福建物構(gòu)所復(fù)雜動態(tài)信號級聯(lián)體系研究取得新進(jìn)展

  信號傳導(dǎo)在生物體系中有著非常重要的作用，其通常利用生物體內(nèi)受體對外界的信號刺激做出響應(yīng)，并且運用相應(yīng)的生化作用對一些有用的信號進(jìn)行選擇性的級聯(lián)放大。近年來，化學(xué)研究者對如何設(shè)計復(fù)雜的多組分體系進(jìn)而模擬生物系統(tǒng)的多樣性和功能性產(chǎn)生了濃厚的興趣，一個新興研究領(lǐng)域“系統(tǒng)化學(xué)”應(yīng)運而生，而開發(fā)動態(tài)多步級聯(lián)體系因信號豐富和難以控制具有很大挑戰(zhàn)。利用金屬誘導(dǎo)的協(xié)同偶聯(lián)去質(zhì)子過程或應(yīng)用光酸的辦法調(diào)控分子開關(guān)的切換進(jìn)而實現(xiàn)化學(xué)級聯(lián)的方法已經(jīng)見諸報道，但近年來蓬勃發(fā)展的動態(tài)共價化學(xué)卻鮮有被引入到信號級聯(lián)體系中去。動態(tài)共價反應(yīng)因其可逆性和刺激響應(yīng)性，可在熱力學(xué)驅(qū)動下快速高效產(chǎn)生結(jié)構(gòu)多樣性和復(fù)雜性，是研究系統(tǒng)化學(xué)的有效工具。

　　在國家“青年千人計劃”和國家自然科學(xué)基金資助下，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室尤磊課題組首次采用動態(tài)共價化學(xué)與分子開關(guān)偶聯(lián)的方法實現(xiàn)了信號的動態(tài)級聯(lián)，并采用一系列的外界刺激對該體系進(jìn)行了有效的調(diào)節(jié)。通過合理設(shè)計，發(fā)現(xiàn)了一個基于10-甲基吖啶鹽和硫醇的新型動態(tài)共軛加成反應(yīng)，所產(chǎn)生的產(chǎn)物酸性較之反應(yīng)物增強了約10個數(shù)量級，并可通過調(diào)節(jié)酸堿性、改變組分、引入氧化劑等多種手段對該體系進(jìn)行調(diào)控。在此基礎(chǔ)上，成功使用該可逆共價反應(yīng)所產(chǎn)生質(zhì)子對一種構(gòu)型開關(guān)和一種熒光開關(guān)實現(xiàn)可逆切換，深入探究了系統(tǒng)內(nèi)化學(xué)組分以及平衡的作用機(jī)制，并引入另一個可逆共價反應(yīng)實現(xiàn)動態(tài)級聯(lián)體系的可逆抑制，從而進(jìn)一步提高了系統(tǒng)復(fù)雜性。該工作為用于模擬生物系統(tǒng)的智能動態(tài)化學(xué)級聯(lián)體系的發(fā)現(xiàn)與調(diào)控提供了一種新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國化學(xué)會志》 (J. Am. Chem. Soc. 2015，DOI: 10.1021/jacs.5b09912)。

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