蛋白酶催化不对称MBH反应、不对称Michael反应及Friedel-Crafts反应的研究

发布时间：2017-08-21 19:29

  本文关键词：蛋白酶催化不对称MBH反应、不对称Michael反应及Friedel-Crafts反应的研究

  更多相关文章： 酶催化多功能性 MBH反应 Michael反应 傅克反应

【摘要】：酶作为高效的催化剂因绿色环保,反应条件温和而受到极大的关注。近些年来,越来越多的酶催化多功能性被发现。特别是水解酶,因其稳定性好,对底物适应范围广以及能高效地催化多种类型的反应而被认为是最有用的酶之一。对酶多功能性的研究,不仅拓宽了我们对生物催化的认知,并且拓展了酶催化的应用范围。水解酶催化多能性的工作已经被广泛报道,包括aldol反应,Michael反应,Mannich反应,马氏加成反应以及Henry反应等。在本论文中,我们主要研究了猪胃蛋白酶催化的不对称MBH反应,木瓜蛋白酶催化的不对称Michael反应以及α-胰凝乳蛋白酶催化的傅克及双傅克反应。Morita-Baylis-Hillman(MBH)反应是构建碳-碳键的最重要的反应之一,在过去几十年的时间里,该反应引起了化学家们极大的关注。在本论文第二章中,我们主要采用猪胃蛋白酶在三乙烯二胺(DABCO)存在的条件下催化苯甲醛与环状烯酮的MBH反应,合成了一些手性烯丙醇类的化合物。探究了溶剂、含水量、温度等条件对该反应的影响。在最优条件下扩展底物,产物的收率最高达77%,ee值最高为38%。尽管对映选择性较低,但这是第一次报道用水解酶催化苯甲醛与环状烯酮的直接不对称的MBH反应,拓展了猪胃蛋白酶的应用范围。很多含有3,3-二取代的氧化吲哚结构的天然产物和药物都具有生物活性,所以对于这类物质的合成有重大的意义。在本论文第三章中,我们用木瓜蛋白酶作为催化剂,通过3-甲基氧化吲哚和苄叉丙酮的不对称Michael反应成功合成了这一类具有手性的3,3-二取代氧化吲哚类的化合物。我们通过对溶剂、含水量、底物摩尔比、酶量、温度等反应条件的优化后,又对底物进行了扩展,获得了较好的反应效果。最终收率最高可达91%,dr最高可达68/32,ee最高可达86%。尽管反应的底物适应性一般,但其仍可以为3,3-二取代氧化吲哚衍生物提供一条可选的绿色合成途径,同时也拓宽了木瓜蛋白酶的催化多功能性在有机合成中的不对称碳碳键构建的应用。在本论文第四章的研究中,我们发现α-胰凝乳蛋白酶可催化商业易得的靛红和吲哚在不同的溶剂中通过傅克反应选择性地合成3-羟基氧化吲哚和双吲哚酮类衍生物。在1,2-二氯乙烷中,我们通过对含水量,投料比,温度等条件优化后进行了底物扩展,得到17个相应的单取代产物,收率最高可达97%。在乙醇中,我们同样通过一系列的条件优化和底物扩展,获得了25个双取代产物,收率最高达到99%。作为生物催化方法的一个例子,该工作扩大了α-胰凝乳蛋白酶在催化化学转化中的应用,考虑到经济和可持续发展以及催化过程的简单易操作,该生物催化也很有潜力成为有机合成3-羟基氧化吲哚和双吲哚二氢吲哚二酮类衍生物的一种实用方法。通过用蛋白酶催化有机反应的一系列研究,我们拓展了猪胃蛋白酶、木瓜蛋白酶和α-胰凝乳蛋白酶的催化多功能性在有机反应中的应用,尝试着提出了木瓜蛋白酶催化的Michael反应和α-胰凝乳蛋白酶催化的Friedel-Crafts可能的反应机理。我们的研究发现还为不对称MBH反应与3,3-二取代氧化吲哚类物质的合成提供了可行的绿色合成途径。
【关键词】：酶催化多功能性 MBH反应 Michael反应 傅克反应
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O621.251;Q814
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 绪论8-23
• 1.1 绿色化学简介8-9
• 1.2 酶的多功能性9-10
• 1.3 MBH反应的研究进展10-16
• 1.4 3,3-二取代氧化吲哚的合成进展16-22
• 1.5 课题研究的依据与意义22-23
• 第二章 猪胃蛋白酶催化的不对称MBH反应23-50
• 2.1 引言23-24
• 2.2 结果与讨论24-33
• 2.3 本章小结33
• 2.4 实验部分33-50
• 第三章 木瓜蛋白酶催化不对称Michael反应合成 3,3-二取代氧化吲哚类衍生物50-74
• 3.1 引言50-51
• 3.2 结果与讨论51-61
• 3.3 结论61
• 3.4 实验部分61-63
• 3.5 产物表征及分析63-74
• 第四章 α-胰凝乳蛋白酶催化的Friedel-Crafts反应在合成 3-羟基氧化吲哚及 3,3-二吲哚基吲哚二酮中的应用74-112
• 4.1 引言74-76
• 4.2 结果与讨论76-98
• 4.3 结论98-99
• 4.4 实验部分99-100
• 4.5 α-胰凝乳蛋白酶的活力测定100-101
• 4.6 产物表征及分析101-112
• 参考文献112-119
• 附录：部分化合物图谱119-188
• 致谢188-189
• 硕士期间科研成果189

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