折叠短肽基超分子螺旋的结构调控与同质多晶.pdf
《折叠短肽基超分子螺旋的结构调控与同质多晶.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《折叠短肽基超分子螺旋的结构调控与同质多晶.pdf(9页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第6 2卷 第5期厦门大学学报(自然科学版)V o l.6 2 N o.5 2 0 2 3年9月J o u r n a l o fX i a m e nU n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e)S e p.2 0 2 3 h t t p:j x m u.x m u.e d u.c nd o i:1 0.6 0 4 3/j.i s s n.0 4 3 8-0 4 7 9.2 0 2 2 0 5 0 0 6折叠短肽基超分子螺旋的结构调控与同质多晶汪倩倩1,林 翔1,翁培敏1,曹金莲1,严小胜1,2*,江云宝1*(1.厦门大学化学化工学院,谱学分
2、析与仪器教育部重点实验室,能源材料化学协同创新中心,福建 厦门3 6 1 0 0 5;2.厦门大学药学院,福建 厦门3 6 1 1 0 2)摘要:以丙氨酰胺基硫脲为-转角结构模板,于其N-端和C-端分别修饰以噻吩和间碘代苯基,合成折叠短肽分子1,通过吸收光谱、圆二色光谱、核磁共振波谱、X射线单晶衍射、X射线粉末衍射和理论计算等方法,验证了其分子内存在-转角折叠结构,并探究了其超分子螺旋结构特征.结果揭示了折叠短肽分子1在乙腈中的同质多晶现象:在乙腈中加热冷却后,静置片刻即析出的块状晶体A,为动力学稳态晶体,仅形成一重氢键超分子螺旋结构;静置过夜或缓慢挥发得到的针状晶体B,为热力学稳态晶体,包含
3、氢键和卤键双重超分子螺旋,组成二维螺旋平面,并借助乙腈溶剂参与的氢键作用和尺寸效应,形成稳定的超分子三维结构.晶体B的形成依赖于乙腈溶剂的存在,在其他溶剂如甲醇、三氯甲烷和乙酸乙酯中只形成晶体A.实验结果借助晶体结构直观阐明了动力学、热力学以及溶剂调控下超分子螺旋的结构特征,对超分子螺旋的构筑和调控研究具有借鉴意义.关键词:折叠短肽;-转角;同质多晶;超分子螺旋;卤键中图分类号:O6 5 7.3 9 文献标志码:A 文章编号:0 4 3 8-0 4 7 9(2 0 2 3)0 5-0 8 2 4-0 9收稿日期:2 0 2 2-0 5-0 5 录用日期:2 0 2 2-0 5-3 0 基金项目
4、:国家自然科学基金(2 1 8 2 0 1 0 2 0 0 6,9 1 8 5 6 1 1 8,2 2 1 0 1 2 4 0,2 1 4 3 5 0 0 3,2 1 5 2 1 0 0 4)*通信作者:x s h y a n x m u.e d u.c n(严小胜);y b j i a n g x m u.e d u.c n(江云宝)引文格式:汪倩倩,林翔,翁培敏,等.折叠短肽基超分子螺旋的结构调控与同质多晶J.厦门大学学报(自然科学版),2 0 2 3,6 2(5):8 2 4-8 3 2.C i t a t i o n:WA N G Q Q,L I N X,WE N G P M,e ta
5、 l.S t r u c t u r a lr e g u l a t i o na n dp o l y m o r p h i s m o ff o l d e ds h o r tp e p t i d eb a s e ds u p r a m o l e c u l a rh e l i xJ.JX i a m e nU n i vN a tS c i,2 0 2 3,6 2(5):8 2 4-8 3 2.(i nC h i n e s e)超分子螺旋组装模式与性能紧密关联.目前调控超分子螺旋组装体一般通过动力学和热力学两种途径.动力学途径强调利用环境因素或外界刺激诱导自组装模式的改
6、变1-3.如,Y a g a i等3报道了手性偶氮苯二聚体在低温、光照或高浓度条件下,可实现从棒状空心纳米管到螺旋纤维再到左旋螺旋线圈的多层次组装形态的精确调控.热力学途径则通过分子修饰或共组装等来实现4-7.L i a n g等7以常见的氨基酸作为模型化合物,加入小分子三聚氰胺参与共组装,于纳米及微米尺度上成功构筑了螺旋结构.溶质-溶剂相互作用是长期受到关注的研究课题,超分子组装体中单体-单体和聚集体-溶剂之间的相互作用强度相似,组装体的结构和性质更易受溶剂的影响和调控,因此研究溶剂对超分子自组装过程的影响尤为重要8.如,X i n g等9设计合成了含有萘酰亚胺和胆固醇基团的高度自适应性构筑
