水解酶催化多功能性在Michael反應(yīng)及Michael串聯(lián)反應(yīng)中的應(yīng)用.pdf

1、生物催化以高選擇性，溫和的反應(yīng)條件，低能量需求，副產(chǎn)品少，合成步驟短的特點優(yōu)于傳統(tǒng)的化學(xué)催化。不僅如此，酶可被完全降解，環(huán)境友好，廣泛存在于生命體中的優(yōu)勢使其成為極具吸引力的生物催化劑。這些優(yōu)勢符合當(dāng)前提倡綠色化學(xué)可持續(xù)發(fā)展的理念。傳統(tǒng)理論認(rèn)為酶只能催化天然底物并且體現(xiàn)出高效性、特異性等特點。直至二十世紀(jì)八十年代初期，才發(fā)現(xiàn)酶除了在天然的水溶液環(huán)境下催化天然底物化學(xué)轉(zhuǎn)化之外，還具有催化其他非天然底物的能力，即酶的多功能性。近年來，科研工

2、作者發(fā)現(xiàn)許多種酶能夠催化碳-碳鍵以及碳-雜鍵的形成，并得到較好的收率和選擇性。但至今酶催化多功能性的研究并無一個通用的方法，只能在特定的條件下，有目的的探索才能得以體現(xiàn)。因此這類工作需要更多地科研工作者積極的探索。由于工業(yè)生物催化劑需求的不斷增加，推動了探索天然酶尚未開發(fā)的催化潛力的發(fā)展，拓寬了酶催化的轉(zhuǎn)化范圍，提高了合成效率。本論文主要研究酶催化多功能性催化在Michael反應(yīng)及Michael串聯(lián)反應(yīng)中的應(yīng)用。
　　環(huán)丙烷結(jié)構(gòu)單

3、元存在于天然產(chǎn)物中，能夠通過化學(xué)轉(zhuǎn)化構(gòu)建其他復(fù)雜的中間體進而合成更多具有生物活性的環(huán)丙烷化合物。本論文采用一種綠色環(huán)保的α-豬胰淀粉酶作為催化劑通過一鍋化法，在N-甲基嗎啉（NMM）存在條件下催化環(huán)狀烯酮和溴代硝基甲烷的不對稱Michael加成/環(huán)化的串聯(lián)反應(yīng)，構(gòu)建具有三個連續(xù)手性中心的硝基環(huán)丙烷化合物。并探究了溶劑、堿的類型、含水量、摩爾比、溫度等對反應(yīng)的影響，對反應(yīng)條件進行了優(yōu)化，探索酶的最適環(huán)境。得到了高達93％的收率和22%的對

4、映選擇性。首次發(fā)現(xiàn)α-豬胰淀粉酶具有不對稱催化Michael加成/環(huán)化的串聯(lián)反應(yīng)的活性，該方法擴展了α-豬胰淀粉酶催化的應(yīng)用范圍，同時為合成硝基化合物提供了一種綠色的合成途徑。
　　二氫吡喃結(jié)構(gòu)單元廣泛存在于生物堿、聚醚類抗生素、信息素和環(huán)烯醚萜等化合物中。其中，很多該類化合物顯示出抗癌、抗HCV病毒，抗感染等活性。我們采用灰色鏈霉菌蛋白酶作為催化劑催化了α,β-不飽和酮與雙甲酮之間的不對稱Michael加成/環(huán)化串聯(lián)反應(yīng)，實現(xiàn)了

5、二氫吡喃化合物的合成。并探究了酶量、溶劑、溫度等對反應(yīng)收率和選擇性的影響，獲得最優(yōu)反應(yīng)條件。并對該蛋白酶底物的普適性進行了研究，發(fā)現(xiàn)不論是芳香類還是脂肪類的α,β-不飽和酮都能與雙甲酮很好的反應(yīng)生成二氫吡喃類衍生物，并得到了令人滿意的高達95%的收率和一定的立體選擇性。
　　Michael加成是親核試劑對α,β-不飽和羰基化合物β-位碳原子發(fā)生的加成反應(yīng)，是構(gòu)建C-C鍵、C-雜鍵主要反應(yīng)類型之一。我們采用灰色鏈霉菌蛋白酶在溶劑中催