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<!DOCTYPE html>

<title>Merrifield-Synthese</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Merrifield-Synthese</span></h1>

</header>

</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Die <b>Merrifield-Synthese</b> (auch Festphasen-Peptidsynthese<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>) ist ein von dem US-amerikanischen Chemiker <a href="Robert_Bruce_Merrifield" title="Robert Bruce Merrifield">Robert Bruce Merrifield</a> entwickeltes Verfahren zur <a href="Synthese_(Chemie)" title="Synthese (Chemie)">Synthese</a> von <a href="Peptid" title="Peptid">Peptiden</a> aus einzelnen <a href="Aminos%C3%A4ure" class="mw-redirect" title="Aminosäure">Aminosäuren</a>.<sup id="cite_ref-Merrifield_2-0" class="reference"><a href="#cite_note-Merrifield-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-jakubke_4-0" class="reference"><a href="#cite_note-jakubke-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Er erhielt dafür 1984 den <a href="Nobelpreis" title="Nobelpreis">Nobelpreis</a> für Chemie.<sup id="cite_ref-Nobel_5-0" class="reference"><a href="#cite_note-Nobel-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Das Verfahren kann automatisiert werden. Der <a href="Zeit" title="Zeit">Zeitaufwand</a> für die Verlängerung des Peptids um eine Aminosäureneinheit liegt in der <a href="Gr%C3%B6%C3%9Fenordnung" title="Größenordnung">Größenordnung</a> von einigen Minuten bis mehrere Stunden. Bei der <a href="Proteinbiosynthese" title="Proteinbiosynthese">Proteinbiosynthese</a> liegt sie bei Sekunden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Prinzip">Prinzip</h2></div>

<p>Das Verfahren bedient sich einer <a href="Aggregatzustand" title="Aggregatzustand">festen Phase</a> (<a href="Harz_(Material)" title="Harz (Material)">Harz</a>) aus <a href="Polystyrol" title="Polystyrol">Polystyrol</a>, das an der Oberfläche CH<sub>2</sub>Cl-Gruppen trägt. Diese Festphase wird Merrifield-Harz genannt. Die Synthese besteht aus mehreren einleitenden Schritten, Propagationsschritten und einem abschließenden Reaktionsschritt. Praktisch lassen sich Peptide mit einer Länge von ca. 100 Aminosäuren herstellen.<sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einleitende_Reaktion">Einleitende Reaktion</h2></div>

<p>Im ersten Schritt wird eine am <a href="N-Terminus" title="N-Terminus"><i>N</i>-Terminus</a> <a href="Schutzgruppe" title="Schutzgruppe">geschützte</a> <a href="Aminos%C3%A4uren" title="Aminosäuren">Aminosäure</a> mit dem Rest R<sup>1</sup> am <a href="C-Terminus" title="C-Terminus"><i>C</i>-Terminus</a> an die Oberfläche der festen Phase gebunden. Dabei wird <a href="Chlorid" class="mw-redirect" title="Chlorid">Chlorid</a> im Zuge einer <a href="Nukleophile_Substitution" title="Nukleophile Substitution">nukleophilen Substitution</a> abgespalten. Da die Aminosäure nun über eine Estergruppe fest an das Substrat gebunden ist, wird gespült, um Reaktionsprodukte und überschüssige Aminosäuren zu entfernen.

</p><p>

</p><p>Im nächsten Schritt wird die <a href="Schutzgruppe" title="Schutzgruppe">Schutzgruppe</a> [in der Regel <a href="Butyloxycarbonyl-Gruppe" class="mw-redirect" title="Butyloxycarbonyl-Gruppe"><i>tert</i>-Butyloxycarbonyl</a> (BOC), siehe Abbildung, oder <a href="Fmoc-Schutzgruppe" title="Fmoc-Schutzgruppe">Fluorenylmethoxycarbonyl</a> (Fmoc)] abgespalten. Die an das polymere Substrat gebundene Aminosäure besitzt nun einen reaktiven (freien) <i>N</i>-Terminus. Es wird ein weiteres Mal gespült, um niedermolekulare Verunreinigungen zu entfernen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Peptidpropagation">Peptidpropagation</h2></div>

<p>Nun setzt man wiederum eine am <i>N</i>-Terminus geschützte und am <i>C</i>-Terminus <a href="Aktivierung_(Chemie)" title="Aktivierung (Chemie)">aktivierte</a> Aminosäure mit dem Rest R<sup>2</sup> hinzu. Diese mit <a href="Dicyclohexylcarbodiimid" title="Dicyclohexylcarbodiimid">Dicyclohexylcarbodiimid</a> (DCC) aktivierte Aminosäure reagiert nun endergonisch mit der bereits gebundenen unter Ausbildung einer <a href="Peptidbindung" title="Peptidbindung">Peptidbindung</a> und formaler Abspaltung von Wasser, das als <a href="1%2C3-Dicyclohexylharnstoff" title="1,3-Dicyclohexylharnstoff">Dicyclohexylharnstoff</a> gebunden wird. Es folgt wiederum eine Spülung. Dann wird die Schutzgruppe der neu hinzugefügten Aminosäure entfernt.

</p><p>

</p><p>Daraufhin kann man wieder eine <i>N</i>-geschützte Aminosäure mit dem Rest R<sup>3</sup> zusetzen und mittels DCC das Peptid um eine dritte <i>N</i>-geschützte Aminosäure verlängern. Durch Abspalten der Schutzgruppe erhält man den immobilisierten Tripeptidester.

