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在
ACS M
acro
L
ett
.
上
的
文章
，
题目
为
Kinetically Controlled Approach for One-Pot Synthesis of Poly(peptide‑
b
‑peptoid) Exhibiting Well-Defined Secondary Structure and Thermal Stability
。
文章
的通讯作者是来自
印度科学教育研究院
的
R
aj
K
umar
R
oy
教授
。
蛋白质因其独特的三维结构在复杂生物功能中发挥着重要的作用，而单体序列对于三维结构的精确形成尤为重要。而合成共聚物其不同单体在链间随机分布，多年来，研究人员一直试图填补生物大分子和合成聚合物链间的结构控制的空白。虽然已有逐步添加单体后纯化的方法得到序列控制的聚合物，但往往耗时费力。因此，一步合成嵌段共聚物的方法潜力巨大，其中包括一步顺序聚合、可切换聚合、正交化学以及动力学控制，其中动力学控制因其在对共聚物一级结构调控的灵活性而脱颖而出。
最近，吕华课题组报道了水辅助的脯氨酸
-
N
-
羧基内酸酐
(
Pro-NCA
)
的开环聚合，实现了不同于原先聚合程序的均相快速聚合。本文作者将单体扩展到肌氨酸
(
S
ar
)-NCA
的水辅助开环聚合时，反应速率显著变慢，这促使作者探究
Pro
-NCA
与
Sar
-NCA
序列控制开环聚合的可能。作者还将单体扩展到炔丙基脯氨酸
(
LPP)-
N
CA
，通过引入炔丙基侧基提高溶解度，从而有助于
S
EC
分析，同时聚合产物可以进行修饰改性。
(
图
1
)
图
1
.
NCA
单体的开环共聚
作者首先研究了不同单体的水辅助
R
OP
的均聚动力学。动力学分析表明反应均符合一级动力学，但反应速率上
LPP-NCA
与
Pro
-NCA
显著快于
Sar
-NCA
（图
2
），且
S
EC
分析表明聚合产物的分散度均较低。
图
2
.
不同单体的均聚动力学
接着，作者进行了
S
ar
-NCA
与
Pro
-NCA
或
LPP-NCA
的水辅助开环共聚。作者通过核磁监测了单体转化率随时间的变化（图
3a
），
Pro
-NCA
的均聚在
1
min
内完成，而
Sar
-NCA
在初期基本不消耗，在
2min
后才检测到
Sar
-NCA
的消耗与
p
S
ar
的形成，直到
6
0
min
反应才进行完全。随后，作者采用
非终端的
Beckingham–Sanoja–Lynd (BSL)
共聚模型
，
计算
了
开环共聚过程中
Pro
和
Sar
-NCA
单体的
竞聚率
。对于
P
LP
和
Psar
，使用投料比为
1
：
1
时的数据计算，
r
PLP
= 925
，
r
Psar
= 0.0014
，而另一对单体的结果类似
（
r
PLPP
= 860
，
r
Psar
= 0.0015
）
。此外，通过改变单体与引发剂的投料比，作者一步合成了几种不同嵌段长度的嵌段共聚物（表
1
），核磁分析表明聚合物中不同单体比例和聚合物分子量均符合预期。
图
3
.
共聚合的表征
表
1.
一步合成聚（肽
-
b
-
类肽）
最后，作者比较了一步法制备的两嵌段聚合物（
P
LP-
b
-PS
ar
）和传统两步法制备的嵌段共聚物的二级结构和热响应特性。变温圆二色光谱结果表明，较高温度下不同方法合成的嵌段共聚物的构象变化非常相似（图
4
a
、
b
、
c
），而浊度测定结果表明，不同方法得到的共聚物的热响应特性表现出类似聚脯氨酸均聚物的滞后性（图
4
d
）。综上所述，采用动力学控制的方法可以一锅法得到结构明确的嵌段共聚物。
图
4
.
CD
表征
综上所述，作者
开发了一种一步合成多肽和类多肽嵌段共聚物的新方法，测定了反应的动力学和竞聚率，并结合产物的二级结构与稳定性分析对比证实了方法的可靠性。该方法的简单和多功能性为合成序列控制聚合物提供了一种简便的方法。
作者：
LMY
DOI
:
10.1021/acsmacrolett.4c00823
Link:
https://doi.org/10.1021/acsmacrolett.4c00823
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