【正文】 基苯基硫醚不對稱氧化反應(yīng)特性的研究 ..........................22 實驗材料 ...................................................................................................................22 酶及主要試劑（同前） ....................................................................................22 主要儀 器設(shè)備（同前） ....................................................................................22 實驗方法 ...................................................................................................................22 離子液體的選擇 ..............................................................................................22 不同離子液體種類對酶促不對稱氧化反應(yīng)的影 響 ............................................22 離子液體含量對酶促不對稱氧化反應(yīng)的影響 ...................................................22 離子液體 /緩沖液混合溶劑和有機溶劑 /緩沖液混合溶劑中酶促不對稱氧化反應(yīng)比較 .........................................................................................................................22 底物濃度對酶促不對稱氧化反應(yīng)的影響 ...........................................................23 溫度對氧化反應(yīng)的影響（為了調(diào)粘度） ...........................................................23 pH 對氧化反應(yīng)的影響 .....................................................................................23 氧化劑種類對酶促芳香基硫醚不對稱氧化反應(yīng)的影響 ......................................23 底物轉(zhuǎn)化率、 （同前） ...............................................................23 高效液相色譜（ HPLC）分析（同前） ...........................................................23 結(jié)果與討論 ................................................................................................................23 不同離子液體種類對酶促不對稱氧化反應(yīng)的影響 .............................................24 離子液體含量對酶促不對稱氧化反應(yīng)及混合體系 pH 值的影響 .........................24 離子液體 /緩沖液混合溶劑和有機溶劑 /緩沖液混合溶劑中酶促不對稱氧化反應(yīng)比較 .............................................................................................................................25 離子液中底物濃度對酶促不對稱氧化反應(yīng)的影響 .............................................26 離子液中溫度對酶促不對稱氧化反應(yīng)的影響 ....................................................27 離子液中 pH 對酶促不對稱氧化反應(yīng)的影響 .....................................................27 氧化劑種類對酶促芳香基硫醚不對稱氧化反應(yīng)的影響 ......................................28 結(jié)論與展望 ...............................................................................................................29 第五章 實驗總結(jié) ....................................................................................................................30 參考文獻 ................................................................................................................................31 致謝 .......................................................................................................................................33 附錄： ....................................................................................................................................34 1 第一章 緒論 手性是一切生物的基本特征。 手性藥物具有光學活性。 e%)不高，產(chǎn)物的途徑。 人們早已知道手性亞 砜的消旋化能量和消旋溫度較高（分別為 146～ 176KJ/mol 和 200℃） ，所以其在化學反應(yīng)過程中是比較穩(wěn)定的。 