水相中酵母细胞催化4-氯乙酰乙酸乙酯不对称还原反应

 利用活性酵母细胞催化4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)的不对称还原可以直接合成具有光学活性的4-氯-3-羟基丁酸乙酯(CHBE). 实验发现,在水相体系中主要生成D-(S)-型产物,COBE的转化率及CHBE的收率和光学选择性都比较高. 考察了底物和产物的浓度、辅助底物的种类和浓度、体系的pH和温度以及菌体培养条件等因素对反应的影响. 结果表明,在较低COBE浓度下R型产物占优,在高浓度下主要是S型产物; 较高的反应温度有利于S型产物的生成,pH≈8.0时可获得较高的S型产物选择性; 产物CHBE对COBE的还原反应具有一定的抑制作用. 在酵母催化COBE还原的同时需要一定的辅助底物来再生辅酶NAD(P)H,利用乙醇、异丙醇和仲丁醇作辅助底物可获得较高的立体选择性. 对数生长期和厌氧条件培养的细胞对生成S型产物较有利.     

酵母发酵液直接催化4-氯-乙酰乙酸乙酯不对称还原生成4-氯-3-羟基-丁酸乙酯

 考察了面包酵母发酵液直接催化4-氯-乙酰乙酸乙酯(COBE)的不对称还原反应,并进行了手性添加物的筛选和反应条件的优化实验. 结果表明,以β-环糊精为手性添加物时,酵母发酵液催化COBE不对称还原生成光活性产物(S)-4-氯-3-羟基-丁酸乙酯((S)-CHBE)的产率和ee值分别高达76%和92%. 在一定条件下,增大β-环糊精浓度,有利于(S)-CHBE的生成. 最佳酵母菌培养时间为16～18 h, 最佳反应温度和pH值分别为29～31 ℃和7.2.     

(3-氮-吗啉)-1-(4-氯)-苯基-1-丙酮不对称还原产物光学活性的理论计算

采用AM1方法对(S)-4-苄基-5,5-二苯基-1,3,2-噁唑硼烷催化(3-氮-吗啉)-1-(4-氯)-苯基-1-丙酮不对称还原反应的立体控制步骤进行了计算,获得了R和S型过渡态的优化构型及其热焓和熵等热力学参数,计算得到了该步反应中生成R和S型对映体的反应速率常数之比,据此得到的不对称还原反应最终产物的光学活性e.e.的理论计算值,与实验结果相近.     

薄荷基氯格氏试剂与卤代烃的立体选择性反应研究

研究了薄荷基氯格氏试剂与卤代烃的立体选择性反应.薄荷基氯格氏试剂与卤代烃反应生成两种产物:薄荷基衍生物和新薄荷基衍生物,主要产物是薄荷基衍生物.其立体选择性与卤代烃的活性有关,卤代烃的活性越差,立体选择性越好.活泼的苄基氯的反应产物de值为27.9%,活性稍差的α-溴苯乙烯和2-溴丙烯的反应产物的de值在91%以上,活性差的二氯甲烷和溴苯的反应产物的de值达到100%.     

烯丙基溴与锡和醛的选择性加成反应

Yamamoto等曾报道烯丙基型的锡有机化合物可与羰基化合物进行亲核加成反应,得到高烯丙基型的醇.他们还发现此反应具有立体选择性.此后又发现这个反应可以被溶剂中的微量水所催化,使反应加速进行.这些结果促使我们进一步探讨当醛分子中含有羟基、酚基、硝基、卤素等各种不同的反应活性基团时,与烯丙基锡进行的反应.希望找到一种用传统的Grignard试剂无法直接进行的烯丙基化反应. 我们选择了间和邻羟基苯甲醛、间和对硝基苯甲醛、对溴苯甲醛、7-羟基-3,7-二甲基辛醛等化合物作反应底物,在金属锡粉存在下使羰基化合物与烯丙基溴反应.结果都得到了相应的高烯丙基醇.     

面包酵母催化不对称还原EOPB反应中的溶剂效应

研究了非水介质中面包酵母催化不对称还原2-氧代-4-苯基丁酸乙酯(EOPB)合成手性2-羟基-4-苯36基丁酸乙酯(EHPB)的反应.乙醚体系中湿酵母(WB)催化6mmol·L-1EOPB合成(R)-EHPB的e.e.值较之于干酵母(DB)提高了近19%,但WB稳定性较差.DB催化该反应的立体选择性随溶剂logP(0....     

