推进可持续肽合成：甲磺酸–甲酸作为TFA更环保的替代品用于最终的全局脱保护步骤

《Green Chemistry》：Advancing sustainable peptide synthesis: methanesulfonic acid–formic acid as a greener substitute for TFA in final global deprotection

绿色合成替代品 三氟乙酸(TFA)作为传统去保护试剂具有环境危害大、用量高的问题。本研究提出2%甲磺酸(MSA)与甲酸(FA)联用作为绿色替代品，在TIS scavenger存在下实现高效去保护。实验表明MSA-FA体系较TFA减少98%强酸用量，且可生物降解。对模型肽和重要生物药肽(Tirzepatide)的验证显示，2-3小时即可定量释放肽段，但存在Ser/Thr/Tyr等位点的酰化副产物，需氨水处理消除。该方案符合绿色化学原则，显著降低环境风险，适用于吨级工业生产。

　　在现代生物制药和化学合成领域，肽类化合物因其在多种生物过程中的关键作用而受到广泛关注。随着科技的进步，肽类药物的开发和应用不断拓展，尤其是在治疗糖尿病、肥胖、心血管疾病等领域，许多重要药物依赖于肽作为活性成分。然而，在肽的合成过程中，传统方法往往伴随着环境和健康方面的挑战，尤其是使用三氟乙酸（TFA）作为脱保护试剂。TFA属于全氟烷基物质（PFAS）的一种，这类物质因其持久性和对生态系统的潜在危害而受到越来越多的关注。因此，寻找一种更加环保、安全的替代方案成为当前肽合成研究的重要方向之一。

本文提出了一种基于甲磺酸（MSA）和甲酸（FA）的新型脱保护体系，用于替代传统的TFA方法。这一方案在多个肽类化合物的合成过程中得到了验证，显示出在提高环境友好性的同时，也能保持良好的合成效率和产物纯度。MSA作为一种绿色溶剂，其具有较强的酸性，且在自然环境中易于降解，相较于TFA而言，对环境的影响显著降低。此外，MSA的使用量也大幅减少，仅需2%的浓度即可实现高效的肽脱保护，而传统TFA方法则需要高达95%的浓度。这种降低不仅减少了强酸的使用量，还使得处理过程更加安全、环保，符合绿色化学的核心理念。

在实验过程中，研究人员首先对几种模型肽进行了测试，包括含有丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、色氨酸（Trp）和酪氨酸（Tyr）侧链保护基的肽。这些肽在使用MSA–FA体系进行脱保护时，出现了轻微的甲酰化现象，但通过后续使用0.5 M氨水（NH?OH）处理，可以有效去除这些副产物，从而提高最终产物的纯度。结果显示，使用MSA–FA体系进行脱保护的肽纯度和产率均与TFA方法相当，甚至在某些情况下更为优异。例如，对于含有Asn和Gln的肽，MSA–FA体系能够实现接近定量的脱保护，而无需像TFA那样产生有害的副产物。

为了进一步验证这一方法的适用性，研究人员还对几种实际应用中的肽进行了测试，包括重要的药物成分如利拉鲁肽（tirzepatide）及其片段。这些肽在使用MSA–FA体系脱保护后，其纯度和产率均达到了预期目标，同时避免了TFA带来的环境污染和健康风险。在某些情况下，如含有组氨酸（His）的肽，需要更长的反应时间或更高的温度才能完全去除保护基，但即便如此，MSA–FA体系依然表现出良好的脱保护性能。

此外，研究还指出，MSA–FA体系的使用不仅降低了强酸的使用量，还减少了对环境的负担。MSA作为一种可生物降解的酸，其在环境中的残留物可以被自然分解为硫酸盐和二氧化碳，而TFA则难以降解，对生态环境造成长期影响。因此，该方法不仅在化学合成过程中提升了安全性，还在工业规模应用中具有显著的环保优势。例如，在大规模生产中，MSA的使用量减少至2%，而TFA的使用量则高达95%，这将大大减少废弃物的产生，降低处理成本，同时减少对环境的污染。

研究还提到，尽管MSA–FA体系在大多数情况下表现良好，但在某些特定的肽合成过程中，如含有半胱氨酸（Cys）的肽，其保护基的去除仍存在一定的挑战。例如，Trt保护基在Cys侧链上的去除需要更优化的条件，而Acm保护基则相对稳定，可以在后续处理中使用其他标准试剂进行去除。这些发现表明，虽然MSA–FA体系在大多数情况下是可行的，但在某些特殊情况下，可能需要进一步的优化和调整，以确保脱保护过程的完全性和高效性。

从实验结果来看，MSA–FA体系的脱保护效率在很大程度上依赖于反应时间、温度以及使用的溶剂。例如，在某些情况下，将反应温度提高至40 °C可以加快脱保护过程，从而提高产率和纯度。此外，通过调整反应时间，研究人员发现延长反应时间有助于减少副产物的形成，例如甲酰化和部分保护基的残留。这些优化措施使得MSA–FA体系能够更好地适应不同肽的结构特点，从而实现更广泛的应用。

在绿色化学的原则指导下，这一新型脱保护体系不仅减少了强酸的使用，还降低了环境风险，符合可持续发展的要求。MSA作为一种相对安全的酸，其使用量的减少将对制药工业的废弃物处理产生深远影响。传统的TFA方法因其高浓度使用和难以降解的特性，导致了严重的环境问题，而MSA–FA体系则提供了一种更加环保的替代方案。此外，该方法在实际操作中更加简便，能够减少对危险化学品的依赖，提高实验室和工业生产的安全性。

值得注意的是，尽管MSA–FA体系在脱保护过程中表现出色，但在某些情况下，如涉及特定的保护基（如Pbf和Trt），仍需要额外的处理步骤来确保完全去除。例如，对于含有Pbf保护基的组氨酸（His）侧链，需要在40 °C下进行3小时的反应才能完全去除保护基，而在其他情况下，如Asn和Gln的Trt保护基，则可以在较短的时间内完成脱保护。这些发现表明，MSA–FA体系虽然在大多数情况下能够实现高效的脱保护，但在某些特定情况下仍需进一步优化。

总体而言，本文提出的MSA–FA脱保护体系为肽合成提供了一种更加绿色、安全和高效的替代方案。与传统TFA方法相比，该方法不仅显著减少了强酸的使用量，还降低了环境风险，同时保持了良好的产物纯度和产率。此外，该方法在多个模型肽和实际应用中的测试表明，其具有广泛的适用性，能够在不同类型的肽合成过程中发挥重要作用。未来的研究可以进一步探索不同保护基的去除条件，以及如何通过优化反应参数来提高脱保护效率，从而推动绿色化学在肽合成领域的广泛应用。