Merrifield-Synthese

Die Merrifield-Synthese ist ein von Robert Bruce Merrifield entwickeltes Verfahren zur Synthese von Peptiden aus einzelnen Aminosäuren. Er erhielt dafür 1984 den Nobelpreis für Chemie. Das Verfahren kann automatisiert werden. Der Zeitaufwand für die Verlängerung des Peptids um eine Aminosäureneinheit liegt in der Größenordnung von Stunden. Bei der Proteinbiosynthese liegt sie bei Sekunden. Mit dem Verfahren nach Merrifield wurde die erste Totalsynthese von Insulin durchgeführt.

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Allgemeines

Das Verfahren bedient sich einer festen Phase aus Polystyrol, das an der Oberfläche CH₂Cl-Gruppen trägt. Das Verfahren besteht aus mehreren einleitenden Schritten, Propagationsschritten und einem abschließendem Reaktionsschritt.

Während die klassische Solid-Phase-Peptide-Synthesis (SPPS) nach Merrifield eine sehr arbeits- und zeitaufendige Prozedur darstellt, hat seit 2003 ein deutlicher Fortschritt durch den Einsatz der Mikrowellentechnik eingesetzt. Die einzelnen Reaktionsschritte können in einem Monomode-Mikrowellengerät binnen 30 s durchgeführt werden. Neben der Reaktionsbeschleunigung wird auch eine erhöhte Reinheit verzeichnet.

Einleitende Reaktion

Im ersten Schritt wird eine am N-Terminus geschützte Aminosäure am C-Terminus an die Oberfläche der festen Phase gebunden. Dabei wird ein Molekül Chlorwasserstoff (HCl) abgespalten. Da die Aminosäure nun fest an das Substrat gebunden ist, wird gespült, um Reaktionsprodukte und überschüssige Aminosäure zu entfernen. Im nächsten Schritt wird die Schutzgruppe abgespalten. Die an das Substrat gebundene Aminosäure besitzt nun einen reaktiven N-Terminus. Es wird ein weiteres mal gespült.

Peptidpropagation

Nun setzt man wiederum eine am N-Terminus geschützte Aminosäure hinzu, welche mit der bereits gebundenen unter Ausbildung einer Peptidbindung reagiert. Es folgt wiederum eine Spülung. Dann wird die Schutzgruppe der neu hinzugefügten Aminosäure entfernt. Daraufhin kann man wieder eine N-geschützte Aminosäure zusetzen und so das Peptid beliebig verlängern.

Abbruch-Reaktion

Mit Hilfe von Bromwasserstoffsäure und Trifluoressigsäure wird die als erstes eingeführte Aminosäure vom Substrat entfernt und protoniert, so dass man das fertige Peptid erhält.