【正文】 提高，對于手性藥物的高附加值已越來越被社會和人們所重視，許多的藥物已被相應(yīng)的法律法規(guī)約束不能以消旋體的形式上市，從而手性藥物也已經(jīng)成為制藥和精細(xì)化工業(yè)關(guān)注的焦點[3]。（一個物質(zhì)旋轉(zhuǎn)偏振光振動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)。）長期以來人們只能通過一般的化學(xué)方法來獲得手性藥物，得到的產(chǎn)物光學(xué)性(e在眾多的不對稱合成中反應(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稱催化法[5]。通過對潛手性硫醚的不對稱氧化反應(yīng)是制備手性亞砜的最直接方法，手性亞砜是一種具有弧電子對，結(jié)構(gòu)是呈錐形結(jié)構(gòu)的物質(zhì)（圖1）[6]。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]。本文主要就在離子液體中通過對潛手性的硫醚進行不對稱氧化生成手性亞砜進行實驗，通過其與傳統(tǒng)的有機不對稱反應(yīng)的對比對其反應(yīng)規(guī)律作出一些初步的研究。正是因為如此，對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、室溫有機鹽等。因此，最近人們把溶點低于100攝氏度的離子化合物稱為離子液體[8]。NO3)。但其遇水表現(xiàn)得非常不穩(wěn)定，尋找穩(wěn)定的離子液體一直是人們的愿望。20世紀(jì)80年代早期，英國BP公司和法國的IFP等研究機構(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。后來合成出的六氟磷酸鹽離子液體和四氟硼酸鹽離子液體成為離子液體的主力軍[8]。這類離子液體對水穩(wěn)定，不發(fā)生水解反應(yīng)，即使將[BMIM][(CF3SO2)2N]與過量水于100℃反應(yīng)24H小時也未發(fā)現(xiàn)分解現(xiàn)象。在這以后離子液體才得以被廣泛開發(fā)和利用。北大本洋化約組織（NATO）于2000年召開了有關(guān)離子液體的會議[11]；歐盟制定了離子液體的研究計劃[12]；日本有關(guān)離子液體的研究也很活躍[13]。據(jù)報道2000年離子液體的產(chǎn)值約為100萬美元。 離子液體的概念離子液體（Ionic liquids）是由有機陽離子和無機或有機陰離子構(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)。 1） 極性 ~, 與短鏈醇的極性相似2） 溶解性 化合物，水，超臨界CO23） 粘度 高4） 酸堿度 偏酸性，與合成、分離純化方法有關(guān)5） 穩(wěn)定性 300 oC以上非常穩(wěn)定6） 熔點 高，與陰陽離子密切相關(guān)7） 密度 與陰陽離子組成密切相關(guān)[14]目前，常用的離子液體主要是由咪唑類或吡啶類陽離子和一系列陰離子如四氟硼酸、六氟磷酸等組成的，如1烷基3甲基咪唑六氟磷酸。 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，所以在此一般不包括其。咪唑離子的兩個N原子是相同的，如N,N/（或1，3）取代的咪唑離子記為[R1R3im]+，N乙基N/甲基咪唑離子記為[emim]+,若2位上還有取代基則記為[R1R2R3im]+。吡啶離子的N原子上有取代基R則記為[Rpy]+。R4表示N原子上的四個取代基，如二甲基乙基丁基銨可簡記為[N1124]。下表（1）為一些常見的研究得較多的的常規(guī)陽、陰離子液體組成：表（1）[16] 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。離子液體在許多的化學(xué)反應(yīng)中取代了傳統(tǒng)的有機溶劑，避免了有毒物質(zhì)的產(chǎn)生，對環(huán)境表示了友好。 功能化離子液體離子液體被稱為“設(shè)計者的溶劑”[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)變的陰陽離子結(jié)構(gòu)，這種離子液體經(jīng)過設(shè)計而滿足特定需求的專一的離子液體就是功能化的了。調(diào)變化學(xué)性質(zhì)的功能化離子近年來受到高度重視[18]，不同官能團的引入實現(xiàn)了離子液體特定的功能化要求，含質(zhì)子酸的離子液體[19]、含手性中心的離子液體[20]、具有配體性質(zhì)的離子液體[21]都已見報道。