为了实现全局侧链去保护，极强腐蚀性的三氟乙酸（TFA）一直是首选试剂，因为其在断裂这些键方面的无与伦比的效率，然而，TFA的使用也存在以下一些问题：

1. 作为一种不可回收的溶剂，被归类为“持久性化学物质”，给环境和经济带来了严重的负担。包括欧盟提议禁止全氟和多氟烷基物质（PFAS），包括TFA。

2. 依赖于TFA敏感的保护基团在SPPS中引入了技术挑战。

3. 疏水性基团如tBu、叔丁氧羰基（Boc）和三苯甲基（Trt）可能导致肽在合成过程中聚集，

4. N-甲基化肽在强酸条件下会降解，无法承受长时间的TFA暴露。

5. 某些保护基团，如基于磺酰基的Pbf-Arg，需要延长TFA处理时间才能去除，增加了肽主链断裂的风险。

这些限制促使人们重新设计侧链保护基团，以在更温和的条件下实现选择性去除，确保多肽治疗中可持续且可行的SPPS。 

介绍一种基于Fmoc/吡啶甲基（Pic）化学的新型SPPS平台，能够在温和条件下通过光催化C-杂原子键断裂实现氨基酸侧链的正交保护及其高效去除。该方法利用Pic基团作为原料来“笼络”氨基酸侧链，消除了对TFA的需求，从而为传统肽合成提供了一种环保替代方案。此外，该方法无缝整合到自动化肽合成仪中，实现了结构复杂的肽的无酸、树脂上光释放，这对传统SPPS方法来说仍然是一个挑战。该工作由上海交通大学王平教授近期在jacs上发表。

通过光氧化还原催化策略实现了各种官能团中C-杂原子键的断裂，包括重要的氨基酸构建模块。为了确定最佳解笼条件，最初使用Fmoc和吡啶甲基保护的丝氨酸构建模块（1）作为模型底物。在普通家用紧凑型荧光灯（CFL，10W）的照射下，在PBS/MeOH混合物（pH 5.0）中，以抗坏血酸作为还原剂（5.0当量）和Ru(bpy)3Cl2（PC 1，E1/2=-1.33V，1.5mol%）作为催化剂，1的解笼在20分钟内完成，以定量转化率获得所需产物。不同pH条件的筛选表明，在pH 4.0-5.0时转化率最高。相比之下，在pH 7.0或9.0时，转化受到显著抑制，表明吡啶鎓的质子化对于促进这一过程至关重要。此外，当CFL被蓝色发光二极管（LED；420nm，条目5）或绿色LED（520nm）替换时，转化部分降低，这与Ru(bpy)32+的最大吸收一致，其中心位于454nm。有趣的是，改变溶剂或还原剂对系统反应性的影响最小，这表明了该转化的稳健性。然而，当使用Eosin Y（PC 2，E1/2=-1.06V）作为催化剂时，反应受到抑制，这可能是由于其还原电位不足以引发所需的转化。相比之下，4-CzIPN（PC 3，E1/2=-1.21V）与Ru(bpy)3Cl2具有相同的光催化效果，表明在适当还原催化剂的情况下，无金属条件是可行的。对照实验表明，光催化剂、还原剂和CFL对于反应是必不可少的。

氨基酸底物范围：

接下来，将吡啶甲基基（Pic衍生）基团应用于一系列典型氨基酸构建模块。为了确保与SPPS无缝整合，这些保护基团被设计为与每种氨基酸的独特反应性相匹配。具体而言，对于天冬氨酸（5）和谷氨酸（6），采用二甲基吡啶甲基（Dmpic）保护基团，以增加位阻，防止在SPPS过程中发生天冬氨酸内酰胺化和焦谷氨酸化。同时，对于具有亲核侧链的氨基酸，包括精氨酸（7）、赖氨酸（8）、色氨酸（9）和组氨酸（10），战略性地引入了二甲基吡啶甲基氧基羰基（Dmpicoc）、吡啶甲基氧基羰基（Picoc）和二苯基吡啶甲基（Dppic）基团，以降低它们的亲核性，避免不必要的副反应。所有Fmoc/Pic保护的氨基酸（1,3-11）的合成均从商业可得的前体出发，通过两到三个步骤实现，展示了在10-200克规模上的出色可扩展性，突出了该方法在工业应用中的实际可行性。

磷酸化和非天然氨基酸：

为了进一步强调Fmoc/Pic SPPS策略的广泛适用性，将氨基酸构建模块的范围扩展到包括磷酸化和非天然氨基酸。吡啶甲基基保护基团成功应用于一系列非典型氨基酸（12-15），包括在C端或N端有修饰的氨基酸，进一步突出了Pic平台的多功能性和卓越的官能团耐受性。值得注意的是，与传统SPPS条件不同，在传统SPPS条件下，苄基保护的磷酸酯由于其较差的离去基团能力，很难被去保护，而带有Pic基团的磷酸化氨基酸在pH 4下在30分钟内经历了干净且完全的去保护，一致地获得了超过85%的分离产率（16-18）。此外，一系列C-杂原子键，包括C-O、C-N和C-S键，在这些相同的温和光氧化还原条件下被高效断裂，迅速以优异的产率获得所需的氨基酸衍生物。在所有情况下，都观察到了选择性解笼，显示出与Fmoc、苄基、苯酚和Boc基团以及酯官能团的完美兼容性，而这些在传统方法中将极具挑战性。

