Spotlight Research – 新利18网址 //m.gsbet888.com Tue, 24 Sep 2024 07:39:57 +0000 en-US hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.5.5 134510799 「Spotlight Research」吡哆醛催化的自由基过程构建C-C键 //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2024/08/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e5%90%a1%e5%93%86%e9%86%9b%e5%82%ac%e5%8c%96%e7%9a%84%e8%87%aa%e7%94%b1%e5%9f%ba%e8%bf%87%e7%a8%8b%e6%9e%84%e5%bb%bac-c%e9%94%ae.html //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2024/08/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e5%90%a1%e5%93%86%e9%86%9b%e5%82%ac%e5%8c%96%e7%9a%84%e8%87%aa%e7%94%b1%e5%9f%ba%e8%bf%87%e7%a8%8b%e6%9e%84%e5%bb%bac-c%e9%94%ae.html#respond CS editor Fri, 30 Aug 2024 00:31:43 +0000 热点研究 C-C键 Spotlight Research 吡哆醛 自由基过程 //m.gsbet888.com/?p=51080 作者:石油醚 本期热点研究,我们邀请到了本文共同第一作者,来自密歇根大学的王烨博士为我们分享。 2024年8月6日, J. Am. Chem. Soc在线发表了来自美国密歇根大学的Alison R. H. Narayan课题组题为「Nature-Inspired Radical Pyridoxal-Mediated C–C Bond Formation」的研究论文。受天然氨基酸氧化酶的启发,Alison R. H. Narayan教授利用游离的辅酶因子pyridoxal参与反应,成功以自由基的过程实现了天然无保护氨基酸及其衍生物的α-C–H官能团化反应。 “Nature-Inspired Radical Pyridoxal-Mediated C–C Bond Formation Ye Wang, Soumik Das, Kareem Aboulhosn, Sarah E. Champagne, Philipp M. Gemmel, Kevin C. Skinner, Stephen W. Ragsdale, Paul M. Zimmerman and Alison R. H. Narayan* J. Am. Chem. Soc.2024, 146, 33, 23321–23329. Doi:10.1021/jacs.4c05997” Q1. 请对“Nature-Inspired Radical Pyridoxal-Mediated C–C Bond Formation”作一个简单介绍。 受天然氨基酸氧化酶的启发,Alison R. H. Narayan利用游离的辅酶因子pyridoxal参与反应,成功以自由基的过程实现了天然无保护氨基酸及其衍生物的α-C–H官能团化反应。首先探索了氨基酸酯和pyridoxal辅因子在碱性条件形成的quinonoid中间体(酶催化反应关键中间体)的反应条件,通过筛选各种氧化剂和其他反应试剂,成功实现了Togni II试剂和苯乙烯体系与天然氨基酸甲酯的α-C–H官能团化。1H NMR,UV-Vis,以及EPR实验研究证实关键quinonoid中间体的形成以及Togni II试剂加入发生单电子氧化反应过程。进一步通过副产物的分离表征以及DFT计算支持单电子氧化后反应经历自由基-自由基偶联形成产物,而非自由基加成机理。在额外的锌离子条件下进一步扩展了底物范围,实现了天然无保护氨基酸的直接α-C–H官能团化反应。其他烷基碳自由基前体,如氨基酸的NHPI衍生物,Katritzky试剂等也也可兼容,进一步拓宽此策略的潜在反应性。TBHP和Langlois试剂充分兼容Kpi buffer体系,可以检测到Togni II体系的相同产物,这也为下一步探索该类型反应的酶催化系统提供了可能。此外,一些苄胺类底物的测试发现,当芳基的吸电子性足够时(Hammett参数σ>0.2),可以发生目标反应。反应的Hammett方程支持该类底物的α位拔氢形成quinonoid中间体的是该反应的决速步。总的来说,该反应首次探索了pyridoxal参与的自由基路径用于C–C偶联的可能性,为氨基酸及一级胺化合物的直接修饰提供了新的路径和启发。 Q2.在研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢? 产物氨基酸及其衍生物的水溶性,大极性,以及20种氨基酸残基的性质变化非常大导致很难预测产物极性,外加偶尔还发生一些意料之外的副反应和反应体系本身的产物多样化(目标化合物<50%),使得目标产物的分离纯化非常困难。我们通过酸碱洗涤和萃取手段,包括甲醇正己烷萃取去除苄基自偶联产物,获得初步纯化的反应产物混合物,进一步通过HPLC-MS分离纯化获得目标化合物。 也正是由于反应体系的复杂性,关键副产物19的分离表征也较为困难。我们首先通过溴代底物外加溴代底物特殊的同位素比例确定了副产物的来源,进一步通过质谱以及机理分析推测了副产物很可能来自于自由基中间体的共轭异构体,最终通过萃取和HPLC-MS分离纯化分离表征了副产物19。 机理研究,尤其是区分最近其他相关文献的自由基加成和我们设计的自由基-自由基偶联也比较烧脑。总的来说,我们通过核磁观察到了quinonoid中间体的形成,UV-Vis以及EPR支持单电子氧化过程的发生,并很可能形成了关键自由基中间体3。此外我们也尝试了各类自由基捕获实验,然而由于氨基酸α位的特殊性,TEMPO捕获产物不稳定,DMPO则和quinonoid中间体具有背景反应,难以区分是否经历自由基。最后我们通过副产物19和目标化合物16的比例加上计算分析,支持反应通过自由基-自由基偶联而非自由基加成。 Q3. 将来想继续研究化学的哪个方向呢? 酶催化的非天然反应,我希望可以设计一种策略帮助化学家快速找到非天然反应的适用酶,或者提高筛选寻找具有非天然反应活性的酶的成功率。 Q4. 最后,有什么想对各位读者说的吗? 我想分享在有机所求学的时候,马大为老师和我的导师游书力都教导过的一句话:做具有自己特色的化学。另外还想说的就是做有用的化学。 作者教育背景简介   教育背景: University of Michigan (UM), Ann Arbor, USA 12/2023-Present Research Investigator, Prof. Alison R. H. Narayan University of Michigan (UM), Ann Arbor, USA 09/2019-12/2023 […]

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到了本文共同第一作者,来自密歇根大学的王烨博士为我们分享。

2024年8月6日, J. Am. Chem. Soc在线发表了来自美国密歇根大学的Alison R. H. Narayan课题组题为「Nature-Inspired Radical Pyridoxal-Mediated C–C Bond Formation」的研究论文。受天然氨基酸氧化酶的启发,Alison R. H. Narayan教授利用游离的辅酶因子pyridoxal参与反应,成功以自由基的过程实现了天然无保护氨基酸及其衍生物的α-C–H官能团化反应。

“Nature-Inspired Radical Pyridoxal-Mediated C–C Bond Formation

Ye Wang, Soumik Das, Kareem Aboulhosn, Sarah E. Champagne, Philipp M. Gemmel, Kevin C. Skinner, Stephen W. Ragsdale, Paul M. Zimmerman and Alison R. H. Narayan*

J. Am. Chem. Soc.2024, 146, 33, 23321–23329. Doi:10.1021/jacs.4c05997”

Q1. 请对“Nature-Inspired Radical Pyridoxal-Mediated C–C Bond Formation”一个简单介绍。

受天然氨基酸氧化酶的启发,Alison R. H. Narayan利用游离的辅酶因子pyridoxal参与反应,成功以自由基的过程实现了天然无保护氨基酸及其衍生物的α-C–H官能团化反应。首先探索了氨基酸酯和pyridoxal辅因子在碱性条件形成的quinonoid中间体(酶催化反应关键中间体)的反应条件,通过筛选各种氧化剂和其他反应试剂,成功实现了Togni II试剂和苯乙烯体系与天然氨基酸甲酯的α-C–H官能团化。1H NMR,UV-Vis,以及EPR实验研究证实关键quinonoid中间体的形成以及Togni II试剂加入发生单电子氧化反应过程。进一步通过副产物的分离表征以及DFT计算支持单电子氧化后反应经历自由基-自由基偶联形成产物,而非自由基加成机理。在额外的锌离子条件下进一步扩展了底物范围,实现了天然无保护氨基酸的直接α-C–H官能团化反应。其他烷基碳自由基前体,如氨基酸的NHPI衍生物,Katritzky试剂等也也可兼容,进一步拓宽此策略的潜在反应性。TBHP和Langlois试剂充分兼容Kpi buffer体系,可以检测到Togni II体系的相同产物,这也为下一步探索该类型反应的酶催化系统提供了可能。此外,一些苄胺类底物的测试发现,当芳基的吸电子性足够时(Hammett参数σ>0.2),可以发生目标反应。反应的Hammett方程支持该类底物的α位拔氢形成quinonoid中间体的是该反应的决速步。总的来说,该反应首次探索了pyridoxal参与的自由基路径用于C–C偶联的可能性,为氨基酸及一级胺化合物的直接修饰提供了新的路径和启发。

Q2.在研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢?

  1. 产物氨基酸及其衍生物的水溶性,大极性,以及20种氨基酸残基的性质变化非常大导致很难预测产物极性,外加偶尔还发生一些意料之外的副反应和反应体系本身的产物多样化(目标化合物<50%),使得目标产物的分离纯化非常困难。我们通过酸碱洗涤和萃取手段,包括甲醇正己烷萃取去除苄基自偶联产物,获得初步纯化的反应产物混合物,进一步通过HPLC-MS分离纯化获得目标化合物。
  2. 也正是由于反应体系的复杂性,关键副产物19的分离表征也较为困难。我们首先通过溴代底物外加溴代底物特殊的同位素比例确定了副产物的来源,进一步通过质谱以及机理分析推测了副产物很可能来自于自由基中间体的共轭异构体,最终通过萃取和HPLC-MS分离纯化分离表征了副产物19。
  3. 机理研究,尤其是区分最近其他相关文献的自由基加成和我们设计的自由基-自由基偶联也比较烧脑。总的来说,我们通过核磁观察到了quinonoid中间体的形成,UV-Vis以及EPR支持单电子氧化过程的发生,并很可能形成了关键自由基中间体3。此外我们也尝试了各类自由基捕获实验,然而由于氨基酸α位的特殊性,TEMPO捕获产物不稳定,DMPO则和quinonoid中间体具有背景反应,难以区分是否经历自由基。最后我们通过副产物19和目标化合物16的比例加上计算分析,支持反应通过自由基-自由基偶联而非自由基加成。

Q3. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

酶催化的非天然反应,我希望可以设计一种策略帮助化学家快速找到非天然反应的适用酶,或者提高筛选寻找具有非天然反应活性的酶的成功率。

Q4. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

我想分享在有机所求学的时候,马大为老师和我的导师游书力都教导过的一句话:做具有自己特色的化学。另外还想说的就是做有用的化学。

作者教育背景简介

 

教育背景:

  • University of Michigan (UM), Ann Arbor, USA 12/2023-Present

Research Investigator, Prof. Alison R. H. Narayan

  • University of Michigan (UM), Ann Arbor, USA 09/2019-12/2023

Postdoctoral Fellow, Prof. Alison R. H. Narayan

  • Shanghai Institute of Organic Chemistry (SIOC), Chinese Academy of Sciences, China 09/2014-06/2019

