ペプチド合成
ライゲーションとは結紮を意味するが、ペプチド合成においては特に無保護のペプチド鎖に対して別のペプチド鎖を結合させるプロセスをいう。セグメント縮合が保護されたペプチド鎖同士を縮合させるのに対し、ライゲーションでは無保護のペプチド鎖に再度の保護を施した後、結合を行う。このため、生体内から単離されたペプチドや遺伝子工学的ペプチド合成によって合成されたペプチド鎖などに対しても新たに人工的なアミノ酸配列を付与することが可能である。
ライゲーションさせたいペプチド結合のカルボキシ基はチオエステルとする必要がある。チオエステルを塩化銀とHOOBtとアミンで処理すると、活性エステルであるHOOBtエステルが生成する。これにライゲーションさせたいペプチド結合のアミノ基側のペプチドを加えると縮合が起こる。この方法では側鎖の官能基のうちリジンのアミノ基とシステインのスルフヒドリル基の保護が必要である。
そのため、スルフヒドリル基の脱保護に先立ってまず脱保護を行う必要がある。
ペプチド結合していないアスパラギン、グルタミンのアミド基はDCCなどの縮合剤により一部が脱水されてニトリルとなる。これはフッ化水素酸などの強酸で処理すると元のアミドに戻るので保護は不要であるが、強酸を使わない場合には保護しておく必要がある。ペプチド結合してしまえば脱水は起こらないので、簡単に脱保護できる保護基が使用される。トリチル基やキサンチル基 (Xan) が用いられる。
トリプトファンのインドール環は酸処理による脱保護の際に酸化やカルボカチオンの付加を起こしやすい。そのため、N-ホルミル化を行う。ホルミル基 (For) は塩基やチオールによる処理で脱保護される。酸処理が一度しかない場合にはBoc保護でも良い。
メチオニンのスルフィド結合には、トリフルオロ酢酸処理やフッ化水素酸処理による脱保護の際にE1脱離で生じるカルボカチオンが転位してくる場合がある。これを防ぐためにスルホキシドに酸化して保護する場合がある。脱保護の際にチオアニオールなどのカルボカチオンスカベンジャーを加えるだけで保護は必要ないことが多い。
多くのアミノ酸には側鎖にも官能基があり、これが副反応の原因となるため保護しなくてはならない。これらの保護基は合成終了時に強酸による処理で一度に除去することが多い。
リジン側鎖のアミノ基、グルタミン酸側鎖やアスパラギン酸側鎖のカルボキシ基には上で述べた保護基を適切に選択して用いる。
セリンやトレオニンのアルコール性ヒドロキシ基はベンジル基やtert-ブチル基で保護する。ベンジル基はフッ化水素酸処理や水素化、tert-ブチル基はトリフルオロ酢酸処理で除去できる。一方、チロシンのフェノール性ヒドロキシ基は2-ブロモベンジルオキシカルボニル (Z(2Br)) やtert-ブチル基で保護する。ベンジル基は強酸処理で芳香環上のオルト位に転位しやすいため用いない。
システインのスルフヒドリル基は4-メチルベンジル基 (Bzl(4Me))、トリチル基 (Trt)、tert-ブチル基、N-(アセチル)アミノメチル基 (Acm) などで保護する。多くの場合、システインのスルフヒドリル基は最終的にジスルフィド結合へと変換する必要がある。ジスルフィド結合させたいスルフヒドリル基のみを脱保護することで選択的に結合形成できる。