五氯化磷辅助下氨基酸的自组装成肽反应研究

L-α-氨基酸和D-α-氨基酸可与五氯化磷直接发生磷酰化反应，随后自组装成多肽，但β-氨基酸不能成肽，DL-α-氨基酸成肽困难；在SOCl2存在下，α-氨基酸也不能成肽，用电喷雾质谱研究了氨基酸的自组装反应，反应过程中有五元环状的氨基酸五配位磷中间体生成，使用硅烷基保护的氨基酸，在^31PNMR中可观察到五配位磷中间体。     

五氯化磷辅助下氨基酸的自组装成肽反应研究

L-α-氨基酸和D-α-氨基酸可与五氯化磷直接发生磷酰化反应，随后自组装成多肽，但β-氨基酸不能成肽，DL-α-氨基酸成肽困难；在SOCl2存在下，α-氨基酸也不能成肽，用电喷雾质谱研究了氨基酸的自组装反应，反应过程中有五元环状的氨基酸五配位磷中间体生成，使用硅烷基保护的氨基酸，在^31PNMR中可观察到五配位磷中间体。     

三氯氧磷辅助下缬氨酸的自组装成肽反应

多肽多数具有较强的生物活性,可作为药物或药物前体.关于多肽的合成,目前主要有固相合成法、酶促合成法和经典的氨基酸保护合成法.我们发现,在无机磷试剂辅助下α-氨基酸可发生自组装成肽反应,得到一系列多肽产物[1,2].     

反应时间、温度和溶剂对缬氨酸自组装成聚合肽反应的影响

寡肽类化合物一般具有较强的生物活性,多数可作为药物或药物前体,因此成为人们的研究热点之一．目前寡肽的合成方法主要有液相法、固相法及酶促合成法,这些合成方法往往需要对氨基酸的活性基团进行选择性保护,步骤繁琐．近期研究发现,在水-醇体系中α-氨基酸被磷酰化为N-磷酰-α-氨基酸后,可发生自组装聚合肽反应;在无水条件下,N,O-二(三甲基硅基)-α-氨基酸可与磷酰化试剂如O,O-亚苯基磷酰氯反应生成N-磷酰-α-氨基酸,后者也可通过自组装反应得到二～八肽,但这些N-磷酰-α-氨基酸的制备均需使用有机磷试剂．我们发现,在无机磷试剂如PCl5等辅助下,α-氨基酸同样可以发生自组装反应,得到一系列寡聚肽,这既可为寡聚肽的合成提供一种新的方法,同时,因无机磷试剂在原始地球条件下更可能存在,因而对于揭示多肽及蛋白质的起源具有重要意义．氨基酸的自组装反应具有链锁反应的特点,因此必须控制反应条件实现对反应的控制。     

电喷雾质谱技术研究反应条件对三种含硫氨基酸自组装成肽的影响

研究了三氯氧磷辅助下3种含硫氨基酸的自组装成肽反应,利用电喷雾质谱技术,考察了反应时间、温度和溶剂对3种含硫氨基酸成肽反应的影响,比较了三氯氧磷辅助下3种含硫氨基酸成肽的反应活性.可为寡肽的合成提供一种新的方法.     

氯化磷催化下氨基酸的自组装成肽反应

在生命起源与进化研究中,氨基酸的成肽反应一直是人们关注的焦点.我们发现,在无机磷试剂催化下氨基酸可发生自组装反应生成多肽[1,2],曾有报道L-色氨酸与三氯氧磷反应以电喷雾质谱(ESI-MS)检测未观察到肽的形成[3].本文研究了L-甲硫氨酸与五氯化磷、L-脯氨酸与三氯氧磷的成肽反应,并发现了能使L-色氨酸与三氯氧磷反应成肽的方法(Scheme 1).     

