C-末端部分氟化乙酯在肽模型中的水解

由于19 F核的灵敏的NMR可检测性，氟化部分对化学家非常有价值。分子支架的氟化还可以选择性地影响分子的极性，构象偏好和化学反应性，这些性质可以用于各种化学应用。将氟原子结合到生物分子中的有效途径是肽支架的末级氟化。这些方法之一涉及使用重氮甲烷物质酯化肽的C-末端。在这里，我们提供了肽部分氟化乙基酯化的物理化学后果的研究。N的衍生物 - 乙酰脯氨酸用于模拟氟化对亲脂性，水解稳定性和构象性质的影响。还研究了2,2-二氟甲基酯对几种中性和带电寡肽的构象影响。我们的结果表明，部分氟化酯在生物相关的缓冲液中经历可变的水解。通过改变酯部分中的氟原子数或通过在肽序列中引入相邻电荷，可以在宽pH范围内调整水解稳定性。

关键词： 构象; 酯键; 水解; 肽; 极性

氟是天然生物化学环境中的一种稀有元素[1]。尽管在自然界中存在几种显着的氟代有机代谢物[2,3]，但天然生物聚合物（如蛋白质和核酸）中几乎不存在氟。因此，有机氟基团在生物样品的光谱观察中缺乏自然背景。该特征对于NMR应用特别有益，因为唯一稳定的氟同位素（19 F）具有通过NMR测量的核之间的第三大磁性比（在3H和1 H氢同位素之后）; 结果，19 F NMR实验非常敏感[4]。

含氟基团可通过各种方法掺入生物聚合物中，包括利用生物合成[5-7]，酶促转化[8]，化学合成[9,10]和连接反应[11]的方法。根据研究目标，19 F NMR测量可用于研究配体 - 蛋白质[12]和蛋白质 - 蛋白质相互作用[13] ; 膜蛋白[14-16]和膜相关肽[17,18] ; RNA [19]，DNA [20]和肽核酸（PNA）构象之间的平衡[21]; 和许多其他人。特别是最近开发了用于19 F成像的基于肽的造影剂[22]。

在多肽中，氟的掺入可以显着改变天然分子的性质。疏水性[23,24]，构象平衡[25]和热力学[26-29]和动力学[30,31]折叠曲线可以通过序列中甚至单个氟化氨基酸的存在而改变。也许研究最多的具有这种作用的分子是脯氨酸类似物，脯氨酸与氟脯氨酸的交换为许多后续的概念研究提供了第一个原理验证和实验基础[32]。例如，这些用于证明非经典氨基酸对蛋白质的影响[33]。含有氟脯氨酸的序列也可用作胶原蛋白模拟物来解剖胶原稳定力[34,35]。

然而，氟标记对多肽的影响仍未完全了解，并且在文献中可能会引起争议。例如，已经提出了供体 - 受体型增强苯基 - 和五氟苯基的面对面堆积[36] ; 然而，随后对α-螺旋[37]，拟肽[38]和胶原模拟模型[39]的研究并不支持这一建议。虽然，后来在模型蛋白质结构的疏水核心的背景下报道[40]。此外，氟化基团对亲脂性的影响仍然不确定，特别是在生化文献中。

最近，Huchet等人[41-44]在一系列模型研究中研究了部分氟化烷基对小分子极性的影响。这些研究表明，亲脂性（log P）的复选标记形状随着末端脂肪族烷基片段中氟原子数的增加而变化（图1A ;另见支持信息文件中第S2页的注释））。虽然甲基是亲脂性的，但掺入一个，两个或三个氟原子会在分子偶极子中产生非加性增加。另一方面，由氢 - 氟交换引起的分子体积的线性增加增加了亲油性。由于这两个相反的倾向的结果，日志P值在下列顺序中的每个部分的掺入降低：RCH 3 > RCF 3 > RCHF 2 ≥RCH 2 F.极性和亲油性是其中氟化的最重要的影响，因为这些参数强烈影响其他重要的生物学特性，例如生化隔室中的潜在分布和代谢稳定性[44,45]。