Ph.D. in Organic Chemistry, Prof. ShuLi You

  • Sichuan University (SCU), China 09/2010-06/2014

B.S. in Chemistry

请登陆TCI试剂官网查看更多内容
https://www.tcichemicals.com/CN/zh/
//m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2024/08/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e5%90%a1%e5%93%86%e9%86%9b%e5%82%ac%e5%8c%96%e7%9a%84%e8%87%aa%e7%94%b1%e5%9f%ba%e8%bf%87%e7%a8%8b%e6%9e%84%e5%bb%bac-c%e9%94%ae.html/feed 0 51080
「Spotlight Research」人工搭建自由基环化酶 //m.gsbet888.com/interview/2024/08/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e4%ba%ba%e5%b7%a5%e6%90%ad%e5%bb%ba%e8%87%aa%e7%94%b1%e5%9f%ba%e7%8e%af%e5%8c%96%e9%85%b6.html //m.gsbet888.com/interview/2024/08/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e4%ba%ba%e5%b7%a5%e6%90%ad%e5%bb%ba%e8%87%aa%e7%94%b1%e5%9f%ba%e7%8e%af%e5%8c%96%e9%85%b6.html#respond CS editor Wed, 28 Aug 2024 00:00:00 +0000 新利官方网站 Spotlight Research 人工搭建 环化酶 自由基 //m.gsbet888.com/?p=51039 作者:石油醚 本期热点研究,我们邀请到了本文共同第一作者,来自巴塞尔大学的博士生陈栋萍为我们分享。 2024年7月19日, Nature Chemistry在线发表了来自瑞士巴塞尔大学的Thomas R. Ward教授课题组题为「An Evolved Artificial Radical Cyclase Enables the Construction of Bicyclic Terpenoid Scaffolds via an H-Atom Transfer Pathway」的研究论文。基于生物素和链霉亲和素的强亲和力,作者通过在工程化改造的嵌合链霉亲和素中锚定生物素[Co(schiff-base)] 的人造辅因子而构建了人工自由基环化酶(ARCase)。经过计算辅助的蛋白改造以及两轮定向进化获得的最佳突变体可以顺利地催化自由基环化反应,一步合成具有cis-5-6-稠环结构和高对映选择性的双环产物。QM/MM计算以及单晶结构证明突变引入的组氨酸残基与催化中心的钴原子具有配位作用。通过对反应过程的实时监测,揭露了ARCase 成功地催化了一个包含两步反应的级联过程,即钴氢介导的自由基环化和共轭还原反应。此外,ARCase对二烯酮底物的变化表现出较好的耐受性,并且结合化学合成与酶合成策略,可以快速实现萜类化合物中的三环骨架的手性构建, 展示了其在复杂萜类化合物甚至药物分子合成中的潜力。 “An Evolved Artificial Radical Cyclase Enables the Construction of Bicyclic Terpenoid Scaffolds via an H-Atom Transfer Pathway. Dongping Chen‡, Xiang Zhang‡ Anastassia Andreevna Vorobieva, Ryo Tachibana, Alina Stein, Roman P. Jakob, Zhi Zou, Damian Alexander Graf, Ang Li, Timm Maier, Bruno E. Correia*, Thomas R. Ward* Nat.Chem. 2024. Doi: 10.1038/s41557-024-01562-5” Q1. 请对“An Evolved Artificial Radical Cyclase Enables the Construction of Bicyclic Terpenoid Scaffolds via an H-Atom Transfer Pathway”作一个简单介绍。 自然界利用天然萜类环化酶通过阳离子机制可以产生复杂的萜类化合物,但其他的反应途径比如自由基环化途径却尚未得到充分地探索。金属催化的氢原子转移(M-HAT)反应可以高效地实现非活化烯烃的氢官能团化,进而为从链状多烯前体到多环萜类骨架提供了一种有效的转化策略。人工金属酶是一种可以将均相催化体系高效地引入到基因可控的蛋白质骨架中的催化模式,为将非天然的 M-HAT 反应引入进自然界的生物催化提供了一个可靠的策略。在该工作中,依赖于生物素和链霉亲和素的强亲和力,我们报道了基于M-HAT 反应的人工自由基环化酶(ARCase)的设计和构建。我们首先设计并合成了多个生物素连接的、Salophen作为配体的钴金属化合物,并通过条件优化获得了表现最佳的金属化合物作为ARCase的人工辅因子。我们进一步与瑞士洛桑理工学院的Correia课题组合作,设计并构建了嵌合型的链霉亲和素的蛋白骨架库,通过在活化中心上方引入长度不一、形状各异的环片段来增强其密闭性。借助基于细胞裂解液的快速筛选和纯化蛋白的进一步验证,我们成功获得了活性和选择性均进一步提高的嵌合链霉亲和素ARCase的蛋白骨架,并发现该骨架成功地嵌入了16个氨基酸序列的、含α螺旋结构的环片段。经过两轮蛋白改造,我们发现了一个含双突变体的ARCase可以构建具有cis-5-6-稠环结构的双环环化产物, 并且选择性高达 97% ee。通过QM/MM计算以及单晶结构解析, 我们确认了突变引入的组氨酸残基与催化中心的钴原子的配位作用。我们推测该配位作用不仅可以进一步稳定人工辅因子在蛋白环境中的构象,而且还可以增强其的电子云密度,从而极大地提高了M-HAT反应活性。进一步通过对反应过程的实时监测,我们发现ARCase 成功地催化了一个含两步反应的级联过程,即钴氢介导的自由基环化和共轭还原反应。在底物拓展中, ARCase对二烯酮底物的变化表现出较好的耐受性,并且结合化学合成与酶合成策略,可以快速实现萜类化合物中的三环骨架的手性构建, 展示了其在复杂萜类化合物甚至药物分子合成中的潜力。 Q2.在研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢? 当我们发现双突变体能够得到不错的选择性时,我们进行了一系列的优化,然而收率还是不能提高。为此,我们苦恼了一段时间。我们尝试从生物催化的角度思考,是不是可能存在产物进一步转化。为此,我们把消旋的标准产物投入到反应体系中,发现了产物被进一步消耗,并且出现动力学拆分的现象。因此,我们把可能生成的副产物通过化学方法合成出来, 与酶催化反应体系进行比较,最终确认是目标产物的烯酮官能团会被进一步还原,而对反应过程的实时监测也进一步验证了我们的猜想。通过对反应结果的思考和研究,我们顺利地揭露了ARCase可以实现基于M-HAT的含两步反应的级联过程的有趣现象。 Q3.本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢? 我们的工作从开始到结束,处在组里青黄不接的过渡期,尤其是生物方面的技能急需有人能够推动课题前进,为此我也沮丧了一段时间,这也逼迫我换一个角度思考,学习并掌握推动这个课题前进所需要的生物知识。 Q4. […]

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到了本文共同第一作者,来自巴塞尔大学的博士生陈栋萍为我们分享。

2024年7月19日, Nature Chemistry在线发表了来自瑞士巴塞尔大学的Thomas R. Ward教授课题组题为「An Evolved Artificial Radical Cyclase Enables the Construction of Bicyclic Terpenoid Scaffolds via an H-Atom Transfer Pathway」的研究论文。基于生物素和链霉亲和素的强亲和力,作者通过在工程化改造的嵌合链霉亲和素中锚定生物素[Co(schiff-base)] 的人造辅因子而构建了人工自由基环化酶(ARCase)。经过计算辅助的蛋白改造以及两轮定向进化获得的最佳突变体可以顺利地催化自由基环化反应,一步合成具有cis-5-6-稠环结构和高对映选择性的双环产物。QM/MM计算以及单晶结构证明突变引入的组氨酸残基与催化中心的钴原子具有配位作用。通过对反应过程的实时监测,揭露了ARCase 成功地催化了一个包含两步反应的级联过程,即钴氢介导的自由基环化和共轭还原反应。此外,ARCase对二烯酮底物的变化表现出较好的耐受性,并且结合化学合成与酶合成策略,可以快速实现萜类化合物中的三环骨架的手性构建, 展示了其在复杂萜类化合物甚至药物分子合成中的潜力。

“An Evolved Artificial Radical Cyclase Enables the Construction of Bicyclic Terpenoid Scaffolds via an H-Atom Transfer Pathway.

Dongping Chen‡, Xiang Zhang‡ Anastassia Andreevna Vorobieva, Ryo Tachibana, Alina Stein, Roman P. Jakob, Zhi Zou, Damian Alexander Graf, Ang Li, Timm Maier, Bruno E. Correia*, Thomas R. Ward*

Nat.Chem. 2024. Doi: 10.1038/s41557-024-01562-5”

Q1. 请对“An Evolved Artificial Radical Cyclase Enables the Construction of Bicyclic Terpenoid Scaffolds via an H-Atom Transfer Pathway”一个简单介绍。

自然界利用天然萜类环化酶通过阳离子机制可以产生复杂的萜类化合物,但其他的反应途径比如自由基环化途径却尚未得到充分地探索。金属催化的氢原子转移(M-HAT)反应可以高效地实现非活化烯烃的氢官能团化,进而为从链状多烯前体到多环萜类骨架提供了一种有效的转化策略。人工金属酶是一种可以将均相催化体系高效地引入到基因可控的蛋白质骨架中的催化模式,为将非天然的 M-HAT 反应引入进自然界的生物催化提供了一个可靠的策略。在该工作中,依赖于生物素和链霉亲和素的强亲和力,我们报道了基于M-HAT 反应的人工自由基环化酶(ARCase)的设计和构建。我们首先设计并合成了多个生物素连接的、Salophen作为配体的钴金属化合物,并通过条件优化获得了表现最佳的金属化合物作为ARCase的人工辅因子。我们进一步与瑞士洛桑理工学院的Correia课题组合作,设计并构建了嵌合型的链霉亲和素的蛋白骨架库,通过在活化中心上方引入长度不一、形状各异的环片段来增强其密闭性。借助基于细胞裂解液的快速筛选和纯化蛋白的进一步验证,我们成功获得了活性和选择性均进一步提高的嵌合链霉亲和素ARCase的蛋白骨架,并发现该骨架成功地嵌入了16个氨基酸序列的、含α螺旋结构的环片段。经过两轮蛋白改造,我们发现了一个含双突变体的ARCase可以构建具有cis-5-6-稠环结构的双环环化产物, 并且选择性高达 97% ee。通过QM/MM计算以及单晶结构解析, 我们确认了突变引入的组氨酸残基与催化中心的钴原子的配位作用。我们推测该配位作用不仅可以进一步稳定人工辅因子在蛋白环境中的构象,而且还可以增强其的电子云密度,从而极大地提高了M-HAT反应活性。进一步通过对反应过程的实时监测,我们发现ARCase 成功地催化了一个含两步反应的级联过程,即钴氢介导的自由基环化和共轭还原反应。在底物拓展中, ARCase对二烯酮底物的变化表现出较好的耐受性,并且结合化学合成与酶合成策略,可以快速实现萜类化合物中的三环骨架的手性构建, 展示了其在复杂萜类化合物甚至药物分子合成中的潜力。

Q2.在研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢?

当我们发现双突变体能够得到不错的选择性时,我们进行了一系列的优化,然而收率还是不能提高。为此,我们苦恼了一段时间。我们尝试从生物催化的角度思考,是不是可能存在产物进一步转化。为此,我们把消旋的标准产物投入到反应体系中,发现了产物被进一步消耗,并且出现动力学拆分的现象。因此,我们把可能生成的副产物通过化学方法合成出来, 与酶催化反应体系进行比较,最终确认是目标产物的烯酮官能团会被进一步还原,而对反应过程的实时监测也进一步验证了我们的猜想。通过对反应结果的思考和研究,我们顺利地揭露了ARCase可以实现基于M-HAT的含两步反应的级联过程的有趣现象。

Q3.本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

我们的工作从开始到结束,处在组里青黄不接的过渡期,尤其是生物方面的技能急需有人能够推动课题前进,为此我也沮丧了一段时间,这也逼迫我换一个角度思考,学习并掌握推动这个课题前进所需要的生物知识。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

目前,博士即将毕业。希望以后能够从事人工金属酶,蛋白设计,合成生物学的相关工作。

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

科学研究是一个需要不断试错、不断探索的旅途,大部分时间并不一定能够如己所愿,但贵在坚持,我们可以从这个旅途中得到多个维度的训练,而这些经验教训对以后的研究工作来说是一个宝贵的财富。我很感激在这个项目的探索过程中,我的导师Prof. Thomas R. Ward对我的耐心指导,无条件地支持和极大的鼓励,促使我快速成长并积极推动课题前进。很感激我们团队里的每一个成员的努力,他们也为这份工作的发表做出了巨大贡献。这份工作将会成为我的个人成长和职业发展中非常重要的经历。

作者教育背景简介

教育背景:

2020.08-现在,博士在读,巴塞尔大学, Prof. Thomas R Ward

2014.09-2017.07, 硕士,上海有机化学研究所, 汤文军研究员

2010.09-2014.06,学士,南京工业大学

获奖经历:

