Boc (tert-Butyloxycarbonyl)
Die Boc-Gruppe (tert-Butyloxycarbonyl) ist die N-terminale Schutzgruppe, die historisch mit der von Merrifield in den 1960er Jahren entwickelten Festphasen-Peptidsynthese (SPPS) verbunden ist. Drei Jahrzehnte lang dominierte die Boc-Chemie die Peptidproduktion, bevor sie schrittweise von der schonenderen Fmoc-Chemie verdrängt wurde. Dennoch behält Boc spezifische Anwendungsnischen und gehört zur chemischen Ausbildung jedes Peptidspezialisten.
Der Boc-Schutzmechanismus beruht auf der Bildung eines Carbamats zwischen der α-Aminfunktion einer Aminosäure und Di-tert-butyldicarbonatchlorid. Die Entschützung erfolgt in stark saurem Milieu, typischerweise mit reinem TFA (Trifluoressigsäure) oder verdünnt in Dichlormethan, durch Abspaltung des tert-Butylkations und Freisetzung von CO2. Diese saure Entschützung muss bei jedem Synthesezyklus wiederholt werden, wodurch die wachsende Peptidkette zahlreichen sauren Bedingungen ausgesetzt wird.
Die abschließende Abspaltung des Peptids vom Harz erfordert in der Boc-Chemie den Einsatz von flüssigem HF (Fluorwasserstoff) bei niedriger Temperatur oder Alternativen wie TFMSA (Trifluormethansulfonsäure). HF ist extrem toxisch, korrosiv und erfordert spezielle Ausrüstung (Teflon, dedizierter Abzug, Schulung im Umgang mit Risiken). Diese Einschränkung war der Hauptfaktor für die massive Verbreitung von Fmoc, das die abschließende Abspaltung allein mit TFA unter Standardlaborbedingungen ermöglicht.
Anhaltende Vorteile von Boc erklären dessen Beibehaltung für bestimmte Anwendungen. Erstens reduziert die Boc-Chemie Aggregationsphänomene bei der Synthese schwieriger Sequenzen (reich an hydrophoben Resten, Polyglycinen oder entstehenden β-Faltblattstrukturen) deutlich, da die wiederholte Protonierung der Kette die Wasserstoffwechselwirkungen zwischen den Ketten stört. Zweitens vertragen bestimmte modifizierte Peptide mit basensensitiven Funktionen (Phosphopeptide, Peptide mit labilen Estern) Boc-Bedingungen besser als die Fmoc-Piperidin-Entschützung. Drittens erzielt die Synthese sehr langer Peptide über 80 Reste in Boc häufig höhere Ausbeuten als in Fmoc.
In der aktuellen kommerziellen Praxis erfolgt die Herstellung der auf lab-peptides-france.com angebotenen Peptide (BPC-157, TB-500, CJC-1295, GHK-Cu und die GLP-1-Peptidfamilie) aus Gründen der Personalsicherheit, Automatisierung und Wirtschaftlichkeit größtenteils in Fmoc. Die Boc-Chemie bleibt in spezialisierten akademischen Laboren und für bestimmte komplexe Peptide, die besondere Synthesebedingungen erfordern, präsent.