凌君副教授关于NCA开环聚合的DFT验证发...
编辑：admin 时间：2015年08月08日 访问次数:797
采用氨基酸-N-羧酸酐（NCA）以及N-取代甘氨酸-N-羧酸酐（NNCA）开环聚合是当前化学合成法中制备聚肽和聚类肽的最主要方法。阐明单体开环反应的本质对于发展聚肽及聚类肽合成方法具有重要的科学意义和应用价值。 当前科学界争论的一个焦点在于NCA及NNCA开环聚合的决速步是否为脱羧过程。在实验中发现若往某些NCA聚合体系中通入惰性气体加速CO2离去的速度确实能够加快体系的反应速率，但这只证明排除CO2使得化学反应向正向偏移，而不足以当作是决速步的证据。此外，有文章报道仲胺也能够引发NCA进行活性开环聚合但尚无理论支持。 本工作探索了在NAM机理下仲胺引发丙氨酸NCA（Ala-NCA）开环聚合的机理并成功应用到了伯胺路线中，找到了与此前报道过的伯胺路线并不相同的反应路径。进一步的，我们探索了伯胺及仲胺引发肌氨酸NCA（Sar-NCA，一种NNCA，与Ala-NCA为同分异构体）开环聚合的反应机理。结果表明，由伯、仲胺引发NCA及NNCA开环聚合的决速步均为胺对单体环上5位羰基亲核进攻，而非脱羧过程。仲胺引发NCA或NNCA开环聚合的吉布斯自由能能垒比伯胺的略低，证实了仲胺引发速率和伯胺接近，结论很好地支持了文献报道的实验现象。 研究论文“DFT Study on Amine-Mediated Ring-Opening Mechanism of α‑Amino Acid N‑Carboxyanhydride and N‑Substituted Glycine N‑Carboxyanhydride: Secondary Amine versus Primary Amine”发表于The Journal of Physical Chemistry A 2015, 119, 7070-7074。
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