2024, Swiss Chemistry Travel Award

本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

//m.gsbet888.com/interview/2024/08/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e4%ba%ba%e5%b7%a5%e6%90%ad%e5%bb%ba%e8%87%aa%e7%94%b1%e5%9f%ba%e7%8e%af%e5%8c%96%e9%85%b6.html/feed 0 51039
「Spotlight Research」IDPi催化不对称多烯烃环化制备龙涎香 //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2024/08/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8didpi%e5%82%ac%e5%8c%96%e4%b8%8d%e5%af%b9%e7%a7%b0%e5%a4%9a%e7%83%af%e7%83%83%e7%8e%af%e5%8c%96%e5%88%b6%e5%a4%87%e9%be%99%e6%b6%8e%e9%a6%99.html //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2024/08/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8didpi%e5%82%ac%e5%8c%96%e4%b8%8d%e5%af%b9%e7%a7%b0%e5%a4%9a%e7%83%af%e7%83%83%e7%8e%af%e5%8c%96%e5%88%b6%e5%a4%87%e9%be%99%e6%b6%8e%e9%a6%99.html#respond CS editor Fri, 23 Aug 2024 22:01:04 +0000 热点研究 IDPi Spotlight Research 不对称 多烯环化 龙涎香 //m.gsbet888.com/?p=50977 作者:石油醚 本期热点研究,我们邀请到了本文共同第一作者,来自德国马克思普朗克煤炭研究所的罗娜博士为我们分享。 2024年7月31日,Nature在线发表了来自德国马克思普朗克煤炭研究所Benjamin List课题组题为「The catalytic asymmetric polyenecyclization of homofarnesol to ambrox.」的研究论文。作者发现在氟代溶剂存在下,结合具有强Brønsted酸性和空间受限的亚氨基双磷酰亚胺酯IDPi催化,通过不对称多烯烃环化,成功以良好的产率、优异的对映和非对映选择性合成乐(-)-龙涎香醚和倍半萜内酯天然产物(+)-香紫苏内酯。 “The catalytic asymmetric polyenecyclization of homofarnesol to ambrox. Na Luo, Mathias Turberg, Markus Leutzsch, Benjamin Mitschke, Sebastian Brunen, Vijay N. Wakchaure, Nils Nöthling, Mathias Schelwies, Ralf Pelzer, Benjamin List*. Nature,2024, 632, 795–801. Doi: 10.1038/s41586-024-07757-7.” Q1. 请对“The catalytic asymmetric polyenecyclization of homofarnesol to ambrox.”作一个简单介绍。 多烯环化反应是指将简单的非环状前体通过一步反应构建具有多个碳碳键以及多个立体中心的多环产物的反应。在此反应中同时实现产物分布和立体化学的精确控制对化学家来说是一项艰巨的任务,尤其将(3E,7E)-homofarnesol通过多烯环化转化为具有龙涎香味的(−)-ambrox是化学合成中一直以来的挑战。我们发现在氟代溶剂中,结合具有强Brønsted酸性和受限空间的亚氨基双磷酰亚胺酯IDPi作为催化剂能够以良好的产率以及优异的对映选择性、非对映选择性合成(-)-龙涎香醚和倍半萜内酯天然产物(+)-香紫苏内酯。实验表明该反应主要通过协同途径进行,符合Stork-Eschenmoser假设。IDPi催化剂的微型空腔环境对实现反应的选择性非常重要,而这在此之前只有酶催化能实现这种高选择性。 Q2.在研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢? 本部分研究工作中,在筛选催化反应条件调控区域选择性和对映选择性的过程中,我付出了艰辛的工作,曾尝试了无数种条件与试剂。在此期间我曾数次怀疑自己,经历多次失败使自己情绪低落。研究工作也一度进展缓慢,但正是这时来自男朋友和家人的鼓励和支持让我及时调整了状态,最终也是逐渐尝试出含氟烷烃作为关键试剂,顺利获得了理想的反应结果。 Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢? 有机合成作为实验学科,在研究工作中不仅得经常面对繁杂的实验工作,也得在众多测试数据中分析归纳出有意义的结论。在我的研究工作中,经常涉及反应物存在多个反应位点与手性中心的情况,导致产物可能存在数十个异构体,经常为了确认异构体的结构花费大量的时间。同时也得进一步合成不同性能的催化剂调控反应的选择性。最终得到反应结果后仍然需要利用包括理论计算在内的各种手段进行反应机理验证。在以上整个过程中不仅需要充足的探究精神,也需要对合成策略、物理有机以及仪器科学等方面的学科知识更为深厚的理解,这也是目前我仍需要加强的方向。 Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢? 目前我主要从事催化不对称合成工作,未来我想拓展出更多新策略、新反应,并且力求开发出有足够潜力应用于工业届的创新合成方法与新颖结构 Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗? 选择做科学研究注定不是一条容易的路,势必会经历无数坎坷与挫折。但是请相信,只要肯坚持自己的理想,一往无前地投入到自己的事业中,一定可以做出一番成就! 作者教育背景简介 教育背景: 2012-2016  湘潭大学  高分子材料与工程专业  学士学位 2016-2021  中国科学院化学研究所  有机化学专业  博士学位  导师: 王其强 研究员 2022-至今  马克思普朗克煤炭研究所  博士后 合作导师: Prof. Benjamin List 获奖经历: 湖南省优秀毕业生 博士生国家奖学金 北京市优秀毕业生 2024年获得洪堡基金会资助 本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到了本文共同第一作者,来自德国马克思普朗克煤炭研究所的罗娜博士为我们分享。

2024年7月31日,Nature在线发表了来自德国马克思普朗克煤炭研究所Benjamin List课题组题为「The catalytic asymmetric polyenecyclization of homofarnesol to ambrox.」的研究论文。作者发现在氟代溶剂存在下,结合具有强Brønsted酸性和空间受限的亚氨基双磷酰亚胺酯IDPi催化,通过不对称多烯烃环化,成功以良好的产率、优异的对映和非对映选择性合成乐(-)-龙涎香醚和倍半萜内酯天然产物(+)-香紫苏内酯。

“The catalytic asymmetric polyenecyclization of homofarnesol to ambrox.

Na Luo, Mathias Turberg, Markus Leutzsch, Benjamin Mitschke, Sebastian Brunen, Vijay N. Wakchaure, Nils Nöthling, Mathias Schelwies, Ralf Pelzer, Benjamin List*.

Nature2024, 632, 795–801. Doi: 10.1038/s41586-024-07757-7.”

Q1. 请对“The catalytic asymmetric polyenecyclization of homofarnesol to ambrox.”一个简单介绍。

多烯环化反应是指将简单的非环状前体通过一步反应构建具有多个碳碳键以及多个立体中心的多环产物的反应。在此反应中同时实现产物分布和立体化学的精确控制对化学家来说是一项艰巨的任务,尤其将(3E,7E)-homofarnesol通过多烯环化转化为具有龙涎香味的(−)-ambrox是化学合成中一直以来的挑战。我们发现在氟代溶剂中,结合具有强Brønsted酸性和受限空间的亚氨基双磷酰亚胺酯IDPi作为催化剂能够以良好的产率以及优异的对映选择性、非对映选择性合成(-)-龙涎香醚和倍半萜内酯天然产物(+)-香紫苏内酯。实验表明该反应主要通过协同途径进行,符合Stork-Eschenmoser假设。IDPi催化剂的微型空腔环境对实现反应的选择性非常重要,而这在此之前只有酶催化能实现这种高选择性。

Q2.在研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢?

本部分研究工作中,在筛选催化反应条件调控区域选择性和对映选择性的过程中,我付出了艰辛的工作,曾尝试了无数种条件与试剂。在此期间我曾数次怀疑自己,经历多次失败使自己情绪低落。研究工作也一度进展缓慢,但正是这时来自男朋友和家人的鼓励和支持让我及时调整了状态,最终也是逐渐尝试出含氟烷烃作为关键试剂,顺利获得了理想的反应结果。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

有机合成作为实验学科,在研究工作中不仅得经常面对繁杂的实验工作,也得在众多测试数据中分析归纳出有意义的结论。在我的研究工作中,经常涉及反应物存在多个反应位点与手性中心的情况,导致产物可能存在数十个异构体,经常为了确认异构体的结构花费大量的时间。同时也得进一步合成不同性能的催化剂调控反应的选择性。最终得到反应结果后仍然需要利用包括理论计算在内的各种手段进行反应机理验证。在以上整个过程中不仅需要充足的探究精神,也需要对合成策略、物理有机以及仪器科学等方面的学科知识更为深厚的理解,这也是目前我仍需要加强的方向。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

目前我主要从事催化不对称合成工作,未来我想拓展出更多新策略、新反应,并且力求开发出有足够潜力应用于工业届的创新合成方法与新颖结构

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

选择做科学研究注定不是一条容易的路,势必会经历无数坎坷与挫折。但是请相信,只要肯坚持自己的理想,一往无前地投入到自己的事业中,一定可以做出一番成就!

作者教育背景简介

教育背景:

2012-2016  湘潭大学  高分子材料与工程专业  学士学位

2016-2021  中国科学院化学研究所  有机化学专业  博士学位  导师: 王其强 研究员

2022-至今  马克思普朗克煤炭研究所  博士后 合作导师: Prof. Benjamin List

获奖经历:

湖南省优秀毕业生

博士生国家奖学金

北京市优秀毕业生

2024年获得洪堡基金会资助

本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

//m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2024/08/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8didpi%e5%82%ac%e5%8c%96%e4%b8%8d%e5%af%b9%e7%a7%b0%e5%a4%9a%e7%83%af%e7%83%83%e7%8e%af%e5%8c%96%e5%88%b6%e5%a4%87%e9%be%99%e6%b6%8e%e9%a6%99.html/feed 0 50977
「Spotlight Research」新型O-Phenylene Bisurea (OPBU)催化剂 //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2024/08/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e6%96%b0%e5%9e%8bo-phenylene-bisurea-opbu%e5%82%ac%e5%8c%96%e5%89%82.html //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2024/08/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e6%96%b0%e5%9e%8bo-phenylene-bisurea-opbu%e5%82%ac%e5%8c%96%e5%89%82.html#respond CS editor Wed, 14 Aug 2024 00:34:29 +0000 热点研究 OPBU Spotlight Research 开环聚合 新型 //m.gsbet888.com/?p=50902 作者:石油醚 本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者,来自加斯坦福大学的张嘉博士为我们分享。 2024年8月5日,J. Am. Chem. Soc.在线发表了来自斯坦福大学的Robert M. Waymouth教授团队题为「Highly Selective O-Phenylene Bisurea Catalysts for ROP: Stabilization of Oxyanion Transition State by a Semiflexible Hydrogen Bond Pocket」的研究论文。在本文中,作者开发了一种新型的O-Phenylene Bisurea (OPBU)催化剂,用于环状开链聚合(ROP)。这种催化剂不仅反应迅速、可调性强,而且选择性优异,比传统催化剂(如硫脲、尿素和TBD)高出8到120倍。OPBU催化剂能在几秒到几分钟内实现超过95%的高转化率,产生分子量精准且分散度极低的聚合物。 “Highly Selective O-Phenylene Bisurea Catalysts for ROP: Stabilization of Oxyanion Transition State by a Semiflexible Hydrogen Bond Pocket Jia Zhang, Kai Hin Lui, Rachele Zunino, Yuan Jia, Romain Morodo, Niklas Warlin, James L. Hedrick, Giovanni Talarico, Robert M. Waymouth* J. Am. Chem. Soc. 2024, ASAP, doi: 10.1021/jacs.4c04740” Q1. 请对“Highly Selective O-Phenylene Bisurea Catalysts for ROP: Stabilization of Oxyanion Transition State by a Semiflexible Hydrogen Bond Pocket”作一个简单介绍。 我们开发了一种新型的O-Phenylene Bisurea (OPBU)催化剂,用于环状开链聚合(ROP)。这种催化剂不仅反应迅速、可调性强,而且选择性优异,比传统催化剂(如硫脲、尿素和TBD)高出8到120倍。OPBU催化剂能在几秒到几分钟内实现超过95%的高转化率,产生分子量精准且分散度极低的聚合物。密度泛函理论(DFT)计算显示,催化剂通过类似于酶催化中的“氧负离子孔洞”的氢键口袋稳定氧负离子过渡态。这些新型催化剂在有机催化领域提供了新的选择,其优越的性能和可调性为控制聚合物合成带来了新的可能性。 In this study, we introduced a new type of O-Phenylene Bisurea (OPBU) catalyst for ring-opening polymerization (ROP). This […]

