以甘氨酸作为案例研究二肽键的形成

在多肽合成中，肽键的形成是一个重要的过程，引起了科学界的关注，因为它是理解生命起源和阐明氨基酸聚合过程的关键概念。肽键在任何涉及氨基酸相互作用和生命前条件下生物分子形成的生物机制中都是必需的。

肽键的形成是一个重要的过程，引起了科学界的关注，因为它是理解生命起源和阐明氨基酸聚合过程的关键概念。这种特殊类型的化学键在任何涉及氨基酸相互作用和生命前条件下生物分子形成的生物机制中都是必需的。

自20世纪初以来，各种类型和结构的多肽被合成。尽管进行了多次尝试以高产率形成肽键，但这些反应通常需要活化的氨基酸前体和异质支持。肽的合成也在气相中进行，例如在含有甲硫氨酸和谷氨酸的离子-分子反应的情况下。一些计算研究描述了水解或缩合现象，并解释了反应背后的机理。这种特殊介质中的肽键形成与天体化学极为相关，因为它可以研究星际介质中的益生元分子合成。尽管 H2、CO 和 HCN 等简单实体更为丰富，但在星际冰中发现了最简单的氨基酸等生物构件以及甲醇、氨和氰化氢。

近期，突尼斯艾尔马纳尔大学一研究团队就影响肽键合成的因素进行研究，从热力学和动力学的角度研究了该反应。研究了通过引入离散溶剂分子显式辅助的效果。除气体外，还使用水、甲醇和环己烷作为溶剂介质，以研究它们对肽键形成机制的影响。这项计算研究表明，甲醇在动力学和热力学上都比水更好地利用肽键的形成，而环己烷是一种非极性和非质子溶剂，在气体作为溶剂化介质之后效果最差。气体环境中的能量结果与在极性质子溶剂中获得的结果非常接近，这表明肽键可以在星际条件下形成。

该项研究探索了甘氨酸-甘氨酸体系中肽键的形成以及显式辅助分子的作用。溶剂是通过极化连续模型方法隐式引入的，以包括长距离相互作用。在甘氨酸残基附近引入离散分子更侧重于空间和短距离非共价相互作用。

在四种类型的介质：模拟星际条件的真空、作为极性和质子溶剂显示氢键作用对二肽系统稳定的水和甲醇，以及作为非极性和非质子溶剂的环己烷。通过活化能垒的比较表明，甲醇和水对反应的过渡态具有稳定作用，这些质子分子的可移动质子在动力学上促进了肽的合成。

对反应自由能的研究还表明，在所有研究的情况下，肽键的形成都是自发的。环己烷始终是促进反应最弱的助剂，证明了移动质子对利用甘氨酸分子和辅助分子之间的电子交换的重要性。辅助效应的引入对该反应的能量描述符具有至关重要的影响，因此这一点应该被考虑在内，以便同时考虑短程相互作用，如氢键和范德华相互作用，以及远距离相互作用，如辅助分子的极性。

参考资料：Assisted dipeptide bond formation: glycine as a case study.Sofiene Achour,Zied Hosni,Sarra Darghouthi,Christopher Syme.