发表在JACS 上的Rapid Arene Triazene Chemistry for Macrocyclization，文章的通讯作者是美国佐治亚州埃默里大学的Monika Raj教授。
环肽具有特定的二级结构和相对较高的蛋白亲和力，且其蛋白酶水解稳定性较高、结构大小适中，可以作为一种特殊的药物支架材料。它融合了生物大分子的高特异性和小分子的高稳定性，这些优势使其化学选择性的大环化策略快速发展。
虽然已知的合成稳定环肽的方法有很多，但能响应外界刺激变化，实现大环的开闭的环化策略却很少，包括二硫化物和氨基硼酸酯等。这种环肽有利于靶向给药，并且可以作为局部环境的传感器。确定环肽的生物活性的另一个关键特征是环肽吸收波长的转变，但目前只有少数方法可以生成内嵌发色团，这种方法也可以避免引入影响环肽结合亲和力和溶解度的显色基团。
作者在此提供一个快速高效的策略, 利用了二级胺与重氮盐的反应，获得了多种结构的环肽。该方法生成的环肽可根据外界响应的快速开环和闭环，并且连接发色基团。
作者通过在聚多肽中引入商业可获得的对氨基苯丙氨酸，使其重氮化后与端基的仲胺在pH为7.5时发生反应形成环肽（图1）。作者分别使用了序列不同的、侧链未保护的多肽进行该反应，都取得了较高的产率（图2），经过核磁共振检测，反应生成了含有三氮烯基团的环肽。作者还证明了即使在增长反应时间的条件下，一级胺如赖氨酸残基也不会与重氮盐发生反应，在序列中同时含有二级胺和一级胺时，反应会选择性地发生在二级胺上（图2）。作者还验证了其他侧链活性的氨基酸如丝氨酸、谷氨酸等均不会干扰反应。
作者接下来探索了不同结构的二级胺的反应性，发现甲基丙氨酸以及侧链甲基化的赖氨酸均可高效地发生该反应（图2）。
图2. 多种结构的多肽环化反应
作者之后探究了环化的速率，发现二级胺与重氮的反应在五分钟之内几乎进行完全，而在相同pH下酪氨酸的反应较慢（图3a）。
图3. (a)环化反应速率探究 (b)光物理性质 (c)开环关环的pH响应性
由于这种方法产生了三氮烯的显色部分，作者用紫外分光光度计探索了三氮烯环肽以及重氮盐以及相应的线性多肽的光物理性质（图3b）。结果表明，三氮烯环肽以及相应的重氮盐都有特定的吸收波长。
作者使用HPLC检测了环肽的pH响应性，结果表明在pH为1.5的条件下，环肽在五分钟内开环生成线性结构，在改变pH时该结构还能再次关环形成环肽（图3c）。作者之后还使用不同结构的肽段一锅化成环以及关环，验证了该反应只在分子内发生。
作者最后使用生成的环肽做了进一步的后修饰。由于该反应对官能团的容忍度较高，因此生成的环肽本身具有较多的活性基团，可以很便捷地进行后修饰。
综上所述，作者提供一个快速高效的环化策略, 利用了二级胺与重氮盐的选择性三氮烯反应，获得了多种结构的环肽。该方法反应效率高并且官能团容忍度高，生成的环肽具有pH响应性的快速开环和闭环反应，并且分别具有特定的吸收波长。
DOI: 10.1021/jacs.2c00464
Link: https://doi.org/10.1021/jacs.2c00464
