【正文】 IANG 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書，內(nèi)容如下： （論文）題目： 離子液體中苯甲硫醚不對(duì)稱氧化反應(yīng)規(guī)律的研究 ： （ 1） 不對(duì)稱氧化反應(yīng)的正交實(shí)驗(yàn) （ 2） 有機(jī)溶劑中各因素對(duì)硫醚不對(duì)稱氧化反應(yīng)的影響 （ 3） 離子液體中各因素對(duì)硫醚不對(duì)稱氧化反應(yīng)的影響 （ 4） 緩沖液中各因素對(duì)硫醚不對(duì)稱氧化反應(yīng)的影響 （ 5）總結(jié) 反應(yīng)體系中不同條件對(duì)不對(duì)氧化反應(yīng)的 影響規(guī)律 ： （ 1） 王軍 .離子液體的性能及應(yīng)用 .中國(guó)紡織出版社 . （ 2） 張鎖江 ,呂興梅等 .離子液體 — 從基礎(chǔ)研究到工業(yè)應(yīng)用 .科學(xué)出版社 . （ 3） 付建龍 .有機(jī)化學(xué)教程 ,北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 （ 4） 符冠燁 .手性亞砜的合成及其在不對(duì)稱合成中的應(yīng)用 （ 5） 官斌，孟慶偉，高占先 .有機(jī)催化的不對(duì)稱反應(yīng) . （ 6） （ 7） （論文）任務(wù)書于 年 月 日發(fā)出，應(yīng)于 年 月 日前完成，然后提交畢業(yè)考試委員會(huì)進(jìn)行答辯 。 這種物質(zhì)的廣泛應(yīng)用可以很好的解決 環(huán)境污染問(wèn)題。研究結(jié)果表明， 當(dāng) pH 為 ，底物濃度為 10mM，過(guò)氧化氫添加量為6mM，且過(guò)氧化氫分 5 次添加時(shí)底物轉(zhuǎn)化率和 。構(gòu)成生物體系的大多數(shù)生物大分子的重要構(gòu)件僅以單一的對(duì)映形態(tài)存在。（ 一個(gè)物質(zhì)旋轉(zhuǎn) 偏振光 振動(dòng)平面的 能力 稱為光學(xué)活性，而該物質(zhì)被稱為光學(xué)活性物質(zhì)。 在眾多的不對(duì)稱合成中反應(yīng)中，人類獲取具有生物活性光學(xué)純化合物的最有了展前途的是不對(duì)稱催化法 [5]。手性亞 砜 可以 作為手性輔劑和中間體用于合成復(fù)雜的手性天然物；作為手配體或手性催化劑用于多種不對(duì)稱催化反應(yīng)；作為手性藥物用于治療胃潰瘍的質(zhì)子泵抑制劑（如 esomeprazole）等 [7]。正是因?yàn)槿绱?，?duì)離子液體的稱謂比較多，如室溫離子液體、室溫溶鹽、離子液體、室溫有機(jī)鹽等。NO3)。 20世紀(jì) 80年代早期，英國(guó) BP公司和法國(guó)的 IFP 等研究機(jī)構(gòu)開始較系統(tǒng)地探索離子液體作為溶劑和催化劑的可能性。這類離子液體對(duì)水穩(wěn)定，不發(fā)生水解反應(yīng)，即使將 [BMIM][(CF3SO2)2N]與過(guò)量水于 100℃反應(yīng) 24H 小時(shí)也未發(fā)現(xiàn)分解現(xiàn)象。北大本洋化約組織（ NATO）于 20xx 年召開了有關(guān)離子液體的會(huì)議 [11]；歐盟制定了離子液體的研究計(jì)劃 [12]；日本有關(guān)離子液體的研究也很活躍 [13]。 離子液體的概念 離子液體（ Ionic liquids）是由有機(jī)陽(yáng)離 子和無(wú)機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成的、在室溫或較低溫（ 100℃）下呈液態(tài)的鹽類，通常稱為室溫離子液體 (Roomtemperature ionic liquids)。 