YM说多肽|多肽合成技术全景：从固相合成到连续流与智能化|南京肽业

多肽合成技术全景：从固相合成到连续流与智能化

摘要

多肽作为介于小分子化药与生物大分子药物之间“中分子”药物类别，凭借其高靶向性、低毒副作用和独特的化学空间，正在重塑现代药物研发的格局。2025年全球多肽API市场规模达51.5亿美元，预计以15.24%的年复合增长率在2031年达到120.5亿美元；司美格鲁肽与替尔泊肽系列合计贡献超700亿美元销售额，登顶全球药物销售榜首。然而，多肽药物的规模化制造始终面临反应器受限、溶剂消耗大、质量强度高、复杂序列合成难度大等核心技术瓶颈。本文系统梳理多肽合成技术近七十年的发展脉络，以固相合成为基石，逐层深入树脂载体、保护基策略、偶联化学等关键技术要素，全面剖析多肽纯化与表征的质量控制体系，深入探讨连续流技术、绿色化学和人工智能驱动的智能化合成等前沿方向，并展望行业未来的发展路径与核心挑战。

关键词：多肽合成；固相多肽合成；连续流合成；绿色化学；人工智能；工艺放大

第一章 绪论：多肽药物的时代机遇与合成技术的核心挑战

1.1 多肽药物的产业图景与市场驱动力

多肽药物正处于历史上最强劲的增长周期。据Navadhi全球多肽API市场战略研究报告统计，2025年全球多肽原料药市场价值为51.5亿美元，预计到2031年将以15.24%的年复合增长率增长至120.5亿美元。从产量来看，全球多肽API年产量将从2025年的265公吨大幅跃升至2031年的855公吨，产量年复合增长率高达21.72%，产量增速显著超过价值增速，这既反映了随着生产过程规模化、竞争加剧以及司美格鲁肽等巨大需求催化了全球产业资本前所未有地集中涌入制造环节，也反映了随着生产过程规模化与竞争加剧，平均售价下降的趋势-4。

专注于代谢紊乱的肽类治疗市场正以更快速度扩张。据商业研究公司报告，2025年肽类代谢紊乱治疗市场规模为341亿美元，2026年将增长至390.5亿美元（年复合增长率14.5%），预计2030年达到637亿美元-1。在中国市场，2025年全球肽类治疗药物市场规模约3204.2亿元，预计到2032年将接近5634.7亿元-5。生物活性肽的全球市场更预计从2025年的266亿美元增长至2034年的594亿美元-5。

GLP-1风暴是驱动多肽市场指数级增长的核心引擎。2025年上半年，全球GLP-1药物销售额已突破336亿美元，诺和诺德的司美格鲁肽系列以166.83亿美元的销售额登顶“药王”，超越K药；礼来的替尔泊肽系列则以147.34亿美元的销售额展现出惊人增速-5。2025年全年，替尔泊肽销售额达365.07亿美元，司美格鲁肽为346.08亿美元，两者合计超过700亿美元，占据了全球多肽药物市场的绝对主导地位-。从多肽药物年度销售排名看，市场呈现高度头部化：Mounjaro、Ozempic、Zepbound、Wegovy四款产品合计体量已超过680亿美元，销售榜前六名均被GLP-1产品占据-7。GLP-1受体激动剂API占多肽API市场的33.9%（按价值计），到2031年预计全球近一半的多肽API收入将来自GLP-1产品-4。

GLP-1引领的不仅是代谢疾病的重塑，更在多肽药物的上市批准中占据重要份额。中国CDE NMPA公开数据显示，2025年有13款多肽药物在中国获批上市，涉及糖尿病、体重管理、罕见病、生殖健康和神经系统疾病等多个领域，适应症范围持续拓宽。这既推动了GLP-1类药物的临床应用，也倒逼创新企业加速布局针对不同适应症的新型多肽序列。

与此同时，口服多肽市场也在迅速扩容。2025年全球口服多肽市场规模约87.8亿美元，预计2032年增至191亿美元，年复合增长率达13.83%-5。口服司美格鲁肽（Rybelsus）在2024年实现34亿美元销售额，以SNAC渗透增强技术为代表的突破已经验证了“低生物利用度也可成就大品种”的商业逻辑-5。

全球多肽产业的竞争焦点已经从速度创新向质量创新演进，可持续制造与先进技术的深度融合正在推动工业界从追求“快速上市”（time-to-market）转向追求“优良制造”（well-made）。固相合成效率的大幅提升，叠加连续流技术、绿色合成和智能化控制等新兴领域的突破，正在把技术要素全方位注入从研发到量产的整个价值链。

1.2 合成技术的演进轨迹

多肽合成技术的发展大致经历了三个阶段。

经典液相合成时代（1900s–1960s） 是化学合成的起点。Fischer在1901年合成第一个二肽甘氨酰甘氨酸，奠定了肽键化学的基础；随后Zervas在1932年引入苄氧羰基（Cbz）保护基，开启了多肽的可控合成。但溶液法每步偶联后的产物分离纯化极为繁琐，收率逐级递减，合成5个氨基酸以上的多肽已极为困难，严重制约了多肽研究的发展。