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者,来自加斯坦福大学的张嘉博士为我们分享。

2024年8月5日,J. Am. Chem. Soc.在线发表了来自斯坦福大学的Robert M. Waymouth教授团队题为「Highly Selective O-Phenylene Bisurea Catalysts for ROP: Stabilization of Oxyanion Transition State by a Semiflexible Hydrogen Bond Pocket」的研究论文。在本文中,作者开发了一种新型的O-Phenylene Bisurea (OPBU)催化剂,用于环状开链聚合(ROP)。这种催化剂不仅反应迅速、可调性强,而且选择性优异,比传统催化剂(如硫脲、尿素和TBD)高出8到120倍。OPBU催化剂能在几秒到几分钟内实现超过95%的高转化率,产生分子量精准且分散度极低的聚合物。

“Highly Selective O-Phenylene Bisurea Catalysts for ROP: Stabilization of Oxyanion Transition State by a Semiflexible Hydrogen Bond Pocket

Jia Zhang, Kai Hin Lui, Rachele Zunino, Yuan Jia, Romain Morodo, Niklas Warlin, James L. Hedrick, Giovanni Talarico, Robert M. Waymouth*

J. Am. Chem. Soc. 2024, ASAP, doi: 10.1021/jacs.4c04740

Q1. 请对“Highly Selective O-Phenylene Bisurea Catalysts for ROP: Stabilization of Oxyanion Transition State by a Semiflexible Hydrogen Bond Pocket一个简单介绍。

我们开发了一种新型的O-Phenylene Bisurea (OPBU)催化剂,用于环状开链聚合(ROP)。这种催化剂不仅反应迅速、可调性强,而且选择性优异,比传统催化剂(如硫脲、尿素和TBD)高出8到120倍。OPBU催化剂能在几秒到几分钟内实现超过95%的高转化率,产生分子量精准且分散度极低的聚合物。密度泛函理论(DFT)计算显示,催化剂通过类似于酶催化中的“氧负离子孔洞”的氢键口袋稳定氧负离子过渡态。这些新型催化剂在有机催化领域提供了新的选择,其优越的性能和可调性为控制聚合物合成带来了新的可能性。

In this study, we introduced a new type of O-Phenylene Bisurea (OPBU) catalyst for ring-opening polymerization (ROP). This catalyst is not only fast and easily tunable but also exhibits exceptional selectivity, outperforming traditional catalysts (such as thiourea, urea, and TBD) by 8 to 120 times. OPBU catalysts enable ROP of various monomers, achieving over 95% conversion in seconds to minutes, producing polymers with precise molecular weights and very low dispersity (Đ ≈ 1.01). Density functional theory (DFT) calculations reveal that the catalysts stabilize the oxyanion transition state via a hydrogen bond pocket similar to the “oxyanion hole” in enzymatic catalysis. These new insights provide a new class of organic catalysts with excellent performance and tunability, opening up new opportunities for controlled polymer synthesis.

Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢

在这项研究中,我们遇到了两个主要困难。首先是如何对选择性进行定量测量。以往文献中报告的新型ROP催化剂通常仅依赖GPC结果,由于GPC的精度有限,难以直接比较不同催化剂的选择性。为了解决这个问题,我们设计了一个实验,以更准确地估算链增长与链转移的选择比,从而实现了对许多之前催化剂的准确比较。

其次,关于DFT计算,我们面临了复杂的挑战。反应物复合物可以形成多种不同的构象,使得计算变得非常复杂。尽管这方面我不是专家,但我们的合作伙伴Rachele Zunino(共同一作)非常出色地解决了这个问题,成功地展示了合理的反应机制。

We encountered two main difficulties in this research. First was developing a quantitative measurement of the selectivity parameter. Previously, new selective ROP catalysts reported in the literature usually relied solely on GPC results, which are not precise enough for good comparison between different catalysts. To address this, we designed kinetic experiments to provide a more accurate estimation of the selectivity ratio of chain growth versus chain transfer, allowing us to make fair comparisons among many previous catalysts.

Second, regarding DFT calculations, we faced challenges due to the many different conformations that reactant complexes can access, making the computations very complex. Although I am not an expert in this area, our collaborator Rachele Zunino brilliantly tackled this issue and was able to demonstrate a reasonable reaction mechanism.

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

论文最大的卖点肯定是催化剂的结构设计, 但是研究过程中最耗时且挑战性最大的部分其实是收集可靠的动力学数据和pKa测量。我为了这个课题前后进行了超过一百次动力学实验,打了近千次核磁谱。这些实验对建立关系并深入理解反应机理至关重要。此外,pKa测量也非常困难,因为这些测量需要在极低浓度下进行,并且水分含量必须控制在极低水平,否则会导致测量不准确。这些繁琐的工作确实让人感到非常吃力。

The most time-consuming and overwhelming aspects were gathering reliable kinetic data and pKa measurements. To ensure accurate data, I probably conducted over a hundred kinetic experiments and nearly a thousand NMR runs. These experiments were crucial for establishing relationships and understanding the reaction mechanisms. Additionally, pKa measurements for a library of compounds were challenging due to the need for measurements at very low concentrations and maintaining an exceptionally low level of water/oxygen content to avoid inaccuracies. These tasks were indeed quite laborious and mentally demanding.

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

我最近刚刚毕业,并且进入了一家涂料公司工作。未来,我的研究将主要集中在开发高性能且环保的涂料上。我希望通过研究和开发新的涂料配方来提高产品的性能,同时减少对环境的影响。

I recently graduated and have started a position at a coatings company. In the future, my research will focus on developing high-performance and eco-friendly coatings. I aim to improve product performance while reducing environmental impact through the development of new coating formulations.

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

我希望我们的研究能够激发更多的科研人员在催化剂设计和功能化学方面的探索。科学研究是一项团队合作的工作,我要特别感谢我的团队成员,尤其是Kai Hin Lui和Rachele Zunino的鼎力相助。希望大家能继续关注和支持我们的研究成果。也祝愿大家科研顺利,多发论文。

I hope our research inspires more scientists to explore catalyst design and functional chemistry. Scientific research is a collaborative effort, and I am especially grateful to my team members and funding agencies for their support. I look forward to continued attention and support for our research results.

论文第一作者简介

教育背景:

  • 2014- 2018 Carleton College 化学学士 (advisor: Matthew Whited)
  • 2019-2024 Stanford University 化学博士 (advisor: Robert Waymouth)

本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

//m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2024/08/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e6%96%b0%e5%9e%8bo-phenylene-bisurea-opbu%e5%82%ac%e5%8c%96%e5%89%82.html/feed 0 50902
「Spotlight Research」β-硅基炔酮试剂及其应用 //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/10/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%ce%b2-%e7%a1%85%e5%9f%ba%e7%82%94%e9%85%ae%e8%af%95%e5%89%82%e5%8f%8a%e5%85%b6%e5%ba%94%e7%94%a8.html //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/10/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%ce%b2-%e7%a1%85%e5%9f%ba%e7%82%94%e9%85%ae%e8%af%95%e5%89%82%e5%8f%8a%e5%85%b6%e5%ba%94%e7%94%a8.html#respond CS editor Mon, 30 Oct 2023 00:00:22 +0000 热点研究 Spotlight Research β-硅基炔酮 偶联试剂 //m.gsbet888.com/?p=47313 作者:石油醚 本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者来自福建师范大学滕胜寒博士为我们分享。 2023年9月18日,Angew在线发表了来自南洋理工大学Teck Peng Loh教授团队题为「Thiol-Specific Silicon-Containing Conjugating Reagent: β-Silyl Alkynyl Carbonyl Compounds 」的研究论文。本文中,作者开发了β-硅基炔酮试剂,在不影响硫醇选择性的同时通过硅基的位阻效应来延缓第二次亲核加成反应的发生。此外, 引入硅基官能团可提高偶联试剂的亲脂性,从而增加血脑屏障的通透性,方便药物传递。作者利用β-硅基炔酮试剂实现了生理条件下蛋白质和含硫药物在巯基位点的选择性标记,且产物中可以完整保留含硅片段。 “Thiol-Specific Silicon-Containing Conjugating Reagent: β-Silyl Alkynyl Carbonyl Compounds” Shenghan Teng, Zhenguo Zhang, Bohan Li, Lanyang Li, Melinda Chor Li Tan, Zhenhua Jia, Teck Peng Loh* Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202311906. doi:10.1002/anie.202311906” Q1. 请对“Thiol-Specific Silicon-Containing Conjugating Reagent: β-Silyl Alkynyl Carbonyl Compounds”作一个简单介绍。 生物偶联试剂(bio-conjugating reagent)通过形成化学共价键来结合包括蛋白质在内的生物相关分子。我们在之前的工作中开发了一类炔酮氟硼酸钾盐,对有机胺具有高度选择专一性,借助B–O配位稳定反应产物,并实现了蛋白质在赖氨酸和N-末端位点的多重修饰 (Sci.Adv. 2023, 9, eadg4924)。考虑到含有巯基的半胱氨酸在蛋白质中相对丰度更低,使用硫醇特异性试剂能减少蛋白质在标记位点上的不确定性。当炔酮β-位的硼换成氢原子后,尽管偶联试剂更倾向与硫醇反应,但反应产物却不够稳定,易发生硫醇交换等副反应。因此在该工作中我们开发了β-硅基炔酮试剂,在不影响硫醇选择性的同时通过硅基的位阻效应来延缓第二次亲核加成反应的发生。此外, 引入硅基官能团可提高偶联试剂的亲脂性,从而增加血脑屏障的通透性,方便药物传递。我们利用β-硅基炔酮试剂实现了生理条件下蛋白质和含硫药物在巯基位点的选择性标记,且产物中可以完整保留含硅片段。该成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.上 (doi: 10.1002/anie.202311906)。 Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢。 在蛋白质修饰实验中,一开始我们选择用三甲基硅炔酮作为标记试剂加入到血清白蛋白(serum albumin)中。质谱分析结果显示,目标蛋白在短时间内已实现完全转化,但主要形成了脱硅基的单修饰产物。为了解决反应产物C(sp)–Si键易断裂的问题,我们尝试优化硅原子中心的取代基种类。经过实验筛选发现,当选用两当量的三乙基硅炔酮为标记试剂时,可成功获得硅基保留的单修饰蛋白产物,且对反应效率不造成影响。 Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢? 相比于普通的烷基硅炔酮试剂,含硅醚键的炔酮试剂在制备方面遇到了较大的挑战。起初我们选择二甲基硅醚官能团,但因为该结构对酸和碱都很敏感,结果始终合成不出来。之后我们尝试了相对稳定的二异丙基硅醚官能团,并且在纯化分离时用FlorisilÒ代替硅胶,最终找到了可行的合成路线。 Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢? 元素有机化学(如开发含硅和硼的有机试剂在生物正交化学和有机发光材料中的应用);过渡金属催化的偶联反应合成一系列有用分子。 Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗? 可以尝试从不同角度看待问题,打破思维定势。 作者教育背景简介 滕胜寒,出生于福建福州,在华东师范大学获得学士学位。2013-2016年在胡文浩教授的指导下进行基于羟鎓叶立德捕捉的反应研究。2016年前往新加坡南洋理工大学,在周建荣研究员课题组攻读博士学位,主要研究过渡金属催化的烯烃官能团化反应。2021年在罗德平院士课题组从事博士后工作,主要研究水相中的有机合成转化。2023年2月加入福建师范大学,目前以第一作者(含共同第一作者)的身份在Science Advances, Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Soc. Rev.和 ACS Catal.等国际知名期刊发表文章9篇。 本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者来自福建师范大学滕胜寒博士为我们分享。

