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《美国化学会志》报道课题组二硫动态手性化学研究进展
发布时间:2022-02-13

 手性化学一直是分子科学的中心论题之一。手性作为基本化学信息,其在分子、超分子尺度的转移、传递和放大机制对理解生命体的手性起源和传递过程具有重要意义。近日,我校化学与分子工程学院曲大辉教授团队在二硫动态手性化学领域取得重要研究进展,在《美国化学会志》上报道相关研究成果(J. Am. Chem. Soc. 2022, DOI:10.1021/jacs.1c10000)。

    二硫键作为蛋白质的基本构成基元之一,其立体化学因素(即二面角和手性)对其蛋白质和多肽的结构和功能往往具有决定性作用。然而,来自于氨基酸上的手性信息是如何传递到二硫键上,且如何在复杂变构环境中实现对二硫键立体化学的动态调控,仍然是个未解之谜。近日,我校研究人员利用小分子二硫为模型,首次揭示了二硫键能够作为氢键受体,与氨基酸的酰胺键(氢键给体)形成S-S···H-N氢键,且这一从未被观测到的非共价键,在该分子体系中能够作为手性信息的重要传递媒介,使得氨基酸的中心手性信息能够有效传递到二硫键,实现对二硫动态手性的调控。同时,该分子内氢键仅在溶液相中被观测到,在固态下,X射线单晶结构显示分子间形成C=O···H-N氢键,自组装成反平行堆积的单一手性螺旋结构,且固态下二硫的立体化学呈现出与溶液相完全相反的结果,即立体发散性。该工作首次实验证明了S-S···H-N氢键的存在及其在手性传递中的关键作用,其中揭示的实验结果可能对理解二硫键在复杂超分子环境(如蛋白质)中的动态手性和功能具有启示性意义,也将二硫键这一动态分子单元作为引入到超分子化学的研究范畴。



    该研究工作由我校张琦博士完成,得到了我校田禾院士、曲大辉教授、
Ben. L. Feringa教授的悉心指导。此外,该研究工作还得到了国家自然科学基金、材料生物学与动态化学教育部前沿科学中心、上海市科技重大专项、上海科学技术委员会、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心等支持。


 相关论文信息:

Stereodivergent Chirality Transfer by Noncovalent Control of Disulfide Bonds

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c10000