固相合成革命（1963年至今） 由Bruce Merrifield开创。1963年，他提出了固相多肽合成法（SPPS），将氨基酸C端锚定在不溶性聚苯乙烯树脂上，通过“偶联–洗涤–脱保护”的循环操作实现肽链的逐步延伸，中间体无需分离，过量试剂和副产物通过过滤即可去除。这项革命性工作为Merrifield赢得了1984年诺贝尔化学奖，也奠定了现代多肽制造的基石。SPPS的多边形——全树脂类型、保护基策略、缩合反应效率与质控标准等——在随后几十年得到系统优化，形成了Fmoc/tBu策略主导、自动化合成制式普及的局面。

智能化与连续流时代（2010s至今） 正在开启：从自动化合成仪到连续流系统，从通过机器人工作站智能高通量筛选到AI辅助工艺优化，从靶向序列空间探索到全流程智能控制，多肽合成正经历从实验室手工操作到工厂自动化生产的范式跃迁。

1.3 本综述的组织结构

本文以技术演进为主线组织论述：第二章系统阐述固相合成的核心原理与关键技术要素（树脂、保护基、偶联剂、监控方法）；第三章讨论多肽纯化与表征的质量控制体系，涵盖从分析型HPLC到制备色谱的方法转移和高端质谱表征技术；第四章深入解析多肽药物的大规模生产与商业化实践，以司美格鲁肽和替尔泊肽为典型案例，分析工艺放大策略与产能布局；第五章全面介绍连续流多肽合成的最新进展，包括连续流固相合成（CF-SPPS）和连续流液相合成（CF-LPPS）两大分支；第六章详述绿色多肽合成的溶剂替代与工艺优化策略，包括新树脂开发、溶剂选择和整线低碳设计；第七章探讨肽链修饰与复杂多肽合成策略；第八章从自动化合成仪演进、AI辅助合成路线设计和智能化制造三个维度展望前沿发展；第九章总结技术全景与核心挑战，并对未来十年的发展趋势做出研判。

第二章 固相多肽合成——基石与进阶

2.1 历史起源与基本原理

1963年，Merrifield在《美国化学会志》上发表了题为“Solid-phase peptide synthesis. I. The synthesis of a tetrapeptide”的里程碑论文，首次提出了一种全新的多肽合成范式：将第一个氨基酸通过共价键连接至固相树脂，随后在同一个反应器中依次完成脱保护、偶联和洗涤的循环操作，最终从树脂上切割获得目标多肽。这项技术使多肽合成的效率获得了空前的提升，为其后多肽化学的发展奠定了不可动摇的基石，并随着商品化多肽合成仪的普及和新材料的迭代应用，至2026年仍然是行业中占绝对主导地位的大规模生产方案之一。

现代固相合成的核心范式已从概念验证发展到海量序列的合成部署，对不同长度、不同难度序列均形成了基于循环参数的标准化生产单元。而南京大学姚祝军/刘发团队开发的类核糖体分子反应器RMMR策略翻开了新的一页：通过将激活位点和活性氨基酸位点共同锚定在树脂平台上，以类似分子内模板连接的方式推动酰胺键生成，颠覆了历经60余年的传统固相合成工作原理，为空间大位阻多肽的自动化固相合成带来了突破性进展-47。

2.2 固相载体树脂：多肽合成的“微反应器”

固相载体树脂是SPPS的物理平台，其化学和物理性质直接影响合成效率、粗肽纯度以及工艺的可放大性。随着绿色化学和连续流工艺的发展，如何选择树脂以便在非传统溶剂中维持反应活性和可控膨胀，也已成为新材料研发的重要推动力。

聚苯乙烯树脂（PS） 是最经典的载体材料，由苯乙烯与二乙烯基苯交联聚合而成，交联度通常在1%~2%，在DMF、DCM等有机溶剂中可充分溶胀。但其亲水性不足导致对强极性肽链的兼容性较差，且在使用某些绿色溶剂（如乙酸乙酯、乙酸异丙酯等）时溶胀不良限制了高降解和非传统反应体系的应用。

PEG接枝树脂（如TentaGel、ChemMatrix）以聚苯乙烯骨架为基础，表面接枝高密度PEG链段，赋予树脂优异亲水性，有效抑制疏水性肽链的聚集，在长链多肽和困难序列的合成中脱颖而出。此外，聚丙烯酰胺类树脂以及近年来备受关注的介孔pDVB树脂提供了新的平台选型可能性。pDVB支撑物功能化Fmoc-Rink连接臂后，在TEP、ACN、IPA及其与DMSO的混合物等绿色溶剂中表现出比传统凝胶型MBHA支撑物更优的性能和较低的溶胀依赖性-28-29。

连接臂决定了肽链C末端的官能团形式和切割条件，以Wang树脂（形成C端羧酸）、Rink酰胺树脂（形成C端酰胺）和2-CTC树脂（温和切割、对酸极其敏感）最为通用。光敏骨架酰胺连接子Hcnb提供了在光化学而非酸解条件下的切割方案，用于构建环肽和C端硫酯-。标签辅助合成中，硅基标签CBTBS通过采用乙酸乙酯和Mps/DBU协同脱保护体系替代DMF和受管制哌啶，在肽醇合成中显著降低了PMI，可被视为树脂和连接子实际应用范围的理论延伸。在连续流场景下，可变床流动反应器（VBFR）技术强制消除了对传统树脂搅拌悬浮的条件依赖，传统批次中树脂压实或沟流导致的不均匀淋洗从此有望彻底摆脱，为大量溶剂高排放难题的终结作出了示范。

