【正文】 dt反應(yīng)的影響 70 反應(yīng)時(shí)間對(duì)ClaisenSchmidt反應(yīng)的影響 71 優(yōu)化后的?；复呋疌laisenSchmidt反應(yīng)條件 72 N雜環(huán)化合物調(diào)節(jié)?；复呋铣搔? β不飽和羰基化合物 72 724. 73 ?；概c咪唑催化Claisenschmidt反應(yīng)的機(jī)理 74 酶活性中心催化驗(yàn)證 74 反應(yīng)機(jī)理 75 本章小結(jié) 76第五章 ?；复呋┩嗖酱?lián)合成環(huán)己烯酮衍生物 78 78 實(shí)驗(yàn)部分 79 實(shí)驗(yàn)試劑 79 實(shí)驗(yàn)儀器與方法 80 D氨基?；概c咪唑催化串聯(lián)反應(yīng)合成環(huán)己烯酮衍生物 81 合成化合物的表征 83 催化劑對(duì)醛酮串聯(lián)反應(yīng)的影響 86 86 添加劑對(duì)醛酮串聯(lián)反應(yīng)的影響 87 試驗(yàn)條件對(duì)該串聯(lián)反應(yīng)的影響 87 有機(jī)溶劑對(duì)醛酮串聯(lián)反應(yīng)的影響 87 丙酮的量對(duì)醛酮串聯(lián)反應(yīng)的影響 88 添加劑與酶的比例對(duì)醛酮串聯(lián)反應(yīng)的影響 88 優(yōu)化后的?；复呋┩?lián)反應(yīng)的條件 89 N雜環(huán)化合物調(diào)節(jié)?；复呋铣森h(huán)己烯酮衍生物 90 905. 91 酰化酶與咪唑催化醛酮串聯(lián)反應(yīng)的機(jī)理假設(shè) 92 酶活性中心催化驗(yàn)證 92 反應(yīng)機(jī)理 92 本章小結(jié) 93第六章 總結(jié) 95攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文 97致 謝 98第一章 緒論第一章 緒論酶作為一種高效的、對(duì)環(huán)境友好的催化劑已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于有機(jī)合成[1af]。對(duì)酶促反應(yīng)的研究也逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槊复俚亩喙δ苄院驼{(diào)控酶促反應(yīng)。酶促一鍋法和酶促串聯(lián)反應(yīng)也逐漸成為研究的熱點(diǎn)。 酶催化多功能性的研究酶的催化多功能性在最近十年研究的新進(jìn)展，Berglund和 Gotor等人分別報(bào)道了脂肪酶CALB具有催化碳碳鍵[2]和碳氮鍵Michael[3]加成反應(yīng)新功能。Kita、Hult和余孝其課題組又發(fā)現(xiàn)水解酶除催化酯鍵或者酰胺鍵的合成與水解外，還可以催化胺解反應(yīng)[4]、羥醛縮合反應(yīng)[5ab]、DielsAlder[6]和Mannich [7]等；我們課題組也發(fā)現(xiàn)碳氮鍵Michael[8ab]加成反應(yīng)可以被蛋白酶、D氨基酸?；傅人饷复呋⑻继糓ichael[9]加成反應(yīng)也可以被D氨基酸?；复呋?、氮雜環(huán)與乙烯酯的Markovnikov[10ac]加成反應(yīng)可以被酰化酶PGA、D氨基酸?；负虯mano Acylase催化、醛與硝基烷烴的Henry[11]反應(yīng)也可以由D氨基酸?；复呋纫幌盗行卢F(xiàn)象。不斷研究探索酶催化多功能性的機(jī)理，深入認(rèn)識(shí)酶催化的性質(zhì)，這將大大促進(jìn)酶催化方法在綠色有機(jī)合成中應(yīng)用。 酶催化多組分串聯(lián)反應(yīng)串聯(lián)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單的原料出發(fā)合成復(fù)雜的功能分子，酶聯(lián)合化學(xué)催化劑來(lái)催化串聯(lián)反應(yīng)是個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性方法。Kroutil[12]課題組利用金屬與酶的的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)串聯(lián)的氧化與非對(duì)稱還原反應(yīng)。Huerta課題組[13]報(bào)道了α羥基酯化合物的動(dòng)力學(xué)拆分可以通過(guò)脂肪酶Pseudomonas cepacia和釕催化劑的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，得到較高的產(chǎn)率和ee值。酶促化學(xué)法即可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)拆分[14ac]，又可以用于手性合成[15ab]。利用酶具有催化多種反應(yīng)的功能，以多步串聯(lián)和一鍋轉(zhuǎn)化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)多種生物活性化合物合成，這對(duì)有機(jī)合成方法學(xué)具有重要的意義。余孝其課題組報(bào)道了水解酶可以催化Mannich[16]反應(yīng)，脫羰基的aldol[17]反應(yīng)等。Klaas[18]課題組報(bào)道了水解酶CAL B可以催化脫保護(hù)，?；铜h(huán)氧化的多步串聯(lián)反應(yīng)。我們課題組也利用單酶催化合成一系列含糖咪唑衍生物[19]及復(fù)雜的咪唑糖類復(fù)合物。在利用串聯(lián)來(lái)合成碳水類方面，多酶已經(jīng)展現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)和潛力。Ragauskas和Witayakran[20]也報(bào)道了苯并呋喃衍生物可以通過(guò)雙酶體系來(lái)合成。