7、单元,可在不同极性的溶剂中表现出不同的组装模式.W a n g等1 0发现微量的溶剂通过影响桥连氢键作用从而介导苯丙二肽的自组装.目前,溶剂、热力学和动力学调控下的超分子螺旋组装体大多于溶液相中观察,主要结合光谱、电镜、理论计算等手段阐明组装结构和过程.晶体结构解析有利于揭示组装体结构和分子间作用模式,为阐明溶剂、热力学和动力学影响的原因和机制提供有效途径,可与溶液相的研究互补.近年来,本课题组发展了系列基于短肽基酰胺基硫脲的折叠短肽分子,揭示了其分子内存在-转角折叠结构1 1-1 3.-转角螺旋性的传递,不仅有利于超分子螺旋的构筑,更可增强折叠短肽的结晶性能1 4-1 7.这为依据晶体结构阐
8、明超分子螺旋结构及其调控机制提供了理想的构筑基元.因此,本研究以丙氨酰胺基硫脲分子为-转角结构模板,于其N-端和C-端分别修饰以噻吩和间碘代苯基,设计合成折叠短肽分子L-1和D-1(图1),以期考察氢键、卤键单元共存时超分子螺旋的结构特征,依据晶体结构分析动力学和热力学控制下螺旋组装体结构的异同,阐明溶剂在组装过程中参与的形式和作用.第5期汪倩倩等:折叠短肽基超分子螺旋的结构调控与同质多晶h t t p:j x m u.x m u.e d u.c n图1 短肽基酰胺基硫脲分子L-1和D-1的分子结构F i g.1 M o l e c u l a r s t r u c t u r e so f
9、 s h o r t p e p t i d eb a s e dN-a m i d o t h i o u r e a sL-1a n dD-11 实验部分1.1 试剂与仪器分析纯试剂3-噻吩甲酸和3-碘异硫氰酸苯酯、色谱纯试剂乙腈购自阿拉丁公司;分析纯试剂L-和D-丙氨酸乙酯盐酸盐、1-羟基苯并三唑(HO B t)、碳化二亚胺(E D C I)购自上海毕得医药有限公司;分析纯试剂甲醇、三氯甲烷、乙酸乙酯、乙腈、无水乙醇、无水乙醚、三乙胺(T E A)、无水硫酸钠、水合肼(质量分数8 5%)、石油醚、盐酸、氨水、氯化钠等购自国药集团上海试剂公司;氘代乙腈(C D3C N)和氘代二甲基亚砜(D
10、M S O-d6)购自艾弗斯特科贸公司.B r u k e rA V 5 0 0/6 0 0MH z核磁共振(NMR)波谱仪,A g i l e n t1 2 9 0-6 5 4 5 X T超高效液相色谱高分辨四级杆飞行时间质谱联用仪,J a s c oJ-8 1 0圆二色(C D)光谱仪,岛津UV-2 7 0 0紫外-可见吸收光谱仪,O l y m p u sc k x 5 3光学显微镜,R i g a k uX t a L A BS y n e r g y和A g i l e n tS u p e r N o v aD u a lS y s t e mX射线单晶衍射仪,R i g a k
11、uS m a r t L a bS EX射线粉末衍射(P X R D)仪.1.2 化合物的合成与鉴定L-1和D-1的合成路线如图2所示.称取1.2 8g(1 0mm o l)3-噻吩甲酸,加入2 0m L三氯甲烷和1.5m L(1 0mm o l)T E A,冰水浴条件下加入2.8 7g(1 5mm o l)E D C I和2.0 3g(1 5mm o l)HO B t.搅拌反应0.5h后,加入2.2 5m L(1 5mm o l)T E A和2.3 0g(1 5mm o l)L-丙氨酸乙酯盐酸盐.室温反应过夜,减压蒸馏,除去溶剂,得到白色固体,用乙酸乙酯溶解,再依次用水、1%(质量分数)稀氨
12、水、1%(质量分数)稀盐酸和饱和氯化钠溶液萃取洗涤,得到上层澄清的有机相,用无水硫酸钠除水,减压蒸馏除去溶剂,用石油醚洗涤数次,抽滤、干燥后得到1.6 2g白色固体产物L-S A O E t,产率为7 1%.图2 L-1和D-1的合成路线F i g.2 S y n t h e t i c r o u t e so fL-1a n dD-1 将上述产物L-S A O E t溶于3 0m L乙醇中,加入4m L水合肼(质量分数8 5%),8 0加热回流反应过夜.减压蒸馏除去溶剂,加入少量乙醇,超声振荡混匀,继续减压蒸馏,重复34次,以除去过量的水合肼.依次用石油醚和乙醚洗涤,得到1.4 0g白色固
