Allll'Y'linilll'Y'l-~A~nl':m7ip.n. vielerlei G-terminale Peptid-Thioester

5 Summary In this thesis an Fmoc compatible strategy for the synthesis of C-terminal peptide thioesters was developed, optimized and applied to cyclisations and peptide fragment condensations. Peptides were synthesized on commercially available resins using standard Fmoc chemistry on the solid phase and cleaved from the resin with an aluminum reagent in the presence of a thiol to give the peptide thioesters. By removing the side chain protecting groups using standardized cleavage cocktails, the unprotected peptide thioesters were obtained in yields up to 87%, after purification. protected peptide linker resin 1) AIMe2X, EtSH, CH2CI2 2) TFA, H 20, Additives unproteeted, C-terminal peptide thioester ~- ~. '~~"'''n''\'''' hali"\ nrinf'in~1 \imitations.

6 parameters were also varied including stoichiometry, reagents, additives, resins and reaction times. The optimized conditions developed for the two aluminum reagents should ~~- - ~ ~:..J_ ~h:~,",,,+rw,",..",,,,rlihl!:l\/!:lil~hlp. Ta test their utility with a long