無機磷試劑輔助下環(huán)肽的模板合成及其超分子識別作用的研究.pdf

1、環(huán)肽是自然界中普遍存在的,由氨基酸單元構成的一類具有特殊形狀和特殊性質(zhì)的化合物,具有明顯的生理活性。環(huán)肽由于其穩(wěn)定的結構特性在生物模擬、藥物設計、納米與分子器件、生物傳感器以及催化劑等方面起著越來越重要的作用,具有許多潛在的應用價值。
　　 模板反應由于克服了環(huán)化合成中產(chǎn)率偏低、副產(chǎn)物多和溶劑消耗量大等缺點,在環(huán)肽的合成中發(fā)揮著越來越重要的作用。分子識別是生物體系的基本特征,環(huán)肽作為一種大環(huán)主體分子,為超分子化學的研究提供了一個

2、新的平臺。一些環(huán)肽的金屬離子配合物已經(jīng)作為簡單的模型化合物而用來研究金屬蛋白質(zhì)和酶,因此研究環(huán)肽的模板合成及其超分子識別作用具有重要的理論意義和學術價值。
　　 本文深入研究了無機磷試劑輔助下,氨基酸自組裝成環(huán)二肽的反應及其反應機理,并運用模板合成的思路,探索和建立了環(huán)多肽模板合成的新方法,同時開展了環(huán)肽與金屬離子等小分子的超分子識別研究。借助電噴霧質(zhì)譜、液相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用和核磁共振等現(xiàn)代分析手段,對產(chǎn)物環(huán)肽進行了結構鑒定與分析

3、,總結了環(huán)肽類化合物的電噴霧質(zhì)譜裂解規(guī)律；同時研究了不同構型環(huán)二肽與不同金屬離子的相互作用,測定并比較了它們的結合常數(shù)。
　　 本文研究了在無機磷試劑輔助下氨基酸自組裝成環(huán)二肽的反應,合成了十種均環(huán)二肽和五種雜環(huán)二肽,所合成的均環(huán)二肽為一對構型異構體,并成功分離出四種環(huán)二肽兩種順反構型的化合物。根據(jù)已報道文獻,確定了所合成的均環(huán)二肽的順反構型；同時建立了環(huán)二肽常規(guī)柱色譜分離方法和高效液相色譜分析方法。運用模板合成的思路,以季銨鹽

4、分子為模板合成了亮氨酸和纈氨酸的環(huán)多肽,并分離得到了亮氨酸的環(huán)七肽。同時利用液質(zhì)聯(lián)用(LC-MS)技術,考察了此類模板對環(huán)多肽合成的促進作用,實驗結果表明四甲基碘化銨是氨基酸環(huán)多肽合成的有效模板試劑,能夠促進亮氨酸和纈氨酸環(huán)多肽的生成。
　　 利用電噴霧質(zhì)譜分別在正、負離子模式下研究了環(huán)二肽的電噴霧質(zhì)譜裂解規(guī)律,并對其質(zhì)譜裂解規(guī)律進行了總結。類似取代基的環(huán)二肽遵循相同的裂解途徑:正離子模式下,質(zhì)子化的環(huán)二肽易于失去CO,HCON

5、H2,氨基酸殘基或飽和的取代基分子；負離子模式下,去質(zhì)子化的環(huán)二肽易于失去一分子的CO和飽和的取代基分子(R+H)或者失去一分子不飽和的取代基分子(R-H)或者失去一分子的取代基自由基(R●)形成特征峰。在環(huán)二肽負離子的電噴霧質(zhì)譜裂解規(guī)律研究中,首次從實驗和理論的不同角度,闡明了在ESI離子源中丟失自由基離子的可能性。利用電噴霧多級質(zhì)譜技術,在正離子模式下對環(huán)多肽的質(zhì)譜裂解規(guī)律進行了系統(tǒng)研究,提出了環(huán)多肽化合物的質(zhì)譜裂解機制:由附著在某

6、個氮原子上質(zhì)子引發(fā)肽鍵的斷裂,而丟失一個中性環(huán)氧酮碎片(質(zhì)量數(shù)相當于一分子氨基酸殘基),形成[M+H-residue]+的碎片離子特征峰。為利用電噴霧質(zhì)譜鑒定環(huán)肽序列提供了依據(jù)。
　　 本文利用磷譜(31P-NMR)和質(zhì)譜(ESI-MS/MS)跟蹤技術,并結合理論計算,對L氨基酸與三氯化磷的反應進行了較為詳細地研究,反應表現(xiàn)出了多樣性:氨基酸在三氯化磷的輔助下,既可以自縮合成寡肽,也可以縮合成環(huán)肽,同時在加入三乙胺(Et3N)作

7、縛酸劑時,則可以生成氨基酸的五配位氫膦烷。在此基礎上,提出氨基酸在三氯化磷輔助下成環(huán)肽和氫膦烷的新的反應機理。生成環(huán)肽的體系中,氨基酸首先要與磷試劑反應生成O-磷?；陌被?然后兩分子的O-磷?；陌被峥s合形成肽鍵,得到O-磷酰化的鏈狀二肽,隨后鏈狀的二肽關環(huán)形成環(huán)二肽。生成氫膦烷體系中,氨基酸首先與磷試劑反應生成O-膦?；陌被?在縛酸劑三乙胺的作用下關環(huán)生成四配位的環(huán)狀膦?；陌被?進而與另一分子的氨基酸作用脫水形成五配位的

8、氨基酸氫膦烷。研究結果表明氨基酸縮合成環(huán)二肽和氫膦烷的過程中磷試劑起到了至關重要的作用。
　　 本文研究了不同構型環(huán)二肽和金屬離子之間的分子識別作用,利用核磁共振(NMR)法、高效液相(HPLC)法和質(zhì)譜(MS)法分別測定了它們的結合常數(shù),同時利用理論計算的方法,計算出環(huán)二肽與不同金屬離子作用時的結合能。利用HPLC和ESI-MS法測定的結合常數(shù)大小,與理論計算的結果,表現(xiàn)出了一致性:一般情況下,cis-構型環(huán)二肽與一價金屬離子