【正文】 碩 士 學(xué) 位 論 文論文題目: 水解酶的催化多功能性及其串聯(lián)方法的研究作者姓名 陳 香 指導(dǎo)教師 林 賢 福 教 授 學(xué)科(專業(yè)) 應(yīng) 用 化 學(xué) 所在學(xué)院 理 學(xué) 院 提交日期 2011 年 1 月 碩士學(xué)位論文水解酶的催化多功能性及其串聯(lián)方法的研究作 者： 陳 香導(dǎo) 師：林賢福 教授二○一一年一月中國 杭州M. S. DissertationStudy on the Catalytic Promiscuity of Hydrolase and Tandem Reaction Author: Xiang ChenAdvisor: Prof. Xianfu Lin Chemistry Department, Zhejiang UniversityJan 2011Hangzhou China獨(dú)特性聲明附件3：獨(dú)創(chuàng)性聲明與版權(quán)使用授權(quán)書獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得 浙江大學(xué) 或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。 學(xué)位論文作者簽名： 簽字日期： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解 浙江大學(xué) 有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 浙江大學(xué) 可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。 （保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書） 學(xué)位論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 簽字日期： 簽字日期： 學(xué)位論文作者畢業(yè)后去向： 工作單位： 電話： 通訊地址： 郵編：i摘要摘要酶催化有機(jī)合成方法的研究越來越受化學(xué)家關(guān)注，探索酶催化的新功能，調(diào)控酶促反應(yīng)，通過酶催化多功能性來設(shè)計串聯(lián)反應(yīng)新方法新途徑；為化學(xué)的綠色合成提供更有價值的新思路、新技術(shù)。論文研究了脂肪酶催化FriedelCrafts烷基化反應(yīng)的新功能，考察了反應(yīng)條件，包括反應(yīng)時間、酶源、溶劑、底物的比例、酶濃度、溫度、底物結(jié)構(gòu)對脂肪酶催化FriedelCrafts烷基化反應(yīng)的影響，合成了15種吲哚衍生物。并通過無酶，BSA及失活的PPL來驗(yàn)證酶活性中心的催化作用，提出了可能的催化機(jī)理。論文研究了脂肪酶催化的親核加成消去Michael加成串聯(lián)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)時間、底物結(jié)構(gòu)對脂肪酶催化該串聯(lián)反應(yīng)的影響，結(jié)果表明：在水與二氧六環(huán)比例為4/1的混合溶劑中，脂肪酶PPL可以催化醛與吲哚的串聯(lián)反應(yīng)，合成了26種雙分子吲哚衍生物。論文研究了N雜環(huán)化合物添加對酶促反應(yīng)的調(diào)控作用。發(fā)現(xiàn)當(dāng)酶與咪唑質(zhì)量比為2/1時，酰化酶的催化ClaisenSchmidt活性顯著提高。并通過無酶無咪唑、BSA和咪唑、單酶及單咪唑催化來證實(shí)酶活性中心和咪唑的共同的催化作用，提出了可能的催化機(jī)理。同時考察了酶源、溶劑、添加劑、反應(yīng)時間、底物結(jié)構(gòu)對?；概c咪唑催化反應(yīng)的影響；并合成了18種α, β不飽和羰基化合物。論文通過調(diào)控?；概c咪唑共同催化催化芳香醛與酮的Aldol縮合消去Michael加成分子內(nèi)Aldol縮合消去串聯(lián)反應(yīng)活性，合成了15種新穎的環(huán)己烯酮衍生物。考察了反應(yīng)條件：酶源、溶劑、添加劑、酶與添加劑的比例、底物結(jié)構(gòu)對酰化酶與咪唑催化串聯(lián)Aldol縮合消去Michael加成分子內(nèi)Aldol縮合消去反應(yīng)的影響，并提出了可能的反應(yīng)機(jī)理。本論文總共合成了74種化合物，產(chǎn)物經(jīng)IR，1HNMR, 13CNMR，GCMS，HRMS等手段表征分析和驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：脂肪酶、?；浮⒋?lián)反應(yīng)、多功能性、共同催化。113浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractEnzyme catalysis in organic synthesis had drawn an increasing number of chemist’s attention. Explore new function of enzymes。 regulate enzymatic reaction。 design a new tandem reaction base on the promiscuity of enzym, providing more valuable, new ideas and new technologies for green chemistry.Lipase was firstly found to catalyze the FriedelCraft reaction in water. After screening the reaction time, enzyme sources, reaction media, the molar ratio of substrate, temperature and the structure of substrates, lipase from porcine pancreas, Type II (PPL) catalyzed the FriedelCraft reaction of indole derivative and α, βunsaturated pounds. 