环肽是自然界中普遍存在的,由氨基酸单元构成的一类具有特殊形状和特殊性质的化合物,具有明显的生理活性。环肽由于其稳定的结构特性在生物模拟、药物设计、纳米与分子器件、生物传感器以及催化剂等方面起着越来越重要的作用,具有许多潜在的应用价值。　　 模板反应由于克服了环化合成中产率偏低、副产物多和溶剂消耗量大等缺点,在环肽的合成中发挥着越来越重要的作用。分子识别是生物体系的基本特征,环肽作为一种大环主体分子,为超分子化学的研究提供了一个新的平台。一些环肽的金属离子配合物已经作为简单的模型化合物而用来研究金属蛋白质和酶,因此研究环肽的模板合成及其超分子识别作用具有重要的理论意义和学术价值。　　 本文深入研究了无机磷试剂辅助下,氨基酸自组装成环二肽的反应及其反应机理,并运用模板合成的思路,探索和建立了环多肽模板合成的新方法,同时开展了环肽与金属离子等小分子的超分子识别研究。借助电喷雾质谱、液相色谱一质谱联用和核磁共振等现代分析手段,对产物环肽进行了结构鉴定与分析,总结了环肽类化合物的电喷雾质谱裂解规律；同时研究了不同构型环二肽与不同金属离子的相互作用,测定并比较了它们的结合常数。　　 本文研究了在无机磷试剂辅助下氨基酸自组装成环二肽的反应,合成了十种均环二肽和五种杂环二肽,所合成的均环二肽为一对构型异构体,并成功分离出四种环二肽两种顺反构型的化合物。根据已报道文献,确定了所合成的均环二肽的顺反构型；同时建立了环二肽常规柱色谱分离方法和高效液相色谱分析方法。运用模板合成的思路,以季铵盐分子为模板合成了亮氨酸和缬氨酸的环多肽,并分离得到了亮氨酸的环七肽。同时利用液质联用(LC-MS)技术,考察了此类模板对环多肽合成的促进作用,实验结果表明四甲基碘化铵是氨基酸环多肽合成的有效模板试剂,能够促进亮氨酸和缬氨酸环多肽的生成。　　 利用电喷雾质谱分别在正、负离子模式下研究了环二肽的电喷雾质谱裂解规律,并对其质谱裂解规律进行了总结。类似取代基的环二肽遵循相同的裂解途径:正离子模式下,质子化的环二肽易于失去CO,HCONH2,氨基酸残基或饱和的取代基分子；负离子模式下,去质子化的环二肽易于失去一分子的CO和饱和的取代基分子(R+H)或者失去一分子不饱和的取代基分子(R-H)或者失去一分子的取代基自由基(R●)形成特征峰。在环二肽负离子的电喷雾质谱裂解规律研究中,首次从实验和理论的不同角度,阐明了在ESI离子源中丢失自由基离子的可能性。利用电喷雾多级质谱技术,在正离子模式下对环多肽的质谱裂解规律进行了系统研究,提出了环多肽化合物的质谱裂解机制:由附着在某个氮原子上质子引发肽键的断裂,而丢失一个中性环氧酮碎片(质量数相当于一分子氨基酸残基),形成[M+H-residue]+的碎片离子特征峰。为利用电喷雾质谱鉴定环肽序列提供了依据。　　 本文利用磷谱(31P-NMR)和质谱(ESI-MS/MS)跟踪技术,并结合理论计算,对L氨基酸与三氯化磷的反应进行了较为详细地研究,反应表现出了多样性:氨基酸在三氯化磷的辅助下,既可以自缩合成寡肽,也可以缩合成环肽,同时在加入三乙胺(Et3N)作缚酸剂时,则可以生成氨基酸的五配位氢膦烷。在此基础上,提出氨基酸在三氯化磷辅助下成环肽和氢膦烷的新的反应机理。生成环肽的体系中,氨基酸首先要与磷试剂反应生成O-磷酰化的氨基酸,然后两分子的O-磷酰化的氨基酸缩合形成肽键,得到O-磷酰化的链状二肽,随后链状的二肽关环形成环二肽。生成氢膦烷体系中,氨基酸首先与磷试剂反应生成O-膦酰化的氨基酸,在缚酸剂三乙胺的作用下关环生成四配位的环状膦酰化的氨基酸,进而与另一分子的氨基酸作用脱水形成五配位的氨基酸氢膦烷。研究结果表明氨基酸缩合成环二肽和氢膦烷的过程中磷试剂起到了至关重要的作用。　　 本文研究了不同构型环二肽和金属离子之间的分子识别作用,利用核磁共振(NMR)法、高效液相(HPLC)法和质谱(MS)法分别测定了它们的结合常数,同时利用理论计算的方法,计算出环二肽与不同金属离子作用时的结合能。利用HPLC和ESI-MS法测定的结合常数大小,与理论计算的结果,表现出了一致性:一般情况下,cis-构型环二肽与一价金属离子的结合能力强于trans-构型(苯丙氨酸环二肽除外)；所有环二肽与Ag+、Na+的结合能力强于K+和Cs+。NMR法仅测定了蛋氨酸环二肽与银离子的结合常数。利用ESI-MS法,通过测定环二肽与金属离子作用过程的热力学参数,确定了环二肽与金属离子作用时的作用力类型主要是疏水作用力。