13、体产物L-S A N2H3,产率为9 2%.称取0.2 1g(1.0mm o l)L-S A N2H3和0.3 1g(1.2mm o l)3-碘异硫氰酸苯酯,加入3 0m L乙腈,室温反应6h.减压蒸馏除去溶剂,用乙醚洗涤所得固体产物,干燥后得到0.3 4g白色固体产物L-1,产率为7 3%.D-1的合成步骤同L-1,产率为7 6%.产物L-1和D-1的1H-NMR、1 3C-NMR和电喷雾电离高分辨质谱(E S I-HRM S)表征结果如下.L-1:1H-NMR(5 0 0MH z,DM S O-d6)=1 0.4 5(s,1 H),9.8 7(s,1 H),9.3 3(s,1 H),8.8
14、 2(s,1 H),8.2 7(d,J=1.7H z,1 H),8.1 3(s,1 H),7.9 0(s,1 H),7.6 5 7.6 0(m,1 H),7.5 8(d,J=4.8H z,1 H),7.5 1(d,J=7.6H z,1 H),7.1 6(t,J=8.0H z,1 H),4.2 5(s,1 H),1.3 9(d,J=7.0H z,3 H).1 3C-NMR(1 5 1MH z,DM S O-d6)=1 7 9.7 9,1 7 1.9 1,1 6 7.5 6,1 4 0.3 6,1 3 3.0 4,1 3 2.8 3,1 3 1.7 4,1 3 1.5 5,1 2 9.9 0,1
15、2 8.2 2,1 2 7.6 1,1 2 2.8 1,9 3.4 1,4 9.1 9,1 6.2 4.E S I-H R M SC1 5H1 5N4O2S2I N a+528厦门大学学报(自然科学版)2 0 2 3年h t t p:j x m u.x m u.e d u.c nm/z=4 9 6.9 5 79(计算值),4 9 6.9 5 73(测定值).D-1:1H-NMR(5 0 0MH z,DM S O-d6)=1 0.4 3(s,1 H),1 0.4 5(s,1 H),9.8 7(s,1 H),9.3 3(s,1 H),8.8 1(s,1 H),8.2 7(s,1 H),8.1 6(
16、s,1 H),7.8 9(s,1 H),7.6 2(d,J=3.4H z,1 H),7.5 8(d,J=5.0H z,1 H),7.5 1(d,J=7.8H z,1 H),7.1 6(t,J=8.0H z,1 H),4.2 5(s,1 H),1.3 9(d,J=7.0H z,3 H).1 3C-NMR(1 5 1MH z,DM S O-d6)=1 7 8.6 7,1 7 0.8 2,1 6 2.2 0,1 3 9.3 1,1 3 5.2 4,1 3 1.9 3,1 3 0.4 2,1 2 8.8 8,1 2 8.7 4,1 2 5.8 7,1 2 5.7 8,1 2 1.7 1,9 2.3 2
17、,4 7.8 3,1 5.1 9.E S I-H R M SC1 5H1 5N4O2S2I N a+m/z=4 9 6.9 5 79(计算值),4 9 6.9 5 72(测定值).1.3 晶体培养与作用能计算称取5m g的L-1或D-1,加入1m L乙腈溶剂,7 0下加热5m i n,趁热过滤,滤液密封静置2m i n,即有微小方块状晶体A析出;静置1 2h后,陆续有细小针状晶体B析出.随着晶体培育时间的延长,未观察到晶体A向晶体B的转化.选取质量良好、大小合适的晶体A和B于R i g a k uX t a L A BS y n e r g y或A g i l e n tS u p e r N
18、 o v aD u a lS y s t e m的X射线单晶衍射仪上测试单晶结构并采集数据,所有晶体均采用C uK 测试.吸收校正选择C r y s a l i s程序,直接法解析结构,非氢原子均选择S H E L X T L程序进行最小二乘法各向异性精修,氢原子为理论所得,晶体单胞参数如表1所示.化合物1的所有晶体结构均收录于剑桥晶体结构数据库,C C D C号分别为2 1 6 9 5 3 7(L-1-A)、2 1 6 9 5 3 8(L-1-B)、2 1 6 9 5 3 9(D-1-A)、2 1 6 9 5 4 0(D-1-B).理论计算采用G a u s s i a n 1 6软件,在真
19、空介质里实现,泛函为W B 9 7 X D,C、H、O、N、S原子采用6-3 1+G(d,p)基组,I原子采用L A N L 2 D Z基组.相互作用能的计算未进行基组重叠误差的校正.表1 L-1-A,L-1-B,D-1-A和D-1-B晶体的单胞参数T a b.1 C r y s t a l c e l l p a r a m e t e r so fL-1-A,L-1-B,D-1-Aa n dD-1-Bc r y s t a l s参数L-1-AL-1-BD-1-AD-1-B分子式C1 5H1 5I N4O2S2C1 5H1 5I N4O2S2C H3C NC1 5H1 5I N4O2S2C