几种4-取代-L-脯氨酸衍生物的合成

以Boc-(4R)-羟基-(2S)-脯氨酸为原料,在NaH作用下与苄位溴代试剂发生醚化反应,合成了几种4-取代-L-脯氨酸类手性催化剂,即在(4R)-羟基-(2S)-脯氨酸的4-位上引入不同的苄氧基以期提高其催化活性和脂溶性,并通过1 H NMR、13 C NMR和HRMS对合成产物的结构进行表征,确定其为目标产物.实验结果还表明,当苯环上连有强的吸电子基团时反应很难进行,而当连有给电子基团时反应相对较容易进行且反应条件较温和.     

苯并[e][1,2,3]噁噻嗪-2,2-二氧化物的烯丙基化反应研究

探索了锡粉促进下苯并[e][1,2,3]噁噻嗪-2,2-二氧化物与烯丙基溴的烯丙基化反应.研究结果表明:各种底物都能顺利发生烯丙基化反应并且产物产率高;当用烯丙基溴衍生物进行反应时,得到的都是γ-加成产物.该烯丙基化反应产物在碱的促进下可发生N-烯丙基化反应,得到苯并[e][1,2,3]噁噻嗪-2,2-二氧化物的双烯丙...     

噁唑硼烷对苯甲酮不对称还原反应催化性能的理论计算

采用AM1方法研究了四种1,3,2-噁唑硼烷催化剂对苯甲酮不对称还原反应的催化性能,计算了立体控制步骤中生成R和S型催化配合物的反应热和活化能,并根据立体控制步骤中R和S型过渡态的熵和焓等参数,计算了四种催化反应体系最终产物的绝对构型及光学活性(e.e.%),据此对四种催化剂的对映选择性作出了评价.     

呼吸缺陷型面包酵母催化β-羰基酯的不对称还原

以4-氯-3-羰基丁酸乙酯为模型底物,葡萄糖为碳源,对呼吸缺陷型酵母催化不对称还原合成(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯的反应进行了研究.通过在254nm下紫外诱变,经2,3,5-氯化三苯四氮唑平板和非发酵型碳源培养基鉴定,得到6株面包酵母的呼吸缺陷型变异株.并对呼吸缺陷型酵母催化特性和线粒体复合体Ⅰ,Ⅰ Ⅲ,Ⅱ Ⅲ和Ⅳ的活性分别进行了测定.结果表明,呼吸缺陷型酵母催化底物转化率在49%～75%,产物收率在31%～69%,对映体过量值最高可达72%,比正常酵母提高了18%.突变株线粒体内复合体Ⅰ～Ⅳ的活性与正常酵母相比都有不同程度的下降.     

D-脯氨酸催化的(3S,4S)-4-氨基-3-羟基-5-苯基戊酸衍生物的合成

报道了一条合成(3S,4S)-4-氨基-3-羟基-5-苯基戊酸(Ahppa)衍生物的新路线。以氨基保护的L-苯丙氨酸为起始原料,依次经Weinreb胺缩合、还原、aldol缩合及溴仿4步反应合成了3个Ahppa衍生物,总收率5.8%~6.7%,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和ESI-MS确证。对反应条件进行了探讨,结果表明：催化剂D-脯氨酸用量对反应收率影响不大,对立体选择性影响较大;氨基上保护基体积较大有利于提高反应立体选择性。     

芳基乙酮酸薄荷醇酯的合成及不对称Henry反应

以钛酸四乙酯为催化剂, 芳基乙酮酸乙酯与天然L-薄荷醇进行酯交换, 合成了8个含手性基团的芳基乙酮酸薄荷醇酯; 在手性基团的立体选择性控制下, 芳基乙酮酸薄荷醇酯与硝基甲烷进行不对称Henry反应, 合成了7个(2R)-2-羟基-2-芳基-3-硝基丙酸薄荷醇酯新化合物, 用IR, ¹H NMR, ¹³C NMR, MS和元素分析表征了化合物结构. 用高效液相色谱经手性柱分析了不对称反应效果, 缩合反应的非对映体过量在46.5%～64.2%之间, 表明可以通过立体选择性控制产物构型.     

