【正文】 (b) O Torre, V GotorFernandez, I Alfonso, L F. GarciaAlles, V Gotor. Adv. Synth. Catal., 2005, 347, 1007. [13]. C W. Lee. Tetrahedron Lett., 1999, 40, 2461.[14]. (a) Y Cai, X F. Sun, N. Wang, X F. Lin. Synthesis, 2004, 671。分子模擬研究表明：龐大的異羥肟酸絡(luò)合物可以抑制HRP 對(duì)對(duì)映體的選擇性。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)氯化三甲胺或氯化三乙胺能夠顯著的提高Novozym435催化2乙烯環(huán)己醇的酯化反應(yīng)的立體選擇性[81]。圖251 脂肪酶催化水解冠醚Okamoto和Ueji也發(fā)現(xiàn)2（4取代苯氧）丙酸與正丁醇的酯化反應(yīng)[75]可以用lipase MY或lipase AY能夠催化得到。四川大學(xué)的余孝其課題組在研究發(fā)現(xiàn)水解酶可以催化醛和乙酰乙酸脂的衍生物反應(yīng)[69]。圖 244 一鍋法酶促與Click反應(yīng) Cacchi課題組組合鈀催化劑與醇脫氫酶的化學(xué)/酶法串聯(lián)反應(yīng)來制備手性醇（圖 245）。圖240 一鍋法拆分、消旋胺 手性醇的動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)拆分可以通過組合釕金屬配合物與脂肪酶來實(shí)現(xiàn)。圖 236 一鍋串聯(lián) Henry反應(yīng)和脂肪酶催化酯交換反應(yīng) Kroutil課題組報(bào)道了過渡金屬配合物的氧化反應(yīng)與非對(duì)稱生物還原反應(yīng)的組合方法，它通過銥的配合物氧化α氯醇生成α氯酮，然后再通過醇脫氫酶把α氯酮還原為光學(xué)純的α氯醇[54]。圖233 酶促合成糖苷化聚對(duì)二苯酚 Van Herk等人報(bào)道了糖類化合物的合成可以通過雙酶體系來催化完成[46]。這種方法能夠制備光學(xué)純的 R 或 S 構(gòu)型的β疊氮醇或β腈基醇（圖 228）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)水解酶MML在水與丙酮的混合溶劑中可以得到較好的結(jié)果。而酶具有催化多種反應(yīng)的功能，所以將酶催化的多種反應(yīng)的功能加以組合，并以多步串聯(lián)和一鍋轉(zhuǎn)化的方式來實(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。圖 213 D氨基酸?；复呋?1,3二羰基化合物與 α,β不飽和化合物的 Michael 加成 酯酶催化氧化反應(yīng)Altenbuchner[19]和Shimizu[20]兩個(gè)課題組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反應(yīng)體系中含有過氧化氫或過氧酸時(shí)，一些酯酶可以顯示出氧化酶的活性，即催化過氧化反應(yīng)。研究表明，該蛋白酶具有廣泛的底物適應(yīng)性和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，如嘧啶類和嘌呤類，都能做為加成反應(yīng)的供體。圖24 水解酶催化二級(jí)胺與丙烯腈的Michael加成反應(yīng)。首次報(bào)道了酶促CC鍵Michael加成反應(yīng)的是Berglund[4]課題組。 (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。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。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]。關(guān)鍵詞：脂肪酶、?；?、串聯(lián)反應(yīng)、多功能性、共同催化。 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。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。 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)催化劑來催化串聯(lián)反應(yīng)是個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性方法。為此，論文將圍繞以下內(nèi)容開展研究。 (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。大多數(shù)催化多功能性的例子都包含以上兩點(diǎn)，酶的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和進(jìn)化過程中的不完美控制都可能賦予酶的新催化功能。圖23 甲基硫醇與丙烯醛的Michael 加成反應(yīng)中計(jì)算的模型。酶中的組氨酸殘基和天冬氨酸殘基協(xié)同負(fù)責(zé)質(zhì)子的轉(zhuǎn)移，催化中心的陰離子穴可以結(jié)合腈基用于穩(wěn)定過渡態(tài)。我們同樣通過無酶、失活酶和牛血清蛋白催化的對(duì)照實(shí)驗(yàn)證明了Henry反應(yīng)是酶催化過程（圖 212）。對(duì)現(xiàn)有酶活性位點(diǎn)進(jìn)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。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）。圖 227 串聯(lián)反應(yīng)合成光學(xué)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(yīng)。