2023年9月18日,Angew在线发表了来自南洋理工大学Teck Peng Loh教授团队题为「Thiol-Specific Silicon-Containing Conjugating Reagent: β-Silyl Alkynyl Carbonyl Compounds

」的研究论文。本文中,作者开发了β-硅基炔酮试剂,在不影响硫醇选择性的同时通过硅基的位阻效应来延缓第二次亲核加成反应的发生。此外, 引入硅基官能团可提高偶联试剂的亲脂性,从而增加血脑屏障的通透性,方便药物传递。作者利用β-硅基炔酮试剂实现了生理条件下蛋白质和含硫药物在巯基位点的选择性标记,且产物中可以完整保留含硅片段。

“Thiol-Specific Silicon-Containing Conjugating Reagent: β-Silyl Alkynyl Carbonyl Compounds”

Shenghan Teng, Zhenguo Zhang, Bohan Li, Lanyang Li, Melinda Chor Li Tan, Zhenhua Jia, Teck Peng Loh*

Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202311906. doi:10.1002/anie.202311906”

Q1. 请对“Thiol-Specific Silicon-Containing Conjugating Reagent: β-Silyl Alkynyl Carbonyl Compounds一个简单介绍。

生物偶联试剂(bio-conjugating reagent)通过形成化学共价键来结合包括蛋白质在内的生物相关分子。我们在之前的工作中开发了一类炔酮氟硼酸钾盐,对有机胺具有高度选择专一性,借助B–O配位稳定反应产物,并实现了蛋白质在赖氨酸和N-末端位点的多重修饰 (Sci.Adv. 2023, 9, eadg4924)。考虑到含有巯基的半胱氨酸在蛋白质中相对丰度更低,使用硫醇特异性试剂能减少蛋白质在标记位点上的不确定性。当炔酮β-位的硼换成氢原子后,尽管偶联试剂更倾向与硫醇反应,但反应产物却不够稳定,易发生硫醇交换等副反应。因此在该工作中我们开发了β-硅基炔酮试剂,在不影响硫醇选择性的同时通过硅基的位阻效应来延缓第二次亲核加成反应的发生。此外, 引入硅基官能团可提高偶联试剂的亲脂性,从而增加血脑屏障的通透性,方便药物传递。我们利用β-硅基炔酮试剂实现了生理条件下蛋白质和含硫药物在巯基位点的选择性标记,且产物中可以完整保留含硅片段。该成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.上 (doi: 10.1002/anie.202311906)。

Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢

在蛋白质修饰实验中,一开始我们选择用三甲基硅炔酮作为标记试剂加入到血清白蛋白(serum albumin)中。质谱分析结果显示,目标蛋白在短时间内已实现完全转化,但主要形成了脱硅基的单修饰产物。为了解决反应产物C(sp)–Si键易断裂的问题,我们尝试优化硅原子中心的取代基种类。经过实验筛选发现,当选用两当量的三乙基硅炔酮为标记试剂时,可成功获得硅基保留的单修饰蛋白产物,且对反应效率不造成影响。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

相比于普通的烷基硅炔酮试剂,含硅醚键的炔酮试剂在制备方面遇到了较大的挑战。起初我们选择二甲基硅醚官能团,但因为该结构对酸和碱都很敏感,结果始终合成不出来。之后我们尝试了相对稳定的二异丙基硅醚官能团,并且在纯化分离时用FlorisilÒ代替硅胶,最终找到了可行的合成路线。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

元素有机化学(如开发含硅和硼的有机试剂在生物正交化学和有机发光材料中的应用);过渡金属催化的偶联反应合成一系列有用分子。

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

可以尝试从不同角度看待问题,打破思维定势。

作者教育背景简介

滕胜寒,出生于福建福州,在华东师范大学获得学士学位。2013-2016年在胡文浩教授的指导下进行基于羟鎓叶立德捕捉的反应研究。2016年前往新加坡南洋理工大学,在周建荣研究员课题组攻读博士学位,主要研究过渡金属催化的烯烃官能团化反应。2021年在罗德平院士课题组从事博士后工作,主要研究水相中的有机合成转化。2023年2月加入福建师范大学,目前以第一作者(含共同第一作者)的身份在Science Advances, Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Soc. Rev.和 ACS Catal.等国际知名期刊发表文章9篇。

本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

//m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/10/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%ce%b2-%e7%a1%85%e5%9f%ba%e7%82%94%e9%85%ae%e8%af%95%e5%89%82%e5%8f%8a%e5%85%b6%e5%ba%94%e7%94%a8.html/feed 0 47313
「Spotlight Research」催化剂中心金属电荷性质控制产物构型的手性诱导新机制 //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/10/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e5%82%ac%e5%8c%96%e5%89%82%e4%b8%ad%e5%bf%83%e9%87%91%e5%b1%9e%e7%94%b5%e8%8d%b7%e6%80%a7%e8%b4%a8%e6%8e%a7%e5%88%b6%e4%ba%a7%e7%89%a9%e6%9e%84%e5%9e%8b%e7%9a%84.html //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/10/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e5%82%ac%e5%8c%96%e5%89%82%e4%b8%ad%e5%bf%83%e9%87%91%e5%b1%9e%e7%94%b5%e8%8d%b7%e6%80%a7%e8%b4%a8%e6%8e%a7%e5%88%b6%e4%ba%a7%e7%89%a9%e6%9e%84%e5%9e%8b%e7%9a%84.html#respond CS editor Thu, 26 Oct 2023 00:00:23 +0000 热点研究 Spotlight Research 不对称发散性催化 不对称氢转移 手性起源 钴催化 //m.gsbet888.com/?p=47252 作者:石油醚 本期热点研究,我们邀请到本文第一作者来自东华大学的博士研究生李旻昊和王泽溟一起为我们分享。 2023年10月2日,Chem期刊在线发表了来自东华大学左伟伟教授团队题为「Metal Charge-Directed Enantiodivergent Asymmetric Transfer Hydrogenation of Ketones」的研究论文。通常一种构型的配体所组成的催化剂只能制备一种构型的产物,当需要合成相反构型的产物时,以往的策略是通过构型相反的配体及相应的催化剂去构建,而合成手性配体的过程往往是步骤比较繁琐的,且不够经济和环保。但是在该文中,他们在利用胺-亚胺双膦3d金属(铁、钴、镍)配合物催化芳基烷基酮的不对称转移氢化反应时,发现了一种诱导产物产生手性的新机制。 Metal Charge-Directed Enantiodivergent Asymmetric Transfer Hydrogenation of Ketones Minhao Li, Zeming Wang, Hong Chen, Qing Huang & Weiwei Zuo*, Chem, 2023, doi: 10.1016/j.chempr.2023.09.004 Q1. 请对“Metal Charge-Directed Enantiodivergent Asymmetric Transfer Hydrogenation of Ketones”作一个简单介绍。 自然界中绝大多数具有药物活性的受体都是有手性的,如何构建手性分子一直是现代有机合成化学、生物化学及药物化学等学科研究的热点问题。手性过渡金属催化剂催化酮、亚胺的不对称氢化反应是构建手性分子的重要手段。虽然过渡金属催化剂催化的不对称反应已经取得巨大进展,但是该类催化剂手性配体的利用效率仍有提升空间。对于催化不对称氢化反应中产物的手性产生过程及机制,目前普遍的共识是:催化剂中的手性配体首先在中心金属周围建立一个手性环境,在决定产物构型的关键过渡态中,底物与手性环境之间的相互作用决定了最终产物的构型及e.e.。然而,作为催化剂核心的过渡金属,其本身物理化学性质在诱导产物建立手性过程中的作用一直被忽视,至今未被探索。我们报道了一种诱导产物产生手性的新机制:与现有的认识不同,在单一构型手性配体的存在下,催化剂中间体(氨基金属氢化物)中心金属电荷性质是决定产物醇的构型及选择性的根本因素。产物构型及e.e.与中心金属Hirshfeld电荷存在线性关系,而与中心金属的种类、氧化态及自旋态无关。基于该机制,利用3d金属丰富的电子结构性质,使用单一构型手性配体,仅依靠添加不同的非手性金属盐制备不同的预催化剂即可同时获得构型相反的两种产物。这避免了传统不对称催化反应中需要使用相反构型配体的过程,直接提高了配体在产物手性诱导中的使用效率。 Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢 遇到的困难主要在于如何在催化剂中间体中心金属和产物手性之间建立联系,如何捕捉和表征顺磁金属催化剂的中间体,以及涉及到高低自旋态的钴催化剂的DFT计算方法。 解决方法主要是多看文献、多与老师交流想法,大胆提出假设,通过不断地尝试去验证,一步步逼近最终想要的结果。除此之外,我们两个在科研上相互帮助,生活上相互鼓励,一起面对和克服遇到的各种困难,发挥各自的优势,相互配合完成了论文的各项工作。 Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢? 一方面是较长周期的零成果对自己的心态造成了影响,尤其是看到周围同学科研周期短出成果快,毕业压力增大导致对自己课题的未来比较迷茫,看不到课题的终点在哪里,有时候都要放弃了又咬牙坚持了下来,感觉这条路能坚持走下来特别辛苦; 另一方面是许多测试表征手段都是现学现用,时间紧任务重,有的甚至都没有参考文献指导,也不知道去哪里能完成测试,只能自己去恶补相关知识,联系各种平台资源,发邮件请教专业人士,这种对完全陌生领域的探索过程比较烧脑。 Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢? 金属有机和配位化学方向,但是希望是在反应方法学上能有所突破,设计一些新的配体去完成一些新反应,不要拘泥于一种反应类型。 Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗? 基础学科的研究过程往往是枯燥乏味且漫长的,我们要沉下心来脚踏实地的干,除了具有良好的心理素质,耐得住寂寞,还要多读文章、多听报告、多交流来提升自己的科学素养。此外,在实验过程中不要放过任何一个小细节,尤其是针对反常的现象和结果要反复验证、仔细推敲,结合自己所学知识分析原因,在看似杂乱无章的现象中寻找其中蕴含的规律,不要浮于表面去走马观花式搞科研,要深挖现象背后的原理,寻找科研的真谛。 在此要特别感谢左伟伟教授在整个论文工作中的悉心指导和点拨。左伟伟教授2013年在Morris教授课题组工作时以一篇Science开启了廉价金属催化的新纪元,刷新了科研界对廉价金属的认识,回国后继续保持谦虚谨慎不骄不躁的作风,他身上扎根科研、敢想敢做、一丝不苟、泰定求真的精神是值得我们一直学习的。他常常教导我们:肯吃苦,能吃苦,但不提倡一味的埋头苦干;多思考,学无止境,永远要对未知事物保持好奇心和敬畏心;你对待科研的态度决定了你能到达的高度,你思考问题的角度决定了你所涉猎知识面的广度。 作者教育背景简介 李旻昊(左) 王泽溟(右) 博士 东华大学,先进制造(金属有机催化方向) 博士 东华大学,化学 硕士 河北工业大学,有机化学 硕士 河北工业大学,有机化学 本科 燕山大学,应用化学 本科 德州学院,化学 本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到本文第一作者来自东华大学的博士研究生李旻昊王泽溟一起为我们分享。

2023年10月2日,Chem期刊在线发表了来自东华大学左伟伟教授团队题为「Metal Charge-Directed Enantiodivergent Asymmetric Transfer Hydrogenation of Ketones」的研究论文。通常一种构型的配体所组成的催化剂只能制备一种构型的产物,当需要合成相反构型的产物时,以往的策略是通过构型相反的配体及相应的催化剂去构建,而合成手性配体的过程往往是步骤比较繁琐的,且不够经济和环保。但是在该文中,他们在利用胺-亚胺双膦3d金属(铁、钴、镍)配合物催化芳基烷基酮的不对称转移氢化反应时,发现了一种诱导产物产生手性的新机制。

Metal Charge-Directed Enantiodivergent Asymmetric Transfer Hydrogenation of Ketones

Minhao Li, Zeming Wang, Hong Chen, Qing Huang & Weiwei Zuo*,

Chem, 2023, doi: 10.1016/j.chempr.2023.09.004

Q1. 请对“Metal Charge-Directed Enantiodivergent Asymmetric Transfer Hydrogenation of Ketones一个简单介绍。

