N—磷酸化氨基酸的合成與反應(yīng)性質(zhì)——生命化學(xué)中P-N鍵模型化合物的研究.pdf

1、為了理解P-N鍵在生命起源化學(xué)和生物化學(xué)中的可能作用，本論文系統(tǒng)地研究了模型化合物N-磷酸化氨基酸(N-phosphono-amino acids，簡稱NPAAs)的化學(xué)性質(zhì)。 氨基酸-磷酰胺內(nèi)酸酐(Cyclic acylphosphoramidates，簡稱CAPAs)是一種集磷酸-羧酸混酐和磷酰胺兩個官能團于一身的磷酸活化的氨基酸。自CAPA的結(jié)構(gòu)被提出以來，CAPAs的化學(xué)反應(yīng)幾乎沒有得到進一步的研究，所以本論文的第二章研

2、究了以甘氨酸-CAPA和丙氨酸-CAPA為代表α-CAPAs分子，通過同位素標(biāo)記實驗(18O，5N)證明了CAPA分子具有兩個親電中心。同時，CAPA和親核試劑如水，氨基酸，磷酸和甲醇分子反應(yīng)可以生成各種磷酰化產(chǎn)物，如NPAAs和N-磷上單取代的磷?；被?。 為了制備足量的NPAAs以及它們的類似物樣品來研究NPAAs的性質(zhì)和反應(yīng)活性，本論文的第三章發(fā)展了兩個合成方法。首先，利用第二章發(fā)現(xiàn)的CAPA反應(yīng)性質(zhì)優(yōu)化了偏三聚磷酸鈉(

3、Trimetaphosphate簡稱P3m)和α-氨基酸的反應(yīng)并通過此反應(yīng)在水溶液中合成大量的α-NPAAs(產(chǎn)率60～91％)。這一反應(yīng)的副產(chǎn)物無機磷酸鹽可以回收并進一步轉(zhuǎn)化為P3m，因此它是一個綠色環(huán)保的合成方法。第二，本論文發(fā)展了P3m/CaO方法用于制備非α-氨基酸的單磷?；徒沽姿峄a(chǎn)物，這一方法利用鈣離子切割并沉淀N-三聚磷酰胺衍生物的磷酸鏈。 本論文的第四章對合成的NPAAs以及它們的類似物進行了核磁-pH滴定實驗

4、，準(zhǔn)確地得到了一系列無鄰近羧基的磷酰胺類似物的磷?；鹾土柞０返拥乃峤怆x結(jié)合常數(shù)(pKas)。然而，α-NPAAs的磷31核磁-pH滴定曲線在pH=0～5的區(qū)域出現(xiàn)了反常的變化趨勢，使得對它們的磷酰基氧和羧基氧原子的pKas測定變得困難。進一步實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)分析表明α-NPAAs的磷?；鹾汪然踉拥膒Kas數(shù)值匹配，此結(jié)果為α-NPAAs的分子內(nèi)氫鍵假說提供了支持。 本論文第五章研究了NPAAs在水溶液中的各種親核反應(yīng)，

5、包括水解，N→N磷酰基轉(zhuǎn)移和N→O磷?；D(zhuǎn)移反應(yīng)。實驗結(jié)果表明NPAAs的鄰近官能團羧基和羥基可以催化NPAAs的水解；此外，本章還通過ESI串聯(lián)質(zhì)譜(正離子和負(fù)離子)研究了各種離子化狀態(tài)的NPAAs在氣相中的裂解途徑。 本論文的第六章主要研究NPAAs的生命起源化學(xué)反應(yīng)，結(jié)果表明NPAAs具有成肽和磷?；D(zhuǎn)移的能力。這一過程需要高濃度的NPAAs溶液(pH=7～8，常溫)來誘導(dǎo)二級反應(yīng)，即NPAA通過兩個分子之間的縮合生成N-