常規(guī)離子液體 AlCl3 是最早研究的常規(guī)離子液體，但由于其不穩(wěn)定一直不是研究的重點(diǎn)，所以在此一般不包括其。吡啶離子的 N 原子上有取代基 R 則記為 [Rpy]+。下 表 （ 1）為一些常見的 研究得較多的的 常規(guī) 陽(yáng)、陰 離子液體組成： 表（ 1） [16] 4 手性離子液體 大家都知道 手性的 研究在生命科學(xué)、制藥以及材料科學(xué)中起著極為生要的作用。 功能化離子液體 離子液體被稱為“設(shè)計(jì)者的溶劑” [17]， 原因就是離子液體是一類特殊的液體熔融鹽，具有優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)以及可以可修飾、調(diào)變的陰陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)，這種離子液體經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)而滿足特定需求的專一的離子液體就是功能化的了。 [22] 離子液體的重復(fù)利用問(wèn)題 離子液體的價(jià)格比有機(jī)溶劑昂貴得多。 離子液體發(fā)展的瓶頸 離子液體雖然作為一種新式的反應(yīng)介質(zhì)被上重視起來(lái)，但在離子液體中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程非常復(fù)雜，很多的機(jī)理還沒被很好的搞清楚。 手性亞 砜 和不對(duì)稱氧化反應(yīng) 手性亞 砜 手性亞 砜 的概念 手性亞 砜 是可以作為手性輔助劑和中間體用于合成復(fù)雜的手性天然化合物；作為手性配體或手性催化劑用于多種不對(duì)稱催化反應(yīng)；作為手性藥物用于治療胃潰瘍的質(zhì)子泵（如 esomeprazole） 等 [23]。 2）手性亞 砜 具有較好的手性傳遞性。 3） 兩種構(gòu)型的對(duì)映體都能夠得到。 手性亞砜除了作為手性輔助劑在不對(duì)稱合成中的用途，作為手性中間體也是其很重要的一個(gè)方面，其良好的手性傳遞性引起了很多科學(xué)工作者的關(guān)注。例如 ，對(duì)甲苯基甲基亞砜首次被作為催化劑 (或者稱促進(jìn)劑 ) 促進(jìn)烯丙基三氯硅烷與亞胺的加成反應(yīng) ， 盡管需要 3 倍于亞胺的量的手性亞砜來(lái)催化。 Esomeprazole 3（圖 ） 為代表的一系列質(zhì)子泵抑制劑 ， 都是手性雜環(huán)基亞砜類化合物。因此 ,Sharpless 在不對(duì)稱氧化領(lǐng)域中的卓越貢獻(xiàn)分享了 20xx 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) [30]。 雖然目前 可能對(duì)離子 液體 的回收問(wèn)題也是需要面對(duì)的問(wèn)題之一，但這個(gè)方向?qū)?huì)得到更多的關(guān)注。在離子液體中加入能與之相溶的有機(jī)溶劑或水 ， 可降低離子液體的粘度。同時(shí)，溫度對(duì)離子液體粘度的影響也比較大，隨著溫度的升高，離子液體的粘度減小 [33]。 所以可以通 過(guò)添加不同的陰陽(yáng)離子組分和比例調(diào)離子液體的粘度到合適的范圍，再在反應(yīng)物中作反應(yīng)中介。另外，陽(yáng)離子對(duì)離子液體的表面張力也有一定的影響，隨著烷基鏈的增長(zhǎng)，離子液體的表面張力相應(yīng)地降低 [36]。離子液體中的水活度過(guò)大，會(huì)降低酶的熱穩(wěn)定性，對(duì)諸如酯化、轉(zhuǎn)酯、氨解或胺解反應(yīng)，過(guò)高的水活度會(huì)加速副反應(yīng)，降低產(chǎn)率及產(chǎn)物的對(duì)映體純度。