圖 231 脂肪酶外消旋化酶雙酶系統(tǒng)對(duì)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(dòng)力學(xué)與動(dòng)態(tài)過程的限制，順利地完成了β手性氨基醇的合成（圖 232）。Ramstr246。ckvall 兩個(gè)課題組分別報(bào)道了烯丙基醇的動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)拆分可以通過組合酶和釕金屬催化劑來實(shí)現(xiàn)[58ab]，該反應(yīng)能夠得到光學(xué)純的產(chǎn)物，反應(yīng)產(chǎn)率大于 80%。作者發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)的產(chǎn)率與PH值及H2與O2的分壓有關(guān)（圖 243）。隨著深入的研究，人們發(fā)現(xiàn)酶催化具有多功能性。圖250 脂肪酶催化硫醇與乙烯酯的反應(yīng)酶的立體選擇性在不對(duì)稱合成和手性拆分中體現(xiàn)出非常強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，它是酶固有的屬性。當(dāng)加入堿和已知pKa的固相緩沖劑時(shí)，Candida antarctica 脂肪酶和Mucor miehei 脂肪酶催化oxazalone醇解反應(yīng)的立體選擇性明顯的提高。異羥肟酸與血紅素輔酶結(jié)合，能夠抑制酶得活性。 (c) O Khersonsky, 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。 (b) W B. Wu, J M. Xu, Q Wu, D S. Lv, X F. Lin. Synlett, 2005, 2433. [17]. J. L Wang, X Li, H. Y Xie, B. K Liu, X. F Lin, Journal of Biotechnolgy., 2010, 145, 240.[18]. J. M Xu, F Zhang, B. K Liu, Q Wu and X. F Lin, Chem. Commun., 2007, 2078.[19]. I Pelletier, J Altenbuchner. J. Biochem., 1995, 141, 459. [20]. M Kataoka, K Honda, S Shimizu. Eur. J. Biochem., 2000, 267, 3.[21]. R. C Tang, Z Guan, Y. H He, W Zhu, J. Mol. Catal. B: Enzym., 2010, 63, 62. [22]. (a) O P. Ward, A Singh. Curr. Opin. Biotechnol. 2000, 11, 520。當(dāng)加入SDS時(shí)。 Klibanov等人發(fā)現(xiàn)，Pseudomonas cepacia脂肪酶在多種溶劑中催化苯丙氨酸甲酯和正丙醇的酯交換反應(yīng)[82]。對(duì)于lipase MY[76]的動(dòng)力學(xué)研究表明，R型的初始速率明顯加快，由于受到了LiCl 的抑制作用，S型的對(duì)映體的初始速率減慢（圖 252）。圖 248 水解酶催化脫羰基的aldol反應(yīng)和脫羰基的Knoevenagel反應(yīng)底物在酶催化中心的取向能夠決定酶促反應(yīng)的區(qū)域選擇性。圖245 Heck反應(yīng)與酶促還原串聯(lián)合成烯丙醇 Schoevaart等人發(fā)現(xiàn)在水相中組合Pd/C和D甘露糖氧化酶來一鍋法合成甲基4脫氧6醛基D葡萄糖苷[66ab]。Alcantara 課題組發(fā)現(xiàn)安息香的動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)拆分可以利用Pseudomonas stutzeri脂肪酶和釕催化劑的組合[61]來完成，底物的轉(zhuǎn)化率可以提高到90%，產(chǎn)物的 ee 值仍舊保持不變（圖 241）。首先是化學(xué)法得到外消旋化的氰醇。在糖類化合物的合成中，Garc237。這種方法能夠制備光學(xué)純的苯甘氨酸（圖 229）。圖 225 水解酶MML在水相中催化Mannich反應(yīng)同樣是余孝其課題組[37]在研究中還發(fā)現(xiàn)水解酶可以催化鄰苯二胺和脂類反應(yīng)生成2烷基苯并咪唑（圖 226）。首先，是由酪氨酸酶催化苯酚羥基化生成鄰苯二酚。 轉(zhuǎn)氨酶的催化多功能性西南大學(xué)的He課題組針對(duì)轉(zhuǎn)氨酶進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶可以催化硝基烷烴與醛的Henry反應(yīng)[21]，得到了Henry反應(yīng)產(chǎn)物（圖 215），利用該酶能夠高效地催化硝基烷烴和一系列不同結(jié)構(gòu)的芳香醛發(fā)生Henry反應(yīng)， 且研究了醛的結(jié)構(gòu)對(duì)酶促Henry反應(yīng)的影響。接著通過考察空白、失活酶、牛血清蛋白等催化對(duì)照實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證青霉素 G ?；傅幕钚灾行钠鸬酱呋饔谩?shí)驗(yàn)事實(shí)證明，用丙氨酸代替絲氨酸后羥醛縮合反應(yīng)活性大約增加了2倍。圖21 CALB突變酶催化的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(yīng)我們課題組研究發(fā)現(xiàn)CALB也可以催化CS鍵的生成的新功能[5]。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。通過控制實(shí)驗(yàn)來驗(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。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)。 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, en