辅酶B_（12）模型化合物及其环糊精超分子研究

【摘要】：辅酶B_(12)作为辅因子参加生物体内多种酶反应，这些反应的共同特点是底物氢原子和邻近碳原子上的基团发生1，2位分子内交换。上述反应最关键的步骤之一是在酶诱导下咕啉环构型改变，从而发生的钴-碳键断裂产生脱氧腺苷自由基。研究表明当辅酶B_(12)和酶键合后钴-碳键断裂速度增加约10~(10)倍。蛋白如何加速钴碳-键断裂?以及辅酶B_(12)参与的这种反应机理仍然不清楚。因此围绕辅酶B_(12)结构与功能的关系，大量的模型化合物被合成和研究。最近，研究人工辅酶B_(12)／酶模型成为关注的热点。本文开展了以下几个方面的工作： (1)作为辅酶B_(12)／酶模型的α环糊精／烷基钴肟超分子化合物的研究 环糊精是由n个D葡萄糖以α(1，4)糖苷键结合而形成的一类环状低聚糖(n=6，α，n=7，β，n=8，γ)，具有疏水内腔，可包结各种底物，已用于人工酶模型的研究。我们合成了一系列新型α环糊精／烷基钴肟超分子化合物(α-CD／H_2OCo(DH)_2R，R=n-C_3H_7，i-C_4H_9，n-C_4H_9，n-C_5H_(11))，其中环糊精作为主体，客体烷基钴肟是研究最深入的一类辅酶B_(12)模型。元素分析确定其组成为1∶1。一维核磁共振研究表明形成超分子后，α环糊精腔内的3，5位质子化学位移移向了高场，烷基钴肟上质子化学位移大部分移向了低场。在二维NOE核磁谱中，观察到烷基和α环糊精H5之间的联结信号，说明烷基插入了α-CD腔内，钴肟平面靠近α-CD大口端，二者形成了1∶1包结化合物。随包结物浓度的变化，化学位移的变化也发生了改变。据此我们测定了包结物形成常数。发现烷基碳链越长，插入腔内越深。因此，主客体分子之间的疏水和范德华力相互作用越大。我们测定了客体化合物H_2OCo(DH)_2n-C_3H_7和它的包结物的晶体结构。发现氢键也是形成稳定包结物的重要因素之一。比较这两个化合物的结构数据，我们可以看到形成包结物后，H_2OCo(DH)_2n-C_3H_7发生了一些结构和构象变化，即：(1)平面配体折叠角从1°增大为10°。(2)轴向Co-O(H_2O)键长增加。(3)Co周围的键角增大(水平)或减少(轴向)等。这些变化可能是由于正丙基和α环糊精空腔之间的疏水作用，以及α-CD和烷基钴肟平面配体的位阻相互作用引起的。该变化也十分类似于酶诱导的咕啉环平面的折叠以及咕啉环与5'-脱氧腺苷基的位阻相互作用。因而，此类超分子可能是一类新的辅酶B_(12)全酶