[22] 離子液體的重復(fù)利用問題離子液體的價格比有機溶劑昂貴得多。目前，分離產(chǎn)物、回收離子液體的主要方法有萃取法、蒸餾法、柱層析法和超臨界二氧化碳法。 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，但在離子液體中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)過程非常復(fù)雜，很多的機理還沒被很好的搞清楚。這無疑將極大地阻礙相關(guān)的研究和應(yīng)用。手性亞砜和不對稱氧化反應(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]。手性亞砜具有高度的光學(xué)穩(wěn)定性，由大多數(shù)亞砜的熱力學(xué)常數(shù)計算表明，亞砜的兩個異構(gòu)體要在200 ℃左右才能發(fā)生轉(zhuǎn)化或消旋化。2）手性亞砜具有較好的手性傳遞性。當(dāng)兩個烷基或芳基不同時，亞砜就具有光學(xué)活性。3）兩種構(gòu)型的對映體都能夠得到。 手性亞砜的用途由于手性亞砜具有高度的光學(xué)活性、較好的手性傳遞性，所以其在手性藥物和其它手性物質(zhì)具有很大的作用和用途：1）手性輔助試劑和手性中間體。手性亞砜除了作為手性輔助劑在不對稱合成中的用途，作為手性中間體也是其很重要的一個方面，其良好的手性傳遞性引起了很多科學(xué)工作者的關(guān)注。2)手性配體和手性催化劑。例如，對甲苯基甲基亞砜首次被作為催化劑(或者稱促進劑) 促進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催化。隨著這類配體合成方法的不斷改進，這類配體將進一步得到發(fā)展。Esomeprazole 3（）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。其它一些手性亞砜正不斷被開發(fā)成新藥,因此亞砜類的手性藥物具有極大的經(jīng)濟學(xué)意義。因此,Sharpless在不對稱氧化領(lǐng)域中的卓越貢獻分享了2001年諾貝爾化學(xué)獎[30]。這與當(dāng)今社會倡導(dǎo)的綠色科學(xué)、環(huán)保有點不相稱，因為在傳統(tǒng)的不對稱氧化反應(yīng)中所用到的試劑和氧化劑一般會產(chǎn)生相應(yīng)對環(huán)境有害的殘渣和廢物等。雖然目前可能對離子液體的回收問題也是需要面對的問題之一，但這個方向?qū)玫礁嗟年P(guān)注。 離子液體中反應(yīng)的影響因素１）離子液體粘度和溫度的影響。在離子液體中加入能與之相溶的有機溶劑或水，可降低離子液體的粘度。如下圖（），從圖中可以看出，隨著烷基鏈長的增加，離子液體（陰離子為ＰＦ6）的粘度也相應(yīng)增大，2者基本上呈線性關(guān)系。同時，溫度對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]。陰離子的大小和幾何形狀對離子液體的粘度也有很大的影響，陽離子為[C4min]+的離子液體粘度與陰離子的變化關(guān)系如下圖（）所示。所以可以通過添加不同的陰陽離子組分和比例調(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。２）離子液體表面張力的影響。另外，陽離子對離子液體的表面張力也有一定的影響，隨著烷基鏈的增長，離子液體的表面張力相應(yīng)地降低[36]。在生物催化氧化中，作為反應(yīng)介質(zhì)的離子液體的pH和水活度對酶的反應(yīng)有顯著的影響。離子液體中的水活度過大，會降低酶的熱穩(wěn)定性，對諸如酯化、轉(zhuǎn)酯、氨解或胺解反應(yīng)，過高的水活度會加速副反應(yīng)，降低產(chǎn)率及產(chǎn)物的對映體純度。因此，準(zhǔn)確控制pH值和水活度對離子液體中酶反應(yīng)的研究和應(yīng)用具有重要的意義。目前，一般采用飽和鹽水溶液氣相平衡方法來控制離子液體中的水活度，也有通過在反應(yīng)體系中添加水合鹽來控制離子液體中的水活度。在線調(diào)控反應(yīng)過程中離子液體的pH和水活度新方法的建立將有助于充分發(fā)揮酶在離子液體中的優(yōu)良催化特性。同樣在生物催化氧化中，研究表明，％（w/v）時，對酶活性沒有影響，鹵素離子含量過高會導(dǎo)致酶活顯著下降。目前，提純離子液體的方法主要有兩種：一）水不溶性的離子液體，先用蒸餾水沖洗，然后真空干燥。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。其中含硫化合物的不對稱氧化是最直接的方法。