2.3 保护基策略：正交性与可持续性

多肽合成的高效进行建立在保护基的正交配对基础上。Fmoc/tBu策略自1978年由Carpino和Han建立以来，已成为当前工业界和学术界的主流选择，覆盖了超过95%的多肽生产应用。在该策略中，α-氨基使用Fmoc以哌啶/DMF温和碱性条件脱除，侧链羧基使用tBu（TFA脱除）、赖氨酸侧链使用Boc（TFA脱除）、精氨酸胍基使用Pbf（高浓度TFA脱除）。但在大规模应用背景下，传统保护基策略所依赖的DMF和TFA因各自的毒性和PFAS影响受到严苛审视。近年来，水性固相多肽合成（ASPPS）代表了更加彻底的绿色设计：通过完全消除DMF和TFA，ASPPS与二硫键形成和TFA/PFAS-free树脂切割相结合，已成功用于缩宫素类似物阿托西班的可持续发展合成-31。以PFAS为代表的环境持久性物质的全面禁用对全球多肽工业的影响可能较大，从监管层面推动保护基和离解策略朝真正无毒、绿色且不牺牲生产效率的方向加速转型。

2.4 偶联化学：从碳二亚胺到分子反应器

肽键形成效率是多肽合成的技术底线。传统SPPS中，氨基酸活化由DIC/DCC等碳二亚胺引发，并添加HOBt或OxymaPure抑制消旋。脲鎓盐（HBTU、HATU）和磷鎓盐（PyBOP、PyAOP）类偶联剂因其高反应性和低消旋率被广泛应用，HATU成为公认的“黄金标准”，但其相对高的成本限制了部分工业场景的长期采用。

RMMR技术的突破在于解决了以往无法合成的含N-甲基化氨基酸和α,α-二取代氨基酸等空间大位阻多肽的固相合成问题，将目标肽纯度从传统Rink酰胺树脂的低至20%以下提升至接近98%或更高-49。其精妙设计仿照核糖体机理的同时，开创性地实现多步激活位点的树脂锚定。在自动化和高通量方面，Kaiser测试仍然是培训和质量巡查中不可或缺的快速色度检测工具；氯醌测试被用来专门监测仲胺（例如脯氨酸）。随着连续流技术的发展，在线UV监测和实时反应跟踪也已展现出超越传统工具的动态度量能力。

2.5 偶联评估方法

偶联评估对于工艺控制至关重要。Kaiser测试（茚三酮法）是应用最广泛的定性评估方法：游离氨基与茚三酮在高温下反应显蓝色（伯胺）或黄色（仲胺），阴性反应（无色）表明偶联完全。氯醌测试专门用于检测仲胺位点（如脯氨酸残基），是一种互补的重要方法。近年来，工业界朝着更高数据密度的方向发展，自动化合成仪中整合在线UV监测与反应动力学曲线实现了偶联过程的动态优化；连续流平台更是天然地集成了实时反馈模块，为数据驱动的合成控制闭环提供了高效解决方案。

随着RFID技术的普及，试剂管理与树脂批次追溯在GMP环境下已变得更加自动化，从根本上降低了偶联过程误操作的风险，有助于保证工艺的一致性。

第三章 多肽纯化与表征：质量控制的关键防线

3.1 从粗品到高纯度的纯化流程

SPPS粗产物的纯化是多肽药物生产中成本占比最高的工序，业界普遍认为纯化环节可占到总制造成本的50%以上。粗肽中可能含有的缺失序列、截断序列、消旋化产物和侧链修饰副产物等杂质，其物理化学性质与目标产物极其接近，对纯化方法的选择性提出了极高要求。萃取和沉淀（如乙醚沉淀）是快速分离的预处理手段；反相高效液相色谱是核心纯化工具；最终通过冻干获得高纯度的多肽产品。反相HPLC的分离机制基于肽链疏水性差异：在酸化流动相条件下肽分子呈阳离子状态，疏水侧链与C18固定相发生选择性相互作用，通过乙腈梯度洗脱实现组分分离。

3.2 制备色谱的方法转移与放大

从分析型HPLC（4.6 mm内径柱子）到生产规模制备型色谱（柱子直径达数十厘米甚至更大）的方法转移是行业公认的瓶颈。由于色谱柱几何参数、粒径、梯度形成方式以及泵送技术的差别，分析条件下优化的分离方法直接放大到制备级后往往分离度显著降低甚至完全失效，导致大量溶剂浪费并延长了工艺开发周期。方法转移的精确建模和校正参数的研究成为纯化领域的热点：通过建立转移方程和基于梯度陡度、流速、温度和改性剂浓度的系统性优化，洗脱比例的传递误差可从约17%大幅降至5%以内，使初次制备纯化的纯度达到90%以上、收率超过30%。自动化和平台化也在不断改变纯化格局，Agilent等仪器厂商构建的端到端工作流解决方案（涵盖原料鉴定、纯度与杂质分析、序列确认和制备纯化），将纯化从基于经验的试错过程逐步转向数据驱动的精密科学-39。

