本文關(guān)鍵詞：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

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【摘要】：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(diǎn)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(shì)使其成為極具吸引力的生物催化劑。這些優(yōu)勢(shì)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(diǎn)。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(lái),科研工作者發(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(wú)一個(gè)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(dòng)了探索天然酶尚未開(kāi)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)單元存在于天然產(chǎn)物中,能夠通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化構(gòu)建其他復(fù)雜的中間體進(jìn)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(guò)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(duì)稱Michael加成/環(huán)化的串聯(lián)反應(yīng),構(gòu)建具有三個(gè)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(duì)反應(yīng)的影響,對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化,探索酶的最適環(huán)境。得到了高達(dá)93%的收率和22%的對(duì)映選擇性。首次發(fā)現(xiàn)α-豬胰淀粉酶具有不對(duì)稱催化Michael加成/環(huán)化的串聯(lián)反應(yīng)的活性,該方法擴(kuò)展了α-豬胰淀粉酶催化的應(yīng)用范圍,同時(shí)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(duì)稱Michael加成/環(huán)化串聯(lián)反應(yīng),實(shí)現(xiàn)了二氫吡喃化合物的合成。并探究了酶量、溶劑、溫度等對(duì)反應(yīng)收率和選擇性的影響,獲得最優(yōu)反應(yīng)條件。并對(duì)該蛋白酶底物的普適性進(jìn)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(dá)95%的收率和一定的立體選擇性。Michael加成是親核試劑對(duì)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化1,3-二羰基化合物與馬來(lái)酰亞胺之間Michael反應(yīng),合成具有兩個(gè)相鄰手性中心的化合物。該反應(yīng)拓展了灰色鏈霉菌蛋白酶在有機(jī)合成中的應(yīng)用,且反應(yīng)的普適性較好。通過(guò)Michael反應(yīng)合成了25個(gè)化合物,其中18個(gè)為新化合物,最高收率達(dá)91%。
【關(guān)鍵詞】：酶催化多功能性 α-豬胰淀粉酶 灰色鏈霉菌蛋白酶 Michael反應(yīng) Michael/環(huán)化串聯(lián)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
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 緒論8-21
• 1.1 酶多功能性簡(jiǎn)介8
• 1.2 酶催化多功能性在有機(jī)合成中的應(yīng)用8-14
• 1.3 環(huán)丙烷類化合物的文獻(xiàn)綜述14-16
• 1.4 二氫吡喃化合物的文獻(xiàn)綜述16-20
• 1.5 課題研究的前景和意義20-21
• 第二章 α-豬胰淀粉酶催化串聯(lián)反應(yīng)合成硝基環(huán)丙烷化合物21-43
• 2.1 前言21
• 2.2 結(jié)果與討論21-31
• 2.3 實(shí)驗(yàn)部分31-32
• 2.4 結(jié)論32-33
• 2.5 α-豬胰淀粉酶的活力測(cè)定33-35
• 2.6 產(chǎn)物表征及分析35-43
• 第三章 灰色鏈霉菌蛋白酶催化合成二氫吡喃化合物43-76
• 3.1 前言43-44
• 3.2 結(jié)果與討論44-52
• 3.3 實(shí)驗(yàn)部分52-54
• 3.4 結(jié)論54-55
• 3.5 產(chǎn)物表征及分析55-76
• 第四章 灰色鏈霉菌蛋白酶催化的Michael加成反應(yīng)76-96
• 4.1 前言76-77
• 4.2 結(jié)果與討論77-85
• 4.3 實(shí)驗(yàn)部分85-87
• 4.4 結(jié)論87-88
• 4.5 產(chǎn)物表征及分析88-96
• 參考文獻(xiàn)96-103
• 附錄：部分化合物圖譜103-159
• 碩士期間科研成果159-160
• 致謝160

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4 吳R，

本文編號(hào)：758983