Wong[21]課題組與Richter[22]課題組通過(guò)控制各步反應(yīng)條件，利用多酶催化的功能來(lái)合成多種糖類衍生物。酶催化串聯(lián)反應(yīng)具有條件溫和，環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)。因而，利用單酶或多酶來(lái)探索新反應(yīng)的組合將會(huì)是一個(gè)新的領(lǐng)域。 小分子對(duì)酶促反應(yīng)的調(diào)控酶的結(jié)構(gòu)決定了酶的催化功能，一些酶與小分子存在著特殊的作用，從而能引起蛋白構(gòu)象的變化，添加劑的使用能夠調(diào)節(jié)酶催化的功能[23],例如：化學(xué)選擇性調(diào)控、立體選擇性調(diào)控和區(qū)域選擇性調(diào)控。利用添加劑調(diào)控酶促反應(yīng)，是基因工程之外新途徑，為推動(dòng)酶催化合成的應(yīng)用提供更加可行辦法。 本論文的研究目的與內(nèi)容本論文的研究目的是：通過(guò)研究酶的催化多功能性，認(rèn)識(shí)酶催化本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)調(diào)控酶促反應(yīng)，并應(yīng)用于有機(jī)合成。為此，論文將圍繞以下內(nèi)容開(kāi)展研究。研究了脂肪酶催化FriedelCrafts烷基化反應(yīng)的新功能，考察了反應(yīng)條件，包括反應(yīng)時(shí)間、酶源、溶劑、底物的比例、酶濃度、溫度、底物結(jié)構(gòu)對(duì)脂肪酶催化FriedelCrafts烷基化反應(yīng)的影響。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了脂肪酶具有催化串聯(lián)的親核加成消去Michael加成反應(yīng)的新功能，考察了酶源、反應(yīng)介質(zhì)、混合溶劑的比例、酶濃度、溫度、反應(yīng)時(shí)間、底物結(jié)構(gòu)對(duì)脂肪酶催化該串聯(lián)反應(yīng)的影響。并通過(guò)無(wú)酶，BSA及失活的PPL來(lái)驗(yàn)證酶活性中心的催化作用，提出了可能的催化機(jī)理。研究N雜環(huán)化合物對(duì)?；复呋喙δ苄缘恼{(diào)控作用，考察酶源、有機(jī)溶劑、各種N雜環(huán)化合物、N雜環(huán)化合物與?；傅谋壤?、催化劑的量、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)酶催化功能的影響。建立添加劑與酶催化功能的關(guān)系，并將添加劑的調(diào)控作用應(yīng)用于?；复呋疌laisenSchmidt和串聯(lián)的Aldol縮合消去Michael加成分子內(nèi)Aldol縮合消去反應(yīng)。通過(guò)控制實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證酶與添加劑共同起到催化作用，提出了反應(yīng)的機(jī)理。參考文獻(xiàn)[1]. (a) R. J Kazlauskas, Curr. Opin. Chem. Biol., 2005, 9, 195。 (b) P Berglund and S Park, Curr. Org. Chem., 2005, 9, 325。 (c) D. M. Z Schmidt, E. C Mundorff, M Dojka, E Bermudez, J. E Ness, S Govindarajan, P. C Babbitt, J Minshull and J. A Gerlt, Biochemistry, 2003, 42, 8387。 (d) O Khersonsky, C Roodveldt and D. S Tawfik, Curr. Opin. Chem. Biol., 2006, 10, 498。 (e) G. H Dijoux, M. M Elenkov, J. H. L Spelberg, B Hauer and D. B Janssen, ChemBioChem., 2008, 9, 1048。 (f) R Kourist, S Bartch, L Fransson, K Hult and U. T Bornscheuer, ChemBioChem., 2008, 9, 67.[2]. M Svedendahl, K Hult, P Berglund. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17988. [3]. O Torre, I Alfonso, V Gotor. Chem. Commun. 2004, 1724. [4]. I Alfonso, V Gotor. Chem. Soc. Rev. 2004, 33, 201. [5]. (a) S Akai, K Tanimoto, Y Kita. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 1407。 (b) Ch Li, Feng, N Wang, Y. J Zhou and X. Q Yu, Green Chem., 2008, 10, 616.[6]. C Branneby, P Carlqvist, A Magnusson, K Hult, T Brinck, P Berglund. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 874. [7]. K Li, T He, Ch Li, X. W Feng, N Wang and X. Q Yu, Green Chem., 2009, 6, 777.[8]. (a) Y Cai, X. F Sun, N Wang, X. F Lin. Synthesis, 2004, 671。 (b) Qian C, Xu J M, Wu Q, Lv D S, Lin X F. Tetrahedron Lett. 2007, 48, 6100. [9]. J M. Xu, F Zhang, B K. Liu, Q Wu, X F. Lin. Chem. Commun. 