3.3 多肽表征的质谱与现代分析

准确表征是多肽API质量控制的生命线。LC-MS联用已将在线色谱分离与多级质谱碎片信息相结合，实现了从原料鉴定到杂质谱分析的全覆盖。MS/MS串联质谱被系统用于监控天冬酰胺、谷氨酰胺和C端酰胺基团的脱酰胺事件以及异天冬氨酸形成（isoAsp）——这些最隐蔽的降解副产物的检测纯依靠色谱是困难的，但通过碰撞诱导解离和电子转移解离可在无色谱分离条件下实现可靠区分-43。二维液相色谱与高分辨质谱的联用技术更是将可逆和不可逆聚集体分开检测，满足安全评估要求-44。

质谱从头测序通过高效液相色谱结合离子阱或轨道阱质谱可获得完整的多肽序列信息，有力保障了多肽化学合成的质量可控性，尤其对含非天然氨基酸和特殊修饰的序列帮助最大。从质量管理的角度看，国际上致力于采用模块化质量管理方法作为工艺控制的系统性手段，已经在原料药质量确认和杂质谱分析中得到有效应用，可完成的序列确认、杂质鉴定和聚集程度测试在更新、更严格的GLP-1 API生产场景中获得持续验证。

第四章 多肽药物的大规模生产与商业化

4.1 从实验室到吨级生产的产能跨越

多肽药物从实验室研发走向商业化大规模生产，工艺放大的工程思维和产能体系的构建至关重要。GLP-1需求的爆发式增长引发了制药工业史上最集中的产能投资浪潮：Bachem在瑞士的Building K和Sisslerfeld园区工程、CordenPharma在美国和瑞士10亿欧元以上的产能扩展、WuXi TIDES在中国超过100,000升SPPS反应体积的大规模建设，以及PolyPeptide在全球范围的产能补充-4。凯莱英是国内产能建设的标杆级企业，其TJ4专属多肽厂区到2025年底总反应体积已突破40,000升，同时配合液相合成、连续流合成、TAPS辅助合成、CEPS酶催化等多技术平台，面向临床到商业化全生命周期生产的服务能力已相当完整。以诺泰生物为代表的创新型CDMO则凭借“固液融合”规模化生产平台，在单批次产量超10公斤的规模上贡献了显著的成本优势和技术积累，多肽原料药成本较传统工艺降低30%-5。

4.2 经典案例：司美格鲁肽的工艺之路

司美格鲁肽由31个氨基酸组成，源自GLP-1经脂肪酸侧链修饰改造后体内半衰期约为一周，用于治疗糖尿病与肥胖症。2025年，司美格鲁肽和替尔泊肽分别在全球多肽API市场中的产能扩增之快，印证了其现象级的药物地位。原研企业诺和诺德采用半重组法制备：依托重组DNA技术通过酵母发酵生产前体肽链，再在特定赖氨酸侧链处化学偶联C18脂肪酸二酸得到最终产品。该半重组法从产业规模上解决了生产成本高和效率受限的问题，但关键专利在中国于2026年3月20日到期后，超过10家中国企业已摩拳擦掌：博瑞医药的BGM0504、九源基因的仿制司美格鲁肽等项目正推进后期研发-2。GLP-1药物市场未来将呈多极竞争态势，化学合成路线将成为仿制药企和新型CDMO必须攻占的高地。

4.3 经典案例：替尔泊肽的固液协同创新

礼来开发的替尔泊肽是葡萄糖依赖性促胰岛素多肽和GLP-1受体的双重激动剂，含39个氨基酸以及长达C20的侧链脂肪链，分子量较大且序列难度更高。礼来合成工艺选择固液协同策略，将全长序列划分为AA1-14、AA15-21、AA22-29和AA30-39四个短肽片段，通过固相在各片段中逐个组装后，在溶液中将四段拼接得到全长肽链。该策略通过对中间片段的高度精细化控制，有效避免因从头固相逐级偶联产率衰减造成的低效。片段缩合时采用连续流液相反应技术并引入了200–450 Å孔径的陶瓷基纳米过滤膜代替传统沉淀法，解决了低分子量副产物的残留问题。2026年，礼来位于爱尔兰和美国的多肽工厂预计总产能提升至2024年约1.6倍，借助替尔泊肽在全球代谢疾病治疗市场的持续进击，保持全球多肽制造领域的竞争优势。

4.4 国产替代与产能重构

当前行业最确定的机遇首先在于全球供应链重构背景下的产能红利与国产替代窗口。据恒州诚思调研分析，全球GLP-1 API需求量持续上升，预计2030年全球司美格鲁肽原料需求量将从当前的约1.2吨增至6.8吨-5。这为国内多肽原料药企业从“时间套利”转向“成本与质量竞争”创造了绝佳窗口。与此同时，以药石科技、凯莱英、诺泰生物、合全药业等为代表的中国CDMO在CF-LPPS连续流液相多肽合成、非天然氨基酸储备、绿色溶剂替代、标签辅助合成和智能化产能建设等方面的国际化部署正展示全面的能力。药石科技在美国波士顿Peptide Drug Summit 2026上展示的连续流液相多肽合成技术，展现了多肽药物制造从传统批处理向连续流绿色制造的范式迁移逻辑，已在短肽、环肽中实现成熟落地，并向超长链高空间位阻序列发起攻关-13。中国的工业能力从被动跟随走到了主动参与全球技术路线定质定量的阶段，中国正成为全球多肽产业重要增长极。