质谱在生命有机磷化学中的一些应用

讨论了质谱在生命有机磷化学中的应用,包括N-磷酰氨基酸、肽、五配位磷化合物、核苷-氨基酸磷酰胺的质谱裂解途径,有机磷试剂辅助下氨基酸的自组装成肽产物和机理。     

不同类型无机磷试剂辅助下苯丙氨酸自组装成肽反应的研究

该文以三氯化磷(PCl3)、三氯氧磷(POCl3)和环三聚磷酸(P3M)为辅助试剂,进行了苯丙氨酸(Phe)自组装成肽反应的研究,利用液相色谱-质谱联用以及电喷雾多级质谱技术对反应体系组分进行了分析和结构鉴定。考察了不同缩合试剂和反应时间对苯丙氨酸成肽反应的影响,并初步探讨了无机磷试剂辅助下芳香侧链氨基酸的成肽机理。反应中有Phe系列寡肽生成,同时也有少量环肽存在。该研究可为寡肽的合成工艺开发提供参考,同时对于研究生命起源中的前生命化学物质有着重要的理论意义和学术价值。     

表面活性剂类多肽A6KA6K的自组装及机理研究

为了研究表面活性剂类多肽疏水链段长度及亲疏水氨基酸比例对其自组装结构的影响,本文设计了一种表面活性剂类多肽A6K的二倍体A6KA6K。圆二色谱分析表明的二级结构主要为无规卷曲结构并伴有少量的α-螺旋;透射电子显微镜和动态光散射分析表明,其在水溶液中能自组装形成纳米囊泡状结构。芘荧光分子探针研究表明自组装体存在疏水微区域将芘分子包裹在其中,证明了这种多肽在溶液中可形成胶束类的自组装体,并计算了其临界胶束浓度。相比已报道的表面活性剂类肽A6K,本文设计的肽序列A6KA6K由于在较长疏水链段区域中存在亲水性氨基酸K,对疏水相互作用有影响,使得含有14个氨基酸的肽自组装形成纳米囊泡状结构。     

多肽自组装纳米管的研究进展

综述了通过多肽自组装形成纳米管道的各种方法:线形的D,L-α-多肽可以通过分子内的氢键以及主链的空间排斥作用而组装成纳米管,游离寡肽和环肽则可以通过分子间的氢键组装形成纳米管,而两亲多肽则通过疏水相互作用组装成纳米管。     

点击反应在糖聚肽及其类似物合成中的应用

糖聚肽是一类由聚肽/聚氨基酸与糖类化合物共价相连构成的高分子化合物,因其良好的生物相容性及独特的生物学性能,在自组装、组织工程、药物输送等领域均显示出广泛的应用前景,成为近年来蓬勃发展的热点领域.高效合成结构规整可控的糖聚肽是该领域的热点和难点.点击化学的快速发展为糖聚肽的合成提供了高效便捷的途径.系统综述了点击反应在糖聚肽两种合成策略中的应用——通过聚合后修饰法将糖分子引入到聚氨基酸前体侧链上以及对糖苷化的α-氨基酸-N-羧酸酐(glyco-NCA)"可点击"化学单体的开环聚合反应,同时也总结了通过点击反应将含糖功能基元化学偶联到聚氨基酸链末端合成糖聚肽类似物的策略,并对其优缺点和发展方向进行了简要讨论.     

微波作用下“氨基酸-磷酸盐”的成肽反应

研究了氨基酸与磷酸二氢钠在微波作用下的成肽反应, 结果显示在较短时间里可获得二肽到八肽以及环肽. 同时伴有磷酸氢盐分子间缩合形成多聚磷酸盐的反应. 在微波作用下, 温度200℃反应2 h后磷酸盐的聚合度可达到99%(其中焦磷酸盐64%, 三偏磷酸盐35%). 在反应产物的ESI-MS中还检测到了磷酸盐与甘氨酸分子间脱水生成的混酐中间体. 三偏磷酸盐与氨基酸在水体系中也有成肽反应, 在室温下缬氨酸成肽的转化率达到46%. 发现并证实了在微波作用下“氨基酸-磷酸盐”的体系中可以实现氨基酸生成肽及磷酸盐聚合、再生、利用的循环过程, 在这个过程中只需要输入能量就可以源源不断的生成肽, 这也许是生命起源以前的化学进化中氨基酸成肽的最可能途径.     

