Expanding the reach of aqueous solid-phase peptide synthesis (ASPPS) for linear peptides
(2026) KASM05 20261Centre for Analysis and Synthesis
- Abstract
- Therapeutic peptides are a fast-increasing segment in the pharmaceutical industry, and GLP-1 analogues stood for two out of the three most sold drugs last year, 2025. The most common production method of peptides is based on Merrifield’s discovery of solid-phase peptide synthesis (SPPS), which uses large volumes of hazardous chemicals like N,N-dimethylformamide (DMF), piperidine, and trifluoracetic acid (TFA). With increasing market demand for peptide-based drugs and more stringent regulations on hazardous chemicals, green commercial production methods are needed. Current research has proposed several alternatives using different protecting groups (PGs) for amino acids and a cosolvent in aqueous solid-phase synthesis (ASPPS), but none have... (More)
- Therapeutic peptides are a fast-increasing segment in the pharmaceutical industry, and GLP-1 analogues stood for two out of the three most sold drugs last year, 2025. The most common production method of peptides is based on Merrifield’s discovery of solid-phase peptide synthesis (SPPS), which uses large volumes of hazardous chemicals like N,N-dimethylformamide (DMF), piperidine, and trifluoracetic acid (TFA). With increasing market demand for peptide-based drugs and more stringent regulations on hazardous chemicals, green commercial production methods are needed. Current research has proposed several alternatives using different protecting groups (PGs) for amino acids and a cosolvent in aqueous solid-phase synthesis (ASPPS), but none have been adopted by industry.
In this report, an investigation has been conducted into the feasibility of performing ASPPS on a model pentapeptide, Leu-enkephalin amide (Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-NH2), using water as the solvent and a hydrophobic αN-terminal PG with increased compatibility with ASPPS, in order to minimize side reactions. The αN-terminal protected amino acids used in the peptide synthesis were also synthesized within the project using greener organic solvents. An investigation of suitable coupling reagents, additives, and conditions was done by optimization of a glycine and leucine coupling, which determined the conditions for the final model peptide synthesis. In the preparatory work, protecting-group removal and sufficient washing procedures were evaluated. The result showed that a water-based synthesis was possible, including all steps, PG-removal, coupling, and cleavage. (Less) - Popular Abstract (Swedish)
- Peptidbaserade läkemedel har fått stort genomslag under de senaste åren, särskilt genom utvecklingen av hormonliknande peptider såsom GLP-1-analoger, som har visat god effekt vid behandling av diabetes och obesitas, två växande folksjukdomar och betydande riskfaktorer för död i förtid i Sverige. Men peptidbaserade läkemedel har funnits betydligt längre än så, där det första var insulin av animaliskt ursprung, 1923.
Det stora genombrottet gällande syntetiska peptider kom när Merrifield 1963 introducerade en ny syntesväg, fastfas-syntes av peptider, mer känt som solid phase peptide synthesis (SPPS). Det blev då möjligt att skapa peptider likt pärlor som träs på tråd, där valfritt antal och ordning av skyddade aminosyror kopplas samman.... (More) - Peptidbaserade läkemedel har fått stort genomslag under de senaste åren, särskilt genom utvecklingen av hormonliknande peptider såsom GLP-1-analoger, som har visat god effekt vid behandling av diabetes och obesitas, två växande folksjukdomar och betydande riskfaktorer för död i förtid i Sverige. Men peptidbaserade läkemedel har funnits betydligt längre än så, där det första var insulin av animaliskt ursprung, 1923.
Det stora genombrottet gällande syntetiska peptider kom när Merrifield 1963 introducerade en ny syntesväg, fastfas-syntes av peptider, mer känt som solid phase peptide synthesis (SPPS). Det blev då möjligt att skapa peptider likt pärlor som träs på tråd, där valfritt antal och ordning av skyddade aminosyror kopplas samman. Stödmaterialet som peptiden byggs utifrån kan liknas vid den knut som hindrar pärlorna från att åka av. Syntesen avslutas efter önskat antal aminosyror med en så kallad klyvning av peptiden från stödmaterialet. SPPS är fortfarande den främsta syntesvägen för peptider; däremot krävs flera hälso- och miljöskadliga kemikalier, då kopplingarna av aminosyror görs i organiska lösningsmedel. Bland annat används N,N-dimetylformamid (DMF) som är reproduktionsskadande. Trifluroättiksyra (TFA) används för klyvning och tillhör per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS), även s.k. evighetskemikalier, då de bryts ned väldigt långsamt i naturen och ackumuleras i kropp och natur med cancerframkallande egenskaper. Myndigheter försöker begränsa användningen av dessa kemikalier samtidigt som de är nödvändiga för dagens peptidproduktion, vilket gör att det finns ett mycket stort behov av hälso- och miljövänliga syntesvägar för peptider.
I detta examensarbete har det visat sig att en ren vattenbaserad syntes av en modellpeptid bestående av fem aminosyror är möjlig. Viktigt att poängtera är att det inte fanns några renhetskrav, utan att syftet enbart var att få syntesen att fungera, vilket gör att vidare utveckling behövs för att denna metod ska vara ett alternativ i framtiden. Först tillverkades skyddade aminosyror under ”gröna” omständigheter för att sedan kopplas ihop med vatten som lösningsmedel. Syntesen avslutades med en TFA-fri klyvning med järntriklorid och ättiksyra som gav likvärdiga resultat som en TFA-klyvning. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
https://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9237196
- author
- Wahlqvist, Linnea LU
- supervisor
- organization
- course
- KASM05 20261
- year
- 2026
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- organic chemistry, ASPPS, SPPS, solid phase peptide synthesis, green chemistry
- language
- English
- id
- 9237196
- date added to LUP
- 2026-06-16 14:43:58
- date last changed
- 2026-06-16 14:43:58
@misc{9237196,
abstract = {{Therapeutic peptides are a fast-increasing segment in the pharmaceutical industry, and GLP-1 analogues stood for two out of the three most sold drugs last year, 2025. The most common production method of peptides is based on Merrifield’s discovery of solid-phase peptide synthesis (SPPS), which uses large volumes of hazardous chemicals like N,N-dimethylformamide (DMF), piperidine, and trifluoracetic acid (TFA). With increasing market demand for peptide-based drugs and more stringent regulations on hazardous chemicals, green commercial production methods are needed. Current research has proposed several alternatives using different protecting groups (PGs) for amino acids and a cosolvent in aqueous solid-phase synthesis (ASPPS), but none have been adopted by industry.
In this report, an investigation has been conducted into the feasibility of performing ASPPS on a model pentapeptide, Leu-enkephalin amide (Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-NH2), using water as the solvent and a hydrophobic αN-terminal PG with increased compatibility with ASPPS, in order to minimize side reactions. The αN-terminal protected amino acids used in the peptide synthesis were also synthesized within the project using greener organic solvents. An investigation of suitable coupling reagents, additives, and conditions was done by optimization of a glycine and leucine coupling, which determined the conditions for the final model peptide synthesis. In the preparatory work, protecting-group removal and sufficient washing procedures were evaluated. The result showed that a water-based synthesis was possible, including all steps, PG-removal, coupling, and cleavage.}},
author = {{Wahlqvist, Linnea}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Expanding the reach of aqueous solid-phase peptide synthesis (ASPPS) for linear peptides}},
year = {{2026}},
}