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多肽的化学合成是有机合成的一个非常特殊的分支，目前主要有液相合成和固相合成两种方法。
液相合成是经典的多肽合成方法，一般采用逐步合成或片段缩合方法。逐步合成法通常从链的C'末端氨基酸开始，向不断增加的氨基酸组分中反复添加单个α-氨基保护的氨基酸。片段缩合一般先将目标序列合理分割为片段，再逐步合成各个片段，最后按序列要求将各个片段进行缩合。液相合成的优点是每步中间产物都可以纯化、可以获得中间产物的理化常数、可以随意进行非氨基酸修饰、可以避免氨基酸缺失，缺点是较为费时、费力等。
固相合成是将目标肽的第一个氨基酸的羧基以共价键的形式与固相载体(树脂)相连,再以这一氨基酸的氨基为合成起点,使其与相邻氨基酸（氨基保护）的羧基发生酰化反应,形成肽键。然后让包含有这两个氨基酸的树脂肽的氨基脱保护后与下一个氨基酸的羧基反应,不断重复这一过程,直至目标肽形成为止。其优点是简化了每步反应的后处理操作，避免因手工操作和物料转移而产生的损失，产率较高且能够实现自动化等；其缺点是每步中间产物不可以纯化，必须采用较大的氨基酸过量投料，粗品纯度不如液相合成物，必需通过可靠的分离手段进行纯化等。
液相合成和固相合成各有优缺点，应根据合成的实际需要选择适合的工艺。一般而言，液相合成法较适于合成短肽；固相合成法更适于合成中、长肽。当然，也可以将两种方法结合应用，比如采用液相方法合成短肽片断，然后将该片断应用到固相合成中。
无论是液相合成还是固相合成,均是按照设计的氨基酸顺序,通过定向形成酰胺键方法得到目标分子。从理论上讲这并不复杂,但实施起来需要考虑的因素还是比较多。简单的羧酸与胺之间形成酰胺键,一般是先将羧基转变成一个活泼的羧基衍生物(如酰氯或酸酐)再与胺作用,或者在反应体系中加入缩合剂。但是，氨基酸之间形成酰胺键情况则复杂得多,这是由于每一个氨基酸既含有氨基,同时又含有羧基。如果将一种氨基酸的羧基活化,则其可以和同一种或另一种氨基酸分子的氨基反应;如果将几种氨基酸混合在一起,加入缩合剂,则只能得到由具有多种不同氨基酸顺序的多肽组成的混合物。因此，多肽合成的研究中不仅需要关注活化方法、偶联方法等，更要关注保护/脱保护策略的选择。
在多肽合成过程中，会产生一些与目标肽结构类似的杂肽，例如因氨基酸消旋化产生的非对映异构体、因部分氨基酸未连接上产生的缺失肽、因肽键断裂产生的断裂肽等。因此，需要考虑选择可靠的分离和纯化方法使多肽的纯度达到要求。多肽药物的纯化通常采用色谱方法，但在一些情况下，有机合成中常见的纯化方法（例如重结晶）也可能适用。
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