싸이이레인 : 퍼설파이드와 수소폴리설파이드를 위한 새로운 전구체
Thiiranes : Novel Precursors for Persulfides and Hydrogen Polysulfides
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 박정민
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2022. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 화학과
- 세부분야 해당없음
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000011289
- UCI I804:42001-000000011289
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
세포내 생물학적 황화합물인 황화수소(H2S), 수소폴리설파이드(H2Sn), 퍼설파이드(RSSH)와 같은 분자들은 생물학적 산화-환원 반응에서 세포 신호전달등의 중요한 역할을 한다는 것으로 알려져 있다. 우리는 이 연구에서 수소폴리설파이드(H2Sn)와 퍼설파이드(RSSH) 황화합물들의 생 리학적 활성과 의약학적 기능을 연구하기 위한 새로운 모델 화합물을 디자인하고 합성하였으며, 궁극적으로 이 화합물로부터 수소폴리설파 이드(H2Sn)와 퍼설파이드(RSSH) 형성에 대해 증명하였다. 이 연구를 위 해 우리는 thiirane 구조를 갖는 화합물을 합성하고 이 화합물이 세포 내 황화수소나 시스테인 그리고 글루타싸이온과 반응하여 각각의 생성 물에 해당하는 수소폴리설파이드(H2Sn)와 퍼설파이드(RSSH) 형성을 기 대하였다. 아릴 그룹으로 치환된 Thiirane 화합물들은 황을 포함하는 삼각형 구조 이지만 산소를 중심으로한 이폭싸이드나 질소를 중심으로 한 아지리딘과 달리 매우 안정하다. 우리는 다양한 thiirane 을 합성하 였고, 이 화합물 중 전자당김 그룹을 갖는 thiirane 은 황화수소와 바 이오황화물과 반응하여 매우 빠르고 효과적으로 수소폴리설파이드(H2Sn) 와 퍼설파이드(RSSH)을 생성하는 것을 확인하였다. 최적화된 Thiirane 구조는 1 H, 13C NMR 과 XRD 에 의해 분석되었다. 우리는 합성된 thiirane 에 PPh3 를 고온에서 반응시켜 높은 수율로 S=PPh3 와 thiirane 의 분해 로부터 이중결합 화합물이 정량적으로 생성되는 것을 증명하였다. 황 화수소와 thiirane 을 반응시켜 수소폴리설파이드(H2Sn) 생성을 확인하 는 실험을 위해 수소폴리설파이드(H2Sn)와 선택적으로 반응하는 형광프 로브(DSP-3)를 사용하였고, 우리는 합성된 thiirane 이 황화수소와 반 응하여 폴리황화수소를(H2Sn)를 정량적으로 생성하는 것을 증명하였다. ix 또한 시스테인 유도체 (RSH)와 thiirane 반응으로부터 퍼설파이드 (RSSH)의 생성을 기대하였다. 반응성이 매우크고 불안정한 퍼설파이드 (RSSH)는 알킬화시약인 아이오도아세트아마이드(IAM)를 이용하여 성공 적으로 트랩하였다. Thiirane 과 황화수소, 그리고 시스테인 유도체와 의 반응 효율을 조사하기 위하여 우리는 HPLC 를 이용하였다. 이 결과 에 따르면 thiirane 은 황화수소 그리고 시스테인과 반응하여 정량적으 로 해당 생성물인 폴리황화수소를 (H2Sn)와 퍼설파이드(RSSH)가 생성되 는 것을 확인하였다. 우리는 이 연구에 의해 폴리황화수소(H2Sn)와 퍼 설파이드(RSSH)를 매우 효율적으로 생성할 수 있는 화학적 도구를 개 발하였고, 이 도구는 생물학적 황화물의 활성연구에 큰 기여를 할 것 으로 기대된다.