第五章 连续流多肽合成——范式革命

5.1 从批次到连续：基本原理与优势

近五年来，连续流化学技术的兴起正在深刻重塑多肽合成的工艺范式。传统批次SPPS在同一个反应器中依次完成“脱保护–偶联–洗涤”的循环，溶剂用量大、反应周期长、数据密度有限，不利于快速优化。连续流SPPS将各个合成步骤分配至不同的反应区域或模块，反应物以恒定流速通过反应器，在数十秒至数分钟内完成一遍循环，大幅压缩了单循环时间和反应器的占用率。连续流的优势集中体现在以下几个方面：微米级通道中传质和传热效率远高于批次反应器，为大位阻氨基酸的高效偶联提供了更优条件；溶剂和试剂的消耗大幅降低，绿色属性显著增强；在线监测与数据采集使反应跟踪和工艺优化的闭环得以完成；放大的逻辑从反应器尺寸扩大转变为增加流道并行或延长设备运行时间——“数增”而非“尺寸增”。然而，SPPS向连续转化仍面临材料学难题：树脂床在不连续的批次实验中以机械搅拌维持悬浮状态，而在连续流固相SPPS中随时间延长可能发生树脂压实和沟流，引起反应不均一。由此衍生的VBFR（可变床流动反应器）技术正在攻克这一关键问题-11。

5.2 可变床流动反应器与最新装备进展

Vapourtec公司推出的Peptide-Builder是该领域最具代表性的商业化设备之一。该仪器的核心技术是可变床流动反应器（VBFR），通过对树脂床状态的精密调控，从根源上消除了传统批次SPPS中因树脂压实或沟流导致的淋洗不均和反应不一致问题。2025年11月，剑桥大学David Spring实验室完成了一周的密集测试，Peptide-Builder全程连续运行合成了约50条不同长度和序列复杂度的多肽。所有序列均以卓越的粗品纯度交付，有些仅含单一主峰，显著简化了下游纯化-11。系统Fmoc去保护曲线、聚集事件和完整工艺记录被纳入综合PDF报告，为序列优化提供了前所未有的数据支撑。该工作站支持0.05至1 mmol的合成规模以及线性和分支肽合成，在顺序模式下完成一条GLP-1类似物不到四小时，一个周末可实现多达16种序列的全自动无人值守合成，氨基酸用量小于3当量-11。对于某些绿意替代溶剂的偶联体系，改进空间同样打开。一项采用PC（碳酸丙烯酯）作为绿色溶剂的CF-SPPS研究表明，规模化合成四种α-肽和四种β-肽折叠体以及α/β-肽嵌合体的纯度和收率均令人满意，通过优化更大直径的柱几何尺寸，实现了4克以上规模的多肽绿色生产，PC的极低溶剂消耗符合绿色化学原则并降低了过程质量强度（PMI）-9。

5.3 连续流液相多肽合成（CF-LPPS）的产业化

相比之下，CF-LPPS代表了对传统液相多肽合成工艺更深层的整体重构，它将连续流反应器中的均匀均相化学与高效分离技术无缝结合，显著提升了过程控制能力和经济性。在该领域，药石科技起到引领示范作用。其自主设计的连续流微反应器适配高温高压（-60℃至280℃）、光催化、臭氧氧化、氢化还原等50余种反应类型，支持一步或多步串联的连续流合成-13。药石科技拥有含1,0000多种商业化非天然氨基酸产品的资源库，其中多款商业化起始物料年产能超10吨，为短肽、长肽、环肽等复杂序列的CF-LPPS应用提供了原材料基础-13。截至2026年初，药石科技CF-LPPS平台在多个项目中实现数十公斤/日的产能规模，且保持优异的收率与纯度。

标签辅助液相合成技术同步成为CF-LPPS技术的重要手段。该技术利用疏水性、亲水性或氟标签，将固相合成的非均相反应转化为均相反应，通过沉淀–过滤简化纯化流程，有效降低物料消耗。疏水性硅基标签CBTBS在肽醇合成中采用乙酸乙酯替代DMF，并使用Mps/DBU协同脱保护而不依赖受管制哌啶，实现了粗品收率超80%、过程质量强度大幅降低的绿色高效方案。多肽药物的制造由此进一步从标准化和自动化向集成化绿色制造方向稳步前行。

5.4 工业界的技术布局

商业设备和连续流工艺的成熟正带动CDMO巨头纷纷布局连续化多肽生产。Bachem在推动绿色合成的基础上引入AI+数据算法快速评估修饰位点的能力；合全药业2026年公开的一项多肽连续流合成系统专利显示，可根据合成需求自由组合反应单元实现多肽的自适应连续合成；凯莱英在TJ4多肽生产体系中明确将连续流合成列为重要技术方向。可以预见，连续流多肽合成从实验室走向工业部署的战略高地，正从根本上改变业界对批次生产的传统理解，未来多肽制造将由更集成、更智能、更绿色的连续平台驱动。

