【摘要】：不對(duì)稱催化一直是現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)的研究重點(diǎn),DNA雜合催化劑由于其高效高選擇性的特點(diǎn)從2005年被提出以來(lái)便得到了廣泛的發(fā)展,DNA雜合催化劑由手性支架、催化金屬中心以及連接兩者的配體三部分組成,通過(guò)對(duì)這三部分的改造、修飾,人們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)催化劑的性能優(yōu)化以及催化機(jī)理的探索。本論文第一次將肽核酸雙鏈(PNA-PNA)及PNA-DNA雜交鏈作為手性支架構(gòu)成新型雜合催化劑應(yīng)用到不對(duì)稱反應(yīng)中,同時(shí)與傳統(tǒng)DNA雜合催化劑進(jìn)行對(duì)比來(lái)探索溝渠大小對(duì)催化性能的影響。PNA作為DNA的結(jié)構(gòu)類似物,可通過(guò)Watson-Crick鍵與DNA合成手性雙鏈體。本文合成了三種類型的手性支架,將其與聯(lián)吡啶銅絡(luò)合組成雜合催化劑,通過(guò)Friedel-Crafts反應(yīng)來(lái)評(píng)價(jià)催化性能。結(jié)果顯示三種類型的雙鏈合成的雜合催化劑均能催化反應(yīng)并且可以得到一定的對(duì)映體過(guò)量值(enantiomeric excess,ee),通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)隨著雙鏈中PNA成分的增加ee值呈下降趨勢(shì),這可能是PNA骨架不帶電荷雙鏈間無(wú)靜電斥力進(jìn)而改變了雙鏈溝渠的大小造成的,離子強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)從DNA溝渠的角度驗(yàn)證這一結(jié)論。重復(fù)性實(shí)驗(yàn)則證明PNA介入后的雜合催化劑的催化效果比DNA雜合催化劑穩(wěn)定,可重復(fù)利用多次。為了進(jìn)一步討論催化結(jié)果差異的原因,本論文進(jìn)行了一系列光譜學(xué)的表征方法。圓二色譜實(shí)驗(yàn)表明聯(lián)吡啶銅與三種雙鏈的作用模式有顯著差異。紫外滴定實(shí)驗(yàn)顯示PNA-PNA雙鏈與聯(lián)吡啶銅的結(jié)合常數(shù)較大,說(shuō)明PNA雙鏈的結(jié)構(gòu)與聯(lián)吡啶銅的親和能力強(qiáng),這證明了 PNA催化反應(yīng)的ee值較低并不是由于游離的聯(lián)吡啶銅造成的。Tm實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示PNA雙鏈最穩(wěn)定,表明PNA雜合催化劑有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文首次將PNA應(yīng)用到雜合催化領(lǐng)域,拓寬了手性支架的范圍,并且討論了造成DNA-DNA、DNA-PNA和PNA-PNA三種雙鏈做手性支架的雜合催化劑催化效果出現(xiàn)差異的原因,為雜合催化劑手性支架的研究拓寬了思路。
【圖文】：

