百利甲基丙烯酰胺产品前沿 | 甲基丙烯酰胺衍生物的新发现—既能作为共价抑制剂又应用于功能化荧光成像

丙烯酰胺被广泛用作许多不催化半胱氨酸蛋白的不可逆共价抑制剂的亲电部分，这种不可逆共价抑制剂具有非平衡动力学、配体灵活性和高效性等特点。共价抑制剂的效率取决于与目标亲核体形成共价键的速率，其反应速率依赖于亲电部分的反应活性。对不饱和烯烃进行取代会降低其反应活性，而增加吸电子基团则会让共价键的形成效率大大提升。因此，丙烯酰胺反应性的可调性对设计靶向共价抑制剂非常重要。

在这里，Nir London教授团队研究了一种方法，使亲电反应活性得到增强，同时保持几何形状类似于原始丙烯酰胺，也可以用于在靶向共价抑制作用的同时作为共价配体定向释放的荧光探针。此类通过改良化合物一处或某处结构的方法能够实现从源头上优化材料功能的目的，是日后化学和材料科学领域发展和取得突破的窗口。目前世界上很多**影响力的期刊如JACS、Angew、各类子刊等都渐渐将关注重点放在了化学结构的根源优化上。

团队研究了具有不同吸电子取代基的α-取代甲基丙烯酰胺，这些化合物与亲核试剂形成共价键，随后伴随着存在在β位置的离去基团的释放。同时他们表明它可以用来调节选择性共价抑制剂的反应性。此外，利用该种性质，可以将离去基团改造为共价配体定向释放(covalent ligand directed releasing CoLDR)探针。

首先，团队研究了α-取代基对于甲基丙烯酰胺和GSH反应的效率及反应性质的影响。合成了一系列14种包含各种α取代的n-苄基甲基丙烯酰胺的模型化合物（表1），通过LC-MS对于GSH在这个反应中的浓度变化进行量化，计算其反应速率，同时根据质谱结果确定其反应是取代反应还是加成反应。为了更加直观地表示反应结果，团队将α-取代基改变为7-羟基香豆素，通过荧光性质的变化分析反应速率（图2 C-F）。并且分析了取代基的酸碱性（对于酸用PKa，碱则用PKb衡量）对反应速率的影响（图2B）。团队发现，胺类作为碱性α-取代基会大大增加反应速率，而吸电子酸性取代基的PKa越小，则利于这类反应的发生。

该团队确定并表征了一种新的适用于目标共价抑制剂的不可逆共价衍生物。这些衍生物在一些方面具有优势，包括可预测的反应性衰减、没有核心支架的后期安装，重要的是将化合物作为开启反应型荧光探针的能力。他们的研究表明，这些类型的甲基丙烯酰胺衍生物适用于具有各种蛋白质组反应性的化学计量学应用，这类化合物可能在未来可以作为定量化学蛋白组学的方便探针，并增加靶向蛋白的覆盖范围。

总而言之，以这种方法制备出的新的取代甲基丙烯酰胺，它将大大地扩大目标共价抑制剂的范围，并将允许其功能化于各种应用。