第六章 绿色多肽合成——化学可持续性的范式转型

6.1 过程质量强度与可持续性挑战

传统固相多肽合成为实现每公斤多肽产品需要消耗数吨乃至数十吨溶剂和试剂的现状，与药品生产的可持续发展目标相悖。过程质量强度（PMI）作为衡量资源消耗和环境影响的整合性指标，在肽合成评价中已经获得广泛认可。使用标签辅助液相合成和连续流合成新方案使PMI大幅降低早已得到验证。最激进的尝试来自共振声混合（RAM）技术：研究人员实现了完全无溶剂的SPPS偶联方案，仅依赖树脂预膨胀残留微量DMF的局部微环境便在5分钟内、在高达95g加速度和1.5当量Fmoc-氨基酸的条件下推动酰胺键建立，成功实现五个循环的减排效果，PMI降低值达到约5倍。该可放大的方案在10 mmol规模下粗品纯度最高可达99%，为工业化无溶剂SPPS提供了革命性路径。

6.2 溶剂替代策略

DMF无疑是多肽合成中使用最广的溶剂，但由于其生殖毒性在2023年底面临欧盟REACH法规的禁限措施，寻找其绿色替代方案已刻不容缓。迄今为止取得国际共识的前进方向包括以下几类：一是NBP（N-丁基-2-吡咯烷酮）在多肽合成中的无死角验证——GLP-1受体激动剂的绿色合成、正交保护与脱保护策略、二硫键树脂环化和N端乙酰化都可有效进行，CEM的微波合成仪已原生兼容TamiSolve（NBP商品名）。二是醇类和DMSO的混合溶剂——二元溶剂DMSO与乙酸丁酯或丙酸乙酸酯的混合物在90°C时甚至超越了DMF的偶联性能，SPPS合成长达72个残基的SARS-Cov-2刺突蛋白时，DMSO/乙酸丁酯混合物的纯度与DMF相当或更优，利拉鲁肽绿色合成中无需HPLC即可达到80%–84%的纯度-33。三是利用水性SPPS（ASPPS）实现完全水基合成，近年已结合二硫键形成和TFA/全氟化学品（PFAS）无需树脂切割技术，完成了环肽阿托西班的可持续放大合成-31。

6.3 新型介孔pDVB绿色载体

塑料介孔pDVB载体是近年来推动SPPS绿色化的重要突破。由于pDVB是刚性结构，其溶胀依赖于溶剂的程度远小于传统的凝胶型聚合物骨架，使其在绿色溶剂（TEP、ACN、IPA及其与DMSO的混合物）中表现出更好的合成性能。在合成Fmoc-LLVF-NH2和ACP（65-74）（酰基载体蛋白的10肽模型序列）时，pDVB-Rink均显示出相比于传统MBHA-Rink更优的产率或纯度，且可以兼容多种绿色溶剂，在高通量绿色合成方面展示出重要的整体适用性-28-29。

6.4 整线绿色工艺设计与低碳制造

可持续制造不应仅停留在溶剂替代的局部优化层面，整线工艺的绿色架构同样至关重要。以药石科技CF-LPPS技术平台为代表，从绿色化学合成、高效分离到废料处理体系设计出高度集成的连续流程，在环肽生产中大幅降低了二聚体杂质并减少了溶剂使用量，显著降低了碳足迹-13。此外，多肽合成中的固废（超量试剂、保护基、偶联剂）依然值得关注，制药行业正在通过技术赋能的废料处理体系和新型树脂配方最大限度地降低PMI。

随着各地区对环境、社会和治理（ESG）监管框架的要求趋严，绿色SPPS技术从不破坏免疫原性、安全性及产率的角度已经可以提供关键的可竞争前沿。

第七章 肽链修饰与复杂多肽合成策略

7.1 侧链修饰与后期修饰策略

在肽链中引入非天然氨基酸或功能性修饰，是提升多肽代谢稳定性、细胞膜通透性和体内半衰期的关键途径。司美格鲁肽和替尔泊肽的成功，本质上在于C18或C20脂肪酸链的定点侧链修饰实现了血清白蛋白高亲和力结合，半衰期从数分钟延长至检测时达一周以上。环化策略中，传统的二硫键形成或现代方法中的三唑连接（点击化学）都将线性肽转化为构象受限制的环肽，增强了酶稳定性和靶标选择性。后期修饰技术近年来在复杂多肽领域展现出强大的合成能力。一项2026年发表的铜催化后期肽修饰策略利用苯丙氨酸衍生的硼酸“手柄”与咪唑衍生物实现对未保护侧链的位点特异性修饰，咪唑组分选择性地优于其他未保护氨基酸侧链，底物适配性广，成功用于构建肽-药物偶联物和环肽。双环肽通过双环化技术在靶向“不可成药”的蛋白表面方面显示出独特优势，有望用于下一代高亲和力探针和靶向治疗。

