酶催化直接不對(duì)稱(chēng)aldol反應(yīng)和Biginelli反應(yīng)的研究.pdf

1、酶作為生物催化劑具有反應(yīng)條件溫和、立體選擇性高、便于分離和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)引起越來(lái)越多的化學(xué)家的關(guān)注，被廣泛的應(yīng)用于有機(jī)合成反應(yīng)中。發(fā)現(xiàn)和研究酶的新的非天然催化功能不僅可以拓展現(xiàn)存酶的應(yīng)用范圍，同時(shí)還可以為有機(jī)化學(xué)提供綠色高效的合成方法，是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性和吸引力的研究課題。本論文主要研究了豬胰蛋白酶，CYL-酶A及CYL-酶B催化的aldol反應(yīng)以及CYL-酶B在多組分Biginelli反應(yīng)中的應(yīng)用。
　　 豬胰蛋白酶是一種絲氨酸

2、蛋白酶，本論文首次報(bào)道了其在直接不對(duì)稱(chēng)aldol反應(yīng)中的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)溶劑、含水量、底物之間的摩爾比、酶濃度以及溫度等條件的篩選，建立了豬胰蛋白酶催化的最優(yōu)反應(yīng)條件。隨后對(duì)該方法的底物適應(yīng)性進(jìn)行了考察，我們發(fā)現(xiàn)芳香醛上取代基的種類(lèi)和位置對(duì)酶的催化活性和立體選擇性有很重要的影響，其中對(duì)硝基苯甲醛反應(yīng)的產(chǎn)率最高為60％，對(duì)三氟甲基苯甲醛獲得了反式產(chǎn)物65％的ee值。同時(shí)，我們對(duì)豬胰蛋白酶進(jìn)行了純化并做了一系列的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了豬胰蛋白酶催化的

3、aldol反應(yīng)確實(shí)發(fā)生在其活性位點(diǎn)上。據(jù)此基礎(chǔ)上，本論文提出了豬胰蛋白酶催化aldol反應(yīng)可能的反應(yīng)機(jī)理。
　　 CYL-酶A是一種水解酶，本論文首次發(fā)現(xiàn)在有機(jī)溶劑中，其對(duì)直接不對(duì)稱(chēng)aldol反應(yīng)有很好的催化活性，對(duì)多達(dá)23種底物都有很好的催化效果，獲得了高達(dá)99％的產(chǎn)率和＞99％的ee值。酶回收使用三次后其催化反應(yīng)的選擇性基本不變，并完成了靛紅和環(huán)己酮的不對(duì)稱(chēng)催化，獲得了37％的ee值。
　　 CYL-酶B對(duì)aldol

4、反應(yīng)具有很高的催化活性和對(duì)映選擇性。我們對(duì)反應(yīng)溶劑、含水量、投料比、酶濃度等條件進(jìn)行了篩選，確立了酶催化的最優(yōu)條件，該方法對(duì)多達(dá)28種底物有很好的催化能力，產(chǎn)率最高可達(dá)95％，ee值最高可達(dá)98％。同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)CYL-酶B對(duì)雜環(huán)酮參與的反應(yīng)同樣具有很好的催化能力，哌啶酮和芳香醛反應(yīng)的產(chǎn)率高達(dá)94％，使酶催化雜環(huán)酮參加的aldol反應(yīng)取得了突破性的進(jìn)展。此外我們還進(jìn)行了空白實(shí)驗(yàn)和一系列的對(duì)照實(shí)驗(yàn)證實(shí)了酶對(duì)該反應(yīng)的催化作用。
　　

5、 Biginelli反應(yīng)是一類(lèi)重要的多組分反應(yīng)，是制備3，4-dihydropyrimidin-2(1H)-ones(DHPMs)化合物的重要方法。用于該反應(yīng)的催化劑主要有HCl、ZnCl2、[bmim][FeCl4]等，需要強(qiáng)酸催化，不僅污染環(huán)境，還具有反應(yīng)條件苛刻、催化劑本身有毒性等缺點(diǎn)。因此尋找新的安全、高效、快速的綠色催化劑來(lái)催化該反應(yīng)具有很重要的研究意義。目前僅有章鵬飛小組報(bào)道了酶催化的Biginelli反應(yīng)，雖然得到了很高的

6、產(chǎn)率但是沒(méi)有任何選擇性。我們小組發(fā)現(xiàn)CYL-酶B對(duì)Biginelli反應(yīng)有很好的催化活性和立體選擇性，通過(guò)對(duì)反應(yīng)溶劑、含水量、投料比、酶濃度等條件的優(yōu)化，確立了該酶催化反應(yīng)的最佳方法，不僅獲得69％的產(chǎn)率，而且還首次獲得了對(duì)映選擇的產(chǎn)物，ee值可高達(dá)56％。獲得了很好的底物適應(yīng)性，為酶催化不對(duì)稱(chēng)Biginelli反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。
　　 我們的研究擴(kuò)大了豬胰蛋白酶、CYL-酶A和CYL-酶B的應(yīng)用范圍，確立了溫和、簡(jiǎn)單、易操作并且