2-三甲基硅-2-乙酮中的硅原子對醇腈酶催化不對稱轉(zhuǎn)氰反應的影響.pdf

1、摘要摘要光學活性氰醇是一類重要的手性合成子，它很容易轉(zhuǎn)化為掛基酸(酉旨)、輕基醛(酮)、氨基酸、氨基醇和鄰二醇等多種具有重大應用價值的手性中間體。有機硅化合物不僅在不對稱合成及功能材料中占有非常重要的地位，而且具有特定的生物活性。作為藥物，某些有機硅化合物比其碳結(jié)構(gòu)類似物有更佳的藥效、更高的選擇性和更小的毒性。因此，合成現(xiàn)有藥物的硅結(jié)構(gòu)類似物(硅替換)是藥物設計、開發(fā)的一條有效途徑。建立高效合成有機硅化合物的方法是用“硅替換”開發(fā)新藥的

2、關(guān)鍵。闡明底物中的硅原子對酶反應的影響規(guī)律及其機理有助于加速有機硅化合物生物合成與轉(zhuǎn)化的研究和應用的進程。本論文首次對比研究了水有機溶劑兩相中底物2一三甲基硅一2一乙酮中的硅原子對蘋果仁和苦杏仁醇睛酶催化不對稱轉(zhuǎn)氰反應的影響。對于蘋果仁醇睛酶，探討了有機相、蘋果仁濃度、水相有機相兩相體積比、底物濃度、水相pH和反應溫度不同時，底物2一三甲基硅一2一乙酮中的硅原子對反應的影響。2一三甲基硅一2一乙酮中的硅原子極大地提高了蘋果仁醇睛酶催化轉(zhuǎn)

3、氰反應的初速度和產(chǎn)物e.e.o隨著反應條件的不同，硅原子對蘋果仁醇睛酶催化轉(zhuǎn)氰反應初速度和對映體選擇性影響的顯著性ViaV2。及e.e.lbe.e.2n有所不同。研究了底物2一三甲基硅2一乙酮中的硅原子對蘋果仁醇睛酶促不對稱轉(zhuǎn)氰反應動力學的影響。當蘋果仁濃度低于34.8g“L，時，其濃度與反應初速度成線性關(guān)系。當丙酮氰醇大大過量時，蘋果仁醇睛酶促2一三甲基硅一2一乙酮及其碳結(jié)構(gòu)類似物不對稱轉(zhuǎn)氰反應都符合MichaelisMenten方程

4、。蘋果仁醇睛酶催化2一三甲基硅2一乙酮轉(zhuǎn)氰反應的表觀動力學參數(shù)為:K.la=13.28mmol“L1Vmexla=9.62mmol一‘.ll催化33一二甲基一2一丁酮轉(zhuǎn)氰反應的表觀動力學參數(shù)為:Km2a=103.95mmol“L1Vm2a=3.54mmol亡.h1。蘋果仁醇臘酶催化2一三甲基硅一2一乙酮和33一二甲基一2一丁酮轉(zhuǎn)氰反應的活化能分別為36.810“mol，和53.280“mol10對比了不同條件下底物2一三甲基硅2一乙酮中

5、的硅原子對苦杏仁醇睛酶促不對稱轉(zhuǎn)氰反應的影響。結(jié)果表明，2一三甲基硅一2一乙酮中的硅原子顯著提高了苦杏仁醇睛酶催化反應的初速度和產(chǎn)物e.e.。硅原子對苦杏仁醇睛酶催化轉(zhuǎn)氰反應初速度和對映體選擇性影響的顯著性VlaV2。和e.e.lbe.e.2n因反應條件的不同而有所不同。研究了2一三甲基硅一2一乙酮中的硅原子對苦杏仁醇睛酶促不對稱轉(zhuǎn)氰反應動力學的影響。當苦杏仁濃度低十43.5g“L‘時，其濃度與反應初速度成線性關(guān)系。保持丙酮氰醇大大過量

6、時，苦杏仁醇睛酶催化2一三甲基硅一2一乙酮轉(zhuǎn)氰反應的表觀動力學參數(shù)為:Km1e=27.12mmol“L1Vmaxla=7.05mmol“L1“h1而苦杏仁ABSTRACTABSTRACTOpticallyactivecyanohydrinsareveryimportantchiralsynthonswhichcouldbeeasilyconvertedintomanychiralintermediatesofimportantappli

7、cationsuchashydroxyacids(esters)hydroxyaldehydes(ketones)aminoacidsaminoalcoholsaswellasdiols.Organosiliconcompoundsnotonlyplayanimportantroleinasymmetricsynthesisandfunctionalmaterialsbutalsoarebioactiveandsomeofthemcou

8、ldbeusedasdrugswithbetterpharmacologicalefficiencyhigherselectivityandlowertoxicitythantheircarboncounterparts.So“silasubstitution“seemstobeausefulandefficientstrategyindrugdesignandshouldberegardedasatoolforthedevelopme

9、ntofnewdrugs.Thekeytotheapplicationof“silasubstitution“tothedevelopmentofnewdrugsliesintheestablishmentofnovelandefficientroutesforthesynthesisoforganosiliconcompounds.Theelucidationoftheeffectofsiliconatominsubstratesan

10、dtheunderlyingmechanismishelpfultotheprogressoftheinvestigationandapplicationofthebiosynthesisandbiotransformationofsiliconcompounds.Inthisresearchtheeffectofsiliconatomonthetranscyanationreactioncatalyzedbyappleseedmeal

11、(R)一oxynitrilaseandalmondseedmeal(R)一oxynitrilaseinaqueousorganicbiphasicsystemwasexaminedforthefirsttime.Inthecaseof(R)一oxynitrilasefromappleseedmealtheeffectofsiliconatominacetyltrimethylsilaneon(R)一oxynitrilase一cataly

12、zedtranscyanationunderdifferentconditionsoforganicphaseappleseedmealconcentrationthevolumeratioofaqueoustoorganicphasesubstrateconcentrationpHinaqueousphaseandreactiontemperaturewassystematicallyexamined.Ithasbeenfoundth

13、atwithinthescopetestedtheinitialrateandtheproducteeforenzymatictranscyanationreactionofacetyltrimethylsilaneareallmuchhigherthanthoseof33一dimethyl一2butanoneTheeffectofthesiliconatominacetyltrimethylsilaneonthereactionhow