20、1 5H1 5I N4O2S2C H3C N相对分子质量4 7 4.3 35 1 5.3 84 7 4.3 35 1 5.3 8测试温度/K9 9.8(6)2 9 3(2)9 9.9(6)9 9.9(6)晶系单斜单斜单斜单斜空间群P21P21P21P21a/9.9 9 35(2)1 4.2 4 71(3)9.9 8 80(2)1 4.2 4 97(2)b/8.7 0 97(2)4.6 4 10(1)8.7 2 03(1)4.6 4 05(1)c/1 0.3 2 42(2)1 6.0 4 03(4)1 0.3 2 72(2)1 6.0 4 71(3)/()9 09 09 09 0/()1 0 4
21、.2 5 2(2)9 0.9 3 5(2)1 0 4.2 3 0(2)9 0.9 4 1(1)/()9 09 09 09 0体积/38 7 0.9 6(3)10 6 0.4 6(4)8 7 1.8 8(3)10 6 0.9 8(3)晶体尺寸/m m30.2 6 0.1 8 0.1 20.5 2 0.1 5 0.1 30.3 2 0.2 8 0.2 60.3 5 0.1 8 0.1 22 结果与讨论2.1 溶液相中的-转角结构根据实验室前期发现1 1-1 7,推测短肽基酰胺基硫脲分子1包含分子内-转角结构,如图3(a)所示.NMR实验发现,溶剂由C D3C N转变为DM S O-d6时,L-1分
22、子中4组NH质子中NHd的化学位移值变化幅度最小,仅移动了0.1 3;而NHa、NHb和NHc的化学位移值变化显著,分别向低场移动了1.3 7,1.7 0和1.9 6.D-1分子的NH质子化学位移变化情况与L-1类似 图3(b).该现象指示N Hd质子受氢键型溶剂D M S O-d6影响较小,是因其参与形成分子内氢键所致,指示了溶液相中-转角结构的存在.乙腈溶液中1的吸收光谱和C D光谱如图3(c)所示.L-1和D-1的C D光谱呈镜像对称关系,指示C D信号源自手性丙氨酸残基.短波长2 5 0n m附近的吸收和C D信号可归属于噻吩甲酰丙氨酰胺基团.吸收628第5期汪倩倩等:折叠短肽基超分子
23、螺旋的结构调控与同质多晶h t t p:j x m u.x m u.e d u.c n光谱中,2 7 5n m处的特征吸收峰可归属于苯基硫脲生色团,对应C D光谱中有微弱的信号,是分子内手性远 程传递所致,可归因于分子内-转角结构的存在.(b)c(L-1)=c(D-1)=2m m o l/L;(c)c(L-1)=c(D-1)=4 0m o l/L.图3 化合物L-/D-1的-转角结构(a),L-/D-1中4组氮氢质子于DM S O-d6和C D3C N中的化学位移差(b),乙腈中化合物L-/D-1的吸收和C D光谱(c)F i g.3-t u r ns t r u c t u r e i nL
24、-/D-1(a),s o l v e n t a c c e s s i b i l i t yo fNHp r o t o n s i nL-/D-1t h a t i sg i v e na sN Hi nDM S O-d6m i n u sN Hi nC D3C Ns o l u t i o n s(b),a b s o r p t i o na n dC Ds p e c t r ao fL-/D-1 i nC H3C N(c)2.2 同质多晶现象折叠短肽L-1从乙腈中结晶时出现了块状晶体A和针状晶体B 图4(a),分别记为L-1-A和L-1-B晶体,体现同质多晶特征1 8:溶液静置2
25、m i n,即有微小方块状晶体L-1-A析出,为动力学控制的稳态晶体;而静置1 2h后陆续有细小针状晶体L-1-B析出,为热力学控制的稳态晶体.X射线单晶衍射测试解析表明L-1-A和L-1-B晶体单胞参数差异显著(表1),尤其后者晶胞中包含乙腈溶剂分子.将得到的L-1晶体粉末进行P X R D测试,并与L-1-A和L-1-B单晶的计算模拟结果比较 图4(b),发现L-1晶体中既包含L-1-A晶体的衍射峰,亦有L-1-B晶体的衍射峰.分别挑选一颗L-1-A晶体和一颗L-1-B晶体进行固体C D光谱测试,二者的光谱轨迹明显不同 图4(c),指示不同的晶体结构.P X R D和固体C D实验进一步支
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 折叠 短肽基超 分子 螺旋 结构 调控 同质 多晶
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。