自然界中绝大多数具有药物活性的受体都是有手性的,如何构建手性分子一直是现代有机合成化学、生物化学及药物化学等学科研究的热点问题。手性过渡金属催化剂催化酮、亚胺的不对称氢化反应是构建手性分子的重要手段。虽然过渡金属催化剂催化的不对称反应已经取得巨大进展,但是该类催化剂手性配体的利用效率仍有提升空间。对于催化不对称氢化反应中产物的手性产生过程及机制,目前普遍的共识是:催化剂中的手性配体首先在中心金属周围建立一个手性环境,在决定产物构型的关键过渡态中,底物与手性环境之间的相互作用决定了最终产物的构型及e.e.。然而,作为催化剂核心的过渡金属,其本身物理化学性质在诱导产物建立手性过程中的作用一直被忽视,至今未被探索。我们报道了一种诱导产物产生手性的新机制:与现有的认识不同,在单一构型手性配体的存在下,催化剂中间体(氨基金属氢化物)中心金属电荷性质是决定产物醇的构型及选择性的根本因素。产物构型及e.e.与中心金属Hirshfeld电荷存在线性关系,而与中心金属的种类、氧化态及自旋态无关。基于该机制,利用3d金属丰富的电子结构性质,使用单一构型手性配体,仅依靠添加不同的非手性金属盐制备不同的预催化剂即可同时获得构型相反的两种产物。这避免了传统不对称催化反应中需要使用相反构型配体的过程,直接提高了配体在产物手性诱导中的使用效率。

Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢

遇到的困难主要在于如何在催化剂中间体中心金属和产物手性之间建立联系,如何捕捉和表征顺磁金属催化剂的中间体,以及涉及到高低自旋态的钴催化剂的DFT计算方法。

解决方法主要是多看文献、多与老师交流想法,大胆提出假设,通过不断地尝试去验证,一步步逼近最终想要的结果。除此之外,我们两个在科研上相互帮助,生活上相互鼓励,一起面对和克服遇到的各种困难,发挥各自的优势,相互配合完成了论文的各项工作。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

一方面是较长周期的零成果对自己的心态造成了影响,尤其是看到周围同学科研周期短出成果快,毕业压力增大导致对自己课题的未来比较迷茫,看不到课题的终点在哪里,有时候都要放弃了又咬牙坚持了下来,感觉这条路能坚持走下来特别辛苦;

另一方面是许多测试表征手段都是现学现用,时间紧任务重,有的甚至都没有参考文献指导,也不知道去哪里能完成测试,只能自己去恶补相关知识,联系各种平台资源,发邮件请教专业人士,这种对完全陌生领域的探索过程比较烧脑。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

金属有机和配位化学方向,但是希望是在反应方法学上能有所突破,设计一些新的配体去完成一些新反应,不要拘泥于一种反应类型。

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

基础学科的研究过程往往是枯燥乏味且漫长的,我们要沉下心来脚踏实地的干,除了具有良好的心理素质,耐得住寂寞,还要多读文章、多听报告、多交流来提升自己的科学素养。此外,在实验过程中不要放过任何一个小细节,尤其是针对反常的现象和结果要反复验证、仔细推敲,结合自己所学知识分析原因,在看似杂乱无章的现象中寻找其中蕴含的规律,不要浮于表面去走马观花式搞科研,要深挖现象背后的原理,寻找科研的真谛。

在此要特别感谢左伟伟教授在整个论文工作中的悉心指导和点拨。左伟伟教授2013年在Morris教授课题组工作时以一篇Science开启了廉价金属催化的新纪元,刷新了科研界对廉价金属的认识,回国后继续保持谦虚谨慎不骄不躁的作风,他身上扎根科研、敢想敢做、一丝不苟、泰定求真的精神是值得我们一直学习的。他常常教导我们:肯吃苦,能吃苦,但不提倡一味的埋头苦干;多思考,学无止境,永远要对未知事物保持好奇心和敬畏心;你对待科研的态度决定了你能到达的高度,你思考问题的角度决定了你所涉猎知识面的广度。

作者教育背景简介

李旻昊(左) 王泽溟(右)
博士 东华大学,先进制造(金属有机催化方向) 博士 东华大学,化学
硕士 河北工业大学,有机化学 硕士 河北工业大学,有机化学
本科 燕山大学,应用化学 本科 德州学院,化学

本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

//m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/10/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e5%82%ac%e5%8c%96%e5%89%82%e4%b8%ad%e5%bf%83%e9%87%91%e5%b1%9e%e7%94%b5%e8%8d%b7%e6%80%a7%e8%b4%a8%e6%8e%a7%e5%88%b6%e4%ba%a7%e7%89%a9%e6%9e%84%e5%9e%8b%e7%9a%84.html/feed 0 47252
「Spotlight Research」光催化对映选择性氢磺酰化 //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/10/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e5%85%89%e5%82%ac%e5%8c%96%e5%af%b9%e6%98%a0%e9%80%89%e6%8b%a9%e6%80%a7%e6%b0%a2%e7%a3%ba%e9%85%b0%e5%8c%96.html //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/10/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e5%85%89%e5%82%ac%e5%8c%96%e5%af%b9%e6%98%a0%e9%80%89%e6%8b%a9%e6%80%a7%e6%b0%a2%e7%a3%ba%e9%85%b0%e5%8c%96.html#respond CS editor Fri, 20 Oct 2023 00:00:18 +0000 热点研究 Spotlight Research 光催化 对映选择性 氢磺酰化 //m.gsbet888.com/?p=47134 作者:石油醚 本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者,来自韩国科学技术院的曹石为我们分享。 2023年10月2日,Angew在线发表了来自韩国科学技术院Sungwoo Hong教授团队题为「Photocatalytic Enantioselective Hydrosulfonylation of α,β-Unsaturated Carbonyls with Sulfonyl Chlorides」的研究论文。在可见光驱动下,作者利用硅自由基介导的卤原子转移(XAT)策略来活化磺酰氯,从而生成磺酰基自由基。机理研究表明,激发的光催化剂可以被手性镍络合物淬灭并生成新的手性镍络合物中间体,其可以与生成的磺酰基自由基结合,以实现α,β-不饱和羰基化合物的不对称砜基化反应。 “Photocatalytic Enantioselective Hydrosulfonylation of α,β-Unsaturated Carbonyls with Sulfonyl Chlorides” Shi Cao, Doyoung Kim, Wooseok Lee, Prof. Dr. Sungwoo Hong* Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202312780., doi: 10.1002/anie.202312780. Q1. 请对“Photocatalytic Enantioselective Hydrosulfonylation of α,β-Unsaturated Carbonyls with Sulfonyl Chlorides”作一个简单介绍。 手性砜普遍存在于天然产物以及药物活性分子中。近年来,手性砜的合成越来越受到有机化学家的关注。在可见光驱动下,我们利用硅自由基介导的卤原子转移(XAT)策略来活化磺酰氯,从而生成磺酰基自由基。在进一步机理研究中,我们发现,激发的光催化剂可以被手性镍络合物淬灭并生成新的手性镍络合物中间体,该中间体可以与生成的磺酰基自由基结合,以实现α,β-不饱和羰基化合物的不对称砜基化反应。此外,我们还将此方法应用于药物分子的后期修饰中,为α-手性砜的合成提供了新的思路。 Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢 本课题第一个困难是前期反应条件的优化,对于不对称的课题,筛选的条件较多,在这点上消耗了大量的时间,幸运的是,最后得到了一个满意的结果。本课题第二个困难是机理的研究,与以往的机理有些不同,所以验证的时候需要更加细心,从多个方向来验证提出机理的合理性。同时,多与导师以及同事交流,往往问题会得到更快的解决。 Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢? 第一个是ee值和产率的同时优化,刚开始ee值达到了90多,可是产率一直上不去,最后经过大量的筛选,产率依旧上不去,最后不得不回过来更改手性配体的类型重新优化产率和ee值,这个过程大概用了三个月。第二个是机理的研究,这个过程要查阅大量的文献,提出不同的机理,大胆假设小心求证,最后得到一个比较满意的解释。 Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢? 可见光催化目前受到越来越多的关注,希望能够在此方向上发现更多有意义的反应。尽量做到所作的课题能解决一些问题,给阅读的同行一点点启发。 Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗? 做科研要“三多一少”,多做实验,多看文献,多与人交流,少偷懒。做实验尤其重要,化学是实验科学,有时候想的天花乱坠,不如开一个反应,立竿见影。 第一作者教育背景 2022–至今 KAIST, IBS,博士后,Prof. Sungwoo Hong 2017–2021 厦门大学,有机化学,博士(龚磊教授) 2014–2017 厦门大学,无机化学,硕士(章慧教授) 2009–2013 华侨大学,生物工程,学士 本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者,来自韩国科学技术院的曹石为我们分享。

2023年10月2日,Angew在线发表了来自韩国科学技术院Sungwoo Hong教授团队题为「Photocatalytic Enantioselective Hydrosulfonylation of α,β-Unsaturated Carbonyls with Sulfonyl Chlorides」的研究论文。在可见光驱动下,作者利用硅自由基介导的卤原子转移(XAT)策略来活化磺酰氯,从而生成磺酰基自由基。机理研究表明,激发的光催化剂可以被手性镍络合物淬灭并生成新的手性镍络合物中间体,其可以与生成的磺酰基自由基结合,以实现α,β-不饱和羰基化合物的不对称砜基化反应。

“Photocatalytic Enantioselective Hydrosulfonylation of α,β-Unsaturated Carbonyls with Sulfonyl Chlorides”

Shi Cao, Doyoung Kim, Wooseok Lee, Prof. Dr. Sungwoo Hong*

Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202312780., doi: 10.1002/anie.202312780.

Q1. 请对Photocatalytic Enantioselective Hydrosulfonylation of α,β-Unsaturated Carbonyls with Sulfonyl Chlorides”作一个简单介绍。

手性砜普遍存在于天然产物以及药物活性分子中。近年来,手性砜的合成越来越受到有机化学家的关注。在可见光驱动下,我们利用硅自由基介导的卤原子转移(XAT)策略来活化磺酰氯,从而生成磺酰基自由基。在进一步机理研究中,我们发现,激发的光催化剂可以被手性镍络合物淬灭并生成新的手性镍络合物中间体,该中间体可以与生成的磺酰基自由基结合,以实现α,β-不饱和羰基化合物的不对称砜基化反应。此外,我们还将此方法应用于药物分子的后期修饰中,为α-手性砜的合成提供了新的思路。

Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢

本课题第一个困难是前期反应条件的优化,对于不对称的课题,筛选的条件较多,在这点上消耗了大量的时间,幸运的是,最后得到了一个满意的结果。本课题第二个困难是机理的研究,与以往的机理有些不同,所以验证的时候需要更加细心,从多个方向来验证提出机理的合理性。同时,多与导师以及同事交流,往往问题会得到更快的解决。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

第一个是ee值和产率的同时优化,刚开始ee值达到了90多,可是产率一直上不去,最后经过大量的筛选,产率依旧上不去,最后不得不回过来更改手性配体的类型重新优化产率和ee值,这个过程大概用了三个月。第二个是机理的研究,这个过程要查阅大量的文献,提出不同的机理,大胆假设小心求证,最后得到一个比较满意的解释。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

可见光催化目前受到越来越多的关注,希望能够在此方向上发现更多有意义的反应。尽量做到所作的课题能解决一些问题,给阅读的同行一点点启发。

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

做科研要“三多一少”,多做实验,多看文献,多与人交流,少偷懒。做实验尤其重要,化学是实验科学,有时候想的天花乱坠,不如开一个反应,立竿见影。

第一作者教育背景

2022–至今 KAIST, IBS,博士后,Prof. Sungwoo Hong

2017–2021 厦门大学,有机化学,博士(龚磊教授)

2014–2017 厦门大学,无机化学,硕士(章慧教授)

