基于有机合成的生物联结反应文献综述
2020-05-24 12:16:02
联烯是具有丙二烯结构单元的一类不饱和化合物,发现于1874年,由于该类化合物长时间被主观地认为具有热不稳定性,导致对其研究较少,直到1955年,越来越多的具有重要生理活性的联烯天然产物被发现,化学家们才对具有丙二烯结构单元的化合物的合成和性质进行深入地研究。大量文献报道该类化合物的合成不但具有重要的生理和药理活性,而且具有多种反应活性,是合成天然产物以及药物分子的有用中间体,如在有机合成中联烯可以作为亲二烯体进行Diels-Alder反应,对具有立体异构的环状化合物进行控制合成,与烯炔、烯酮、或联烯自身进行【2 2】环加成构成四元环以及卡宾形成环丙烷衍生物等,特别是近年来,联烯作为前体原料通过加成反应、过渡金属催化环加成、酸催化重排以及电环化反应等合成天然产物,更进一步丰富了联烯化学。随着联烯性质的研究深入,联烯的合成方法也日益丰富,如卤代烃消除法、烯醇化物消除法、烯炔加成法、聚合法、光化反应法以及环丙烷衍生物的开环反应法等,其中许多合成是以炔烃衍生物为底物通过SN2取代、SN2还原、加成、迁移、过渡金属以及光环化反应等过程进行的,因此炔烃衍生物是联烯合成的重要的前体原料,本文综述了近年来以炔烃衍生物为底物合成联烯化合物的研究进展。
近年来, 关于有机金属催化下合成联烯化合物的报道很多, 最常见的催化剂有钯、锆、铜等过渡金属化合物, 该类反应多是”一锅煮”的多组分反应, 先形成有机金属环状过渡态, 在适当的条件下, 伴随着有机金属化合物的离去形成联烯. 有机金属催化反应具有选择性高、反应活性大、反应条件温和, 产率高等优点, 是未来联烯合成化学的发展趋势.
迄今为止,用于合成联烯类化合物的原料和方法已经有很多,炔烃及其衍生物用于联烯的合成,取得了较大的进展,尤其是近年来,各种新型过渡金属催化剂的应用,极大地推动了联烯合成化学的快速发展。探索高效、专一、无污染的合成方法,合成具有生物活性的联烯药物分子以及具有新型功能的联烯大分子是未来联烯化学发展的趋势。
联烯是一类具有丙二烯特殊结构的化合物,由于其特殊结构,所以人们认为其具有热不稳定性,所以虽然此类物质发现的时间比较早,但是人们对其研究不多。直到20世纪,随着大量的具有联烯结构的天然生物分子的发现及其生理以及药理活性,更多的人开始逐渐注意并研究这类化合物。本次我们的工作就是在此类化合物的基础上进行生物偶联反应研究。联烯与半胱氨酸的巯基之间的反应,此反应在水体系中迅速进行,形成一个稳定的、 不可逆的共轭体系,此反应具有优良的选择性和定量转化。酰胺联烯作为新开发的偶联剂,容易与半胱氨酸以及多肽中的自由巯基发生加成反应,该反应条件简单和温和,在生物系统中具有潜在用途。进一步生物研究表明:用荧光标记表明,一个具有末端碳的联烯基团的物质连接上各种不同的分子可能会为对半胱氨酸蛋白的特定标记提供一种新的办法。利用丙二烯类联烯化合物合成相应偶联剂,并与生物有机分子上的特殊官能团进行偶联以达到修饰多肽以及生物蛋白质效果。
蛋白质结构的选择性化学修饰是直接可视化蛋白质动力学的重要意义,明确其作用机制,正是介导蛋白质蛋白质相互作用的细胞和分子#8211;分辨率下。在各种各样的显著标记策略,肽和蛋白质中的巯基保持活泼的的选择性修饰主要是由于其较高的亲核性和相对较低的天然丰度的一个有吸引力的目标。简而言之,半胱氨酸可以直接修改主要表现为两种典型的化学路径,即一个离去基团通过半胱氨酸的巯基亲核取代,是α卤代羰基衍生物的情况下(如2-碘乙酸及相关变种),和米迦勒加入硫醇基的米迦勒受体一样,不饱和系统。另一个不常用的策略是金属催化半胱氨酸修饰,最著名的作品包括烯丙基硫化物使用钌催化剂的报道组戴维斯的交叉复分解反应,和硫醇#8211;丙二烯耦合使用金催化剂的报道。
与长期目标的理解和调节蛋白的功能通过化学修饰,此前曾有文献报道修饰的N-末端肽和蛋白质的利用向山羟醛缩合,在此,首次提出了一种有效的方式利用C-取代终端联烯部分为”正交处理”选择性和不可逆的修改半胱氨酸残留在完全未受保护的肽和其他活性氨基酸侧链的蛋白质。反应的特点是定量产量很高的选择性,反应条件温和,反应率高。在一个典型的反应,简单的含半胱氨酸的肽或蛋白的球管在室温下,在pH为8的缓冲溶液联烯混合了共轭产品定量转换在10#8211;20分钟.LCMS被用来在核磁共振光谱和MS / MS数据被用于确定网站选择性的共轭产品详细描述定量转换确认。使用一个联烯部分的优点是容易制备,可以安装在相对复杂的分子,在室温下是稳定的,不容易在长时间站立水解或聚合,给出了一个简单的产品,没有任何添加组去除硫醇,并且不与羟基、胺反应,或羧酸盐离子,它是生物系统中最常见的亲核试剂,这样一个简单而有效的半胱氨酸标记策略可以提供许多体内和体外应用的可能性很大,包括蛋白成像及其他。
利用丙二烯类联烯化合物合成相应偶联剂,并与生物有机分子上的特殊官能团进行偶联以达到修饰多肽以及生物蛋白质效果。先利用炔烃衍生物合成丙二烯类联烯化合物,最后利用与生物分子上特定基团偶联,最终达到生物用途,能够运用核磁共振氢谱分析确定产物结构;能够运用凝胶分析分离利用偶联剂修饰的多肽,对生物偶联剂进生物测试。最终向细胞内导入大分子物质,实现其生理及药理活性。该实验研究前景广阔,可以利用其标记功能,在生物医药领域有潜在的应用价值,目前该领域才刚刚取得突破,坚信会有更多的科研人员研究联烯这一类物质。
[1] Abbas, A.; Xing, B.; Loh, T.P. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7491.
[2] Hoffmann-Rouml;der, A.; Krause, N. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2004, 43, 1196.