“量身定製”的血紅素類分子探針的設計與套用

《“量身定製”的血紅素類分子探針的設計與套用》是依託浙江大學，由李暢擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：“量身定製”的血紅素類分子探針的設計與套用
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：李暢
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

分子探針是協助科學工作者在分子水平上對生命活動及環境樣品中特定成份進行微量分析與實時檢測的重要手段和有力工具。而血紅素則是一種擁有許多物理和化學特性的天然金屬配合物。本項目旨在以血紅素為核心，設計合成三類有特定功能的“積木式”分子探針工具並套用於環境樣品和生物樣品的分析。這三類分子探針分別是：(1) 針對有機污染物，設計合成的末端為β-環糊精的血紅素類分子探針。(2) 針對活性巰基，設計合成的末端為馬來醯亞胺等巰基活性反應基團的血紅素類分子探針。(3)針對重金屬離子，設計合成末端為配體結構的血紅素類分子探針。在此基礎上，本項目試圖對上述幾類分子探針的功能開展研究，並試圖將其套用於實際生物樣品和環境樣品的分析檢測，以期達成為有機分析與生物分析提供良好的分子工具。

結題摘要

本項目針對不同套用，“量身定製”設計製備了多種基於血紅素的分子探針，並考察了其性能；篩選並發展一種反應活性高、適應性廣的血紅素衍生物活性前體，可用於後續血紅素類功能分子的衍生合成。 在對末端為金屬配位基團的血紅素衍生物進行研究中，發現其與多種過渡金屬結合能力強，可形成穩定的配合物。研究中考察了血紅素及其配合其他金屬的衍生物的催化性能，並將其套用於人工金屬酶的構建和催化性能研究：1.建立了一種簡便有效的實現硫葉立德[1, 2]-Stevens重排和Sommelet-Hauser重排反應的選擇性的血紅素催化體系。2.發展了高效能的人工金屬輔基Cu@hemin作為水相催化劑及以其為核心的人工雜化DNA酶Cu@hemin@DNA G-quadruplex，兩者達到高效催化的催化劑用量分別為0.05 mol%和0.01 mol%。人工雜化DNA酶底物適應性強，且擁有一定的不對稱選擇性。3.發展了高效人工雜化DNA酶Cu@hemin@OD1催化的重氮化合物與吡咯及吲哚的C‒H插入反應，以高產率得到了吡咯的雙側C‒H插入產物，並對其反應的底物適用範圍作了考察。通過分子模擬對人工雜化DNA酶Cu@hemin@DNA G-quadruplex的空間結構做了初步的探究。 該項目成果有望為構建基於血紅素的新型功能分子（分子探針、催化劑等）提供了新思路和新方法，所發展的人工雜化DNA酶高效催化反應可能有進一步研究意義和套用價值。