2009–2013 华侨大学,生物工程,学士

本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

//m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/10/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e5%85%89%e5%82%ac%e5%8c%96%e5%af%b9%e6%98%a0%e9%80%89%e6%8b%a9%e6%80%a7%e6%b0%a2%e7%a3%ba%e9%85%b0%e5%8c%96.html/feed 0 47134
「Spotlight Research」以简单炔烃不对称合成α,α-二芳基酮 //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/09/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e4%bb%a5%e7%ae%80%e5%8d%95%e7%82%94%e7%83%83%e4%b8%8d%e5%af%b9%e7%a7%b0%e5%90%88%e6%88%90%ce%b1%ce%b1-%e4%ba%8c%e8%8a%b3%e5%9f%ba%e9%85%ae.html //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/09/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e4%bb%a5%e7%ae%80%e5%8d%95%e7%82%94%e7%83%83%e4%b8%8d%e5%af%b9%e7%a7%b0%e5%90%88%e6%88%90%ce%b1%ce%b1-%e4%ba%8c%e8%8a%b3%e5%9f%ba%e9%85%ae.html#respond CS editor Thu, 28 Sep 2023 00:00:21 +0000 热点研究 Spotlight Research α α-二芳基酮 不对称 简单炔烃 //m.gsbet888.com/?p=46885 作者:石油醚 本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者来自新加坡国立大学的博士生周雪婷为我们分享。 2023年9月19日,Angew在线发表了来自新加坡国立大学化学系卢一新教授团队题为「Enantioselective De Novo Synthesis of α,α-Diaryl Ketones from Alkynes」的研究论文。本文中,作者采用光促进手性膦酸催化炔烃不对称官能团化,发展了一种全新的α,α-二芳基酮不对称合成方法,并将其应用于药物和活性分子的合成。本文为制备手性α,α-二芳基酮开辟了新的道路。 “Enantioselective De Novo Synthesis of α,α-Diaryl Ketones from Alkynes. Zhou Zhao, Rachel O’Dea, Kim Wendrich, Nafizul Kazi and Malte Gersch* Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202310078. doi: 10.1002/anie.202310078” Q1. 请对“Enantioselective De Novo Synthesis of α,α-Diaryl Ketones from Alkynes”作一个简单介绍。 手性α,α-芳基酮广泛存在于生物活性分子中,因此发展合成它们的方法受到了广泛关注。然后,目前的策略主要集中于α,α-烷基芳基酮的不对合成,并且集中于含季碳骨架的构建。对于在合成上更有挑战性的含叔碳手性α,α-二芳基酮的报道特别少,因此我们设计采用光促进手性膦酸催化炔烃不对称官能团化,发展了一种全新的α,α-二芳基酮不对称合成方法,并将其应用于药物和活性分子的合成。 Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢。 在研究的初期阶段是很艰难的,经过半年的筛选才找到合适的手性膦酸催化剂和混合溶剂体系来达到优异的对映选择性。这个过程虽然困难,但是在这个过程中得到了锻炼,学习到了很多技能。 Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢? 是有的,在我们找到合适的手性膦酸催化剂之后,ee值一直停留在80%左右,经过很多尝试,一直都提高不了。经过三个多月的条件系统筛选,依然提高不了,本来就要打算放弃这个课题了,偶然发现别人文章中的混合溶剂,受到了启发,接着通过细调混合溶剂的比例,成功得到了优异的对映选择性。这个过程中锻炼了自己的耐心,要不断思考,会有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的快感。 Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢? 希望继续从事不对称催化方向的研究,并希望能够研究手性的起源,以及与AI结合的不对称催化。 Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗? 欢迎更多化学领域的研究者加入不对称催化的大家庭。 作者教育背景简介 教育背景: 2016-2020西南交通大学 学士 2020-2021新加坡国立大学 硕士 2021-至今 新加坡国立大学 在读博士生 本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者来自新加坡国立大学的博士生周雪婷为我们分享。

2023年9月19日,Angew在线发表了来自新加坡国立大学化学系卢一新教授团队题为「Enantioselective De Novo Synthesis of α,α-Diaryl Ketones from Alkynes」的研究论文。本文中,作者采用光促进手性膦酸催化炔烃不对称官能团化,发展了一种全新的α,α-二芳基酮不对称合成方法,并将其应用于药物和活性分子的合成。本文为制备手性α,α-二芳基酮开辟了新的道路。

“Enantioselective De Novo Synthesis of α,α-Diaryl Ketones from Alkynes.

Zhou Zhao, Rachel O’Dea, Kim Wendrich, Nafizul Kazi and Malte Gersch*

Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202310078. doi: 10.1002/anie.202310078”

Q1. 请对“Enantioselective De Novo Synthesis of α,α-Diaryl Ketones from Alkynes一个简单介绍。

手性α,α-芳基酮广泛存在于生物活性分子中,因此发展合成它们的方法受到了广泛关注。然后,目前的策略主要集中于α,α-烷基芳基酮的不对合成,并且集中于含季碳骨架的构建。对于在合成上更有挑战性的含叔碳手性α,α-二芳基酮的报道特别少,因此我们设计采用光促进手性膦酸催化炔烃不对称官能团化,发展了一种全新的α,α-二芳基酮不对称合成方法,并将其应用于药物和活性分子的合成。

Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢

在研究的初期阶段是很艰难的,经过半年的筛选才找到合适的手性膦酸催化剂和混合溶剂体系来达到优异的对映选择性。这个过程虽然困难,但是在这个过程中得到了锻炼,学习到了很多技能。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

是有的,在我们找到合适的手性膦酸催化剂之后,ee值一直停留在80%左右,经过很多尝试,一直都提高不了。经过三个多月的条件系统筛选,依然提高不了,本来就要打算放弃这个课题了,偶然发现别人文章中的混合溶剂,受到了启发,接着通过细调混合溶剂的比例,成功得到了优异的对映选择性。这个过程中锻炼了自己的耐心,要不断思考,会有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的快感。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

希望继续从事不对称催化方向的研究,并希望能够研究手性的起源,以及与AI结合的不对称催化。

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

欢迎更多化学领域的研究者加入不对称催化的大家庭。

作者教育背景简介

教育背景:

2016-2020西南交通大学 学士

2020-2021新加坡国立大学 硕士

2021-至今 新加坡国立大学 在读博士生

本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

//m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/09/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e4%bb%a5%e7%ae%80%e5%8d%95%e7%82%94%e7%83%83%e4%b8%8d%e5%af%b9%e7%a7%b0%e5%90%88%e6%88%90%ce%b1%ce%b1-%e4%ba%8c%e8%8a%b3%e5%9f%ba%e9%85%ae.html/feed 0 46885
「Spotlight Research」 Ubiquitin以及Ubiquitin-like protein的C末端进行修饰酰肼的中间体 //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/09/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d-ubiquitin%e4%bb%a5%e5%8f%8aubiquitin-like-protein%e7%9a%84c%e6%9c%ab%e7%ab%af%e8%bf%9b%e8%a1%8c%e4%bf%ae%e9%a5%b0%e9%85%b0%e8%82%bc%e7%9a%84%e4%b8%ad%e9%97%b4.html //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/09/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d-ubiquitin%e4%bb%a5%e5%8f%8aubiquitin-like-protein%e7%9a%84c%e6%9c%ab%e7%ab%af%e8%bf%9b%e8%a1%8c%e4%bf%ae%e9%a5%b0%e9%85%b0%e8%82%bc%e7%9a%84%e4%b8%ad%e9%97%b4.html#respond CS editor Wed, 27 Sep 2023 00:30:11 +0000 热点研究 C末端修饰 Spotlight Research 酰肼的中间体 //m.gsbet888.com/?p=46881 作者:石油醚 本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者来自马克思普朗克分子生理学研究所的博士研究生赵洲为我们分享。 2023年9月15日,JACS在线发表了来自德国马克思普朗克分子生理学研究所Malte Gersch教授团队题为「Native Semisynthesis of Isopeptide-Linked Substrates for Specificity Analysis of Deubiquitinases and Ubl Proteases」的研究论文。在本工作中作者表达纯化出ubiquitin以及其他几种ubiquitin-like protein的C末端进行修饰,得到酰肼的中间体,这一中间体可以通过一步简单的反应制备由赖氨酸连接的荧光偏振底物。 “Native Semisynthesis of Isopeptide-Linked Substrates for Specificity Analysis of Deubiquitinases and Ubl Proteases. Zhou Zhao, Rachel O’Dea, Kim Wendrich, Nafizul Kazi and Malte Gersch* J. Am. Chem. Soc., 2023, doi: 10.1021/jacs.3c04062” Q1. 请对“Native Semisynthesis of Isopeptide-Linked Substrates for Specificity Analysis of Deubiquitinases and Ubl Proteases”作一个简单介绍。 在本工作中我们表达纯化出ubiquitin以及其他几种ubiquitin-like protein的C末端进行修饰,得到酰肼的中间体,这一中间体可以通过一步简单的反应制备由赖氨酸连接的荧光偏振底物。至此,我们获得了一系列由异肽键连接的荧光底物,这也是最为接近自然状态的底物。最为关键的是,我们在后续的纯化分离的过程中并不是采用HPLC,而是采用FPLC进行纯化。针对每一种蛋白,我们都优化了不同的纯化策略,使用不同的色谱柱,最终保证蛋白的结构是正确折叠的。圆二色谱的结果也证明我们的底物是具有正确构象的,荧光偏振测试也表明底物可以被相应的蛋白酶完全切割。我们随后对不同的去泛素化酶(DUB)和Ubiquitin-like蛋白酶(ULP)。其中最为值得注意的是USPL1,USP16和USP36。USPL1是一个去SUMO化酶,荧光偏振的实验证明其对SUMO2的选择性大大高于SUMO1。我们又利用结构生物学手段,测定了USPL1和SUMO2/3的晶体结构,进一步分析验证了其选择性的结构基础。而USP16和USP36是已经报道具有去泛素化和去Fubi化酶活,我们的荧光偏振测试表现这两个酶也具有去ISG15酶活,这也是目前报道的仅有的可以具有三重特异性的去泛素化酶。后续我们也会利用这类底物探索更多的酶特异性。 Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢 基于泛素和泛素样蛋白的探针和底物最大的痛点是蛋白是否可以正确折叠。以往制备这类底物需要使用有机溶剂进行纯化分离,冻干后溶解在DMSO中,最后再稀释到缓冲液中,而这一过程中很大一部分蛋白无法重新折叠,这意味着这部分蛋白无法被相应的蛋白酶识别,直接导致生物活性测试的结果无法定量研究。而我们经过大量尝试,综合利用尺寸排阻色谱,离子交换色谱以及疏水相互作用色谱等技术,获得了纯度高且质量优的荧光偏振底物。这种策略也可以进一步用于其他高质量底物和探针的开发工作中。 Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢? 蛋白纯化是最为痛苦的环节。因为蛋白接上了的TAMRA后,其性质变化很大,很容易在特定的pH析出。所以我们试了很多溶液和不同的色谱柱。目前我们仍在优化纯化的方法,期待可以得到更为通用的方法并且探索其他ubiquitin-like protein。 Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢? 本人博士期间主要研究去泛素化酶,这类酶可能是很好的药物研发靶点,希望后续能开展一些药物筛选的工作,发现具有全新机制的调节剂作为化学探针或者药物研发的先到化合物。 Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗? 如果感兴趣我们的底物,可以联系我们。 本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者来自马克思普朗克分子生理学研究所的博士研究生赵洲为我们分享。

2023年9月15日,JACS在线发表了来自德国马克思普朗克分子生理学研究所Malte Gersch教授团队题为「Native Semisynthesis of Isopeptide-Linked Substrates for Specificity Analysis of Deubiquitinases and Ubl Proteases」的研究论文。在本工作中作者表达纯化出ubiquitin以及其他几种ubiquitin-like proteinC末端进行修饰得到酰肼的中间体这一中间体可以通过一步简单的反应制备由赖氨酸连接的荧光偏振底物。

“Native Semisynthesis of Isopeptide-Linked Substrates for Specificity Analysis of Deubiquitinases and Ubl Proteases.