7.2 长肽合成与困难序列策略

对于超过50个氨基酸的长肽链，传统逐步SPPS面临偶联效率逐级递减的严重瓶颈，且疏水或高聚集区段的肽链折叠中途会导致合成夭折。骨架保护技术是克服聚集问题的关键手段之一。墨尔本大学团队评价了四氢吡喃基（Thp）作为比苄基更酸敏感的可移除骨架保护基，通过受保护二肽的形式引入后显著改善淀粉样-β肽和朊蛋白衍生肽的聚集水平。南京大学开发的RMMR技术则从酰基转移机制上给予合成大位阻（含N-甲基化和α,α-二取代氨基酸）序列的革命性工具，使含有Aib（α-氨基异丁酸）连续单元的肽链纯度超过90%，尤其是传统方法通常效果较差的含两个连续Aib残基的困难序列，RMMR表现出优异的合成能力-49。

分段合成–化学连接是制备长肽和蛋白的主流策略：在pH约7的缓冲液中，一个肽段的C端硫酯与另一个肽段的N端半胱氨酸发生天然化学连接反应形成天然酰胺键，由此获得的蛋白样分子可进一步折叠形成三维结构。近年来扩展的氮杂天然化学连接等方法拓展了这一思路的底物适配性。至今，通过对困难长肽库和新树脂平台的深入探索，长肽制造的能力边界正在继续向前延伸。

第八章 智能化与自动化——多肽合成的未来

8.1 自动化多肽合成仪的后浪潮

仪器革新始终是多肽合成效率提升的直接驱动力。从Merrifield的机械摇动装置到1980-1990年代程序可控的自动化合成仪，从CEM Liberty Blue微波辅助系统将偶联时间从数十分钟压缩到数分钟级别，再到如今高通量微流控系统实现了“合成–纯化–质控–冻干”全流程集成。CEM MultiPep 2平行多肽合成仪以高精度SPOT纤维素膜合成技术为核心，利用AI辅助序列设计实现高密度多肽并行筛选，96孔板格式可实现一次并行合成384条独立肽链，单系统可同时合成高达2,400种纤维素膜结合肽，设计–合成–筛选周期大幅缩减80%以上。楚天科技等国内装备制造商已构建覆盖上游合成裂解、中游制剂生产和下游检测的全链条智能制造方案，将无菌制剂、GMP合规理念和AI融合到多肽设备中，国产智造自动化合成仪正在对标国际先进水平。

8.2 AI辅助合成路线设计

人工智能正在从分子设计、反应预测到工艺优化对多肽合成全链条产生系统影响。AI辅助合成路线设计的核心价值在于建立“序列特征–合成参数–反应结果”的预测模型，在进入湿实验之前预判高难度序列的合成成功率和最优工艺路径。哈工大（深圳）游恒志团队通过机器学习辅助的高通量连续流技术筛选270条环四肽偶联条件组合后，随机森林模型的R²高达0.87，在降低90%筛选量的基础上将某些目标肽的产率最高提升了5至7倍。西湖大学王怀民团队与黄晶团队联合开发的人工智能模型TransSAFP首次实现了对人类多肽自组装行为和功能的精准预测，效率较传统实验提升百亿倍，将八肽的筛选时间从几亿年前概念缩减至几周，为可控设计功能化自组装多肽奠定了基础-23。在从头设计和性质预测方面，PepTune多目标离散扩散模型在Masked Discrete Language Model框架下利用蒙特卡洛树引导的多目标优化，可同时生成和优化具有优越目标结合亲和力、膜通透性、溶解性等多维属性的治疗性肽-20；BiLSTM框架则被用于生成具有良好淀粉样蛋白β结合力的功能性肽，并经过分子动力学模拟确认的高置信度候选序列-18。在工具化层面上，PepSeek将专用深度学习模型与大语言模型（LLM）协同构建，极大提升了抗微生物肽及功能性肽的发现效率。生成式AI正在快速缩小多肽从头设计到合成再到开发的循环迭代周期。

8.3 智能化制造的未来图景

从单一自动化合成器向智能工厂的跃迁是多肽工业最具变革性的转折点。合全药业的多肽连续流合成系统专利，通过反应单元的自由组合实现多肽的自适应连续合成；大连理工大学数字化学课题组建立起全自动高通量机器人化学合成平台和AI算法辅助的连续流合成与原位检测，实现反应过程的数字孪生。武汉工程大学构建了包含文献模型、实验设计模型、场景小模型、工艺优化模型、指令转换模型和基元反应模型的AI智能体闭环，可应用于集成微反应流动化学的智能监测。可以预见，结合贝叶斯优化和进化算法驱动的全自主合成平台将在2026-2030年间涌现更多原型系统，并将使多肽实验室“无人值守”化极大地提高研发人员的工作效率，将多肽手工艺推向规模化数字制造。

第九章 总结与展望

本文系统回顾了多肽合成技术在过去六十余年的演进脉络——Merrifield的发明以一己之力开辟了多肽化学的新纪元，Fmoc/tBu策略为多肽自动化合成设定了行业标准。到今天，面对GLP-1药物指数级增长和全球制造需求持续扩张的机会窗口，连续流技术与绿色化学及AI智能化技术正在推动肽制造进入新范式。

