[大会报告]远离平衡态反应网络中的手性偏倚耗散 (CBD)
远离平衡态反应网络中的手性偏倚耗散 (CBD)
编号:202 访问权限:仅限参会人 更新:2026-10-08 21:49:48 浏览:27次 大会报告

报告开始:2026年10月13日 10:40 (Asia/Shanghai)

报告时间:45min

所在会议:[p1] 开幕式及大会报告 » [p1-1] 开幕式及大会报告

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摘要
摘要:生物同手性是生命体系最基本的对称性特征之一,但在完全非手性环境中,L型与D型氨基酸对映体能否被持续、可重复地区分,以及微小的立体化学差异如何被放大为宏观动力学偏倚,仍缺乏清晰的化学机制。基于前期发展的NPCA前体化学及NCA单体饥饿条件下的聚多肽合成策略[1],本研究构建了一个具有前体活化、物种再生和自催化特征的远离平衡反应网络:芳香酚锂促进N-苯氧羰基化α-氨基酸(NPCA)前体转化为五元环N-羧基-α-氨基酸酐(NCA)单体,随后进入聚多肽形成过程。原位傅里叶变换红外光谱(FTIR)、氢核磁共振(¹H NMR)及手性高效液相色谱等多种动力学手段一致表明,在一系列天然和非天然氨基酸衍生物中,L-NPCA向NCA转化的速率均高于相应的D-NPCA;其中,CbzK-NPCA在25 ℃下表现出约1.7的L/D反应速率比。进一步的同位素与结构扰动实验显示,α位氘代或甲基取代均可显著削弱L/D动力学差异,提示α位氢参与的局部构象调控、质子转移及其耦合动力学在手性偏倚形成过程中发挥关键作用。机制研究进一步表明,该动力学不对称并非简单源于孤立单分子的本征差异:扩散有序核磁共振(DOSY NMR)显示,酚氧锂的加入可诱导单分子、二聚体及更高阶团簇之间发生显著的分布重排,扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)则揭示L/D体系中碱金属离子周围存在不同的局域配位环境。上述结果共同支持一种“手性偏倚耗散(Chirality-Biased Dissipation, CBD)”图景,即在持续物质转化、活化物种再生和远离平衡通量驱动下,对映体相关的分子缔合、金属配位与动态涨落沿不同的耗散路径演化,使原本极微弱的立体化学差异被转化并放大为稳定、可测的L/D反应速率偏倚。该非手性远离平衡反应网络由此为研究前生命化学中手性信息如何在无外加手性源条件下被选择、维持与放大提供了一个可实验检验的模型,也从动力学与耗散过程的角度补充了经典不对称自催化范式[2],并为NCA及聚多肽的动力学选择性合成提供了新的概念框架。
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报告人
刘世勇
中国科学技术大学

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