Zhou Zhao, Rachel O’Dea, Kim Wendrich, Nafizul Kazi and Malte Gersch* J. Am. Chem. Soc., 2023, doi: 10.1021/jacs.3c04062”

Q1. 请对“Native Semisynthesis of Isopeptide-Linked Substrates for Specificity Analysis of Deubiquitinases and Ubl Proteases一个简单介绍。

在本工作中我们表达纯化出ubiquitin以及其他几种ubiquitin-like protein的C末端进行修饰,得到酰肼的中间体,这一中间体可以通过一步简单的反应制备由赖氨酸连接的荧光偏振底物。至此,我们获得了一系列由异肽键连接的荧光底物,这也是最为接近自然状态的底物。最为关键的是,我们在后续的纯化分离的过程中并不是采用HPLC,而是采用FPLC进行纯化。针对每一种蛋白,我们都优化了不同的纯化策略,使用不同的色谱柱,最终保证蛋白的结构是正确折叠的。圆二色谱的结果也证明我们的底物是具有正确构象的,荧光偏振测试也表明底物可以被相应的蛋白酶完全切割。我们随后对不同的去泛素化酶(DUB)和Ubiquitin-like蛋白酶(ULP)。其中最为值得注意的是USPL1,USP16和USP36。USPL1是一个去SUMO化酶,荧光偏振的实验证明其对SUMO2的选择性大大高于SUMO1。我们又利用结构生物学手段,测定了USPL1和SUMO2/3的晶体结构,进一步分析验证了其选择性的结构基础。而USP16和USP36是已经报道具有去泛素化和去Fubi化酶活,我们的荧光偏振测试表现这两个酶也具有去ISG15酶活,这也是目前报道的仅有的可以具有三重特异性的去泛素化酶。后续我们也会利用这类底物探索更多的酶特异性。

Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢

基于泛素和泛素样蛋白的探针和底物最大的痛点是蛋白是否可以正确折叠。以往制备这类底物需要使用有机溶剂进行纯化分离,冻干后溶解在DMSO中,最后再稀释到缓冲液中,而这一过程中很大一部分蛋白无法重新折叠,这意味着这部分蛋白无法被相应的蛋白酶识别,直接导致生物活性测试的结果无法定量研究。而我们经过大量尝试,综合利用尺寸排阻色谱,离子交换色谱以及疏水相互作用色谱等技术,获得了纯度高且质量优的荧光偏振底物。这种策略也可以进一步用于其他高质量底物和探针的开发工作中。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

蛋白纯化是最为痛苦的环节。因为蛋白接上了的TAMRA后,其性质变化很大,很容易在特定的pH析出。所以我们试了很多溶液和不同的色谱柱。目前我们仍在优化纯化的方法,期待可以得到更为通用的方法并且探索其他ubiquitin-like protein。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

本人博士期间主要研究去泛素化酶,这类酶可能是很好的药物研发靶点,希望后续能开展一些药物筛选的工作,发现具有全新机制的调节剂作为化学探针或者药物研发的先到化合物。

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

如果感兴趣我们的底物,可以联系我们。

本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

//m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/09/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d-ubiquitin%e4%bb%a5%e5%8f%8aubiquitin-like-protein%e7%9a%84c%e6%9c%ab%e7%ab%af%e8%bf%9b%e8%a1%8c%e4%bf%ae%e9%a5%b0%e9%85%b0%e8%82%bc%e7%9a%84%e4%b8%ad%e9%97%b4.html/feed 0 46881
「Spotlight Research」裂解多糖单加氧酶(LPMO)催化多糖分子降解机制的研究 //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/09/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e8%a3%82%e8%a7%a3%e5%a4%9a%e7%b3%96%e5%8d%95%e5%8a%a0%e6%b0%a7%e9%85%b6%ef%bc%88lpmo%ef%bc%89%e5%82%ac%e5%8c%96%e5%a4%9a%e7%b3%96%e5%88%86%e5%ad%90%e9%99%8d.html //m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/09/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e8%a3%82%e8%a7%a3%e5%a4%9a%e7%b3%96%e5%8d%95%e5%8a%a0%e6%b0%a7%e9%85%b6%ef%bc%88lpmo%ef%bc%89%e5%82%ac%e5%8c%96%e5%a4%9a%e7%b3%96%e5%88%86%e5%ad%90%e9%99%8d.html#respond CS editor Mon, 25 Sep 2023 00:31:32 +0000 热点研究 Spotlight Research 保护性循环 多糖分子 裂解多糖单加氧酶 降解机制 //m.gsbet888.com/?p=46869 作者:石油醚 本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者来自曼彻斯特大学的赵景明博士为我们分享。 2023年9月9日,JACS在线发表了来自曼彻斯特大学Green团队题为「Mapping the Initial Stages of a Protective Pathway that Enhances Catalytic Turnover by a Lytic Polysaccharide Monooxygenase」的研究论文。和约克大学Walton组通过合作捕捉并表征了LsAA9 LPMO氧化反应中产生的两个串联模式的重要中间体Int1和Int2,通过停流光谱,定点变异,高分辨X射线吸收光谱,电子顺磁光谱的实验手段结合TD-DFT理论计算,提出Int1可能的化学结构为铜-组氨酸自由基(Cu2+-histidyl radical),Int2的结构为铜-酪氨酸自由基(Cu2+-tyrosyl radical pair)。通过反应活性研究,作者阐释了Int1和Int2对于转移氧化损伤,保护铜催化活性中心所起的关键作用。 “Mapping the Initial Stages of a Protective Pathway that Enhances Catalytic Turnover by a Lytic Polysaccharide Monooxygenase Jingming Zhao, Ying Zhuo, Daniel E. Diaz, Muralidharan Shanmugam, Abbey J. Telfer, Peter J. Lindley, Daniel Kracher, Takahiro Hayashi, Lisa S. Seibt, Florence J. Hardy, Oliver Manners, Tobias M. Hedison, Katherine A. Hollywood, Reynard Spiess, Kathleen M. Cain, Sofia Diaz-Moreno, Nigel S. Scrutton, Morten Tovborg, Paul H. Walton*, Derren J. Heyes*, and Anthony P. Green* J. Am. Chem. Soc.,2023, ASAP. Doi: 10.1021/jacs.3c06607” Q1. 请对“Mapping the Initial Stages of a Protective […]

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者来自曼彻斯特大学的赵景明博士为我们分享。

2023年9月9日,JACS在线发表了来自曼彻斯特大学Green团队题为「Mapping the Initial Stages of a Protective Pathway that Enhances Catalytic Turnover by a Lytic Polysaccharide Monooxygenase」的研究论文。和约克大学Walton组通过合作捕捉并表征了LsAA9 LPMO氧化反应中产生的两个串联模式的重要中间体Int1和Int2,通过停流光谱,定点变异,高分辨X射线吸收光谱,电子顺磁光谱的实验手段结合TD-DFT理论计算,提出Int1可能的化学结构为铜-组氨酸自由基(Cu2+-histidyl radical),Int2的结构为铜-酪氨酸自由基(Cu2+-tyrosyl radical pair)。通过反应活性研究,作者阐释了Int1和Int2对于转移氧化损伤,保护铜催化活性中心所起的关键作用。

“Mapping the Initial Stages of a Protective Pathway that Enhances Catalytic Turnover by a Lytic Polysaccharide Monooxygenase

Jingming Zhao, Ying Zhuo, Daniel E. Diaz, Muralidharan Shanmugam, Abbey J. Telfer, Peter J. Lindley, Daniel Kracher, Takahiro Hayashi, Lisa S. Seibt, Florence J. Hardy, Oliver Manners, Tobias M. Hedison, Katherine A. Hollywood, Reynard Spiess, Kathleen M. Cain, Sofia Diaz-Moreno, Nigel S. Scrutton, Morten Tovborg, Paul H. Walton*, Derren J. Heyes*, and Anthony P. Green* J. Am. Chem. Soc.,2023, ASAP. Doi: 10.1021/jacs.3c06607”

Q1. 请对“Mapping the Initial Stages of a Protective Pathway that Enhances Catalytic Turnover by a Lytic Polysaccharide Monooxygenase一个简单介绍。

裂解多糖单加氧酶(LPMO)是催化多糖分子降解的高效氧化还原酶催化剂,其活性中心是由来自His1,His78和一个主链上的NH2的三个N原子与Cu2+中心配位构成的T字型铜-组氨酸组合体(copper histidine brace),此催化中心可地针对多糖底物分子C1-H键或C4-H键进行选择性氧化羟基化反应(hydroxylation),所形成的缩醛结构随后发生快速的C-O键断裂从而生成短链单糖分子产物。LPMO的氧化机理尚未清楚,类比研究较为成熟的天然铁卟啉金属酶(heme enzymes)的氧化活性中间体Compound I(高价铁氧中间体),许多DFT理论计算研究预测了LPMO催化的氧化反应过程中的活性物种为高价态铜氧中间体(Cu2+-Ož或Cu3+-OH),然而目前并没有实验数据捕捉并表征到这样的中间体。针对以上问题,曼彻斯特大学Green组和约克大学Walton组通过合作捕捉并表征了LsAA9 LPMO氧化反应中产生的两个串联模式的重要中间体Int1和Int2,通过停流光谱,定点变异,高分辨X射线吸收光谱,电子顺磁光谱的实验手段结合TD-DFT理论计算,提出Int1可能的化学结构为铜-组氨酸自由基(Cu2+-histidyl radical),Int2的结构为铜-酪氨酸自由基(Cu2+-tyrosyl radical pair)。通过反应活性研究,我们阐释了Int1和Int2对于转移氧化损伤,保护铜催化活性中心所起的关键作用。

Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢

此研究中最大的困难是中间体一Int1的表征,Int1在野生种LsAA9 LPMO的存活时间非常短暂仅50 ms,利用冷冻淬灭技术准确捕捉Int1是一大难点。我们通过制备Y164F变体来解决这一难题,苯丙氨酸F因无法像络氨酸Y一样可提供单子给Cu中心,所以Y164F变体与氧化剂混合后只形成Int1,随后Int1自行缓慢衰减而非快速转化为Int2,Y164F变体极大稳定了Int1的存活时间,给后续Int1的光谱表征带来了便利。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

最辛苦的部分是酶分子的细胞培养与蛋白质纯化,此LPMO的基因从天然真菌体系中提取出并整合到大肠杆菌表达体系内,由于蛋白质在细胞内质空间表达,随后被前端pelB leader sequence迁移至周质空间(随后pelB被切断从而释放活性His1),导致了较低的表达量,而且光谱表征中间体时需要消耗大量的酶分子溶液,因此整个课题耗时耗力(我统计出此课题所需的全部LPMO来自至少500 升大肠杆菌培养液)。最烧脑的部分是对Int1和Int2是否是活性中间体的鉴定,由于早期一些反应条件的不完善,我们开始看到了一些假阳性的实验数据,误以为Int1是活性中间体,后来经过严格系统的条件筛查,得出两个中间体都没有直接参与催化循环的结论,这个过程中的动力学分析十分复杂。但我们也发现了两个中间体参与了转移氧化损伤的保护性循环,对Y164氨基酸的重要作用有了更全面深刻的认识。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

将来想开发高效的新酶分子用于有意义的有机转化反应中,通过定向进化技术大幅改造酶分子以提升其稳定性,反应活性与选择性,同时结合酶学光谱表征研究反应机理。

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

兴趣是最好的老师,恒心与信念是最持久的动力。

作者教育背景简介

教育背景:

2018年,瑞士巴塞尔大学生物无机化学,博士,导师Prof. Thomas R. Ward

2019至今,英国曼彻斯特大学,博后,导师:Prof. Anthony P. Green

获奖经历:

2023年8月,北京大学,第13届国际华人无机化学研讨会,口头报告,最佳海报奖

2020年7月,曼彻斯特大学,第二届曼彻斯特中英青年学者峰会,最佳报告

本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载.

//m.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/09/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e8%a3%82%e8%a7%a3%e5%a4%9a%e7%b3%96%e5%8d%95%e5%8a%a0%e6%b0%a7%e9%85%b6%ef%bc%88lpmo%ef%bc%89%e5%82%ac%e5%8c%96%e5%a4%9a%e7%b3%96%e5%88%86%e5%ad%90%e9%99%8d.html/feed 0 46869
Baidu
map