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        鄭超博士在國際權威期刊Chemical Communication以封面文章發表最新研究成果

        發布日期:2021年07月07日

         

        海南師范大學熱帶藥用資源教育部重點實驗室聯合暨南大學附屬第一醫院核醫學與分子影像團隊近日在國際權威期刊Chemical Communication以封面文章發表最新研究成果“Visible-light induced decarboxylative coupling of redox-active esters with disulfides to construct C–S bonds”(DOI:10.1039/d0cc00451k)(圖1),該研究基于天然藥用資源中廣泛存在的重要化學官能團羧酸和二硫鍵,采用Blue LED為光源的光催化反應模式,在溫和條件下實現了脫羧C-S鍵的構建。海南師范大學熱帶藥用資源教育部重點實驗室鄭超副教授為本工作獨立通訊作者,熱帶藥用資源教育部重點實驗室執行主任陳光英教授提供專業意見及支持,熱帶藥用資源教育部重點實驗室流動科研人員、暨南大學附屬第一醫院核醫學科回旋加速器PET藥物中心副主任王璐副研究員與博士后肖智偉博士為共同第一作者;海南師范大學化學與化工學院畢業生魏俊杰為本工作的完成做了重要貢獻;美國麻省總醫院核醫學與分子影像部正電子藥物研發中心主任梁歡教授、哈佛大學醫學院麻省總醫院Matinos 生物化學分子影像中心冉崇昭教授提供了專業意見。

        在國際權威期刊Chemical Communication以封面文章發表最新研究成果

        圖1 光催化碳-硫鍵構建反應

        光催化氧化還原反應是利用光能進行的化學反應。在反應過程中,光催化劑被光子激發從基態躍遷為激發態,再與反應底物進行單電子轉移反應(Single Electron Transfer Reaction),實現反應引發和能量傳遞。相比較利用熱能實現的傳統的有機化學反應,光催化反應具有綠色環保、溫和高效和可控性強的優點,目前已成功應用于構建碳-碳鍵、碳-氮鍵、碳-鹵鍵和碳-氧鍵等,是在藥物合成中有著巨大潛力和應用價值的反應方法。常見的光催化劑主要包括貴金屬配合物和有機染料,該工作以金屬釕配合物Ru(bpy)3Cl2·6H2O為光催化劑,以Blue LED為光源,在室溫下以脂肪羧酸活性酯與芳基二硫醚為底物高效實現了碳-硫鍵的構建,反應適應性篩選證明該反應具有較好的廣譜適用性(圖2)。

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        圖2 光催化碳-硫鍵構建反應方程式

        根據驗證實驗和機理實驗結果,光催化劑Ru(bpy)3Cl2·6H2O被藍光激發后,先被電子補償劑N(Et)3還原,產生的[Ru(I)]再與羧酸活性酯發生單電子轉移過程,實現反應引發(圖3)。

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        圖3 光催化反應循環過程

        羧酸和二硫鍵是重要的化學官能團,存在于眾多具有生物活性的化學小分子、多肽和生物蛋白質中。生物體中二硫鍵廣泛存在于蛋白質中,通過半胱氨酸中硫醇基團的氧化偶聯實現,有著穩定蛋白質空間結構和代謝穩定性的作用。二硫鍵在生物體內有著微弱的毒性,目前已有多種包含有二硫鍵結構的藥物分子被報道與使用,如Ziconotide、Lutetium (177Lu) oxodotreotidehe和Batifiban等。若能實現活性分子中二硫鍵的放化標記,再通過PET-CT顯像收集其在生物體內的代謝和靶向信息,對縮短藥物開發周期和降低藥物開發成本有著重要意義。但傳統的C-11或F-18標記方法多通過高溫途徑實現,并不適用于高溫失活的活性分子。如圖4所示,本工作已實現室溫條件下的天然α-氨基酸(如Ala、Met、Phe和Pro等)脫羧碳-硫鍵構建,后續將基于該有機化學方法學嘗試對含有二硫鍵的藥物分子或多肽進行放化標記,驗證該方法學于核醫學領域的實際應用潛力。

        該項目獲得了國家自然科學基金、海南省重點研究開發項目、國家留學基金委、大學創新研究團隊項目、中央高效基礎研究經費、中國博士后基金和廣州市科技計劃項目的資助。

        在國際權威期刊Chemical Communication以封面文章發表最新研究成果

        圖4 該工作在標記PET tracer合成中的潛在應用

         

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