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摘 要

氨基酸的各种选择性共价修饰可以调节天然氨基酸及其衍生物的新化学特性和功能。如今，它已发展成为现代化学生物学、分子生物学和选择性药物发展邻域不可缺少的方法。其中天然氨基酸的磺酸化、磷酸化、乙酰化，可以直接影响蛋白质细胞的分化、信号传输等活动。这些共价修饰方法广泛地应用于各种氨基酸及其衍生物的选择性相关共价修饰，微阵列筛选和活性的蛋白质谱分析（ABPP）等各个领域。因此，发展氨基酸进行的选择性共价修饰，具有重要的学术性的意义。与其他常见的氨基酸共价修饰方法相反，半胱氨酸中巯基的具有高度亲核性和罕见性，易于进行共价修饰，被广泛应用于研究氨基酸的各种选择性共价修饰。

本论文通过重氮酸酯和其他带保护基的半胱氨酸作为反应底物，利用微通道反应器成功实现了在可见光介导下的半胱氨酸选择性官能化修饰，制备过程中得到了烷基化半胱氨酸的衍生物。该方法利用清洁的可见光能进行模板反应，避免了金属催化剂或金属氧化剂的使用，符合了绿色化学可持续发展的关键技术要求。本论文对模板反应进行了研究后,对模板物料反应浓度、进料流速、反应溶剂等因素进行了筛选，确立了最佳的模板反应条件。接着又证明了其在该反应中具有良好的底物普适性，适用于不同的各种半胱氨酸官能团底物的结构。综上所述，本研究论文进一步提出了可在光催化微通道中成功地实现半胱氨酸的模板选择性官能化的修饰，为氨基酸的选择性官能化修饰提供了一种绿色、经济、可持续化工业化制备的可能方法。

关键词： 可见光催化 微通道 半胱氨酸

Visible light-mediated amino acids in microscale Functional modification of derivatives

ABSTRACT

Selective covalent modification of peptides and proteins can bring about new properties and functions that regulate amino acid biological activity. Nowadays, it has become an indispensable method for chemical biology, molecular biology and drug development. For example,sulfonation,phosphorylation,acetylation, ubiquitination, formylation and glycosylation of amino acids,which can affect cell differentiation, signal transmission, migration and so on.These methods are widely used in various fields such as related modification of amino acids and their derivatives, microarray screening and active protein mass spectrometry analysis (ABPP). Therefore, the development of natural amino acids in proteins for selective modification has important research significance. Contrary to other common amino acid modifications,due to the high nucleophilicity and rarity of sulfhydryl groups in cysteine, it is easy to modify and is widely used for selective modification of proteins.

In this paper， the alkylated cysteine derivatives were prepared by selective functionalization of cysteine mediated by visible light using diazoate and cysteine with protective group as reaction substrates. the method uses clean light energy to react,avoiding the use of metal catalysts or oxidants and meeting the requirements of green chemistry development. In this paper, the reaction conditions such as material concentration,feed flow rate, reaction solvent were screened after the template reaction was determined. The universality of the reaction was established under the optimum conditions. The results show that the reaction has good versatility and is suitable for various functional group substrate structures with different properties.To sum up,this paper proposes the selective functionalization modification of cysteine by visible light catalysis. This method is carried out in microchannels,which provides a possible method for the selective functionalization modification of amino acids with green, atomic economy,and sustainable chemical industrial preparation.

Keywords: visible light catalysis ; microchannel; cysteine

目录

摘 要 I

ABSTRACT III

第一章文献综述 1

1.1 前言 1

1.2可见光催化的氨基酸修饰 1

1.2.1 可见光催化技术的发展 1

1.2.2 可见光催化氨基酸修饰反应的研究背景和意义 2

1.3 微流体技术和微通道反应器 8

1.3.1 微流体技术的技术优势 8

1.3.2 微通道反应器的研究进展和应用 8

第二章 实验材料与方法 11

2.1材料 11

2.1.1实验试剂 11

2.1.2 实验仪器 12

2.2 实验部分 12

2.2.1 实验步骤 12

2.2.2 实验装置的搭建与具体操作步骤 12

第三章 结果与讨论 14

3.1 反应条件的优化 14

3.1.1 不同的物料浓度及进料流速对反应的影响 14

3.1.2 探究最适的反应溶剂 15

3.2 普适性的探究与底物扩增 16

3.2.1 不同的重氮酸酯化合物合成半胱氨酸衍生物 16

3.2.2 不同N-乙酰-L半胱氨酸酯合成半胱氨酸衍生物 17

3.3 底物的合成方法 18

3.3.1 合成重氮酸酯的一般方法 18

3.3.2 合成N-乙酰-L-半胱氨酸酯的一般方法 18

3.3.3 合成N-叔丁氧羰基-L-半胱氨酸甲酯的方法 19

第四章 总结与展望 20

4.1总结 20

4.2 展望 20

参考文献 21

第一章文献综述

前言

氨基酸泛指一种生物体中含有氨基的羧基。一个生物体内有20种基本的氨基酸，它们的基本区别主要是R基的种类及其化学结构或性质^[1]。氨基酸可以转化、合成组织蛋白质、激素、抗体等含氨物质，转变为糖类和脂质，或者氧化分解成CO₂和H₂O^[2]。

半胱氨酸又被称作2-氨基-3-巯基丙酸，其可以由体内的多种蛋氨酸互相转化而来，是一种稳定的并且具有正常人体生理功能的活性氨基酸，它不仅可与其他多种胱氨酸互相转化，而且是唯一一种含有还原基团硫醇的氨基酸^[3]。

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