Synthèse peptidique sur support solide (SPSS) UNIVERSITE DE PICARDIE JULES VERNE Faculté de Pharmacie Chimie Organique- EA3901-DMAG-INERIS Synthèse peptidique sur support solide (SPSS) S. Da Nascimento, V. Pires, P. Sonnet 21/02/2005

Historique 1963 – Merrifield – Développement de la SPSS – polystyrène/Boc 1970 – Pietta et Marshall – BHA et MBHA résine 1970 – Carpino et Han – Protection Fmoc des Na 1973 – Wang – p-alkaloxybenzyl alcool – clivage TFA 1978 – Meienhofer et al. – Fmoc/tButyl stratégie 1980 – Degrado et Kaiser – Kaiser oxime résine 1981 – Stewart – résine MBHA 1982 – Sheppard et al. – HMPA résine 1985 – Houghten et al. – Synthèses des librairies des peptides 1987 – Rink et al. – Différents linkers labiles au TFA 1987 – Sieber – linker xanthenyl : clivage 1% TFA 1987 – Mergler et al. – SASRIN – TFA 1% 1988 – Barlos et al. – Résine 2-chlorotrityl chloride 1993 – Hobbs de Witt et al., Ellman – Synthèse organique sur support solide – librairie de petites molécules

Synthèse sur support solide Manuelle ou automatique chaîne peptidique  liée a un support insoluble polymérique Excès de réactif  maximum de rendement Impuretés  éliminées par des lavages 2 chimies : Boc et Fmoc

Chimie Boc

Chimie Boc TFA NH O CH2 CH C R1 N H Bzl Boc Rinçages H2N DIEA HN R2 HF/ anisole OH tBu HOBT

Chimie Fmoc

Chimie Fmoc Piperidine CH2 O CH C R1 N H tBu Fmoc H2N Rinçages HN R2 TFA OH HBTU

Boc x Fmoc Conditions de synthèse Deprotection final Fmoc plus « douce » que Boc  le peptide n’est pas sujet a de solution acide a chaque cycle Deprotection final Fmoc – TFA  Boc – HF Fmoc  réaction suivre « en direct » Deprotection et acylation suivre par UV Détermination du taux de substitution « Dibenzofulvene-piperide adduct »

Deprotection Fmoc

Types de résines Merrifield 1 à 2% Chloromethyl divinylbenzene (DVB)/ Polystyrène (PS) Chloromethyl-PS Aminomethyl-PS Polyéthylène glycol-PS (ArgoGel®/TentaGel®/HypoGel®)

Résines Niveaux de substitution PS  forme sphérique 75-150 m (100-200 mesh) et 35-75 m (200-400 mesh) Niveaux de substitution 0,1 – 0,4 mmol/g 30 – 50 aminoacides 0,5 – 1,2 mmol/g 10 – 20 aminoacides 1,3 – 2,0 mmol/g 1 – 10 aminoacides

PS-PEG – avantages Support uniforme et sphérique – distribution égale et homogène du group fonctionnel (linker) Stabilité mécanique  non compressible Compatible avec la chimie Fmoc compatible avec différents solvants et réactive Synthèse de multiples peptides et petites molécules Idéal pour la synthèse de peptides longues et complexes Propriété optimale de saturation haut niveaux de solvatation  couplage et deprotection efficiente

Linker Groupes bifonctionnels Point d’attache entre le support solide et le premier aminoacide du peptide Conditions pour lier le linker a la résine Conditions de clivage Fonction obtenue après clivage

Types de linker Chloromethyl-PS  phénol Aminomethyl-PS  acetoxy

Hydroxymethyl linker – clivage acide fort Résine/Linker Structure Observations PAM 4-(hydroxymethylphenyl) acetamidomethyl Chimie Boc Produit final peptide acide Clivage HF (1 h) ou TFMSA/TFA (25 min) Wang, HMP 4-hydroxymethylphenol Chimie Fmoc Clivage TFA 90-95% (1-2h) HMPA, PAC ou Sheppard 4-hydroxymethylphenoxy acétique acide (Peptide Acide)

