本文關(guān)鍵詞：蛋白酶催化不對(duì)稱MBH反應(yīng)、不對(duì)稱Michael反應(yīng)及Friedel-Crafts反應(yīng)的研究

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【摘要】：酶作為高效的催化劑因綠色環(huán)保,反應(yīng)條件溫和而受到極大的關(guān)注。近些年來,越來越多的酶催化多功能性被發(fā)現(xiàn)。特別是水解酶,因其穩(wěn)定性好,對(duì)底物適應(yīng)范圍廣以及能高效地催化多種類型的反應(yīng)而被認(rèn)為是最有用的酶之一。對(duì)酶多功能性的研究,不僅拓寬了我們對(duì)生物催化的認(rèn)知,并且拓展了酶催化的應(yīng)用范圍。水解酶催化多能性的工作已經(jīng)被廣泛報(bào)道,包括aldol反應(yīng),Michael反應(yīng),Mannich反應(yīng),馬氏加成反應(yīng)以及Henry反應(yīng)等。在本論文中,我們主要研究了豬胃蛋白酶催化的不對(duì)稱MBH反應(yīng),木瓜蛋白酶催化的不對(duì)稱Michael反應(yīng)以及α-胰凝乳蛋白酶催化的傅克及雙傅克反應(yīng)。Morita-Baylis-Hillman(MBH)反應(yīng)是構(gòu)建碳-碳鍵的最重要的反應(yīng)之一,在過去幾十年的時(shí)間里,該反應(yīng)引起了化學(xué)家們極大的關(guān)注。在本論文第二章中,我們主要采用豬胃蛋白酶在三乙烯二胺(DABCO)存在的條件下催化苯甲醛與環(huán)狀烯酮的MBH反應(yīng),合成了一些手性烯丙醇類的化合物。探究了溶劑、含水量、溫度等條件對(duì)該反應(yīng)的影響。在最優(yōu)條件下擴(kuò)展底物,產(chǎn)物的收率最高達(dá)77%,ee值最高為38%。盡管對(duì)映選擇性較低,但這是第一次報(bào)道用水解酶催化苯甲醛與環(huán)狀烯酮的直接不對(duì)稱的MBH反應(yīng),拓展了豬胃蛋白酶的應(yīng)用范圍。很多含有3,3-二取代的氧化吲哚結(jié)構(gòu)的天然產(chǎn)物和藥物都具有生物活性,所以對(duì)于這類物質(zhì)的合成有重大的意義。在本論文第三章中,我們用木瓜蛋白酶作為催化劑,通過3-甲基氧化吲哚和芐叉丙酮的不對(duì)稱Michael反應(yīng)成功合成了這一類具有手性的3,3-二取代氧化吲哚類的化合物。我們通過對(duì)溶劑、含水量、底物摩爾比、酶量、溫度等反應(yīng)條件的優(yōu)化后,又對(duì)底物進(jìn)行了擴(kuò)展,獲得了較好的反應(yīng)效果。最終收率最高可達(dá)91%,dr最高可達(dá)68/32,ee最高可達(dá)86%。盡管反應(yīng)的底物適應(yīng)性一般,但其仍可以為3,3-二取代氧化吲哚衍生物提供一條可選的綠色合成途徑,同時(shí)也拓寬了木瓜蛋白酶的催化多功能性在有機(jī)合成中的不對(duì)稱碳碳鍵構(gòu)建的應(yīng)用。在本論文第四章的研究中,我們發(fā)現(xiàn)α-胰凝乳蛋白酶可催化商業(yè)易得的靛紅和吲哚在不同的溶劑中通過傅克反應(yīng)選擇性地合成3-羥基氧化吲哚和雙吲哚酮類衍生物。在1,2-二氯乙烷中,我們通過對(duì)含水量,投料比,溫度等條件優(yōu)化后進(jìn)行了底物擴(kuò)展,得到17個(gè)相應(yīng)的單取代產(chǎn)物,收率最高可達(dá)97%。在乙醇中,我們同樣通過一系列的條件優(yōu)化和底物擴(kuò)展,獲得了25個(gè)雙取代產(chǎn)物,收率最高達(dá)到99%。作為生物催化方法的一個(gè)例子,該工作擴(kuò)大了α-胰凝乳蛋白酶在催化化學(xué)轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用,考慮到經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展以及催化過程的簡(jiǎn)單易操作,該生物催化也很有潛力成為有機(jī)合成3-羥基氧化吲哚和雙吲哚二氫吲哚二酮類衍生物的一種實(shí)用方法。通過用蛋白酶催化有機(jī)反應(yīng)的一系列研究,我們拓展了豬胃蛋白酶、木瓜蛋白酶和α-胰凝乳蛋白酶的催化多功能性在有機(jī)反應(yīng)中的應(yīng)用,嘗試著提出了木瓜蛋白酶催化的Michael反應(yīng)和α-胰凝乳蛋白酶催化的Friedel-Crafts可能的反應(yīng)機(jī)理。我們的研究發(fā)現(xiàn)還為不對(duì)稱MBH反應(yīng)與3,3-二取代氧化吲哚類物質(zhì)的合成提供了可行的綠色合成途徑。
【關(guān)鍵詞】：酶催化多功能性 MBH反應(yīng) Michael反應(yīng) 傅克反應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O621.251;Q814
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 緒論8-23
• 1.1 綠色化學(xué)簡(jiǎn)介8-9
• 1.2 酶的多功能性9-10
• 1.3 MBH反應(yīng)的研究進(jìn)展10-16
• 1.4 3,3-二取代氧化吲哚的合成進(jìn)展16-22
• 1.5 課題研究的依據(jù)與意義22-23
• 第二章 豬胃蛋白酶催化的不對(duì)稱MBH反應(yīng)23-50
• 2.1 引言23-24
• 2.2 結(jié)果與討論24-33
• 2.3 本章小結(jié)33
• 2.4 實(shí)驗(yàn)部分33-50
• 第三章 木瓜蛋白酶催化不對(duì)稱Michael反應(yīng)合成 3,3-二取代氧化吲哚類衍生物50-74
• 3.1 引言50-51
• 3.2 結(jié)果與討論51-61
• 3.3 結(jié)論61
• 3.4 實(shí)驗(yàn)部分61-63
• 3.5 產(chǎn)物表征及分析63-74
• 第四章 α-胰凝乳蛋白酶催化的Friedel-Crafts反應(yīng)在合成 3-羥基氧化吲哚及 3,3-二吲哚基吲哚二酮中的應(yīng)用74-112
• 4.1 引言74-76
• 4.2 結(jié)果與討論76-98
• 4.3 結(jié)論98-99
• 4.4 實(shí)驗(yàn)部分99-100
• 4.5 α-胰凝乳蛋白酶的活力測(cè)定100-101
• 4.6 產(chǎn)物表征及分析101-112
• 參考文獻(xiàn)112-119
• 附錄：部分化合物圖譜119-188
• 致謝188-189
• 碩士期間科研成果189

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