15 FridelCraft adducts were synthesized. The control experiments proved that the active site of PPL were responsible for those enzymatic reaction. The mechanisms for the FriedelCraft reaction and tandem reaction catalyzed by PPL were also proposed.We screening the PPL catalyze the tandem Nucleophilic addition/dehydration /Michael addition of aldehyde and indole. The enzyme sources, reaction media, temperature, the structure of substrate that affects this tandem reaction were investigated systemly. In mixture solvent (water/dioxane=4/1), lipase (from porcine pancreas, Type II) can catalyze the tandem Nucleophilic addition/dehydration /Michael addition between aldehydes and indole derivatives. After the stepwise process were optimized, 26 bis(indolyl)alkanes were prepared in moderate to excellent yields by using PPL as catalyst.The influence of Nheterocyclic pounds on the enzymatic reaction was investigated. Though investigating enzyme sources, solvent, additive, the ratio of imidazole and acylase, we found Daminoacylase and imidazole can cocatalyze the ClaisenSchmidt reaction. When the ratio of Daminoacylase and imidazole is 2/1, the activity of Daminoacylase was improved obviously. And 18 tandems Aldol condensation/dehydration adducts were obtained via this method. The control experiments demonstrated that the active site of Daminoacylase was responsible for the enzymatic reaction. The mechanism for the ClaisenSchmidt reaction catalyzed by Daminoacylase and imidazole was also proposed.A single enzyme can cocatalyze the cascade Aldol condensationelimination Michaelintromolecular Aldol condensationelimination for synthesis of conjugate cyclohexanone2ene reaction with imidazole in octane. By investigating enzyme sources, solvent, additive, the ratio of imidazole and acylase, we found Daminoacylase and imidazole can cocatalyze this tandem reaction. After the stepwise process was optimized, 15 conjugate cyclohexanone2enes were prepared. Some control experiments were designed to prove that the enzyme can cocatalyze this cascade reaction with imidazole in octane. The mechanism for the tandem reaction catalyzed by Daminoacylase and imidazole was also proposed.In this thesis, 74 pounds were synthesized and these pounds were characterized by IR, 1H NMR, 13C NMR, GCMS and HRMS.Keywords: lipase。 acylase。 tandem。 multifunction。 cocatalyze.目錄目錄獨(dú)創(chuàng)性聲明 i摘要 iiAbstract iii第一章 緒論 1 酶催化多功能性的研究 1 酶催化多組分串聯(lián)反應(yīng) 1 小分子對酶促反應(yīng)的調(diào)控 2 本論文的研究目的與內(nèi)容 2第二章 酶催化多功能性與酶催化串聯(lián)方法研究進(jìn)展 4 酶的催化多功能性 4 脂肪酶的催化多功能性 4 蛋白酶的催化多功能性 7 ?；复呋映煞磻?yīng) 7 酯酶催化氧化反應(yīng) 9 轉(zhuǎn)氨酶的催化多功能性 10 其他酶的催化多功能性 10 酶促串聯(lián)反應(yīng) 11 12 多酶催化串聯(lián)反應(yīng) 14 18 22 22 23 24第三章 水解酶催化FriedelCraft反應(yīng)及其串聯(lián)反應(yīng) 30 實(shí)驗(yàn)部分 30 實(shí)驗(yàn)試劑 30 實(shí)驗(yàn)儀器與方法 31 合成FriedelCrafts產(chǎn)物的表征 32 合成雙分子吲哚衍生物的表征 35 39 39 水解酶催化FriedelCrafts烷基化反應(yīng) 40 酶源對FriedelCrafts烷基化反應(yīng)的影響 41 脂肪酶催化FriedelCrafts烷基化反應(yīng)的條件優(yōu)化 42 44 47 脂肪酶催化醛與吲哚衍生物的串聯(lián)反應(yīng) 48 48 水解酶催化雙分子吲哚與醛的串聯(lián)反應(yīng) 48 酶源對吲哚與對硝基苯甲醛串聯(lián)反應(yīng)的影響 50 反應(yīng)條件對水解酶催化吲哚與醛串聯(lián)反應(yīng)的影響 50 53 56 本章小結(jié) 58第四章 D氨基?；概cN雜環(huán)催化ClaisenSchmidt反應(yīng) 61 61 實(shí)驗(yàn)部分 62 實(shí)驗(yàn)試劑 62 實(shí)驗(yàn)儀器與方法 63 咪唑與D氨基?；复呋疌laisenSchmidt反應(yīng) 64 68 68 有機(jī)溶劑對ClaisenSchmidt反應(yīng)的影響 69 添加劑對ClaisenSchmidt反應(yīng)的影響 69 添加劑與酶的比例對ClaisenSchmi