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环二肽具有和酶类似的结构，因此反应机理及催化活性也与酶相似。自从Inoue 等[1]首次将环二肽作为手性催化剂应用到手性氰醇这一重要的中间体的合成以来，环二肽的不对称催化活性也引起众多化学家的重视。环二肽作为有机小分子催化剂，与酶催化剂相比结构简单、合成方便、易于分析结构，易于构建结构和活性间的关系；与小分子氨基酸催化剂相比，催化反应用量要小；与过渡金属催化剂相比，肽催化剂无毒无害易得、反应体系无重金属残留、分子量小、易于从产物中分离出来重复利用。但是这类催化剂在适用性和通用性方面都有一定的局限性，因此，设计并合成能应用于不对称催化的环二肽催化剂具有重要的意义。
由于环二肽形成一个稳定的751元环结构，具有一定的构象约束作用，而且分子中的两个肽键成为氢键给体和氢键受体，而氢键是药物与受体相互作用的主要方式之一，因此环二肽在药物化学中是一个非常重要的药效团[2]。此外，由于环二肽的类似药物状的分子结构和分子易被修饰，并且可以在药物分子设计中作为药物分子片段，其研究对于发现药物前体和药物作用靶体具有重要的理论和应用意义。
1.1 环二肽的理化性质[3]
环二肽一般微溶于水，易溶于乙醇、甲醇、氯仿、二甲基亚砜等极性溶剂中，呈白色或无色的结晶或粉末，熔点通常高于 200℃。由于环二肽一般由 L-氨基酸形成，因此大多数环二肽为左旋体。含有脯氨酸残基的环二肽具有一定的特殊性，一般颜色较深，呈淡黄色或黄色，熔点也比较低，通常在 200℃以下[4]。检测环二肽的存在常用一些强氧化剂，如 10%或 30%硫酸水溶液、香草醛-硫酸试剂、茴香醛-硫酸试剂和碘化铋钾试剂等，对于不同试剂的检测呈现不同颜色的斑点[5]。此外, 也可用茚三酮试剂显色的薄层原位化学反应方法(浓盐酸,110 ℃, 2 h) 进行鉴别。
1.1.1波谱特征
环二肽中二酮哌嗪环上由于存在杂原子, 其质谱中CA -CO 键开裂为优势开裂,得到的碎片离子峰的相对丰度较大,有的形成了基峰;环的开裂也可通过CA -CB和NH-CO 键的断裂而被打开,得到典型的具有共振结构的较稳定的碎片峰(H2N+= CH-R)。根据环二肽类化合物的质谱裂解规律,利用液-质联用技术可进行环二肽类化合物的快速筛选和鉴定,如利用ESI-MS-MS 从鸡精( egg essence)、 马齿苋和烟曲霉中已鉴定了多个环二肽。环二肽的红外光谱在3 400～3 200 cm-1和1700～1650 cm-1显示NH 和C= O 的吸收峰; 在紫外光谱中,由于二酮哌嗪母核中没有共轭结构,所以大多数环二肽都没有明显的紫外吸收, 而多呈现末端吸收, 但如果分子中包含有色氨酸残基等发色团时,在220、 270、 290 nm 有最大吸收;在核磁共振谱中,1H-NMR 低场区(D7. 8～8. 3)一般出现两个酰胺质子信号,13C-NMR 谱中低场区(D165～170)处通常有两个酰胺羰基碳信号。
1.1.2绝对构型
自然界中存在的环二肽一般由L-氨基酸形成相对稳定的751元环,但有些环二肽是由D-氨基酸和L-氨基酸环合而成。其绝对构型的确定主要有两种方法,一是通过HPLC 法,利用手性柱或氨基酸分析仪分析环二肽的酸水解产物,与相应的D-或L-氨基酸的标准品进行对照, 可确定环二肽的立体构型,或者利用CD谱确定构型; 二是可利用X 单晶衍射的方法来确定环二肽的绝对构型。
1. 2 环二肽的生物活性
19 世纪后期，在蛋白质和多肽的水解产物中发现了许多环二肽，但一直被视为副产物。后来的研究发现环二肽化合物具有广泛的生物活性，例如抗菌、抗癌、抗病毒、提高免疫功能，调节酶及受体功能、保护神经元及改善脑功能、抗疲劳和改善学习记忆等[6-9]。