氨基修饰β-环糊精衍生物水相仿生催化不对称Michael加成反应

在不对称 Michael加成反应中,有机小分子如伯胺、吡咯烷类衍生物、(硫)脲类、手性方酰胺、联萘类、奎宁类、手性膦、离子液体和肽类等是目前使用的主要催化剂,如果能避免或少量使用有机溶剂,则更符合“绿色化学”的环境友好发展方向.β-环糊精的内腔疏水,而外部亲水,可以类似酶分子结合有机反应物,在水相体系进行催化反应.当β-环糊精分子上连接催化部位或结合部位时,能产生更优异的包结底物和诱导对映选择性的能力.目前基于β-环糊精衍生物构筑人工类酶催化剂用于不对称 Michael加成反应的报道较少.本文通过亲核取代反应将氨基类有机小分子与单(6-O-p-甲苯磺酰基)-β-环糊精结合,得到9个氨基修饰β-环糊精衍生物CD-1–CD-9(收率在24.2%–64.9%,分子结构通过1H NMR,13C NMR和 ESI-MS表征确认),并用于室温水相体系不对称Michael加成的仿生催化反应,以期获得较好的催化反应活性和对映选择性.通过设计不同β-环糊精衍生物的修饰基团结构、改变反应介质pH值和反应底物结构,分析了Michael加成反应体系产物产率和对映选择性的变化,采用2D-1H ROESY NMR、紫外吸收光谱、红外光谱和和量子化学计算,分析了β-环糊精衍生物和反应底物分子的包结状态,探究了反应过程机理.结果显示,在该水相体系中进行的不对称Michael加成反应产物产率和对映体过量值(ee值)受修饰基团结构、反应介质pH值和底物结构影响较大.当反应介质pH值低于6.0时,由于氨基分子被质子化而失去催化活性;当 pH值为7.5时,获得中等水平的对映选择性,通过量子化学在 ONIOM (B3LYP/6-31G(d)：PM3)水平上的优化计算发现,底物分子与β-环糊精衍生物的包结可以出现两种形式：当底物分子的活性部位接近β-环糊精衍生物小口端的修饰基团时,产生分子内催化,诱导反应产生较好的对映选择性;当底物分子的活性部位远离β-环糊精衍生物小口端的修饰基团时,产生分子间催化,几乎没有对映选择性,而这两种情况同时存在.当底物分子以较大的空间位阻与β-环糊精疏水性空腔结合时,产生较好的对映选择性,邻位取代的2-硝基-β-硝基苯乙烯比对位取代的4-硝基-β-硝基苯乙烯 ee值更高,通过量子化学优化计算证实空间位阻效应.应用2-金刚烷酮与β-环糊精衍生物空腔形成竞争性的包结反应实验,产物产率和ee值都下降,说明β-环糊精衍生物的疏水性空腔是产生不对称诱导和催化活性不可或缺的部分,底物分子与β-环糊精衍生物的包结过程通过2D-1H ROESY NMR和紫外吸收图谱获得确认.其中L-2-氨甲基吡咯烷修饰β-环糊精 CD-1表现出较好的反应对映选择性,在溶剂(pH =7.5,0.5 mol/L CH3COONa-HCl)2 mL,环己酮2 mmol,2-硝基-β-硝基苯乙烯0.2 mmol,CD-1用量0.04 mmol,25°C反应96.0 h的条件下,环己酮与2-硝基-β-硝基苯乙烯 Michael加成产物的 ee值达71%,产率为47%.该反应过程在β-环糊精衍生物的疏水性空腔内进行,修饰基团L-2-氨甲基吡咯烷与环己酮形成烯胺的催化反应.     

