拟肽大环的高效构筑和主客体化学

发布日期:2023-04-21     浏览次数:次   

江云宝教授课题组在拟肽大环高效构建方面取得重要进展,相关研究成果“One-pot cyclization to large peptidomimetic macrocycles by in situ generated β-turn-enforced folding”作为封面文章发表于《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.2c11684.)。

大环一直是超分子化学领域最热门的研究方向之一,然而简单高效构筑大环极具挑战性,由于环化反应中的熵成本,当前的环化策略主要面临产率低、副产物多和纯化过程繁琐等诸多问题。鉴于此,江云宝教授课题组基于其开发的N-酰胺基硫脲之β-转角结构,利用其产生的自折叠效应,发展了一种一锅法高效制备拟肽-大环的新策略。研究表明该反应条件简单、温和,只需简单过滤,即可高效获得2+2大环产物(分离产率为45%-63%)。

通过X-射线单晶衍射发现该系列大环分子均含有四个β-转角结构,而且可以形成罕见的拟肽-大环氢键有机框架结构(PM-HOFs)。在探究该系列大环分子的主客体性质时,作者发现其中丙氨酸取代的大环分子能选择性的和SO42-离子以1:2的化学计量比结合形成稳定的阴离子复合物,同时大环的结构整体发生了翻转,形成了类似于“船”型的结构,系罕见的SO42-阴离子诱导大环产生的变构效应。基于此,作者采用液液萃取法(LLE)考察了其从水溶液中分离SO42-离子的能力,结果发现该大环分子对SO42-离子的萃取效率可达90%以上,并且具有良好的抗干扰能力,有望作为一种潜在的受体从废水中提取SO42-离子。

值得一提的是,该工作是实验室耕耘20多年后的一个新发展。从N-酰胺基硫脲的特别增强的阴离子结合能力,到酰基氨基酸酰胺基硫脲的β-转角结构(Chem. Commun. 2013, 49, 8943-8945,藉此构建蛋白基分子信标(Chem. Commun. 2017, 53, 13137-13140)、构筑单/双股螺旋链(J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 6605-6610. Nat. Commun. 2019, 10, 3610)、基于三维同手性延展的手性自拆分(Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202205914)到今天的超大环合成。本研究即基于β-转角结构将两端拉近的原理,模拟传统的大环合成模板策略。

该研究工作在江云宝教授的指导下,主要由博士生苟飞完成,博士生石迪,硕士生寇博涵(现为南京大学博士研究生)参与了部分实验工作;实验室严小胜博士(现为beat365官方网站药学院副教授)、吴欣博士(现为beat365官方网站药学院教授)和黎朝副教授给予了重要的帮助;特别感谢魏赞斌老师帮助完成单晶测试,冯柳宾老师指导完成核磁测试;感谢已经毕业的2018级博士研究生徐寒(现就职于昆明医科大学)在晶体解析上的耐心相助。研究得到了国家自然科学基金(218201020069185611822101240)、中央高校基本科研业务费(2072022000520720220121)和Australian Research Council (DE220101000) 等项目的资助。

 

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c11684

 

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