当前多线并进的技术构图如下：（1）Fmoc SPPS仍是行业标准，覆盖从研究级到GMP级的多肽生产需求；（2）连续流合成包括CF-SPPS和CF-LPPS正从实验室深入工业部署，为更大规模的肽API生产提供更强鲁棒性和更低PMI；（3）绿色合成革命通过DMF替代、溶剂混合物优化、水性SPPS和介孔新树脂的应用，从源头降低废物和健康风险，部分商业化场景已可完全弃用TFA和PFAS；（4）标签辅助液相合成和固液协同策略展示了工业生产中宝贵的灵活性组合；（5）AI驱动设计和预测与连续流合成平台深度融合，使闭环自主多肽合成从概念走在落地的路上。

核心挑战与未来展望：在未来十年，多肽合成领域将面临从“可合成”到“高效、可持续、大规模”全尺度能力提升的需求。首先，长链多肽（>50个氨基酸）的合成瓶颈虽已取得初步突破，但含多个N-甲基化或α,α-双取代氨基酸与大规模兼容性的提升仍有较大潜力。其次，复杂肽修饰（如多磷酸化/糖基化/脂化）的经济化生产需要全新保护基和后期模块化的策略突破。第三，纯化瓶颈仍是多肽药物制造成本的主要组成部分，大规模制备色谱的自动化、连续纯化和回收技术的突破将是产业链投资的重中之重。

技术展望：1）连续流多肽合成的大规模工业化部署和自主知识产权装备化将在2026-2035年间形成传统批次生产的有力替代；2）绿色化学驱动的法规和知识产权导向将引导工业界将PMI控制在药物生命周期的核心设计理念中，形成多层级绿色制造体系；3）AI与机器人化学家的整合将在2030年之前实现设计和合成的一体化全自主工作，将人员精力转入真正的创新高地；4）RMMR等技术将会在更大范围内与高通量自动化和连续流平台结合，不断刷新多肽的长度上限和修饰难度极限；5）中国多肽产业链的自主创新和技术优势将日益突显，在全球多肽制造业中的份额和影响力将获得可预见的持续增长。

多肽药物以其精准、高效和多功能性的生物医学魅力定义着新一代医药的演化趋势，而多肽化学合成技术的多点突破与深度融合——从固相到连续再到智能时代——终将为这一充满生机的产业提供坚实的科学与工程支撑。

标准 20 种 Fmoc - 天然氨基酸（带侧链保护）
名称	缩写	完整品名	CAS 号	侧链保护	核心用途
Fmoc - 甘氨酸	Gly	Fmoc-Gly-OH	29022-15-9	无	增加柔性、促大环肽环化
Fmoc - 丙氨酸	Ala	Fmoc-Ala-OH	3329-73-9	无	骨架填充、中性疏水
Fmoc - 缬氨酸	Val	Fmoc-Val-OH	68858-20-8	无	β- 支链疏水、构象刚性
Fmoc - 亮氨酸	Leu	Fmoc-Leu-OH	35661-60-0	无	强疏水、提升脂溶性
Fmoc - 异亮氨酸	Ile	Fmoc-Ile-OH	31906-98-6	无	立体疏水、结合界面优化
Fmoc - 脯氨酸	Pro	Fmoc-Pro-OH	15630-91-8	无	诱导 β 转角、极强促环化
Fmoc - 苯丙氨酸	Phe	Fmoc-Phe-OH	35737-15-4	无	芳香疏水、π-π 堆积
Fmoc - 色氨酸	Trp	Fmoc-Trp(Boc)-OH	143824-78-6	Boc	荧光、细胞穿透、疏水
Fmoc - 甲硫氨酸	Met	Fmoc-Met-OH	71989-23-6	无	慎用，易氧化
Fmoc - 丝氨酸	Ser	Fmoc-Ser(tBu)-OH	111061-54-2	tBu	极性羟基、可后续修饰
Fmoc - 苏氨酸	Thr	Fmoc-Thr(tBu)-OH	137348-67-9	tBu	β- 羟基、构象约束
Fmoc - 酪氨酸	Tyr	Fmoc-Tyr(tBu)-OH	133054-82-7	tBu	芳香酚羟基、标记位点
Fmoc - 天冬氨酸	Asp	Fmoc-Asp(OtBu)-OH	112883-39-9	OtBu	酸性侧链、内酰胺环化位点
Fmoc - 谷氨酸	Glu	Fmoc-Glu(OtBu)-OH	71989-17-8	OtBu	长链酸性、侧链交联
Fmoc - 天冬酰胺	Asn	Fmoc-Asn(Trt)-OH	132388-59-1	Trt	防脱酰胺、极性中性
Fmoc - 谷氨酰胺	Gln	Fmoc-Gln(Trt)-OH	132387-54-7	Trt	稳定酰胺、环肽常用
Fmoc - 赖氨酸	Lys	Fmoc-Lys(Boc)-OH	71989-26-9	Boc	氨基位点、内酰胺环化、修饰
Fmoc - 精氨酸	Arg	Fmoc-Arg(Pbf)-OH	154445-77-9	Pbf	强正电、细胞穿透、抗酶解
Fmoc - 组氨酸	His	Fmoc-His(Trt)-OH	121966-42-5	Trt	咪唑环、pH 响应
Fmoc - 半胱氨酸	Cys	Fmoc-Cys(Trt)-OH	103213-32-7	Trt	二硫键环化、硫醚交联

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