離子液體的 發(fā)展歷史和 概念 離子液體的發(fā)展歷史 2 離 子液體可以看作是新型 溶劑，也可以看作是具有一定應(yīng)用歷史的功能材料。 1914 年首先發(fā)現(xiàn)的離子液體是乙胺硝酸鹽 (EtNH3直到 1986 年 Seddon 等在 Nature 上發(fā)表論文，報道采用 N,N二烷基咪唑鎓與三氯化鋁給成的離子液體作為非水溶劑，研究過渡金屬配合物的電子吸收光譜[9]。 再到 1996 年， Gratzel 等發(fā)表了有關(guān)含 — CF3和其它氟代烷基離子液體合成和性能的研究。隨著綠色化學概念的產(chǎn)生，這方面的研究更 趨于活躍。時至今日離子液體作為一種強勢商品必然有著可觀的 經(jīng)濟 規(guī)模 和效益 。 離子液體的分類 離子液體的種類分為：常規(guī)離子液體、手性離子液體、功能化離子液體 [15]。 2)吡啶離子鍵 [Py]及其衍生物。 其中最穩(wěn)定的、最常見的是烷 基取代的咪唑陽離子，而且能通過調(diào)整烷基取代基的長度和對稱性可以形容低熔點的咪唑類離子液體。因此手性離子液體是名符其實的“綠色溶液”，同時其也被廣泛用到各個科學領(lǐng)域。 功能離子液體大體包括：含羥基的功能化離子液體、含醚基的功能化離子液體、含巰基的功能化離子液體、含酯基的功能化離子液體、 Bronsted 酸性離子液體、含配位基的功能化離子液體。高效回收離子液體新技術(shù)的問世將極大地加速與離子液體相關(guān)的研究和應(yīng)用的進程?？梢?，加強離子液體中生物催化的基礎(chǔ)理論研究具有重要的意義。光學活性的亞 砜 已廣泛被用于手性藥手的合成以及其它不對稱合成中 ,因此，選擇性制備手性亞 砜 具有較大的理論意義和應(yīng)用前景 [24]。 手性亞砜基團能使鄰近的甚至遠端的反應(yīng)中心發(fā)生不對稱反應(yīng)。 在過去的 20 年中，手性亞砜化合物作為手性輔助試劑在不對稱合成領(lǐng)域中的應(yīng)用呈指數(shù)級的增長，確立了手性亞砜官能團在碳碳鍵和碳雜鍵的形成過程中是有效的、最通用的手性控制因素之一 [26]。 手性亞砜及其衍生物近年來迅速發(fā)展為一類新型手性催化劑和配體 ， 用于不對稱烯丙基化、 (雜 )DielsAlder 環(huán)加成和氫化等反應(yīng)。 3） 手性藥物。 圖 部份手性亞砜 [28] Fig. Some chiral sulfoxides 不對稱氧化反應(yīng)和 離子液體中反應(yīng)的影響因素 不對稱氧化反應(yīng) 隨著有機化學的發(fā)展，特別是醫(yī)藥化學、農(nóng)藥化學、制藥工業(yè)、農(nóng)業(yè)及環(huán)境保護等對具有高度光學活性的單一異構(gòu)分子的要求越來越強烈，催化不對稱氧化反應(yīng)在近二、三十年中得到熱切的關(guān)注，實現(xiàn)了突飛猛進的發(fā)展，并已廣泛用到生產(chǎn)實踐中 [29]。而離子液體作為一種新型的“綠色”共溶劑和試劑，其有著優(yōu)良的性質(zhì)如不容易揮發(fā)、強極性等，反應(yīng)后可以通過 萃取法、蒸餾法、柱層析法和超臨界二氧化碳法 等進行回收重復利用。 與有機溶劑或水相比，離子液體的粘度過高 [For example,BMIMBF4 ( cP, 25oC , water ( cP at 25oC), methanol ( cP at 25oC) , toluene ( cP at 25oC))],這不僅使底物和產(chǎn)物的傳質(zhì)受到一定程度的 限制，降低 反應(yīng)速度。如 [bmim]+中側(cè)鏈短小， 圖 不同溫度下離子液體（陰離子均為ＰＦ 6） 粘 度與陽離子之間的關(guān)系 [32] Fig. The relationship between viscosity cations for ionic liquids with antion PF6[32] 活動性強，由其組成的離子液體粘度相應(yīng)較底，而含更長烷基鏈或氟化烷基鏈的離子液體液體較大，這是因為更強的范得華力作用的結(jié)果。 如 [C4mim]+與 [C4mim]+[Tf2N] 圖 離子液體粘度（陽離子均為 [C4mim]+） 與陰離子 8 與陰離子之間的關(guān)系 [34] Table. The relationship between viscosity and anyions for ionic liquids with cation [C4mim]+[34] 相比，其粘度有很大的差別，這是由于 Tf2N具有很大的對稱性，因而造成其粘度很低 [35]。 離子液體的表面張力一般比有機溶劑高，但比水的表面張力低，這樣使用離子液體就可以加速分離的過程。離子液體中的 pH 過高或過低都將導致酶變性失活 。實際上，用碳酸鈉溶液沖洗、純化離子液體將對離子液體的 pH 值和水活度有一定的影響。 ４）離子液體的純度。 二 ）水溶性的離子液體，先用碳酸鈉溶液洗滌，然后硅膠過濾，真空干燥。 在溶有過氧化物酶的有機或離子液體中通過添加 H2O2催化磺化 反應(yīng) 的發(fā)生 ，已悄悄成為一種新的方法。 JuHyun Yu 等 [40]研究發(fā)現(xiàn)，當 HRP 與 D脯氨酸共凍干后，其在非水相介質(zhì)中催化氧化反應(yīng)的對映選擇性得到了極大提高 。 生物亞砜化方法可分為 : (1)酶 ， 如細胞色素 P2450 酶、環(huán)己烷單加氧酶、氯過氧化酶、溴過氧化酶 ； (2) 微生物 ， 如細菌 ( Corynebacterium equi ATCC2110Pseudomonas putida UV4)、真菌 ( Helminthosporium 、 Mortierella isabellina)； (3) 抗體，該方法具有工藝綠色、底物 P酶比率高且對某些底物可以取得高光學純度 ， 例如芳基甲 P乙基硫醚、二硫代縮醛等底物取 得了高達 99 %.。 本課題的立項意義及研究內(nèi)容 手性亞砜作為一種重要的手性中間體藥物，在醫(yī)藥和醫(yī)療上有著重大的作用。 近年來 ， 多種生物催化劑已被應(yīng)用于潛手性硫醚的不對稱氧化 ， 包括氯過氧化物酶、錳過氧化物酶、深黃被孢霉、馬棒桿菌等 。 本文擬研究不同的離子液體中反應(yīng)條件等等對甲基苯基硫醚不對稱氧化成亞砜的影響。 表 2 不同 pH 值的磷酸鹽緩沖液 Table 2 Different PH values in phosphate buffer 試劑 pH M Na2HPO4 M NaH2PO4 、過氧化氫含量及 pH 值 等反應(yīng)條件的優(yōu)化 取 4 支 2ml具塞離心管分別加入 500μl氧化反應(yīng)體系 （ pH分別為 、 、 、）， 含