【正文】 onsky, C Roodveldt, D S. Tawfik. Curr. Opin. Chem. Biol., 2006, 10, 498.[4]. M Svedendahl, K Hult, P Berglund. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 17988.[5]. F. W Lou, B. K Liu, Q Wu, D. Sh Lv and X. F Lin, Adv. Synth. Catal., 2008, 350, 1959.[6]. P Carlqvist, M Svedendahl, C Branneby, K Hult, T Brinck, P Berglund. Chembiochem, 2005, 6, 331.[7]. O Torre, I Alfonso and V Gotor, Chem. Commun., 2004, 1724.[8]. (a) C Branneby, P Carlqvist, A Magnusson, K Hul t, T Brinck, P Berglund. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 874。 (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.[2]. (a) O Khersonsky, C Roodveldt and D. S Tawfik, Curr. Opin. Chem. Biol., 2006, 10, 498。研究結果表明加入Tween80可以提高脂肪酶的立體選擇性。 有些報道表明通過使用濃度較小的表面活性劑來改善酶的立體選擇性。異羥肟酸與血紅素輔酶結合，能夠抑制酶得活性。 圖253 脂肪酶催化脂的拆分Shin課題組報道在苯丙氨酸甲酯與(S)10樟腦磺酸絡合中，脂肪酶催化的苯丙氨酸甲酯與正丙醇的酯交換反應的立體選擇性高達53[83]。用堿與托品酸形成鹽也能夠得到了類似的結果。如果在沒有添加劑，該反應沒有任何立體選擇性。當加入堿和已知pKa的固相緩沖劑時，Candida antarctica 脂肪酶和Mucor miehei 脂肪酶催化oxazalone醇解反應的立體選擇性明顯的提高。在THF中，MβCD的添加可以提高枯草桿菌蛋白酶對sec苯乙醇的立體選擇性 [78]，且導致S對映體的反應速率比 R對映體快約兩倍。冠醚的加入盡管可以提高反應的速率，立體選擇性改善卻與冠醚本身的性質(zhì)有關。酶催化該反應的立體選擇性可以通過加入 LiCl來提高。圖250 脂肪酶催化硫醇與乙烯酯的反應酶的立體選擇性在不對稱合成和手性拆分中體現(xiàn)出非常強的優(yōu)勢，它是酶固有的屬性。宗敏華利用Pseudomonas cepacia脂肪酶催化氟尿苷的區(qū)域選擇性?；磻猍72]。酶催化的區(qū)域選擇性可以通過離子液體的引入來改善。作者發(fā)現(xiàn)在CAL B在乙腈做溶劑，冠醚做添加劑的條件下可以催化該反應發(fā)生脫羰基aldol的串聯(lián)反應。隨著深入的研究，人們發(fā)現(xiàn)酶催化具有多功能性。首先是漆酶催化兒茶酚氧化生成苯醌。最后由鈀還原來實現(xiàn)。首先是鈀催化劑催化碘代的芳香化合物與丁烯酮的Heck反應。作者發(fā)現(xiàn)該反應的產(chǎn)率與PH值及H2與O2的分壓有關（圖 243）。如分別選用 R或 S構型選擇的醇脫氫酶，可以得到一對對映異構體。ger 等人光學純的烯丙醇可以通過兩步一鍋法來合成 [62]。Huerta等人組合了脂肪酶[60]（來自Pseudomonas cepacia）和釕催化劑來實現(xiàn)α羥基酯的動力學拆分。ckvall 兩個課題組分別報道了烯丙基醇的動態(tài)動力學拆分可以通過組合酶和釕金屬催化劑來實現(xiàn)[58ab]，該反應能夠得到光學純的產(chǎn)物，反應產(chǎn)率大于 80%。在整個反應過程中必須控制氫氣的壓力能夠得到光學純的產(chǎn)物。該反應產(chǎn)物的產(chǎn)率可以達到 97%，ee 值為 98%。