Angew. Chem. Int. Ed. | SeNEx: 生物启发的硒-氮交换点击化学反应

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分享一篇发表在Angew上的文章“Bioinspired Selenium-Nitrogen Exchange (SeNEx) Click Chemistry Suitable for Nanomole-Scale Medicinal Chemistry and Bioconjugation”,通讯作者是来自上海科技大学的许红涛和浙江工业大学的侯卫,他们的研究方向包括硒药物化学生物学、肿瘤免疫等。

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自铜催化的叠氮化物-炔烃环加成(CuAAC)反应被发现以来,点击化学反应已经成为了化学生物学的基本研究工具。尽管后续开发了如SPAAC、IEDDA、SuFEx、PFEx等新型点击化学反应,但仍然需要不断扩展点击化学工具箱以建立新的键连类型。

硒元素是人体必需的一种微量元素除了通过以硒代半胱氨酸(Sec)的形式掺入到硒蛋白以外,有机硒(Org-Se)化合物也可以调节细胞的氧化应激状态,如Ebselen。该化合物具有模拟谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)的活性,且能直接与蛋白上的半胱氨酸反应,从而将固有的Se-N键转化为Se-S键,称为硒-氮交换反应(SeNEx)。受到这种生物反应的启发,作者此前开发了苯并异硒唑酮(BSEA,Ebselen的核心骨架)与吲哚模板底物的点击化学反应,以构建C(sp2)-Se键。在本文中,作者进一步扩展该反应,使用BSEA与末端炔烃反应构建C(sp)-Se连接。

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作者首先筛选了N-乙基-BSEA与3-丁炔-1-醇两种模板底物的反应条件,发现银离子络合物可以显著催化该反应。随后,作者验证了该反应具有优异的官能团耐受性,且具有较高的收率。进行概念验证后,作者探索了SeNEx反应潜在的应用。首先,该反应可用于硒大环(SeMC)的合成,以构建分子内SeNEx反应。随后,作者尝试将SeNEx反应与RuAAC和SuFEx反应连用,一锅式三步合成了三取代三唑化合物4a7。

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作者还尝试了SeNEx反应的化学生物学应用。考虑到SeNEx反应具有温和的反应条件和纳摩尔级平行合成的兼容性,作者将之用于DNA编码化合物库(DEL)的合成,发现测试的所有反应都达到了DEL合成的阈值(40%以上转化率),可用于探索大型有机硒化合物的空间。
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最后,作者还尝试将该反应用于多肽和蛋白质功能化。在多肽体系上,作者发现SeNEx能够兼容包括二硫键在内的各种官能团,以较高的产率对多肽进行化学修饰。在蛋白体系上,作者可以通过Se-S加成和SeNEx反应连续对蛋白进行双官能团化修饰,具有很好的应用前景。
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总之,本文作者开发了新型的硒-氮交换点击化学反应SeNEx,该反应产生的硒-炔基核心很容易通过环加成反应进一步功能化,在化学生物学和药物发现等领域具有潜在的应用前景。
本文作者:WFZ
责任编辑:WYQ
文章引用: 10.1002/anie.202318534
原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202318534

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