N—磷酸化氨基酸的合成與反應(yīng)性質(zhì)——生命化學(xué)中P-N鍵模型化合物的研究.pdf

1、為了理解P-N鍵在生命起源化學(xué)和生物化學(xué)中的可能作用，本論文系統(tǒng)地研究了模型化合物N-磷酸化氨基酸(N-phosphono-amino acids，簡稱NPAAs)的化學(xué)性質(zhì)。 氨基酸-磷酰胺內(nèi)酸酐(Cyclic acylphosphoramidates，簡稱CAPAs)是一種集磷酸-羧酸混酐和磷酰胺兩個(gè)官能團(tuán)于一身的磷酸活化的氨基酸。自CAPA的結(jié)構(gòu)被提出以來，CAPAs的化學(xué)反應(yīng)幾乎沒有得到進(jìn)一步的研究，所以本論文的第二章研

2、究了以甘氨酸-CAPA和丙氨酸-CAPA為代表α-CAPAs分子，通過同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)(18O，5N)證明了CAPA分子具有兩個(gè)親電中心。同時(shí)，CAPA和親核試劑如水，氨基酸，磷酸和甲醇分子反應(yīng)可以生成各種磷?；a(chǎn)物，如NPAAs和N-磷上單取代的磷?；被帷?為了制備足量的NPAAs以及它們的類似物樣品來研究NPAAs的性質(zhì)和反應(yīng)活性，本論文的第三章發(fā)展了兩個(gè)合成方法。首先，利用第二章發(fā)現(xiàn)的CAPA反應(yīng)性質(zhì)優(yōu)化了偏三聚磷酸鈉(

3、Trimetaphosphate簡稱P3m)和α-氨基酸的反應(yīng)并通過此反應(yīng)在水溶液中合成大量的α-NPAAs(產(chǎn)率60～91％)。這一反應(yīng)的副產(chǎn)物無機(jī)磷酸鹽可以回收并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為P3m，因此它是一個(gè)綠色環(huán)保的合成方法。第二，本論文發(fā)展了P3m/CaO方法用于制備非α-氨基酸的單磷?；徒沽姿峄a(chǎn)物，這一方法利用鈣離子切割并沉淀N-三聚磷酰胺衍生物的磷酸鏈。 本論文的第四章對(duì)合成的NPAAs以及它們的類似物進(jìn)行了核磁-pH滴定實(shí)驗(yàn)

4、，準(zhǔn)確地得到了一系列無鄰近羧基的磷酰胺類似物的磷酰基氧和磷酰胺氮原子的酸解離結(jié)合常數(shù)(pKas)。然而，α-NPAAs的磷31核磁-pH滴定曲線在pH=0～5的區(qū)域出現(xiàn)了反常的變化趨勢(shì)，使得對(duì)它們的磷酰基氧和羧基氧原子的pKas測(cè)定變得困難。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)分析表明α-NPAAs的磷?；鹾汪然踉拥膒Kas數(shù)值匹配，此結(jié)果為α-NPAAs的分子內(nèi)氫鍵假說提供了支持。 本論文第五章研究了NPAAs在水溶液中的各種親核反應(yīng)，

5、包括水解，N→N磷?；D(zhuǎn)移和N→O磷?；D(zhuǎn)移反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明NPAAs的鄰近官能團(tuán)羧基和羥基可以催化NPAAs的水解；此外，本章還通過ESI串聯(lián)質(zhì)譜(正離子和負(fù)離子)研究了各種離子化狀態(tài)的NPAAs在氣相中的裂解途徑。 本論文的第六章主要研究NPAAs的生命起源化學(xué)反應(yīng)，結(jié)果表明NPAAs具有成肽和磷?；D(zhuǎn)移的能力。這一過程需要高濃度的NPAAs溶液(pH=7～8，常溫)來誘導(dǎo)二級(jí)反應(yīng)，即NPAA通過兩個(gè)分子之間的縮合生成N-