離子結(jié)合生成過(guò)渡金屬配合物，可以引領(lǐng)過(guò)渡金屬進(jìn)入或接近ＤＮＡ雙螺旋，從而使逡逑催化反應(yīng)發(fā)生的位置在ＤＮＡ手性微環(huán)境內(nèi)，將ＤＮＡ的手性傳遞給催化中心，進(jìn)而產(chǎn)逡逑生具有對(duì)映體過(guò)量值的產(chǎn)物。過(guò)渡金屬配合物與ＤＮＡ共有兩種結(jié)合策略（圖１－１），超逡逑分子自組裝（圖１－１Ｂ）和共價(jià)錨定（圖１－１Ａ）。逡逑超分子自組裝主要有小溝結(jié)合和插入結(jié)合兩種作用方式，金屬離子配合物主要依逡逑靠氫鍵、范德華力和靜電吸引等相互作用力與ＤＮＡ結(jié)合，而共價(jià)錨定則是將金屬配逡逑合物與ＤＮＡ以共價(jià)鍵的形式連接在一起ｆ１４，邋Ｗ，連接位置可以是化學(xué)修飾過(guò)的堿基或逡逑磷脂。逡逑Ａ逡逑ｓＳ邐ｈ邐＾非手性底物逡逑ＣＭ＋邋■—自組裝一逡逑Ｂ逡逑共價(jià)修飾的核苷酸逡逑＿邐ｙ邋ｙ邐ｂ邋，非手性底物逡逑ｉｌｌ逡逑＾＋ＣＭ邐ｓ邐ｐ、手性產(chǎn)物逡逑圖１－１邋（Ａ）超分子自組裝結(jié)合方式；（Ｂ）共價(jià)結(jié)合方式逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋（Ａ）Ｓｕｐｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒ邋ｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙ；邋（Ｂ）Ｃｏｖａｌｅｎｔ邋ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ邋ｓｔｒａｔｅｇｙ．逡逑１．１．１．２配體的發(fā)展逡逑配體經(jīng)過(guò)第一代和第二代的發(fā)展（圖１－２），２００５年首次發(fā)現(xiàn)ＤＮＡ雜合催化劑時(shí)所逡逑應(yīng)用的為第一代配體（圖１－２Ａ），其組成包括氨甲基吡、一段柔性連和９－氨基吖啶。研逡逑究表明，由第一代配體組成的雜合催化劑的催化性能與取代基Ｒ和柔性連的長(zhǎng)度有逡逑關(guān)

Ｆｉｇｕｒｅ邋１－７邋ＣＤ邋ｓｐｅｃｔｒａ邋ｏｆ邋ＤＮＡ邋（Ａ）邋Ｂ－Ａ邋ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ；邋Ｂ）邋Ｂ－Ｚ邋ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ逡逑（２）邐Ｇ■四聯(lián)體ＤＮＡ逡逑中國(guó)科學(xué)院的李燦課題組在２０１２年發(fā)現(xiàn)人工構(gòu)建的Ｇ四聯(lián)體ＤＮＡ（圖１－８Ａ）也可逡逑以催化不對(duì)稱Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反應(yīng)，不需要配體，，直接加銅離子就可以進(jìn)行催化，最高逡逑可得到７５％的ｅｅ值，并且催化產(chǎn)物的絕對(duì)構(gòu)型和對(duì)映體選擇性受到ＤＮＡ序列的影響。逡逑隨后的研究中發(fā)現(xiàn)Ｇ４ＤＮＡ催化反應(yīng)的ｅｅ值可受堿金屬的調(diào)控［３２］，當(dāng)加Ｎａ＋時(shí)反應(yīng)逡逑ｅｅ值為正，加Ｋ＋時(shí)反應(yīng)ｅｅ值為負(fù)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)加不同的堿金屬離子可對(duì)Ｇ４ＤＮＡ逡逑的ＣＤ信號(hào)產(chǎn)生不同影響，說(shuō)明堿金屬可以造成Ｇ４ＤＮＡ結(jié)構(gòu)的變化，最終表現(xiàn)為對(duì)逡逑催化反應(yīng)中ａ值的影響。逡逑Ａ邐Ｂ邐Ｃ逡逑：媝ｉ：便Ｉ！邐ｃ~栧義希義賢跡保福ǎ粒撬牧�；（n┚迪瘢模危�；（Ｃ）ＤＮ＞殺祭C義希疲椋紓酰潁邋澹保稿澹ǎ粒牽瘢酰幔洌潁酰穡歟澹誨澹ǎ攏停椋潁潁錚潁桑恚幔紓邋澹模危粒誨澹ǎ茫模危鈴澹齲幔椋潁穡椋鑠義希ǎ常

本文編號(hào)：2622396