該方法可以將消旋化的α氯醇轉化為光學純的α氯醇（圖 237）。Ramstr246。 酶催化選擇性在串聯(lián)反應中已經(jīng)展現(xiàn)出極大的應用，很多課題組利用酶催化選擇性成功的合成了一系列復雜的化合物。Yu[48]等人則利用三酶催化合成了唾液酸三糖及四糖的衍生物。首先，磷酸化酶催化二羥丙酮的磷酸化反應生成二羥丙酮磷酸酯（DHAP）。圖 231 脂肪酶外消旋化酶雙酶系統(tǒng)對扁桃酸的去外消旋化 Griengl[43] 等通過利用蘇氨酸醛縮酶與酪氨酸脫羧酶的雙酶體系克服了動力學與動態(tài)過程的限制，順利地完成了β手性氨基醇的合成（圖 232）。反應中使用兩種不同構型選擇酶就可以實現(xiàn)將苯乙烯全部轉化為單一構型的二醇，產(chǎn)率為95%，ee % 高達99%。苯乙烯經(jīng)過苯乙烯衍生物單氧化酶立體選擇性的氧化為苯基環(huán)氧乙烷的衍生物，然后然后由環(huán)氧化水解酶催化，非立體選擇性的開環(huán)，生成相應的苯基1，2二羥基苯乙烷的衍生物[41]。圖 228 酶催化串聯(lián)反應合成光學純β疊氮醇或β腈基醇Kroutil課題組還建立一種兩步一鍋法雙酶串聯(lián)反應體系。圖 227 串聯(lián)反應合成光學純環(huán)氧化合物 Kroutil課題組又建立一種兩步一鍋法雙酶串聯(lián)反應。這種方法能夠制備光學純的R或S構型的環(huán)氧化合物。其次，水解酶MML可以催化第一步反應的產(chǎn)物發(fā)生分子內(nèi)取代反應生成2烷基苯并咪唑。并在此條件下合成了七種Mannich反應產(chǎn)物。通過該方法合成了一系列具有生物活性的咪唑含糖衍生物（圖 224）。再者，漆酶又催化氧化苯酚生成鄰二苯醌。最后，苯醌與烯烴化合物發(fā)生DielsAlder反應得到最終產(chǎn)物。在研究中發(fā)現(xiàn)絲氨酸羥甲基轉移酶[30]能夠催化三種非天然的反應， 包括氨基丙二酸酯的脫羧反應、蘇氨酸的逆羥醛縮合反應以及丙氨酸的消旋化反應。對現(xiàn)有酶活性位點進行一定程度的人工修飾，能夠得到新的多功能性酶或者創(chuàng)造出以多功能性為主要活性的酶。圖216 丙酮酸脫羧酶催化乙醛和苯甲醛的立體選擇性縮和反應。圖 215 酶催化4硝基苯甲醛與硝基甲烷的Henry 反應 其他酶的催化多功能性早在1921 年Neuberg和Hirsch[22ac]這兩位科學家就發(fā)現(xiàn)酵母全細胞能夠催化額外的反應（圖216）。研究表明，由于?；磻c過氧化反應具有相同過渡態(tài)和酶酰基復合物中間體，從而導致了酯酶的催化多功能性（圖 214）。我們同樣通過無酶、失活酶和牛血清蛋白催化的對照實驗證明了Henry反應是酶催化過程（圖 212）。首先，酶活性中心的一個鋅離子起到氧陰離子穴的作用，與乙烯酯中的羰基進行配位，從而影響乙烯酯的碳碳雙鍵的電荷分布，進而使得與氧相連的碳帶部分正電荷，羰基就被活化了，而這種正電荷更易于被親核進攻；其次，酶催化中心的天冬氨酸殘基奪取氮原子上的質(zhì)子，形成親核試劑，再加成到乙烯酯的α碳上。圖 210 青霉素 G酰化酶催化的別嘌醇與乙烯酯的 Markovnikov 加成反應我們還針對其他的?；刚归_了研究，發(fā)現(xiàn)了碳氮鍵的Markovnikov加成反應可以用活性中心含有兩種鋅離子的D氨基?；复呋M行[16ab]。在疏水性溶劑中，底物可以完全轉化為產(chǎn)物。酶中的組氨酸殘基和天冬氨酸殘基協(xié)同負責質(zhì)子的轉移，催化中心的陰離子穴可以結合腈基用于穩(wěn)定過渡態(tài)。結果發(fā)現(xiàn)在豬胰脂肪酶PPL的催化下，該反應可以得到一定手性的產(chǎn)物，其ee值為43%（圖26）。圖25 水解酶催化正己醛的aldol反應。Berglund課題組還發(fā)現(xiàn)正己醛的羥醛縮合[8]反應可以由CAL B催化發(fā)生（圖25）。圖23 甲基硫醇與丙烯醛的Michael 加成反應中計算的模型。中間體為：氧穴可以結合底物中的羰基，組氨酸與天冬氨酸協(xié)同奪取質(zhì)子。