嗜热水解酶催化不对称加成反应的研究

发布时间：2017-12-20 11:01

  本文关键词：嗜热水解酶催化不对称加成反应的研究　出处：《吉林大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 酶的非特异性催化 Henry加成反应 Aldol加成反应

【摘要】：C-C加成反应是有机合成领域中非常重要的反应之一,可以为许多化合物的合成提供手性中间体。在过去的研究中C-C加成反应主要是利用强酸、强碱或金属类作为催化剂,这样的催化反应会对环境产生影响,并且很难得到对映体选择性高的产物。传统方法中,为了获得单一的手性产物,通常要借助拆分试剂对外消旋底物进行拆分或者水解。但化学拆分试剂的使用往往对环境产生了不利的影响。所以,寻求一种高效绿色的合成方法成为了越来越多的科学家研究的焦点。近年来,酶的非特异性催化广泛应用于有机合成领域,其较高的催化效率、经济可行、环境友好以及高对映体选择性等优点使其受到众多科学家的关注。此项工作通过利用一系列本实验室自主克隆的水解酶,来考察酶的非特异性催化在Aldol和Henry加成反应中的应用。结果显示来源于嗜热硫化叶菌中的酰基氨肽酶(ST0779)能够非特异性的催化Henry加成反应,与猪胰脂肪酶(PPL)相比ST0779展现出较高的催化效率kcat/Km(为PPL的6-8倍)和对映体选择性ee%(90-99%)。ST0779的催化多样性通过其能催化一系列带有不同取代基团的苯甲醛得以证实,并且利用哈米特方程对苯甲醛取代基团的电子效应进行了分析。此外,我们试图对酶的活性中心位点及其附近位点的氨基酸残基进行突变,分析酶非特异性催化此类反应的反应机理。在酶催化的Aldol加成反应中,我们发现来源于超嗜热古细菌Thermotoga naphthophila RUK-10的嗜热酯酶Tnap0664在催化以对硝基苯甲醛和丁酮的反应中,表现出较高的催化效率和对映体选择性,产率和对映体过量值分别为82%和96%。与其它水解酶催化该反应的结果相比,在对映体选择性上有明显优势。此项工作不仅展示了一种新酶具有催化高产量和高立体选择性Henry加成反应的能力,而且揭示出嗜热古细菌作为开发酶非特异性催化的丰富来源的巨大潜能,可以为生产多种大分子的提供有效的生物合成途径。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q55

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