2007, 2078. [10]. (a) W B. Wu, N Wang, J M. Xu, Q Wu, X F. Lin. Chem. Commun. 2005, 2348。 (b) W B. Wu, J M. Xu, Q Wu, D S. Lv, X F. Lin. Adv. Synth. Catal. 2006, 348, 487。 (c) W B. Wu, J M. Xu, Q Wu, D S. Lv, X F. Lin. Synlett 2005, 2433. [11]. J. L Wang, X Li, H. Y Xie, B. K Liu, X. F Lin, Journal of Biotechnolgy, 2010, 145, 240.[12]. F G. Mutti, A Orthaber, J H. Schrittwieser, J G. Vries, R Pietschnig and W Kroutil. Chem. Commun., 2010, 46, 8046.[13]. F F. Huerta, Y R S. Laxmi, J E. Backvall. Org. Lett., 2000, 2, 1037.[14]. (a) A N. Parvulescu, P A. Jacobs, D E. De Vos. Adv. Synth. Catal. 2008, 350, 113。 (b) M Krausser, W Hummel, H Groger. Eur. J. Org. Chem. 2007, 5175。 (c) E Burda, W Hummel, H Groger. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 9551. [15]. (a)F Zheng, W C. Yang, M C. Ko, J J. Liu, H Cho, D Q. Gao, M. Tong, H H. Tai, J H. Woods, C G. Zhan. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12148。 (b)G J. Williams, T. L Woodhall, M Farnsworth, A Nelson, A Berry. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16238.[16]. K Li, T He, Ch Li, X. W Feng, N Wang and X. Q Yu, Green Chem., 2009, 6, 777.[17]. X W. Feng, Ch Li, N Wang, K Li, W W. Zhang, X Q. Yu. Green Chem., 2009, 11, 1933.[18]. M. Rusch gen Klaas, M. Kunz, S. Warwel, J. Mol. Catal. B: Enzym., 1999, 7, 283.[19]. S P. Yao, D S. Lu, Q Wu, Y Cai, S H. Xu, X F. Lin. Chem. Commun. 2004, 2006. [20]. S Witayakran, A J. Ragauskas. Eur. J. Org. Chem. 2009, 3, 358. [21]. D Franke, T Machajewski, C C. Hsu, C H. Wong. J. Org. Chem. 2003, 68, 6828. [22]. W R246。misch, W Eisenreich, G Richter, A Bacher. J. Org. Chem. 2002, 67, 8890. [23]. (a) T Itoh, S H. Han, Y Matsushita, S Hayase. Green Chem. 2004, 6, 437。 (b) W Y. Lou, M H. Zong, H. Wu, R. Xu, J F. Wang. Green Chem. 2005, 7, 500.浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章 酶催化多功能性與酶催化串聯(lián)方法研究進(jìn)展生物催化合成方法是當(dāng)前備受關(guān)注的前沿領(lǐng)域[1ac]。它具有選擇性高、條件溫和、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，因而吸引了化學(xué)、化工、制藥、材料等眾多領(lǐng)域研究學(xué)者的興趣。酶一直被認(rèn)為是一種快速、專一且只對(duì)一定底物或一類反應(yīng)具有高度識(shí)別的生物催化劑。越來(lái)越多具有高立體選擇性的酶被廣泛應(yīng)用于多種有機(jī)化合物的合成中[2ac]。最近的研究表明部分酶還具有催化多功能性，即許多酶能夠在主反應(yīng)的活性位點(diǎn)催化第二種反應(yīng)，而且越來(lái)越多的研究表明催化多功能性普遍存在。串聯(lián)反應(yīng)可以由簡(jiǎn)單原料經(jīng)過(guò)多個(gè)化學(xué)鍵形成來(lái)得到目標(biāo)產(chǎn)物。該方法減少中間產(chǎn)物的分離步驟，簡(jiǎn)化反應(yīng)操作的過(guò)程。同時(shí)也能防止活潑或不穩(wěn)定中間產(chǎn)物在反應(yīng)體系中的累積，加快反應(yīng)速度，提高最終產(chǎn)物的得率，進(jìn)而得到一些常規(guī)方法難以合成的化合物。與分步反應(yīng)相比, 巧妙的串聯(lián)反應(yīng)不僅能提高反應(yīng)效率，具有高選擇性、原子經(jīng)濟(jì)性,大量減少浪費(fèi)，還能免去了各步后處理和分離帶來(lái)的消耗和污染。本章主要針對(duì)酶的催化多功能性研究、小分子調(diào)控酶促混亂性的研究以及單酶參與的串聯(lián)反應(yīng)在有機(jī)合成中的應(yīng)用及化學(xué)/酶促法催化串聯(lián)反