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多肽金属螯合物的合成优化 | 微波固相合成技术
Published: 2020-12-30
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多肽金属螯合物的合成优化 | 微波固相合成技术
多肤金属螯合物是一种新型金属营养补充剂，具有吸收利用率高，代谢过程能耗低，转运速度快和不易被饱和等优点，而且多肽可作为金属元素配体通过小肽转运系统进入肠黏膜细胞，稳定性高，并可减少金属间拮抗作用，具有很好的应用前景。
微波固相合成技术作为一种多肽(氨基酸)金属螯合技术，相比传统液相合成法，具有反应速度快、反应效率高、能耗低、工艺操作简单、污染少和无废液产生等优点。
昂拓莱司生物实验室
微波固相合成装置的具有的特点
为了更好的进行微波固相反应以满足反应的需要。微波固相反应器具备的条件有：
(1) 能精准调控固相合成工艺参数，如微波辐射温度、反应压力及输出功率等。能稳定地放大同一反应，加热均匀，炉内空腔温差小；
(2) 反应装置连接完善的软件系统，使反应过程控制简单快捷，而且可以自主设定反应的参数并能自动完成反应；
(3) 采用单微波技术，微波以单一模式进入反应腔室，形成高密度、能量均衡且稳定的微波电磁场，进一步改善反应物间的界面更新速率，提高微波场的密度和均匀性，保持较高的螯合率和高纯度；
(4) 反应在密室内完成，且反应装置外配置萃取回流装备，内有内置搅拌设备，反应物不污染环境，符合环境保护的要求。
微波固相合成机理
固相反应属非均相反应，固相条件下其原子或离子扩散比气相、液相要慢的多，需在高温条件下才能进行，因此，固相反应需辅以其它加热手段，如微波加热。
在微波效应存在条件下，处于微波场中物质内部的电磁场分布对离子扩散和固相反应过程有影响，认为微波加热能产生离子扩散增强效应，使反应物离子通过涨落获得大于势垒的能量穿过产物层，并进行浓度差扩散；在扩散过程中与生成物层的空位形成相关对，在交变微波电磁作用下，相关对不断改变取向，进一步产生浓度梯度，从而推动离子的扩散。
当微波场处于合适位置时，反应体系熵最低，增强了分子碰撞机率，反应物中部分分子吸收微波辐射提供的能量被激活，提高了反应效率。
在多肽一级结构中存在一个或多个可配位螯合金属离子的位点，如羧基氧原子、咪唑基氮原子以及巯基硫原子等，具有较强给电子能力，易与金属离子发生配位螯合。
多肽分子与金属离子形成配合物时，除N-端氨基和C．端羧基，以及氨基酸侧链的某些基团可供配位之外，肽链中的羰基和亚氨基也可以参与金属配合。配位螯合后可有效影响其二级结构并调控其生物学活性。不同的配位化合物与多肽的结合，具有各自特殊的氨基酸偏好。
肽与金属配位螯合一般遵循“软硬酸碱理论”。如巯基属软碱，易与Cu和Hg2等软酸金属离子配位螯合；硬碱羧基的Asp或Glu易与硬酸金属离子(如Mn2、Mg和Ca2等)配位螯合；组氨酸咪唑基可与各类软、硬金属离子形成很强配位键，如Zn2+和Cu2等。
多肽金属螯合物的合成与结构稳定性受金属离子类型、多肽(氨基酸)结构、配位螯合环及合成工艺条件参数等因素的重要影响。配位原子与金属离子能形成结构独特的环状稳定结构，以五元环或六元环较为常见。
Cu(Ac)2与蛋氨酸微波固相合成蛋氨酸铜属取代反应，在微波辐射下，蛋氨酸和水分子吸收微波能量，电离出H，H进攻Cu(Ac)2酸根离子，使酸根中的O原子与Cu2+配位键减弱，最终断裂，酸根溢出配位内层形成Frenks缺陷或Schottky缺陷，之后蛋氨酸的N原子和O原子与Cu2+形成新的配位键(图1)。
图一 蛋氨酸铜（或亚铁）螯合物结构
李亮等通过借助红外光谱和化学元素法对蛋氨酸与Fe2+微波固相螯合机理进行分析并推断螯合物结构为五元环结构(图1)。