more초록/요약 도움말
Intracellular biological sulfur compounds such as hydrogen sulfide (H2S), hydrogen polysulfide (H2Sn), and persulfide (RSSH) are known to play an essential role in cell signaling in biological redox reactions. In this study, we designed and synthesized model compounds to study the physiological activities and pharmaceutical functions of hydrogen polysulfide (H2Sn) and persulfide (RSSH) compounds. Ultimately, we demonstrated the formation of hydrogen polysulfide (H2Sn) and Persulfide (RSSH) from the compounds as they react with hydrogen sulfide and biothiols, relatively. For this study, we synthesized thiirane compounds and expected the compounds to react with intracellular hydrogen sulfide, cystine, and glutathione to form corresponding hydrogen polysulfide and persulfide. Thiirane compounds that are fully substituted with aryl groups have a triangular structure containing sulfur but are very stable. Among these compounds, thiiranes containing an electron-withdrawing group reacted with hydrogen sulfide and biothiols like glutathione and cysteine, resulting in corresponding ii hydrogen polysulfide and persulfide effectively. The Thiirane structure was confirmed by 1 H, 13C NMR, and XRD. To test the generation of reactive hydrogen polysulfide (H2Sn), we used a fluorescent probe (DSP-3) that selectively reacts with H2Sn. The thiiranes quantitatively reacted with hydrogen sulfide and afforded hydrogen polysulfide (H2Sn). In addition, the generation of persulfide (RSSH) from the reaction between thiiranes and RSH was confirmed by trapping RSSH with an alkylating reagent, iodoacetamide (IAM). To investigate the reactivity of thiirane, we also performed HPLC analysis. HPLC profiles showed that thiirane reacted with hydrogen sulfide and a cysteine derivative and then quantitatively afforded polysulfide and persulfide. This study has developed a new chemical tool capable of generating polysulfide (H2Sn) and persulfide (RSSH) rapidly and efficiently. This biomimetic persulfide and hydrogen polysulfide formation strategy should be helpful in further understanding the chemical biology of these sulfur species.
more목차 도움말
국문요약
1. 서론........................................................... 1
1.1. 수소폴리설파이드(H2Sn).................................... 1
1.1.1. 생합성............................................. 1
1.1.2. 생물학적 기능 ...................................... 4
1.1.3. 물리적 화학적 성질 ................................. 5
1.1.4. 생체내 탐지법 ...................................... 9
1.1.5. 합성공여체 ........................................ 10
1.2. 퍼설파이드(RSSH) ........................................ 11
1.2.1. 물리적 화학적 성질 ................................ 12
1.2.2. 생물학적 역할 ..................................... 14
1.2.3. 합성공여체 ........................................ 16
1.3. 싸이이레인으로부터 수소폴리설파이드와 퍼설파이드 생성 ... 17
2. 본론.......................................................... 21
2.1. 싸이이레인(Thiirane) 화합물 ............................. 21
2.1.1. 안정성과 반응성 ................................... 21
2.1.2. Thiirane 합성과 최적화 ............................ 24
2.1.3. 싸이이레인에 대한 XRD 구조분석 .................... 27
iv
2.1.4. 싸이이레인과 황화수소와 반응에 따른 수소폴리설파이드
생성 분석................................................. 28
2.1.4.1. 싸이이레인 황원자와 황화수소와의 반응 분석 1. 28
2.1.4.2. 싸이이레인 황원자와 황화수소와의 반응 분석 2. 29
2.1.4.3. 수소폴리설파이드 생성 조사 .................. 30
2.1.5. 싸이이레인과 시스테인 유도체(RSH)와 반응에 의한 퍼설
파이드(RSSH) 생성 분석 .................................... 31
2.1.5.1. 싸이이레인과 시스테인 유도체(RSH)와 반응에 의해
생성되는 퍼설파이드(RSSH) 탐침 ........................ 32
2.1.5.2. 형광프로브 WSP-5 에 의한 분석................ 33
3. 결론.......................................................... 35
3.1. 싸이이레인 화합물을 이용한 직접적 수소폴리설파이드와 퍼설파
이드 생성법 개발.............................................. 35
4. 실험 및 방법.................................................. 37
4.1. 일반적 실험방법 ......................................... 37
4.2. 화합물 합성............................................. 40
4.3. 형광프로브 DSP-3 을 이용한 수소폴리설파이드 검출법....... 43
4.4. 형광프로브 WSP-5 을 이용한 퍼설파이드 검출법............. 43
참고문헌
Appendix
