二维正交螺旋促进手性自发拆分结晶

发布日期:2022-06-01     浏览次数:次   

我院江云宝教授课题组在手性自发拆分研究方向取得新进展,有关结果近日以“Spontaneous Resolution of Helical Building Block through the Formation of Homochiral Helices in Two Dimensionsˮ 为题发表于《德国应用化学》 (Angew. Chem. Int. Ed. 2022, DOI: 10.1002/anie.202205914),并被国家自然科学基金委网站“基金要闻”报道。

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,因其不仅有助于理解自然同手性起源,也为手性物质的分离和纯化提供重要途径。但统计表明,外消旋体结晶时仅约5-10%会发生手性自发拆分,90%以上的则发生共结晶。由于晶体成核和生长过程涉及复杂的热力学和动力学因素,对于某一外消旋体能否发生自发拆分结晶至今尚无法预测,如何理性设计手性自发拆分结晶体系仍然极具挑战。  


江云宝教授课题组近年来在折叠短肽基超分子螺旋的构筑研究中取得系列进展 (J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 6605; Nat. Commun. 2019, 10, 3610; Org. Biomol. Chem. 2021, 19, 6397; Chem. Commun. 2021, 57, 1802; Chem. Commun. 2021, 57, 12562; Chem. Commun. 2022, 58, 6461),发现超分子螺旋形成中呈现同手性特征,提出系因此而保障折叠结构单元螺旋性的有效延展之故。据此,形成了构筑二维或三维超分子螺旋以驱动三维同手性延伸、促进手性自发拆分结晶的研究设想。为此,设计将乙酰丙氨酸模型分子衍生为乙酰丙氨酰胺基硫脲,后者含有β-转角结构而呈折叠构象,赋予转角结构之间氢键相互作用的特性;续于分子中苯基硫脲的苯环对位引入卤素原子,折叠分子间因此又具有穿越转角结构的卤键作用可能。固体圆二色和红外光谱、手性色谱、X-射线粉末和单晶衍射等实验表明,修饰以碘、溴和氯等卤素原子的折叠短肽衍生物分子间具有强的卤键作用,可同时形成氢键和卤键超分子螺旋,构成二维正交螺旋,驱动结晶过程中的三维同手性延伸,实现外消旋体发生手性自发拆分结晶;修饰以氟原子或不含卤素原子的折叠短肽衍生物分子无法提供卤键作用,仅形成一维氢键超分子螺旋结构,外消旋体发生共结晶。该项研究为理性构筑手性自发拆分结晶体系提供了新的思路。

研究工作在我院江云宝教授、黎朝副教授、严小胜博士(现为厦门大学药学院副教授)指导下,主要由硕士生林翔完成,硕士生寇博涵、曹金莲博士和博士生翁培敏参与部分实验工作。研究得到了国家自然科学基金(2182010200691856118215210042143500322101240)、教育部创新团队(IRT13036)和厦门市科技计划项目(3502Z20203025)的资助。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202205914

国家基金委网站报道:https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab434/info86114.htm

 

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