Hydroxymethyl linker– clivage TFA 1-5% Résine/Linker Structure Observations Rink acide 4-(2’,4’-dimethoxyphenyl-hydroxymethyl)-phénol Chimie Fmoc 1-5% TFA – 5 min Produit final peptide acide protége SASRIN (Super Acid-Sensitive Resin) 4-hydroxymethyl-3-methoxyphénol 1% TFA – 5-10 min HMPB, Linker H 4-(4-hydroxymethyl-3-methoxy-phenoxy) butyrique acide (Hyperacide) 1% TFA – 2-5 min

Amine linker – clivage acide fort Résine/Linker Structure Observations MBHA p-methylbenzhydrylamine Chimie Boc Produit final peptide carboxamide Clivage HF (1 h) ou TFMSA (1,5-2 h) BHA benzhydrylamine Clivage HF ou TFMSA PAL (Peptide Amine Linker) 5-(aminomethyl-3,5-dimethoxy-phenoxy) acide valérique Chimie Fmoc Clivage TFA 90-95% (1-2h) ou TFA:DCM:DMS (14:5:1) – 2h

Amine linker – clivage acide fort Résine/Linker Structure Observations RAM (Rink amide) Chimie Fmoc Produit final peptide carboxamide Clivage TFA 90-95% (1h) SAMBHA 4-succinylamino-2,2’,4’-trimethoxybenzhydryl-amine Clivage TFA

Amine linker – clivage TFA 1-5% Résine/Linker Structure Observations XAL (Xanthenylamide) 4-(9-aminoxanthen-3-yl) butyrique acide Chimie Fmoc Produit final peptide protége carboxamide Sieber 9-amino-3-hydroxy-xanthone

Aldéhyde linker – clivage acide fort Résine/Linker Structure Observations BAL 5-dimethoxy-4-formylphenol Chimie Fmoc Produit final N-alkyl amide Clivage TFA 85% FMP 4-(4-formyl-3-methoxyphenoxy)ethyl Produit final peptide amide ou ester Clivage TFA 95%

(4-nitrobenzophenone oxime) Divers – Chimie Boc Résine/Linker Structure Observations Merrifield Clivage HF ou TFMSA ou HBr/TFA ou TMSOTf Produit final peptide acide Brominated Wang Photo clivage (h 350 nm) Produit final peptide protége Kaiser oxime (4-nitrobenzophenone oxime) Clivage NaOH ou N2H4 ou NH3,RNH2 ou ROH ou N-terminale libre Produit final peptide protége acide ou peptide protége hydrazides ou peptides amides ou peptide ester ou peptide cyclique

Divers – Chimie Fmoc Résine Structure Observations Trt 2-chlorotrityl chloridre Clivage TFA 0,5-5% (1 min) ou AcOH:TFE:DCM 1:1:8 (15-60 min) Produit final peptide protége acide 4-Carboxytrityl Clivage AcOH/TFE/DCM (1:8:8) ou HFIP/DCM (1:4) ou 0,5% TFA PHB p-Hydroxybenzyl alcool TentaGel®/HypoGel® Clivage TFA 90-95% Produit final peptide acide

Divers – Chimie Fmoc Résine/Linker Structure Observations Kenner’s « safety-catch » 4-sulfamoylbenzoyl Clivage NaOH ou RNH2 ou aminoacide ester/ROH ou thiol Produit final peptide acide ou peptide amide ou peptide estes ou peptide thioester HMBA Hydroxymethylbezoic acide Clivage NaOH ou N2H4 ou NH3,RNH2 ou ROH ou ROH/DIBAH ou LiBH4 Produit final peptide protége acide ou peptide protége hydrazide ou peptide amide ou peptide ester ou peptide aldéhyde, peptide alcool PDDM diphenyldiazomethane Clivage TFA 1-2% Produit final peptide protége alcool

SASRIN – Synthèse de la résine

SASRIN – Couplage au Fmoc-AA

Group Protecteur – SASRIN Aminoacides Protection chaîne latérale Clivage TFA 95% Clivage TFA 1% Clivage HF Asn, Gln Mtt, Trt Asp, Glu OtBu OPp OBzl, ODmab, OAll Arg Pmc, Pbf Tos, Nitro Cys Trt Trt, MeOTrt Acm, StBu, Mob, MBzl His Trt, Mtt Lys, Orn Boc Mtt, Adpoc Aloc, Dde, Tnm, Z Ser, Thr, Hyp, Tyr tBu Bzl Trp