非常有趣的是硫醇的加成位置可以通過反應的溶劑來調(diào)控（如圖22）。他們將CAL B上105位的絲氨酸突變成丙氨酸，從而實現(xiàn)了CAL B快速催化1,3二羰基化合物與α, β不飽和羰基化合物的Michael加成反應（如圖21）。大多數(shù)催化多功能性的例子都包含以上兩點，酶的復雜結構和進化過程中的不完美控制都可能賦予酶的新催化功能。同時也能防止活潑或不穩(wěn)定中間產(chǎn)物在反應體系中的累積，加快反應速度，提高最終產(chǎn)物的得率，進而得到一些常規(guī)方法難以合成的化合物。越來越多具有高立體選擇性的酶被廣泛應用于多種有機化合物的合成中[2ac]。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。 (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。 (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) P Berglund and S Park, Curr. Org. Chem., 2005, 9, 325。研究N雜環(huán)化合物對酰化酶催化多功能性的調(diào)控作用，考察酶源、有機溶劑、各種N雜環(huán)化合物、N雜環(huán)化合物與?；傅谋壤⒋呋瘎┑牧?、反應時間等因素對酶催化功能的影響。為此，論文將圍繞以下內(nèi)容開展研究。因而，利用單酶或多酶來探索新反應的組合將會是一個新的領域。在利用串聯(lián)來合成碳水類方面，多酶已經(jīng)展現(xiàn)出很大的優(yōu)勢和潛力。利用酶具有催化多種反應的功能，以多步串聯(lián)和一鍋轉化的方式來實現(xiàn)多種生物活性化合物合成，這對有機合成方法學具有重要的意義。 酶催化多組分串聯(lián)反應串聯(lián)反應可以實現(xiàn)從簡單的原料出發(fā)合成復雜的功能分子，酶聯(lián)合化學催化劑來催化串聯(lián)反應是個非常具有挑戰(zhàn)性方法。酶促一鍋法和酶促串聯(lián)反應也逐漸成為研究的熱點。 tandem。113浙江大學碩士學位論文AbstractEnzyme catalysis in organic synthesis had drawn an increasing number of chemist’s attention. Explore new function of enzymes。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)反應活性，合成了15種新穎的環(huán)己烯酮衍生物。論文研究了N雜環(huán)化合物添加對酶促反應的調(diào)控作用。 （保密的學位論文在解密后適用本授權書） 學位論文作者簽名： 導師簽名： 簽字日期： 簽字日期： 學位論文作者畢業(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合成方法的研究越來越受化學家關注，探索酶催化的新功能，調(diào)控酶促反應，通過酶催化多功能性來設計串聯(lián)反應新方法新途徑；為化學的綠色合成提供更有價值的新思路、新技術。據(jù)我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，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 或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。 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獨特性聲明附件3：獨創(chuàng)性聲明與版權使用授權書獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。本人授權 浙江大學 可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關