酶催化直接不對稱aldol反應(yīng)和Biginelli反應(yīng)的研究.pdf

1、酶作為生物催化劑具有反應(yīng)條件溫和、立體選擇性高、便于分離和環(huán)境友好等優(yōu)點引起越來越多的化學家的關(guān)注，被廣泛的應(yīng)用于有機合成反應(yīng)中。發(fā)現(xiàn)和研究酶的新的非天然催化功能不僅可以拓展現(xiàn)存酶的應(yīng)用范圍，同時還可以為有機化學提供綠色高效的合成方法，是一個極具挑戰(zhàn)性和吸引力的研究課題。本論文主要研究了豬胰蛋白酶，CYL-酶A及CYL-酶B催化的aldol反應(yīng)以及CYL-酶B在多組分Biginelli反應(yīng)中的應(yīng)用。
　　 豬胰蛋白酶是一種絲氨酸

2、蛋白酶，本論文首次報道了其在直接不對稱aldol反應(yīng)中的應(yīng)用。通過對溶劑、含水量、底物之間的摩爾比、酶濃度以及溫度等條件的篩選，建立了豬胰蛋白酶催化的最優(yōu)反應(yīng)條件。隨后對該方法的底物適應(yīng)性進行了考察，我們發(fā)現(xiàn)芳香醛上取代基的種類和位置對酶的催化活性和立體選擇性有很重要的影響，其中對硝基苯甲醛反應(yīng)的產(chǎn)率最高為60％，對三氟甲基苯甲醛獲得了反式產(chǎn)物65％的ee值。同時，我們對豬胰蛋白酶進行了純化并做了一系列的對照實驗，驗證了豬胰蛋白酶催化的

3、aldol反應(yīng)確實發(fā)生在其活性位點上。據(jù)此基礎(chǔ)上，本論文提出了豬胰蛋白酶催化aldol反應(yīng)可能的反應(yīng)機理。
　　 CYL-酶A是一種水解酶，本論文首次發(fā)現(xiàn)在有機溶劑中，其對直接不對稱aldol反應(yīng)有很好的催化活性，對多達23種底物都有很好的催化效果，獲得了高達99％的產(chǎn)率和＞99％的ee值。酶回收使用三次后其催化反應(yīng)的選擇性基本不變，并完成了靛紅和環(huán)己酮的不對稱催化，獲得了37％的ee值。
　　 CYL-酶B對aldol

4、反應(yīng)具有很高的催化活性和對映選擇性。我們對反應(yīng)溶劑、含水量、投料比、酶濃度等條件進行了篩選，確立了酶催化的最優(yōu)條件，該方法對多達28種底物有很好的催化能力，產(chǎn)率最高可達95％，ee值最高可達98％。同時我們還發(fā)現(xiàn)CYL-酶B對雜環(huán)酮參與的反應(yīng)同樣具有很好的催化能力，哌啶酮和芳香醛反應(yīng)的產(chǎn)率高達94％，使酶催化雜環(huán)酮參加的aldol反應(yīng)取得了突破性的進展。此外我們還進行了空白實驗和一系列的對照實驗證實了酶對該反應(yīng)的催化作用。
　　

5、 Biginelli反應(yīng)是一類重要的多組分反應(yīng)，是制備3，4-dihydropyrimidin-2(1H)-ones(DHPMs)化合物的重要方法。用于該反應(yīng)的催化劑主要有HCl、ZnCl2、[bmim][FeCl4]等，需要強酸催化，不僅污染環(huán)境，還具有反應(yīng)條件苛刻、催化劑本身有毒性等缺點。因此尋找新的安全、高效、快速的綠色催化劑來催化該反應(yīng)具有很重要的研究意義。目前僅有章鵬飛小組報道了酶催化的Biginelli反應(yīng)，雖然得到了很高的

6、產(chǎn)率但是沒有任何選擇性。我們小組發(fā)現(xiàn)CYL-酶B對Biginelli反應(yīng)有很好的催化活性和立體選擇性，通過對反應(yīng)溶劑、含水量、投料比、酶濃度等條件的優(yōu)化，確立了該酶催化反應(yīng)的最佳方法，不僅獲得69％的產(chǎn)率，而且還首次獲得了對映選擇的產(chǎn)物，ee值可高達56％。獲得了很好的底物適應(yīng)性，為酶催化不對稱Biginelli反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。
　　 我們的研究擴大了豬胰蛋白酶、CYL-酶A和CYL-酶B的應(yīng)用范圍，確立了溫和、簡單、易操作并且