微波作用下"氨基酸-磷酸盐"的成肽反应--生命起源的最可能途径的探索

研究了氨基酸与磷酸二氢钠在微波作用下的成肽反应, 结果显示在较短时间里可获得二肽到八肽以及环肽.同时伴有磷酸氢盐分子间缩合形成多聚磷酸盐的反应.在微波作用下, 温度200℃反应2 h后磷酸盐的聚合度可达到99%(其中焦磷酸盐64%, 三偏磷酸盐35%).在反应产物的ESI-MS中还检测到了磷酸盐与甘氨酸分子间脱水生成的混酐中间体.三偏磷酸盐与氨基酸在水体系中也有成肽反应, 在室温下缬氨酸成肽的转化率达到46%.发现并证实了在微波作用下"氨基酸-磷酸盐"的体系中可以实现氨基酸生成肽及磷酸盐聚合、再生、利用的循环过程, 在这个过程中只需要输入能量就可以源源不断的生成肽, 这也许是生命起源以前的化学进化中氨基酸成肽的最可能途径.     

无机磷试剂辅助均环肽库的建立及其电喷雾质谱研究

在无机磷试剂辅助下建立了氨基酸自组装成均环肽的方法, 得到了相应的均环肽库. 均环肽库的建立增加了肽库的多样性, 为药物筛选提供了新的选择性. 采用电喷雾多级质谱技术, 对系列均环多肽 [M＋H]＋离子和[M＋Na]＋离子的质谱裂解规律进行了系统研究, 两种系列的离子具有不同的质谱裂解特征, 分别提出了其可能的质谱裂解机制. 该研究丰富了环多肽化合物的电喷雾多级质谱研究, 结果表明环肽化合物的加钠离子较加氢离子的质谱图可以更容易地用于环多肽的序列测定. 本研究为其它类似环肽化合物结构的分析鉴定及利用电喷雾质谱推测环肽序列提供了有效的质谱方法.     

一种反平行螺旋多肽的自组装结构研究

自然界中广泛存在着天然蛋白质的自组装行为,而多肽的自组装研究近年来已成为纳米科学以及生物医学研究的一个热点。本研究中将氨基酸序列(GAGA)与离子互补型多肽RADA16-I序列进行部分替换,设计了双亲性多肽RAGA16。采用原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、圆二色谱(CD)等技术对多肽RADA16-I、RAGA16的自组装行为、肽链的二级结构进行了表征。结果表明,RAGA16在水溶液中形成纳米纤维结构,其在自组装过程中由无规卷曲结构转变为β-折叠结构。进一步研究发现,与RADA16-I的自组装模不同,RAGA16纳米纤维采取一种稳定的反平行螺旋自组装结构。最后,本文对RAGA16的自组装模式进行了推测,并对两种多肽的自组装模式进行了对比。     

Cu/Pd协同催化构建手性α,α-双取代-α-氨基酸衍生物

正Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,12312~12316α,α-双取代-α-氨基酸类化合物在合成非天然多肽及蛋白质方面有着非常重要的应用,其高效高立体选择性地构建一直是有机合成研究的重点和难点之一.尽管甘氨酸衍生的席夫碱类化合物的不对称α-烯丙基烷基化反应在构建α-单取代氨基酸得到广泛应用,但对于α,α-双取代-α-氨基酸难以给出满意的立体选择性控制.武汉大学化学与分子     

