生物催化多功能性：水解酶催化不對稱碳碳鍵形成及牛血清白蛋白催化串聯(lián)Michael加成-環(huán)化反應(yīng)的研究.pdf

1、生物催化是指利用酶或有機體（細胞、細胞器、組織等）作為催化劑催化有機化合物的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程。酶在催化化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中常常表現(xiàn)出優(yōu)良的催化活性，是極具吸引力的生物催化劑之一。酶的催化多功能性，是指一種酶的活性位點能催化多種類型的化學(xué)轉(zhuǎn)化。隨著越來越多天然酶的催化多功能性被發(fā)現(xiàn)，酶的催化多功能性受到了廣泛關(guān)注。在這一領(lǐng)域中，由于水解酶可從商業(yè)渠道獲得、穩(wěn)定、底物適用范圍廣，以及能在含有有機溶劑的介質(zhì)中展現(xiàn)出優(yōu)異的催化效果，人們對水解酶催化多功能

2、性的研究甚為廣泛。截至目前，水解酶催化的有機合成反應(yīng)已屢見不鮮，但是將水解酶的催化多功能性應(yīng)用到不對稱碳碳鍵形成的例子卻為數(shù)不多。不對稱碳碳鍵的形成是合成具有光學(xué)活性化合物經(jīng)典、有效又極其重要的方法。因此，探索水解酶的催化多功能性在不對稱碳碳鍵形成中的應(yīng)用是非常有價值的，很有可能為不對稱有機合成提供一條行之有效的途徑。
　　手性1，2-二醇骨架是一類非常重要的結(jié)構(gòu)單元，它們廣泛地存在于天然產(chǎn)物和生物活性分子中。酶是一種綠色環(huán)保又經(jīng)

3、濟安全的生物催化劑，我們利用豬胃蛋白酶作催化劑，在無外加水的乙腈中通過催化芳香醛與羥基丙酮的直接不對稱aldol反應(yīng)成功合成了手性1，2-二醇化合物。我們探究了溶劑、含水量、溫度、酶量和投料比等對反應(yīng)的影響，優(yōu)化了反應(yīng)條件。在最佳反應(yīng)條件下，豬胃蛋白酶催化的直接不對稱aldol反應(yīng)可容納芳香醛與羥基取代、二羥基取代、甲氧基取代及芐氧基取代的丙酮作為底物。該催化方法同樣可應(yīng)用于環(huán)狀酮或雜環(huán)酮與芳香醛的aldol反應(yīng)。經(jīng)過底物擴展后，收率最

4、高可達87％，非對映選擇性最高可大于99/1，對映選擇性最高可達75％。
　　二氫吡喃類化合物是一類非常重要的物質(zhì)，二氫吡喃片段也是很多天然產(chǎn)物分子和具有生物活性分子的骨架結(jié)構(gòu)。我們采用灰色鏈霉菌蛋白酶為催化劑，在無須外加有機溶劑的溫和反應(yīng)條件下以易制得的2-苯甲?；?3-芳香基丙烯腈與環(huán)己酮為底物經(jīng)過串聯(lián)Michael加成/環(huán)化反應(yīng)成功合成了取代二氫吡喃類化合物。經(jīng)過條件優(yōu)化和底物擴展，我們獲得了多種取代的二氫吡喃化合物，產(chǎn)物收

5、率最高可達91％，同時也獲得了較為一般的非對映選擇性和對映選擇性，dr值最高為75/25，ee值最高為25％。該方法不僅拓寬了灰色鏈霉菌蛋白酶在生物催化領(lǐng)域的應(yīng)用，也為合成取代二氫吡喃類化合物提供了一條行之有效的途徑。
　　2-氨基-4H-苯并吡喃及其衍生物是一類非常重要的雜環(huán)化合物，很多天然產(chǎn)物和具有生物活性的分子中都含有2-氨基-4H-苯并吡喃結(jié)構(gòu)單元。我們以牛血清白蛋白作為催化劑，乙醇作溶劑，以易制的鄰羥基查爾酮類化合物和丙