Yuchun Xie等[37]研究了HRP與保護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。Prasanta Kumar Das等[39]研究了α糜蛋白酶介導(dǎo)的不對稱磺化氧化反應(yīng)，結(jié)果表明，α糜蛋白酶介導(dǎo)的反應(yīng)無論在產(chǎn)率還是對映選擇性上都比BSA介導(dǎo)的要高出許多。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。迄今為止，制備光學(xué)活性亞砜的最有效方法是通過對映選擇性的催化劑氧化硫醚，而酶和手性金屬催化劑是高效的對映選擇性催化劑[4243]。但也存在酶或微生物的價格昂貴、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)致對映選擇性的劇烈下降) 等問題。因此，光學(xué)活性的手性亞砜制備具有重要的理論和實際意義。而獲得亞砜的方法中，不對稱催化亞砜化是最符合原子經(jīng)濟性的方法。硫醚的不對稱生物催化氧化經(jīng)過近二十年來的探索和研究， 已得到了很大的發(fā)展。 酶催化反應(yīng)在過去的十幾年間得到了飛速的發(fā)展，并成為現(xiàn)代有機合成方法的一種強有力的補充手段。相信隨著手性亞砜誘導(dǎo)的高度立體選擇性反應(yīng)的深入研究，亞砜化合物在不對稱合成中將有更廣闊的應(yīng)用前景。第二章 緩沖液中HRP促甲基苯基硫醚不對稱氧化反應(yīng)的研究 辣根過氧化物酶；苯甲硫醚（Methyl phenyl sulfide）純度99%以上，購自Sigma 公司；苯甲基亞砜（Methyl phenyl sulfoxide）純度97%以上，購自Aldrich公司；甲醇、異丙醇、乙醇高效液相色譜（HPLC）：LC2100，F(xiàn)ID檢測器，美國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)實驗室設(shè)備有限公司臺式水浴恒溫振蕩器：SHZ88，江蘇太倉市實驗設(shè)備廠臺式高速冷凍離心機：Sigma 3K30，德國Sigma公司電子天平：Sartorius CP225D，德國微量移液器：Eppendorf，德國冰箱：Hualing BCD182W，中國雪柜實業(yè)有限公司pH計：PB20, 德國Sartorius 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 H2O2 溶液備用；，2H2O溶液，再按表1的比例配成不同pH值的PBS緩沖液。于1h、3h、5h、7h分別取樣200μL，添加20μL的Na2SO3（1mol/L, 溶解于pH=）讓酶失活，再用乙醚萃取，然后取20μl 上清作HPLC分析。取5支2ml具塞離心管分別加入500μl氧化反應(yīng)體系,（溶解于異丙醇），2mg/ml辣根過氧化物酶溶液，6mM過氧化氫。反應(yīng)20分鐘后往各個樣（200μL）中分別添加20μL的Na2SO3（1mol/L, 溶解于pH=）讓酶失活，再用乙醚萃取，然后取20μl上清液作HPLC分析。反應(yīng)在28℃恒溫水浴鍋中進行，從第一次添加H2O2 溶液開始計時，分批添加若干次，每次加5μL，每次時間間隔1分鐘。在4個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=）讓酶失活，再用乙醚萃取，最后取20μl 上清作HPLC分析。苯甲硫醚、R苯甲亞砜、S苯甲亞砜的保留時間分別為： min、 ；采用外標(biāo)法，條件穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，%。 酶含量對酶促不對稱氧化反應(yīng)的影響 Fig Effect of enzyme on sulfoxidation，當(dāng)?shù)孜餄舛纫欢〞r，酶加的越多，產(chǎn)物的產(chǎn)量也越大，但是當(dāng)酶含量越過一定范圍時，雖然產(chǎn)量在圖中并沒有很大的變化，但純酶價格昂貴，故要嚴(yán)格控制酶的添加量，～2mg/250ul酶粉為宜。 pH對酶促不對稱氧化反應(yīng)的影響 Fig Effect of PH on sulfoxidation通過極差分析，僅次于酶量對反應(yīng)的影響，在一定pH值范圍內(nèi)。綜上所述。同量的過氧化氫，一次性的加入，過氧化氫會把部份的酶鈍化而使其失活。把部分的產(chǎn)物徹底氧化成了其它物質(zhì)（砜）等。 過氧化氫分批不同量添加對酶促不對稱氧化反應(yīng)的影響Fig Effect of H2O2 adding style at the