电子诱导金属多肽的超分子组装、化学响应释放及其催化应用

近年来,超分子组装在催化、制药、传感器、提纯、组织工程等领域获得广泛应用.为了实现超分子结构功能化,经常会将金属纳米颗粒或者金属活性位引入或共组装至有机超分子骨架中,由此获得金属化的纳米材料.例如,金属纳米颗粒修饰的多肽纤维、金属聚合物、金属负载的水凝胶和气凝胶.常见的金属化策略包括自组织、金属有机配位络合、聚合和电子诱导组装等.其中,由本课题组发展的电子诱导组装法已经被用于制备高效金属多肽催化剂、能源转化材料和非均相催化剂模板等.室温电子诱导组装利用了辉光等离子体富含的电子,是室温电子还原制备纳米金属颗粒及相关催化剂的进一步发展.该方法操作过程简单,仅需一步即可同时实现金属还原和有机物组装;且绿色环保、不需要添加还原剂、操作条件温和、反应时间短(在室温条件下几分钟内即可反应完全).所获得的二维多肽纳米薄膜含有高度分散的金属纳米颗粒.研究表明,电子诱导组装法是构建超分子催化剂强有力的工具.然而,电子诱导超分子组装的反应机理仍然不清楚.为了进一步开发应用新的超分子材料,开展电子诱导组装机理研究十分必要.本文选择β淀粉肽的五肽片段作为电子诱导组装的单体和贵金属(Pd,Pt和Au)离子通过电子还原得到金属多肽纳米膜.通过调控原料配比和浓度,获得了包覆有超细贵金属纳米颗粒(1–2 nm)的金属多肽纳米薄膜.通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射光谱、X射线光电能谱等表征手段,对金属多肽纳米薄膜的结构和成分进行了分析.通过原子力显微镜对金属多肽纳米薄膜的多级结构进行分析发现,电子诱导组装的组装单元为碟状组合体,与常规自组装有显著区别,通过傅里叶变换红外光谱、X射线光电能谱等表征方法,结合密度泛函(DFT)计算,对组装过程多肽分子的表面性质和变化进行了分析.发现多肽在电子诱导组装过程中会发生部分氧化.DFT研究给出两种可能的羟基自由基活化碳氢键过程,说明形成的羟基提供了额外的氢键相互作用,促进了组装的快速发生.多肽中含有苯环的侧链对多肽组装后二维结构的形成起到重要作用.本文还首次发现金属多肽薄膜能够在化学试剂刺激下响应释放金属纳米颗粒.如在硼氢化钠作用下可以快速释放金属纳米颗粒、在谷胱甘肽作用下可以缓慢释放金属纳米颗粒.硼氢化钠作用下释放后的金属颗粒对4-氨基苯酚还原反应具有良好的催化活性.金属多肽薄膜的快速响应释放可以为稳定纳米金属颗粒提供一个新方法,替代那些以往采用的稳定剂难于脱除的纳米金属稳定方法.而慢速响应释放则有潜力应用于药物缓释、光热治疗生物传感和成像等医学领域.     

肽类自组装研究进展*

近年来,多肽自组装因其结构多样性及在生命科学领域中良好的应用前景而逐渐成为人们研究的热点。本文总结了目前国内外多肽自组装方面的研究进展,并对肽类自组装形成的多种形态结构进行了介绍,同时也就自组装机制和影响因素进行了分析和探讨。     

多肽分子自组装

源于自然界中广泛存在的蛋白质自组装现象,近年来多肽的自组装逐渐成为材料学和生物医学等领域的研究热点.通过合理调控多肽的分子结构以及改变外界的环境,多肽分子可以利用氢键、疏水性作用、π-π堆积作用等非共价键力自发或触发地自组装形成形态与结构特异的组装体.由于多肽自身具有良好的生物相容性和可控的降解性能,利用多肽自组装技术构建的各种功能性材料在药物控制释放、组织工程支架材料以及生物矿化等领域内有着巨大的应用前景.本文总结了近年来多肽自组装研究的进展,介绍了多肽自组装技术常见的几种结构模型,概括了多肽自组装的机理,并进一步阐述多肽自组装形成的组装体形态及其在材料学和生物医学等领域里的应用.     

Pd/Cu双金属协同催化的氨基酸和寡肽的不对称烯丙基化反应

正J.Am.Chem.Soc.2017,139,9819～9822非编码光学活性的α,α-二取代α-氨基酸是有机合成和药物研发中一类非常重要的有机合成中间体,而对醛亚胺席夫碱进行直接不对称烯丙基化反应是制备非天然氨基酸的最有效和简单的方法之一.尽管该方法原料易得,操作简单,易于衍生,但由于拥挤的立体空间和前手性亲核试剂的立体选择性难以控制等因素限制了该反应的发展.此外,对多肽结构的后期修饰已经成为一种必要且灵活的方法,用于开发和研究新型的多肽药物.尽管过渡金属催化