2-氧代-4-苯基丁酸乙酯不对称加氢反应的动力学和机理探讨

 采用 10,11-二氢辛可尼定修饰的Pt/γ-Al2O3 催化 2-氧代-4-苯基丁酸乙酯不对称加氢合成 (R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯,考察了修饰剂用量、底物浓度、氢压和反应温度对加氢反应速率和光学选择性的影响. 结果表明,修饰剂用量和底物浓度在适中范围内对反应速率和光学选择性均较为有利;提高氢压和温度均能显著加快反应速率,但氢压对光学选择性影响不大,温度升高则不利于目标产物的生成. 根据反应动力学特征,认为修饰剂喹啉环平行吸附于Pt表面,被质子化后与以si面吸附在催化剂表面的底物作用,经过立体选择生成单一对映体. 用提出的反应机理推导出不对称加氢反应速率方程,可以较好地描述实验结果.     

一个具有相反光学选择性的新颖海洋 GDSL脂肪酶MT6用于（S）-1-苯基乙醇制备

1-苯乙醇是一种重要的手性药物中间体,并且(S)-1-苯乙醇和(R)-1-苯乙醇均具有应用价值.怎样获得光学醇的1-苯乙醇是药物合成中的重要问题.传统的化学合成手段不仅反应过程复杂,而且反应条件剧烈,对环境污染严重,因此生物催化方法越来越受到重视.脂肪酶和酯酶以其出色的立体选择性和温和的反应条件而被广泛用于手性药物的拆分制备.但是之前的一些研究发现脂肪酶和酯酶大都对(R)-1-苯乙醇及其衍生物有选择性,而我们发现并鉴定的脂肪酶 MT6的立体选择性则与这些脂肪酶/酯酶完全相反,具体体现在以下两个方面：(1) MT6能够特异地催化(S)-1-苯乙醇和乙酸异丙烯酯的转酯反应,生成(R)-1-苯乙醇;(2) MT6能够选择性地水解(S)-乙酸苏合香酯,生成(S)-1-苯乙醇.可见,利用 MT6催化的转酯反应和水解反应可以巧妙地进行(S)-1-苯乙醇和(R)-1-苯乙醇的制备. MT6来源于深海放线菌Marinactinospora thermotolerans SCSIO 00652,属于 GDSL家族脂肪酶第 II类群,这一类群的脂肪酶绝大多数来自微生物.有关 GDSL家族脂肪酶在手性拆分中的应用研究非常少.我们之前报道了 MT6的克隆、表达、纯化及转酯拆分反应,本文重点考察了 MT6通过水解反应制备(S)-1-苯乙醇的条件,优化了酶促水解拆分反应温度、有机共溶剂、pH、离子强度、酶用量、底物浓度、反应时间以及底物侧链长度等参数.研究发现,在反应体系中加入一定量的有机共溶剂能够大大提高产物(S)-1-苯乙醇的光学纯度,其中添加二氯甲烷获得的结果最为理想,可以将产物光学纯度从43%提高到89%,E值从2.84提高至22.82.经过优化,最佳反应温度为40°C,共溶剂二氯甲烷浓度为5%(体积分数),反应缓冲液为0.1 mol/L Tris-HCl (pH =7.0),酶用量为150 mg/mL,底物为15 mmol/L乙酸苏合香酯,反应时间控制在12 h.在此条件下,制备的(S)-1-苯乙醇的光学纯度可达97%,转化率可达28.5%,E值为95.9.此外,还比较了侧链长度不同的1-苯基乙醇酯对水解反应的影响,结果表明1-苯基乙醇酯的侧链长度可极大影响光学选择性和产率.在反应条件相同时, MT6催化侧链长度为4个碳的丁酸-1-苯乙酯水解,生成(S)-1-苯乙醇的光学纯度仅为50%.利用 AutoDock软件进行分子对接,结果显示长侧链的1-苯基乙醇酯离活性中心 His230的咪唑基较远,可能是导致酶立体选择性低的重要原因.值得注意的是,海洋微生物来源的 GDSL脂肪酶 MT6在水解反应和转酯反应中均表现出与一些已知脂肪酶/酯酶相反的立体选择性,因而具备进一步开发和应用价值.所制备的(S)-1-苯乙醇的光学纯度为97%,可以通过和转酯反应相结合的方式进一步提高产物的光学纯度和转化率.     

