福建物構(gòu)所復(fù)雜動(dòng)態(tài)信號(hào)級(jí)聯(lián)體系研究取得新進(jìn)展

  信號(hào)傳導(dǎo)在生物體系中有著非常重要的作用，其通常利用生物體內(nèi)受體對(duì)外界的信號(hào)刺激做出響應(yīng)，并且運(yùn)用相應(yīng)的生化作用對(duì)一些有用的信號(hào)進(jìn)行選擇性的級(jí)聯(lián)放大。近年來，化學(xué)研究者對(duì)如何設(shè)計(jì)復(fù)雜的多組分體系進(jìn)而模擬生物系統(tǒng)的多樣性和功能性產(chǎn)生了濃厚的興趣，一個(gè)新興研究領(lǐng)域“系統(tǒng)化學(xué)”應(yīng)運(yùn)而生，而開發(fā)動(dòng)態(tài)多步級(jí)聯(lián)體系因信號(hào)豐富和難以控制具有很大挑戰(zhàn)。利用金屬誘導(dǎo)的協(xié)同偶聯(lián)去質(zhì)子過程或應(yīng)用光酸的辦法調(diào)控分子開關(guān)的切換進(jìn)而實(shí)現(xiàn)化學(xué)級(jí)聯(lián)的方法已經(jīng)見諸報(bào)道，但近年來蓬勃發(fā)展的動(dòng)態(tài)共價(jià)化學(xué)卻鮮有被引入到信號(hào)級(jí)聯(lián)體系中去。動(dòng)態(tài)共價(jià)反應(yīng)因其可逆性和刺激響應(yīng)性，可在熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)下快速高效產(chǎn)生結(jié)構(gòu)多樣性和復(fù)雜性，是研究系統(tǒng)化學(xué)的有效工具。

　　在國(guó)家“青年千人計(jì)劃”和國(guó)家自然科學(xué)基金資助下，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室尤磊課題組首次采用動(dòng)態(tài)共價(jià)化學(xué)與分子開關(guān)偶聯(lián)的方法實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的動(dòng)態(tài)級(jí)聯(lián)，并采用一系列的外界刺激對(duì)該體系進(jìn)行了有效的調(diào)節(jié)。通過合理設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)基于10-甲基吖啶鹽和硫醇的新型動(dòng)態(tài)共軛加成反應(yīng)，所產(chǎn)生的產(chǎn)物酸性較之反應(yīng)物增強(qiáng)了約10個(gè)數(shù)量級(jí)，并可通過調(diào)節(jié)酸堿性、改變組分、引入氧化劑等多種手段對(duì)該體系進(jìn)行調(diào)控。在此基礎(chǔ)上，成功使用該可逆共價(jià)反應(yīng)所產(chǎn)生質(zhì)子對(duì)一種構(gòu)型開關(guān)和一種熒光開關(guān)實(shí)現(xiàn)可逆切換，深入探究了系統(tǒng)內(nèi)化學(xué)組分以及平衡的作用機(jī)制，并引入另一個(gè)可逆共價(jià)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)級(jí)聯(lián)體系的可逆抑制，從而進(jìn)一步提高了系統(tǒng)復(fù)雜性。該工作為用于模擬生物系統(tǒng)的智能動(dòng)態(tài)化學(xué)級(jí)聯(lián)體系的發(fā)現(xiàn)與調(diào)控提供了一種新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》 (J. Am. Chem. Soc. 2015，DOI: 10.1021/jacs.5b09912)。

福建物構(gòu)所復(fù)雜動(dòng)態(tài)信號(hào)級(jí)聯(lián)體系研究取得新進(jìn)展