目前，一般采用飽和鹽水溶液氣相平衡方法來(lái)控制離子液體中的水活度，也有通過(guò)在反應(yīng)體系中添加水合鹽來(lái)控制離子液體中的水活度。 同樣在生物催化氧化中，研究表明， 離子液體中鹵素離子含量低于 ％（ w/v）時(shí)，對(duì)酶活性沒有影響，鹵素離子含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致酶活顯著下降。 因此，開發(fā) 高效、低成本的離子液體純化新技術(shù)也必將大有可為。 Yuchun Xie 等 [37]研究了 HRP 與保護(hù)劑或配基共凍干后在分支醇溶劑中催化的立體選擇性得到了極大的提高。 近 20 多年 ， 手性亞砜的制備方法一直是非?；钴S的研究領(lǐng)域 ， 并得到了很大的發(fā)展 。但也存在酶或微生物的價(jià)格昂貴、底物濃度低和底物適用范圍窄 (取代基的細(xì)微改變就導(dǎo)致對(duì)映選擇性的劇烈下降 ) 等問(wèn)題。而獲得亞砜的方法 中，不對(duì)稱 催化亞砜化是最符合原子經(jīng)濟(jì)性的方法。 酶催化反應(yīng)在過(guò)去的十幾年間得到了飛速的發(fā)展 ， 并成為現(xiàn)代有機(jī)合成方法的一種強(qiáng)有力的補(bǔ)充手段 。 11 第二章 緩沖液中 HRP 促 甲基苯 基 硫醚不對(duì)稱氧化反應(yīng)的研究 實(shí)驗(yàn)材料 與方法 辣根過(guò)氧化物酶；苯甲硫醚（ Methyl phenyl sulfide）純度 99%以上，購(gòu)自 Sigma 公司；苯甲基亞砜（ Methyl phenyl sulfoxide）純度 97%以上，購(gòu)自 Aldrich 公司；甲醇、異丙醇、乙醇 高效液相色譜（ HPLC）： LC2100， FID 檢測(cè)器， 美國(guó) Agilient 公司 手性柱： Chiralcel ODH， 15cm, Daicel 化學(xué) 公司 通風(fēng)櫥： P1168,雷蒙特科學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司 臺(tái)式水浴恒溫振蕩器： SHZ88，江蘇太倉(cāng)市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠 臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)： Sigma 3K30，德國(guó) Sigma 公司 電子天平： Sartorius CP225D，德國(guó) 微量移液器： Eppendorf，德國(guó) 冰箱： Hualing BCD182W，中國(guó)雪柜實(shí)業(yè)有限公司 pH計(jì)： PB20, 德國(guó) Sartorius 實(shí)驗(yàn)方法 取 4℃下保存的 HRP 酶粉適量，加不同 pH 值的 PBS 緩沖液配成所需濃度的酶液；用 30%的 H2O2 加入緩沖液配成濃度為 H2O2 溶液備用；配制 磷酸鹽緩沖液，先各配 的 Na2HPO4 于 1h、 3h、 5h、 7h分別取樣 200μL，添加 20μL的 Na2SO3（ 1mol/L, 溶解于 pH= 的 ）讓酶失活，再用乙醚萃取，然后取 20μl 上清 作 HPLC 分析。反應(yīng) 20 分鐘后往各個(gè) 樣（ 200μL）中分別 添加 20μL的 Na2SO3（ 1mol/L, 溶解于 pH= 的 緩沖溶液）讓酶失活，再用 乙醚萃取，然后取 20μl上清液作 HPLC 分析。 在 4 個(gè) 2ml具塞離心管中分別加入 1ml反應(yīng)液 {}，包括適量苯甲硫醚 {1mM、10mM、 20mM、 40mM }、 1mg/ml 辣根過(guò)氧化物酶、 3mM H2O2 和 10%異丙醇｛ V/V｝，混合均勻后，置于水浴恒溫振蕩器內(nèi)反應(yīng)（ 28℃、 180 r/min），反應(yīng) 20 分鐘后分 別取樣 200μL，添加 20μL的 Na2SO3（ 1mol/L, 溶解于 pH= 的 液）讓酶失活，再用 乙醚萃取，最后取 20μl 上清作 HPLC 分析。 