無(wú)機(jī)磷試劑輔助下環(huán)肽的模板合成及其超分子識(shí)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(gòu)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(jié)構(gòu)特性在生物模擬、藥物設(shè)計(jì)、納米與分子器件、生物傳感器以及催化劑等方面起著越來(lái)越重要的作用,具有許多潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　 模板反應(yīng)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(diǎn),在環(huán)肽的合成中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。分子識(shí)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(xué)的研究提供了一個(gè)

2、新的平臺(tái)。一些環(huán)肽的金屬離子配合物已經(jīng)作為簡(jiǎn)單的模型化合物而用來(lái)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(shí)別作用具有重要的理論意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。
　　 本文深入研究了無(wú)機(jī)磷試劑輔助下,氨基酸自組裝成環(huán)二肽的反應(yīng)及其反應(yīng)機(jī)理,并運(yùn)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(shí)開(kāi)展了環(huán)肽與金屬離子等小分子的超分子識(shí)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(duì)產(chǎn)物環(huán)肽進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定與分析

3、,總結(jié)了環(huán)肽類化合物的電噴霧質(zhì)譜裂解規(guī)律；同時(shí)研究了不同構(gòu)型環(huán)二肽與不同金屬離子的相互作用,測(cè)定并比較了它們的結(jié)合常數(shù)。
　　 本文研究了在無(wú)機(jī)磷試劑輔助下氨基酸自組裝成環(huán)二肽的反應(yīng),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(duì)構(gòu)型異構(gòu)體,并成功分離出四種環(huán)二肽兩種順?lè)礃?gòu)型的化合物。根據(jù)已報(bào)道文獻(xiàn),確定了所合成的均環(huán)二肽的順?lè)礃?gòu)型；同時(shí)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(yùn)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(shí)利用液質(zhì)聯(lián)用(LC-MS)技術(shù),考察了此類模板對(duì)環(huán)多肽合成的促進(jìn)作用,實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jìn)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(fù)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(duì)其質(zhì)譜裂解規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)。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(fù)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(fù)離子的電噴霧質(zhì)譜裂解規(guī)律研究中,首次從實(shí)驗(yàn)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(jí)質(zhì)譜技術(shù),在正離子模式下對(duì)環(huán)多肽的質(zhì)譜裂解規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究,提出了環(huán)多肽化合物的質(zhì)譜裂解機(jī)制:由附著在某

6、個(gè)氮原子上質(zhì)子引發(fā)肽鍵的斷裂,而丟失一個(gè)中性環(huán)氧酮碎片(質(zhì)量數(shù)相當(dāng)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(shù),并結(jié)合理論計(jì)算,對(duì)L氨基酸與三氯化磷的反應(yīng)進(jìn)行了較為詳細(xì)地研究,反應(yīng)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(shí)在加入三乙胺(Et3N)作

7、縛酸劑時(shí),則可以生成氨基酸的五配位氫膦烷。在此基礎(chǔ)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(yīng)機(jī)理。生成環(huán)肽的體系中,氨基酸首先要與磷試劑反應(yīng)生成O-磷酰化的氨基酸,然后兩分子的O-磷?；陌被峥s合形成肽鍵,得到O-磷?；逆湢疃?隨后鏈狀的二肽關(guān)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(yīng)生成O-膦?；陌被?在縛酸劑三乙胺的作用下關(guān)環(huán)生成四配位的環(huán)狀膦?；陌被?進(jìn)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(jié)果表明氨基酸縮合成環(huán)二肽和氫膦烷的過(guò)程中磷試劑起到了至關(guān)重要的作用。
　　 本文研究了不同構(gòu)型環(huán)二肽和金屬離子之間的分子識(shí)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(cè)定了它們的結(jié)合常數(shù),同時(shí)利用理論計(jì)算的方法,計(jì)算出環(huán)二肽與不同金屬離子作用時(shí)的結(jié)合能。利用HPLC和ESI-MS法測(cè)定的結(jié)合常數(shù)大小,與理論計(jì)算的結(jié)果,表現(xiàn)出了一致性:一般情況下,cis-構(gòu)型環(huán)二肽與一價(jià)金屬離子