活性酵母细胞不对称催化苯乙酮还原及树脂吸附对反应的促进作用

 以苯乙酮为模型底物,研究了水相体系中酵母细胞催化前手性芳香酮不对称还原生成相应手性醇的反应特性. 实验发现,酵母细胞催化苯乙酮不对称还原的产物以(S)-α-苯乙醇为主,反应的立体选择性很高,(S)-α-苯乙醇的对映体过量值可达99%左右. 在pH为7～8, 酵母细胞用量为0.2 g/ml的条件下能获得较高的产物收率(可达35%左右). 酵母细胞能选择性地氧化(S)-α-苯乙醇,而留下(R)-α-苯乙醇. 在反应体系中加入合适的吸附树脂,可以降低底物和产物对细胞的毒害作用,显著提高反应底物的初始浓度,从而提高产物收率.     

烯丙基溴化钐与α,β-不饱和醛酮反应合成高烯丙基醇

烯丙基溴与金属钐在室温条件下、THF溶剂中反应生成中间体烯丙基溴化钐,烯丙基溴化钐再与α,β-不饱和醛、酮反应生成高烯丙基醇.烯丙基溴化钐与α,β-不饱和醛、酮发生1,2-加成反应,其与α,β-不饱和酮的反应几乎定量进行,表明该反应具有很好的区域选择性.产物的结构通过IR,1H NMR和MS光谱确证.     

分子内叠氮酰氯的Schmidt反应合成(R)-苯并吲哚里西定

5-溴戊酰氯与手性助剂(S)-4-苄基-2-噁唑烷酮经酰胺化反应制得手性酰胺(3);3与叠氮钠反应得烷基化前体(4);以苄溴为烷基化试剂,碱辅助在酰胺羰基邻位引入苄基高立体选择性地制得手性酰胺[(R)-5],dr>99/1。用H2O2脱除(R)-5中的助剂结构单元得多米诺反应的前体手性叠氮羧酸[(R)-6];用草酰氯预处理(R)-6,原位制得叠氮酰氯,随即以四氯化锡来实现分子内Schmidt反应,苯环原位捕获重排中间体合成内酰胺[(R)-7],92%ee;用红铝还原(R)-7合成了(R)-苯并吲哚里西啶,收率85%,总收率40.6%,其结构经1H NMR,13C NMR和IR确证。     

手性环氧氯丙烷的CPO酶催化不对称合成

基于氯过氧化物酶(CPO)对有机底物的手性识别,以CPO催化、叔丁基过氧化氢(TBHP)氧化3-氯丙烯合成手性(R)-环氧氯丙烷,并引入多羟基化合物为添加剂提高了目标产物的产率及对映选择性.反应主要受体系的pH值以及CPO用量等因素控制.UV-vis及CD光谱分析表明,反应体系中引入多羟基化合物(甘油、PEG400、PEG600)时,CPO的血红素辅基暴露程度增加,底物容易接近活性中心,同时CPO的α-螺旋结构得以加强,从而有效提高了产物收率.CPO对底物的手性识别主要基于底物与酶催化中间体([Fe(IV)=O·]+)形成的复合物对酶的稳定性的影响.通过反应条件优化,(R)-环氧氯丙烷产率可达67.3%,对映选择性(ee)97.5%.     

(+)-1R,3R(3S),5S-2,4,3-二氮磷杂二环[3.2.1]辛烷衍生物的不对称合成

用(+)-顺式-1R,3S-1,2,2-三甲基-1,3-环戊二胺1为手性诱导试剂分别和几类硫代磷酰二氯2a—k反应,合成了11个新型的含手性磷原子的(+)-1R,3RS,5S-2,4,3-二氮磷杂二环[3.2.1]辛烷的衍生物3a-k.3(1R,3Rs,5S)由两个不等量的非对映异构体3’(1R,3R,5S)和 3"(1R,3S,5S)组成,d.e.值对 3’为 6.2—83.6％,对3"为50.4—100％,表明3的合成是经过不对称反应实现的.苯氧基硫代磷酰二氯2e和1的反应具较高的光学选择性,产物中R磷原子异构体3’e的含量占90％;N,N-二烷基胺基硫代磷酰二氯2h,2i和1反应时,只得到含S磷原子的异构体3"h和3"i,为立体专一性反应.     

脯氨酸二肽催化的不对称直接Aldol反应

以(S)-脯氨酸和(R)-脯氨酸为原料合成了二肽H-(S)-Pro-(S)-Pro-OH(1)和H-(S)-Pro(-R)-Pro-OH(2),分别以两种二肽催化了不对称直接A ldol反应,获得了相同立体构型(S)的产物,与(S)-脯氨酸催化所得的产物构型(R)相反.该催化剂的立体选择性不高(ee<21%).理论计算的结果与实验结果吻合.