結(jié)果與討論 不對(duì)稱氧化反應(yīng)條件的確定 酶含量對(duì)酶促不對(duì)稱氧化反應(yīng)的影響 14 e . e . s 值S 亞砜的產(chǎn)量051015202530354045 1 2酶量 ( m g / m l )e.e.s值( %)012345678S亞砜的產(chǎn)量 (μm) 圖 為酶含量對(duì) S型產(chǎn)物產(chǎn)量 和 的影響 Fig Effect of enzyme on sulfoxidation 通過(guò)對(duì) S型產(chǎn)物產(chǎn)量和 ，當(dāng)?shù)孜餄舛纫欢〞r(shí)，酶加的越多，產(chǎn)物的產(chǎn)量也越大，但是當(dāng)酶含量越過(guò)一定范圍時(shí)，產(chǎn)物的 ， 雖然產(chǎn)量在圖中并沒有很大 的變化 ，但 純酶價(jià)格昂貴，故要嚴(yán)格控制酶的添加量，每毫摩爾底物加入 ～ 2mg/250ul 酶粉 為宜。綜上所述，此氧化反應(yīng)的最適 pH 值為。 把部分的產(chǎn)物徹底 氧化成了其它物質(zhì)（砜）等。 底物濃度對(duì)酶促芳香基硫醚不對(duì)稱氧化反應(yīng)的影響 606 0 . 16 0 . 26 0 . 36 0 . 46 0 . 56 0 . 66 0 . 76 0 . 86 0 . 9611mM 10mM 20mM 40mMS u b s t r a t e c o n t e n t ( m M )e.e.s(%)888990919293949596Conversion(%) 17 圖 底物濃度對(duì)酶促硫醚不對(duì)稱氧化反應(yīng)的影響 Fig Effect of substrate concentration on sulfoxidation 從圖中可以看出，底物濃度從 1mM 到 40mM 的過(guò)程， 底物濃度對(duì) 有 影響 ，但并不是表現(xiàn)得很明顯 ， 這可能與 HRP 酶本身的特性有關(guān)。 結(jié)論與展望 在 不對(duì)稱反應(yīng) 中，反應(yīng)的影響因素 有很 多 ，包括 反應(yīng)體系的 pH、底物濃度、酶的添加量、過(guò)氧化氫的添加量和添加方式等。但底物濃度對(duì)產(chǎn)物的 ，從 1mM 提高到 40mM 的過(guò)程中幾乎沒有變化。 同量的過(guò)氧化氫分開加入的次數(shù)越多， .值越高，但轉(zhuǎn)化率有一定的下降，是因?yàn)槊恳淮渭尤氲倪^(guò)氧化氫都會(huì)把一定的產(chǎn)物亞砜氧化成砜。 18 第三 章 有機(jī)溶劑中 HRP 促甲基苯 基硫醚不對(duì)稱氧化反應(yīng)的研究 實(shí)驗(yàn)材料 （ 同 ） （ 同前 ） 、 （ 同前 ） （ 同前 ） 實(shí)驗(yàn)方法 一般來(lái)說(shuō)， logp 值介于 0～ 3 的溶劑不宜作為酶催化反應(yīng)的非水介質(zhì)溶劑。 在 6 個(gè) 2ml 具塞離心管中分別加入 1ml 反應(yīng)液 {}，包括 2mM 苯甲硫醚、1mg/ml 辣根過(guò)氧化物酶、 3mM H2O2 和 10 %有機(jī)溶劑｛ 甲醛、 甲醇、乙醇、異丙醇 、乙腈、丙酮 ｝， 混合均勻后，置于水浴恒溫振蕩器內(nèi)反應(yīng)（ 28℃、 180 r/min），定時(shí)分 別取樣 200μL，添加 20μL的 Na2SO3（ 1mol/L, 溶解于 pH= 的 鹽緩沖溶液）讓酶失活，再 于通風(fēng)櫥中 用 乙醚萃取，然后取 20μl 作 HPL