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開發新型抗病毒前驅化合物暨發展新穎碳-碳鍵合成方法

有機化學是化學的主要領域 , 哪個環節眾多學科 , 並允許在研發 , 新方法 , 並開發新的藥物其他科學家合作。碳 - 碳鍵的形成是有機合成的本質。這些反應是用於構建結構複雜的有機結構單元 , 特別是在天然產物 , 藥物化學 , 農業化學和合成領域根本轉變。為碳 - 碳和碳 - 氧鍵形成開發新的和有效的方法 , 已在有機化學解決根本問題。Na@SiO2被開發作為一種強大的試劑的溶液 , 以中最重要的主題之一在有機合成 , 碳碳鍵形成。在Na@SiO2有機鹵化物的存在給予良好的醇以良好的收益率。廣闊的選擇羰基衍生物經過有效的CC和CO鍵的形成。不太活潑的格氏試劑經過光滑CC鍵的形成。Na@SiO2還協助α-鹵代化合物通過一個前所未有自由基通路與在地層中的環氧化物的醛反應。 替代Darzen的方法帶來的時間的經濟 , 產量高 , 傳輸選擇性環氧化物。在無數的可用的方法相比 , 採用新開發的方法相關的優點包括：（1）所需的加合物通常是非常良好的產率獲得 ,（2）反應是完全在環境溫度下2.0小時內 ,（3）要求的無水溶劑是沒有必要的 , 以及（4）操縱均相反應的很簡單。Na@SiO2在有機合成中的應用程序安裝到12五個綠色化學的指導方針。我們的方法提供了一個很好的替代品達參反應。達參反應一般需要17天用低屈服diastereoslective產物，這是由於鹼催化外消旋化。但在我們的情況下 , 各方反應2.0小時內完成 , 我們得到了獨家的反式環氧化物。不可能達參反應 , 反應時間延長並沒有異構化產品在我們的方法論。 在過去幾年中已經觀察到了一些新的病毒（“RNA病毒和新出現的病毒”）和其他的病原體已蔓延全球 , 從此不明疾病到先前未受影響的地區推行。因此 , 對於新的抗病毒動態發展 , 合成了新開發的方法 , 新的香豆素環氧化物偶聯物具有很好的抗丙型肝炎病毒的效力和選擇性。這些結合物中哈5-2細胞的最低EC50測試抗HCV 0.9μM和102的最大的SI值此外 , 雙和三重共軛化合物兩個庫的設計和用抗CHIKV活性合成。建立的結構 - 活性關係做的化學合成的60個新的化合物的基礎上 , 在其中尿嘧啶 , 香豆素 , 和芳烴被允許具有各種取代基上。尿嘧啶部分可以是5-甲基-2-硫尿嘧啶 , 2- thiobenzouracil , 和4-苯胺基-2- thiobenzouracil。 4-氯香豆素被允許具有在其上不同的取代基。芳烴部分可以經由-OSO2- , -OCH2- , 和-NH關節被鏈接到香豆素或嘧啶。所有化學合成的化合物的結構通過光譜法（NMR , 質譜 , 和IR）, 並通過X-射線晶體學確認。 在這個新的庫 , 其抗CHIKV測定中 , 抑制細胞生長的測定測定法和構效關係成立。幾種新的化合物被發現抑制CHIKV（899株）在Vero細胞亞型A的最吸引人的結果與結合物87 , 88 , 89相關聯 , 且102 , 其抑制CHIKV（899株）, 在EC50 1.96最小μM和最大37.4-苯胺喹唑啉的SI值被證明是有效的嘧啶核。此外 , 4- anilinoquinazolinone與香豆素偶聯提供了高選擇性CHIKV抑制。芳烴磺關節benzouracil - 香豆素綴合物被證明是有效的抗CHIKV引線。此外 , 14準則推斷其結構 , 親油性和抗CHIKV活性的分析。 兩個主要問題進行了討論 , 並解決了本文 , 其中包括新的CC鍵的形成和有效的抗CHIKV引線方法的發展。Na@SiO2介導的CC和CO鍵的形成提供了很好的選擇 , 以格利雅和達參反應 , 這是在實驗室中的突出和最有用的反應。抗CHIKV導致在我們的複合圖書館 , 這是最好的中報CHIKV抑製劑獲得的1.96μM最低EC50值。通過開發新的CC鍵形成方法和新穎的抗CHIKV線索 , 顯著的貢獻已取得有機和藥物化學領域 , 這可能為全球各地的研究人員進行的新方法和新藥物的開發有所幫助。