</p><p>

</p><p>Ggf. können analog weitere <i>N</i>-geschützte Aminosäuren ankondensiert werden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Abbruch-Reaktion">Abbruch-Reaktion</h2></div>

<p>Mit Hilfe von <a href="Flusss%C3%A4ure" title="Flusssäure">Flusssäure</a> wird die <a href="Esterbindung" class="mw-redirect" title="Esterbindung">Esterbindung</a> der zuerst eingeführten Aminosäure zum Substrat (polymerer Träger) protoniert und gespalten, so dass das fertige Peptid (hier ein <a href="Tripeptid" class="mw-redirect" title="Tripeptid">Tripeptid</a>) freigesetzt wird:

</p><p>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Geschichte">Geschichte</h2></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation"><span class="hauptartikel-pfeil" title="siehe" aria-hidden="true" role="presentation">→ </span><i><span class="hauptartikel-text">Hauptartikel</span>: <a href="Peptidsynthese#Geschichte" title="Peptidsynthese">„Geschichte“ im Artikel Peptidsynthese</a></i></div>

<p>Die Entwicklung der Merrifield-Synthese ist eng mit der Entwicklung der Peptidsynthese verwandt. Die erste <a href="Festphasensynthese" class="mw-redirect" title="Festphasensynthese">Festphasensynthese</a> von Peptiden auf festen porösen Polymeren als Substrate wurde 1966 von Bruce Merrifield und Arnold Marglin mit der Merrifield-Synthese am Beispiel von Insulin durchgeführt.<sup id="cite_ref-Merrifield_2-1" class="reference"><a href="#cite_note-Merrifield-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Dadurch stieg die Ausbeute pro Reaktionszyklus von 90 % auf 99,5 % und die Nebenreaktionsprodukte und Edukte konnten einfach durch Waschen entfernt werden, wodurch auch längere Peptide mit akzeptabler Ausbeute erzeugt werden konnten.<sup id="cite_ref-Nobel_5-1" class="reference"><a href="#cite_note-Nobel-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Eine Variante der Merrifield-Synthese namens <i>SPOT-Synthese</i> auf <a href="Cellulose" title="Cellulose">Cellulose</a>-<a href="Filterpapier" title="Filterpapier">Filterpapier</a> als Matrix wurde 1992 von Ronald Frank beschrieben.<sup id="cite_ref-DOI10.1016/S0040-4020(01)85612-X_7-0" class="reference"><a href="#cite_note-DOI10.1016/S0040-4020(01)85612-X-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Sie wird vor allem zur <a href="Epitopkartierung" title="Epitopkartierung">Epitopkartierung</a> kontinuierlicher <a href="Epitop" title="Epitop">Epitope</a> von <a href="Antik%C3%B6rper" title="Antikörper">Antikörpern</a> verwendet.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external free" href="https://www.spektrum.de/lexikon/chemie/festphasen-peptidsynthese/3299">https://www.spektrum.de/lexikon/chemie/festphasen-peptidsynthese/3299</a></span>

</li>

<li id="cite_note-Merrifield-2"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-Merrifield_2-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-Merrifield_2-1">b</a></sup></span> <span class="reference-text">Robert Bruce Merrifield, <i>Solid phase peptide synthesis</i> <a href="Journal_of_the_American_Chemical_Society" title="Journal of the American Chemical Society">Journal of the American Chemical Society</a> Volume 85, Heft 14 S. 2149–2154, <a href="https://doi.org/10.1021/ja00897a025" class="extiw external" title="doi:10.1021/ja00897a025">doi:10.1021/ja00897a025</a>.</span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">A. Marglin, R. B. Merrifield: <i>The synthesis of bovine insulin by the solid phase method.</i> In: <i>Journal of the American Chemical Society.</i> Band 88, Nummer 21, November 1966, S. 5051–5052, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/5978833?dopt=Abstract">PMID 5978833</a>.</span>

</li>

<li id="cite_note-jakubke-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-jakubke_4-0">↑</a></span> <span class="reference-text">Hans-Dieter Jakubke, Hans Jeschkeit: <i>Aminosäuren, Peptide, Proteine.</i> Verlag Chemie, Weinheim 1982, ISBN 3-527-25892-2, S. 204–222.</span>

</li>

<li id="cite_note-Nobel-5"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-Nobel_5-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-Nobel_5-1">b</a></sup></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1984/summary/">Informationen</a> der <a href="Nobelpreis" title="Nobelpreis">Nobelstiftung</a> zur Preisverleihung 1984 an Robert Bruce Merrifield (englisch)<span class="editoronly" style="display:none;"></span></span>

</li>

<li id="cite_note-6"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-6">↑</a></span> <span class="reference-text"><a href="Erich_W%C3%BCnsch" title="Erich Wünsch">Erich Wünsch</a> <i>Synthese von Peptid-Naturstoffen: Problematik des heutigen Forschungsstandes</i> <a href="Angewandte_Chemie_(Zeitschrift)" title="Angewandte Chemie (Zeitschrift)">Angewandte Chemie</a> Volume 83, Heft 20, S. 773–782, <a href="https://doi.org/10.1002/ange.19710832002" class="extiw external" title="doi:10.1002/ange.19710832002">doi:10.1002/ange.19710832002</a>.</span>

</li>

<li id="cite_note-DOI10.1016/S0040-4020(01)85612-X-7"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-DOI10.1016/S0040-4020(01)85612-X_7-0">↑</a></span> <span class="reference-text">Ronald Frank: <i>Spot-synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support.</i> In: <i>Tetrahedron.</i> 48, 1992, S. 9217, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1016/S0040-4020%2801%2985612-X">10.1016/S0040-4020(01)85612-X</a></span>.</span>

</li>

</ol>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Weng C. Chan, Peter D. White: <i>Fmoc Solid Phase Peptide Synthesis: A Practical Approach.</i> Oxford University Press, Oxford / New York 2000, ISBN 0-19-963724-5.</li></ul></div><div><div class="zim-footer">

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