live chat
live chat
咨询电话:021-58952328
Angew. Chem. :二维正交螺旋促进折叠短肽的自发拆分结晶2022-08-14
自1848年巴斯德实现酒石酸盐对映体的拆分以来,手性自发拆分一直备受关注,因其不仅有助理解自然中的同手性起源,也为手性物质的分离和纯化提供有效途径。但是,如何理性设计自发拆分分子的结构一直极具挑战,晶体成核和生长过程涉及复杂的热力学和动力学因素。目前,仅约5-10%的外消旋化合物发生自发拆分,90%以上的外消旋化合物易于共结晶。

厦门大学江云宝教授团队在折叠短肽基超分子螺旋研究中 (J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 6605; Nat. Commun. 2019, 10, 3610; Chem. Commun. 2022, 58, 6461),观察到超分子螺旋形成中的同手性特性,认为是由此而保障折叠构筑基元螺旋性的有效延展。因此,提出通过构筑二维或三维超分子螺旋驱动三维同手性延伸、实现自发拆分结晶的研究设想。

 

 

11
藉由氢键和卤键驱动的二维正交螺旋的形成,成功实现了折叠短肽的自发拆分结晶。为此,提出将模型分子乙酰丙氨酸分子衍生为其酰胺基硫脲,后者含有β-转角结构而呈折叠构象,继续于分子中苯基硫脲的苯环对位引入卤素原子,期望通过穿越转角结构的强方向性的氢键和卤键作用延展螺旋性、驱动多维超分子螺旋的形成,达到自拆分目的。实验发现,含有强卤键能力的卤素原子I, Br, Cl的衍生物AcAI、AcABr和AcACl的外消旋体发生自发拆分结晶;而含卤键能力弱的F原子或不含卤素原子的AcAF或AcAH的外消旋体发生共结晶。

晶体结构解析表明,AcAI、AcABr和AcACl藉由氢键作用形成的超分子螺旋、维系同手性二维平面层,层间则依强方向性的C−X∙∙∙S (X = I, Br, Cl) 卤键作用,形成另一维超分子螺旋。二维氢键和卤键螺旋相互正交,保障了折叠短肽衍生物分子结晶过程中的三维同手性延伸,实现自发拆分结晶。

12
AcAF或AcAH分子间虽亦能形成氢键维系的超分子螺旋、并构成同手性二维平面层,但层间却主要依非方向性的范德华相互作用联结,呈现异手性选择性,外消旋体发生共结晶。

13
将氨基酸分子衍生为含有β-转角的折叠短肽并引入卤素取代基,赋予螺旋结构单元之间的氢键和卤键作用特性,驱动至少两个维度上的正交螺旋的形成,而保障三维同手性、实现自发拆分结晶。该策略为理性构筑自发拆分结晶体系提供了新的思路,也期望有助于自然同手性特性的理解。

文信息

Spontaneous Resolution of Helical Building Block through the Formation of Homochiral Helices in Two Dimensions

Xiang Lin, Bohan Kou, Jinlian Cao, Peimin Weng, Xiaosheng Yan, Zhao Li, Yun-Bao Jiang

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202205914

 

web聊天