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結合化學與酵素方法合成多醣體

本研究利用有機合成及酵素催化之合成策略，結合前者之高變化性與後者之高專一性，成功提升合成效率。第一部分為合成腫瘤相關醣體抗原SSEA-5以及DSGb5，利用酵素(GalK、RmlA及LgtC)建構高挑戰性的Gal-1,4-Lac鍵結以合成Gb3三醣體。Gb3進一步與雙醣進行[2+3]醣基化反應，移除保護基後得到乳癌相關抗原SSEA-3。將五醣中間體以有機合成方式於N-乙醯半乳糖胺六號位置連接唾液酸，再利用唾液酸轉移酶於半乳糖三號位置建構另一唾液酸後，便得到腎臟癌抗原DSGb5，本論文為首次完成DSGb5之全合成。 第二部分為建構唾液酸化多醣體分子庫，以測試醣體唾液酸化之不同位置、數量，期望能提供一分子庫對Siglecs (Sialic acid-binding Ig-like lectins)的結合性。探討於Gal-1,3-GalNAc骨架上三個可供唾液酸化之位置，分別為GalNAc六號、Gal三號及Gal六號位置，依其排列組合共合成七種不同的醣體。透過有機合成與酵素催化之方法完成系列唾液酸化多醣體之合成，後續將以微陣列晶片檢驗醣體結構與Siglecs之結合力。

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開發新方法合成細胞表面肝素八醣分子

醣共軛分子存在於細胞表面，細胞間的訊息傳遞、基質的轉換和許多生理反應皆與其有關。醣共軛分子包含許多以不同雙醣重複單元所組成的葡胺聚醣分子，硫酸乙醯肝素(heparan sulfate, HS）即為其中的一種，其結構為D式葡萄胺醣以α式1→4 鏈結到醣酸的雙醣重複單元。但硫酸乙醯肝素不易從自然界中取得，因此若需要較大量的醣體供研究之用，勢必需要靠化學方法來合成，而經由合成所得到的醣體也可確認其純度、結構與所需之長度。 本論文主要嘗試開發新的方法合成建構醣體骨架的單醣單元，以及細胞表面硫酸乙醯肝素寡醣分子庫的合成研究，首先進行單醣體的製備，再以醣鏈結反應得到不同雙醣體，之後以[2+2]、[4+4]方式建構八醣體骨架，再選擇其一合成八個硫酸乙醯肝素八醣體。 第一章主要介紹細胞表面的醣共軛分子，並說明肝素、硫酸乙醯肝素的結構特性及生物活性；第二章則是回顧近年來醣化學家在合成硫酸乙醯肝素寡醣分子的相關文獻。 第三章說明合成目標八醣體分子的策略，與逆合成分析；第四章則敘述一鍋化合成單醣醣予體以及八醣體骨架所需之單醣建構單元合成方法；第五章則以取得的單醣建構單元進行雙醣體、四醣體、八醣體骨架的建構。第六章為八醣目標分子的合成，經幾步官能基轉換，製備出八種硫酸乙醯肝素八醣體。 在第七章中，統整了第三章、第四章、第五章的合成工作。最後第八章提供了合成工作的詳細實驗步驟及化合物的物理性質。

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細胞表面硫酸乙醯肝素八醣分子庫的合成研究

硫酸乙醯肝素（heparan sulfate, HS）屬於葡胺聚醣的一種，因位於細胞表面，已發現許多生理機制皆與其有關。由於硫酸乙醯肝素不易從自然界中取得，藉由化學方法合成不僅可以確定純度、結構、所需之長度，並且還可大量製備所需之醣體。 本論文主要論述細胞表面的硫酸乙醯肝素寡醣分子庫之合成研究，進而建構8種可能的八醣體結構，再進而選擇其中一個八醣體骨架合成出8個硫酸乙醯肝素。 第一章主要介紹細胞表面的醣共軛分子，並說明肝素、硫酸乙醯肝素的結構特性及生物活性；第二章則是回顧世界上知名醣化學家在合成硫酸乙醯肝素寡醣分子的相關文獻。 第三章則是提出對於八醣體目標分子的合成策略，與逆合成分析；第四章則敘述關於發展快速方法合成所需之單醣建構單元，進而建構雙醣體、四醣體、八醣體骨架分子。第五章則敘述關於八醣目標分子的合成，經幾步官能基轉換，製備出8種硫酸乙醯肝素八醣體。 在第六章中，統整了第四、五章的合成工作。第七章則提供了合成工作的詳細實驗步驟及化合物的物理性質。

