31P NMR应用于磷酰化氨基酸手性选择的研究

论文摘要

磷是生命的中心元素,所有的生命活动过程都直接或间接有磷的参与。磷做为遗传物质DNA基本骨架存在于磷酸二酯键中;磷酸双酯（DNA和RNA）、三磷腺酐（ATP）调控着整个生命过程,它们参与物质的代谢、能量的转化、遗传的表达等几乎所有的生化过程;绝大多数酶的催化反应是以它们的磷酰化和去磷酰化来调控的。磷在生命活动中起着极为重要的作用,被誉为“生命活动的调控中心”。氨基酸是组成蛋白质的基本单位,蛋白激酶上氨基酸侧链的磷酸化调控着蛋白的结构及功能。因此,N-磷酰化氨基酸可作为研究磷酰基参与下的生物有机化学反应基本规律的模型。首先,本论文从氨基酸角度研究磷化学,合成了一系列模型化合物N-磷酰化氨基酸,利用31P NMR技术研究了磷上酯交换反应,发现α-氨基酸对于磷原子存在着手性选择现象,并且这种手性选择的差异随α-氨基酸种类的不同也有所区别。论文中利用HPLC、ESI-MS、ESI-MS/MS以及HPLC-ESI-MS等技术系统的研究了各种条件对氨基酸手性选择的影响,发现了N-磷酰化α-氨基酸的磷上酯交换反应是一个分子内自催化的过程,氨基酸侧链基团的立体化学效应以及杂原子的催化作用是造成氨基酸手性选择的主要因素。其次,从磷化学的角度研究了氨基酸的立体化学对酯交换反应的结构效应,发现了以磷酰基保护的氨基酸以及含磷缩合试剂的方法进行多肽的合成,氨基酸消旋现象很少发生。31P NMR跟踪成肽反应,发现了L-构型氨基酸对于L-构型与D-构型氨基酸的化学反应活性存在着一定的差异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 磷与生命化学
• 1.2 磷与生命起源
• 1.2.1 生命起源问题
• 1.2.2 核苷酸与多肽共同起源学说
• 1.3 手性磷化学
• 1.3.1 手性是生命的标志
• 1.3.2 生命起源与手性起源
• 1.3.3 有机磷立体化学研究进展
• 1.4 磷酰基转移反应及蛋白激酶
• 1.4.1 蛋白激酶与疾病治疗
• 1.4.2 合成手性磷酰基化合物的重要意义
• 31PNMR与液质联用（HPLC-ESI-MS）'>1.5³¹PNMR与液质联用（HPLC-ESI-MS）
• 31PNMR在生命科学研究中的应用'>1.5.1³¹PNMR在生命科学研究中的应用
• 1.5.2 电喷雾质谱技术（ESI-MS）
• 1.5.3 HPLC-ESI-MS技术简介
• 1.6 硕士论文的主要内容
• 1.6.1 从氨基酸角度研究磷化学
• 1.6.2 从磷化学角度研究氨基酸
• 第二章 N-磷酰化氨基酸不对称酯交换反应的研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.1.3 电喷雾电离质谱（ESI-MS）分析条件
• 2.1.4 高效液相色谱—质谱（RP-HPLC-ESI-MS）分析条件
• 2.1.5 原料合成
• 2.1.6 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 31PNMR分析'>2.2.1 N-磷酰化氨基酸酯交换反应混合物的³¹PNMR分析
• 2.2.1.1 Ala与Ile
• 2.2.1.2 Asn与Gln
• 2.2.1.3 Trp
• 31PNMR分析小结'>2.2.1.4³¹PNMR分析小结
• 2.2.2 LC-ESI-MS分析
• 31PNMR与HPLC分析'>2.2.2.1 DIPP-t-Leu与正丁醇反应体系的³¹PNMR与HPLC分析
• 2.2.2.2 DIPP-t-Leu与正丁醇反应体系的LC-ESI-MS分析
• 31PNMR与HPLC分析'>2.2.2.3 DIPP-Phe与9-芴甲醇反应体系的³¹PNMR与HPLC分析
• 2.2.2.4 DIPP-Phe与9-芴甲醇反应体系的LC-ESI-MS分析
• n）分析'>2.2.2.5 DIPP-Phe与9-芴甲醇反应体系的电喷雾多级质谱（ESI-MSⁿ）分析
• 2.2.2.6 LC-ESI-MS分析小节
• 2.3 可能的反应机理
• 2.4 本章小结
• 附:O,O-二异丙基-N-磷酰化氨基酸波谱数据
• 第三章 N-磷酰化氨基酸不对称酯交换反应条件的优化
• 3.1 亲核试剂（ROH）对N-磷酰化氨基酸不对称酯交换反应的影响
• 3.2 溶剂对N-磷酰化氨基酸不对称酯交换反应的影响
• 3.3 PH对不对称酯交换反应的影响
• 3.4 催化剂对不对称酯交换反应的影响
• 3.5 反应温度及时间对不对称酯交换反应的影响
• 3.6 氨基酸侧链基团对不对称酯交换反应的影响
• 3.7 理论计算
• 3.8 本章小节
• 第四章 N-磷酰化氨基酸在成肽过程中手性选择效应的研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 试剂与仪器
• 4.1.2 原料合成
• 4.2 合成方案对产物消旋的影响
• 4.2.1 HPLC研究消旋
• 31PNMR技术对反应消旋的研究'>4.2.2³¹PNMR技术对反应消旋的研究
• 4.3 氨基酸手性选择的发现
• 4.4 合成磷酰化二肽过程的手性选择
• 4.4.1 DIPP-L-AIa与L/D.PheOMe
• 4.4.2 DIPP-L-AIa与L/D.LeuOMe
• 4.5 合成磷酰化三肽过程的手性选择
• 4.6 理论计算
• 4.7 本章小结
• 附:磷酰化多肽波谱数据及晶体数据
• 第五章 论文总结
• 参考文献
• 附录
• 1.论文图表索引
• 2.化合物谱图
• 3.符号缩写表
• 在学期间研究成果
• 致谢