与传统的TFA介导的tBu型保护基团的断裂的比较：

吡啶甲基基光去保护策略具有显著优势，特别是在反应温和性和操作效率方面。在标准化光解条件下（10W CFL，20分钟，pH 5.0），所有Fmoc/Pic保护的氨基酸均实现了完全去保护，一致地获得了约90%的分离产率。至关重要的是，该方法在精氨酸去保护方面具有显著优势，这在SPPS中一直是一个持久的挑战。传统的Pbf保护精氨酸通常需要延长的TFA处理时间，常常导致肽主链断裂或降解。相比之下，Pic保护的精氨酸（7）衍生物在温和、中性和水性条件下迅速且干净地去保护。此外，对于高度亲核的残基，如半胱氨酸、酪氨酸和色氨酸，长时间暴露于TFA断裂环境中已被充分记录为会引发一系列不利的副反应，包括锍离子形成、不可逆的S-烷基化以及芳香环的酰化/烷基化。重要的是，该温和光氧化还原条件在水相介质中运行，且不产生高度亲电的中间体，如tBu阳离子，完全避免了所有这些不希望的副反应。这种显著增强的化学选择性为复杂功能肽的合成提供了明显的优势，特别是那些包含敏感或翻译后修饰残基的肽。

为了完全消除TFA的使用，采用了 Sieber 树脂来合成含有C端酰胺的肽，这允许使用甲酸来裂解完全保护的肽酰胺。在Fmoc/Pic SPPS和随后的肽从树脂释放之后，得到的Pic保护的肽在标准条件下用可见光照射，得到所需的产物。按照这个方法合成了9种含有C端酰胺的肽（19−27），得到了非常优异的产率。含有氧化敏感的蛋氨酸残基的黏液溶解剂N-乙酰精氨酸酰胺（19）可以很容易地在克级规模上使用Fmoc/Pic基SPPS平台合成，这表明了它的可扩展性和化学稳健性。值得注意的是，两种药用价值很高的肽——催产素（编号21）和特利加压素（23）——分别以52%和65%的分离产率获得。此外，在光去保护条件下，蛋氨酸保持完全完整，与传统的SPPS方法不同，传统的方法通常需要大量的硫醇类还原剂来抑制氧化降解。该方法还显示出与含有多个Pic基团的复杂肽序列的强大兼容性。例如，用于治疗骨质疏松症的药物鲑鱼降钙素（24）和抗糖尿病药物普兰林肽（26），每种都含有超过10个吡啶甲基基团，在单步全局去保护中都获得了非常优异的产率。这些例子表明，Fmoc/Pic策略完全兼容长达40个氨基酸的较长肽序列，突出了其在合成中等大小的治疗性肽中的适用性，这些肽通常合成具有挑战性。此外，肽的亲水性随着Pic的引入而显著增加，特别是对于像人类免疫缺陷病毒1蛋白酶（残基81−99）（HIV-1PR，25）这样难以合成的肽序列，与Fmoc/tBu策略相比表现出显著的优越性，以及酰基载体蛋白（ACP，27）的65−74片段，在反相HPLC中显示出缩短的保留时间（图3，插入的HPLC）。除了Sieber树脂外，其他酸敏感树脂，如2-氯三苯甲基氯化物（2-CTC）树脂，也与Fmoc/Pic SPPS策略兼容，用于合成羧酸末端肽。

最后，进一步引入了一种光可切割连接子，以实现在可见光照射下从树脂上同时释放肽和全局去保护。为此，设计了一种新型的光可切割二苯基（4-吡啶基）甲基修饰的连接子，它可以在可见光存在的情况下从树脂上释放带有C端羧酸的肽。为了实现高效的固相光解，进一步通过系统地筛选树脂和溶剂来优化反应条件。如图4A所示，以脑啡肽（28）作为模型肽，并根据2小时可见光照射后的产物纯度和切割效率来优化反应条件。对于在水性介质中表现出优越膨胀性能的Tenta Gel树脂，肽28在PBS缓冲液中获得了最高的纯度。然而，发现Tenta Gel树脂的负载量意外地低，这可能是由于在SOCl₂处理下聚乙二醇（PEG）发生了降解。相反，对于Rink酰胺-AM树脂，只有使用THF/PBS混合溶剂时，肽28才能高效获得。当使用DMF或乙腈作为共溶剂时，未检测到产物。因此，采用了Rink酰胺AM树脂，这是一种聚苯乙烯基载体，因其优越的可扩展性和操作性而被选用。基于固相光解离的效率，将外部光源整合到自动化肽合成仪中，实现了全自动SPPS。这一进步使得目标肽的直接生产成为可能，消除了传统自动化SPPS系统中手动TFA切割和额外后处理步骤的需求。采用该方法，通过6小时的光解实现了SPPS链延伸和全局去保护，直接在自动化肽合成仪中获得了目标产物。

生物活性肽（28−38）以优异的产率高效获得。特别是，合成了带有磷酸化修饰的酪氨酸激酶肽3（38），其分离产率达到了40%。这克服了磷酸肽生产中的一个持久性挑战，即需要通过TFA介导去除磷酸保护的苄基，这需要延长的去保护时间，常常导致肽片段化，并产生特征性的低产率。因此，这一策略为获得治疗性肽，甚至是那些对强酸敏感的肽，提供了一种更温和、自动化且便捷的途径。

Fmoc/tBu基SPPS策略革新了肽药物发现，并在过去20多年中一直未变。尽管其影响深远，但它存在固有局限性。在温和条件下光氧化还原断裂Pic基C-杂原子键有可能克服这些缺点。Pic基团的化学稳定性和易于获取，以及其在可见光下快速光解的能力，突显了其作为传统光笼的有用且独特的替代品的潜力。预计Fmoc/Pic SPPS策略将为制备具有挑战性的肽提供一种实用且有用的工具，适用于广泛的研究领域。