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藉由電漿奈米結構增益圓二色及光學掌性

圓二色光譜的靈敏度由於波長與分子尺寸的不匹配所以通常很弱。在這個工作中我們利用時域有限差分法模擬計算以確認奈米天線可以增強圓二色及光學掌性。我們證實當使用線偏振光激發時，不對稱的奈米結構可以視為奈米四分一波片且而可以在間隙中產生高強度圓偏振態的近場。相較於單一結構，週期性的奈米結構可以增加有效區域，因此我們設計出一系列週期性的結構。最後為了製作方便，我們使用菱形天線並製作出實際的結構。另一方面由於反相結構具有方便分子進入有效增強區域的優勢，於是我們將之與不對稱結構結合設計出奈米橢圓洞，使奈米橢圓洞不僅具有光學力來捕捉小粒子也可以產生圓偏振近場來增強圓二色光譜的訊號。 實驗部份我們改裝商業化的圓二色光譜，但是由於光學元件對不同偏振光反射率不同的問題，目前無法得到可信的結果。未來我們希望在聚苯乙烯球上修飾掌性分子，用線偏振光激發奈米橢圓洞時可以捕捉聚苯乙烯球得到分子的圓二色光譜或是螢光偵測圓二色光譜。

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鈣連蛋白S100P與RAGE蛋白V domain, Pentamidine,以 及Cromolyn sodium相互結合的研究

S100P is a homodimeric protein that belongs to the S100 subfamily of EF hand of calcium binding proteins. Calcium bounded S100P is known to activate the RAGE receptor is known to stimulate both ERK and NF-kappa B signaling. RAGE receptor and S100P protein involved in a wide range of inflammation-related pathological states, such as vascular diseases, diabetes, neurodegeneration and cancer. As RAGE receptor and S100P play an important role in tumor formation, it is clear that preventing the formation of RAGE-S100P multi-protein complex is an effective strategy to inhibit various cancers. Despite having its importance, the detailed structural characterization of the S100P-RAGE complex has not yet been reported. In this study, we report model structure of S100P- V domain of RAGE complex and interactions of S100P with Pentamedine and cromolyn. In chapter I, we reported here the complete backbone and side chain NMR chemical shift assignment of S100P protein in calcium bound form. The assignment details reported here would be useful to identify the binding interface features of S100P with various its binding targets and its potential antagonists. In chapter II, we elucidated the structural interactions between S100P and RAGE V domain. We employed a variety of biophysical techniques, including isothermal titration calorimetry, fluorescence spectroscopy, multidimensional NMR spectroscopy, Docking (HADDOCK), mutagenesis study and functional assay to characterize the interactions between S100P and RAGE V domain. The binding constant was determined from isothermal titration calorimetry, fluorescence spectroscopy. The binding interfaces upon complex formation of S100P and RAGE V mapping from 15N-1H HSQC titrations. Further HADDOCK modeling and mutagenesis study and functional assay indicated the role of important residues of S100P protein for RAGE V domain protein interactions and suggest novel mode of S100P binding with other S100 proteins for RAGE receptor recognition. In this study, we also identified pentamidine as a small molecule that can bind to S100P and inhibit the interactions between S100P and the RAGE V domain, according to our HADDOCK binding model and functional assay studies. In chapter III, we focused on characterization of interactions between S100P and cromolyn. The binding between S100P and cromolyn characterized using a variety of biophysical methods, such as fluorescence spectroscopy and 15N-1H HSQC titrations. The binding constant (Kd) was determined by fluorescence spectroscopy and the data from 15N-1H HSQC titrations indicated that cromolyn binds to hydrophobic cavity of S100P protein, which located over loop-3, helix-4 of the helix-1 of the other monomer of the S100P dimer. Further conformational flexibility and stability of the S100P-cromolyn complex was studied by molecular dynamics study (GROMACS). Overall, the results indicated that designing hydrophobic ligands that can access the hydrophobic pocket that is located over the linker region, helix-4 from one monomer and helix-1 of another monomer of the S100P dimer can prevent RAGE interactions. The present study describes the binding properties of S100P-cromolyn and provides knowledge of the binding sites at the molecular level, which facilitate the design of better drugs to disrupt the S100P-RAGE pathway and treat various diseases, such as cancer, metastasis, and diabetes.

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樟腦磺醯胺衍生之胺化合物與(2S,4R)-4-第三丁基二甲基矽氧基-L-脯胺酸之縮合物催化α-矽氧基丙酮與亞胺衍生物進行不對稱Mannich反應之研究

因申請專利緣故，資料延後公開

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合成硫鍵結之α-2,8唾液酸寡醣體與GD3抗原

細胞表面上的醣共軛物如醣蛋白及醣脂質，在許多生物過程中扮演著重要的角色，多數的醣共軛物其醣鏈非還原端為唾液酸。然而，這些醣體容易被醣水解酶所降解，利用硫原子取代醣苷鍵的氧原子已常用於提升醣苷鍵對於被酵素水解的穩定度。 本論文的目標是合成硫鍵結之α-2,8唾液酸寡醣體及腫瘤相關抗原GD3。在論文中，運用實驗室過去所開發之”anomeric S-alkylation”的概念來建構硫鍵結之唾液酸寡醣體，以唾液酸單醣32作為構築單元，其變旋異構中心硫原子以第三丁基雙硫鍵作為保護基。利用C2-thioloside作為親核性予體與掛有胺基短鏈之親電性受體C8-iodosialoside在鹼性條件下反應，已經成功地得到硫鍵結之α-2,8唾液酸雙醣、四醣及六醣，經過16步，總產率分別為：9.4%、5.7%和4.8%。 此外，此S-alkylation策略已成功地應用在合成 GD3四醣衍生物上，其非還原端的α-2,8唾液酸雙醣中之醣苷鍵以硫鍵結取代。硫鍵結之GD3四醣體則同樣利用anomeric S-alkylation策略，以C-8”位置被碘活化之-2,3-sialylactoside三醣體作為親電性受體進行反應而得到。將GD3四醣衍生物與攜帶蛋白KLH進行結合，其免疫原性結果正在進行分析中。

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人類轉譯後修飾蛋白(SUMO)聚合鏈與人類環指蛋白4上的多SUMO作用紋區之分子交互作用機制

SUMOylation is an important post-translational modification involved in regulating various cellular processes. Similar to ubiquitylation, sumoylation leads to the formation of an isopeptide bond between the C-terminal glycine of SUMO to an acceptor lysine within consensus Ψ-K-x-D/E motif on the target protein. Unlike SUMO1, SUMO2/3 carries a sumoylation motif; thus, similar to ubiquitin, SUMO2/3 can form a poly-SUMO chain. SUMO1 may incorporate in such a chain but as an end cap to terminate further elongation. Recently, a novel non-covalent interaction mode of SUMO recognition has been identified by means of SIM (SUMO interaction motif), which has a consensus sequence of V/I-x-V/I-V/I. The SIM interacts with SUMO by binding to the groove between second β-strand and α-helix. Interestingly, the E3 ubiquitin-protein ligase RNF4 contains four tandem SIM repeats for selective interaction with poly-SUMO modified proteins, which it targets for ubiquitin-mediated proteasome degradation. Here, a multifaceted biophysical approach, including the usage of NMR, X-Ray crystallography, SAXS and a knowledge-based HADDOCK model, was employed to characterise structures of the RNF4-SIMs domain and tetra-SUMO2 chain to elucidate the interaction between them.

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過渡金屬催化不同的烯炔類進行有機反應, 氧化加成, 環化作用及二聚體環化

簡介 本文介紹了利用金與銅的鹽類合成新型有機轉換化反應的發展。使用軟alkynophilic金屬使廣泛的各種各樣的現成的基質進行溫和的、非鏡像選擇性和高效轉換來合成生物學上重要的含氮雜環產物。為了更好地理解，本文分為四個章節。 第一章論述了cis-3-En-1-ynes的金催化氧化環化反應產生環戊烯酮衍生物。用於合成環戊烯酮衍生物的此反應使用了金錯合物和8-甲基喹啉氧化物作為催化劑基底。這類反應適用於範圍廣泛的苯環和非苯環衍生的起始物，從而得到各種茚酮和環戊烯酮衍生物。欲獲得這類的產物不能使用與diazocarbonyl試劑一同反應，因為金的碳烯化合物往往與碳氫鍵進行反應。 第二章討論1,4–烯炔類的金催化氧化環化反應被用來研究Wagner–Meerwein重排的γ效應。實驗和理論預測都證實了金的取代基中的γ位置可以導引抗 anti-β-取代基進行立體位向確定的1,2移位，而無視其固有特性。 第三章介紹了3,5-和3,6-dienynes金催化的反應與8-烷基喹啉氧化物產生氧化環高立體位向選擇性，這個過程涉及喹啉架構的催化活性。其反應機制包括α-羰基吡啶鎓內鹽(I)的中間產物與拘束的烯烴類一起產生的[3+2]-環加成反應。 第四章所介紹的研究目的是利用廉價的叔胺類化合物的銅催化氧化反應進行一步的合成複雜而重要的分子結構。N-hydroxyaminopropenes經由銅催化的含氧的氧化反應形成具有C2對稱並含氮和氧的官能化環己烷。