氨基修饰β-环糊精衍生物水相仿生催化不对称Michael加成反应（英文）

在不对称Michael加成反应中,有机小分子如伯胺、吡咯烷类衍生物、(硫)脲类、手性方酰胺、联萘类、奎宁类、手性膦、离子液体和肽类等是目前使用的主要催化剂,如果能避免或少量使用有机溶剂,则更符合"绿色化学"的环境友好发展方向.β-环糊精的内腔疏水,而外部亲水,可以类似酶分子结合有机反应物,在水相体系进行催化反应.当β-环糊精分子上连接催化部位或结合部位时,能产生更优异的包结底物和诱导对映选择性的能力.目前基于β-环糊精衍生物构筑人工类酶催化剂用于不对称Michael加成反应的报道较少.本文通过亲核取代反应将氨基类有机小分子与单(6-O-p-甲苯磺酰基)-β-环糊精结合,得到9个氨基修饰β-环糊精衍生物CD-1–CD-9(收率在24.2%–64.9%,分子结构通过~1H NMR,~(13)CNMR和ESI-MS表征确认),并用于室温水相体系不对称Michael加成的仿生催化反应,以期获得较好的催化反应活性和对映选择性.通过设计不同β-环糊精衍生物的修饰基团结构、改变反应介质pH值和反应底物结构,分析了Michael加成反应体系产物产率和对映选择性的变化,采用2D-~1HROESY NMR、紫外吸收光谱、红外光谱和和量子化学计算,分析了β-环糊精衍生物和反应底物分子的包结状态,探究了反应过程机理.结果显示,在该水相体系中进行的不对称Michael加成反应产物产率和对映体过量值(ee值)受修饰基团结构、反应介质pH值和底物结构影响较大.当反应介质pH值低于6.0时,由于氨基分子被质子化而失去催化活性;当pH值为7.5时,获得中等水平的对映选择性,通过量子化学在ONIOM(B3LYP/6-31G(d):PM3)水平上的优化计算发现,底物分子与β-环糊精衍生物的包结可以出现两种形式:当底物分子的活性部位接近β-环糊精衍生物小口端的修饰基团时,产生分子内催化,诱导反应产生较好的对映选择性;当底物分子的活性部位远离β-环糊精衍生物小口端的修饰基团时,产生分子间催化,几乎没有对映选择性,而这两种情况同时存在.当底物分子以较大的空间位阻与β-环糊精疏水性空腔结合时,产生较好的对映选择性,邻位取代的2-硝基-β-硝基苯乙烯比对位取代的4-硝基-β-硝基苯乙烯ee值更高,通过量子化学优化计算证实空间位阻效应.应用2-金刚烷酮与β-环糊精衍生物空腔形成竞争性的包结反应实验,产物产率和ee值都下降,说明β-环糊精衍生物的疏水性空腔是产生不对称诱导和催化活性不可或缺的部分,底物分子与β-环糊精衍生物的包结过程通过2D-~1HROESYNMR和紫外吸收图谱获得确认.其中L-2-氨甲基吡咯烷修饰β-环糊精CD-1表现出较好的反应对映选择性,在溶剂(pH=7.5,0.5mol/LCH_3COONa-HCl)2mL,环己酮2mmol,2-硝基-β-硝基苯乙烯0.2mmol,CD-1用量0.04mmol,25°C反应96.0h的条件下,环己酮与2-硝基-β-硝基苯乙烯Michael加成产物的ee值达71%,产率为47%.该反应过程在β-环糊精衍生物的疏水性空腔内进行,修饰基团L-2-氨甲基吡咯烷与环己酮形成烯胺的催化反应.     

龙脑基β-二酮铁配合物催化的苯乙烯类化合物的不对称环氧化反应

合成了四个龙脑基β-二酮Fe(III)络合物, 并用它来催化苯乙烯类化合物在氧气和2-乙基丁醛作用下的不对称环氧化反应. 在25～30 ℃下, 反应获得较高的化学产率, 得到的手性环氧化合物的ee范围为47.5%～91.6%. 考察了催化剂结构、底物结构、反应温度等因素对反应的化学产率和光学收率的影响.     

环糊精手性微反应器中苯乙烯的不对称环氧化反应

研究了酮与环糊精手性协同催化作用下,用非手性酮与过氧硫酸氢钾(商品名Oxone)原位产生的二氧杂环丙烷实现了对包合在环糊精手性微反应器中苯乙烯的不对称环氧化反应,考察了α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精与不同的酮协同催化反应效果,并对协同催化反应机理进行了探讨.结果表明,β-环糊精和甲基异丁基酮(MIBK)及Oxone原位形成的二氧杂环丙烷具有较好的协同催化作用;MIBK用量、碳酸氢钠用量、反应时间和温度等因素对反应产物的收率和对映体选择性有一定的影响.在优化条件下,环氧苯乙烷的ee值可达46%.     

β-CD辅助的9-(2,3-环氧丙基)嘌呤核苷的水相合成

室温条件利用β-环糊精作为助剂,通过亲核取代反应在水相中合成了一系列9-(2,3-环氧丙基)嘌呤核苷。本方法操作简单,反应条件温和,收率较高。β-CD的作用在于通过与底物包结增加它们在水中的溶解度,减少副反应发生,促进反应进行。     

β-环糊精超分子催化剂用于液相有机合成

详细介绍了β-环糊精超分子作为催化剂应用于液相有机合成, 包括开环、脱保护、保护、氧化、还原、加成、置换等反应的研究进展. 对β-环糊精的催化性能和反应底物选择性能进行分析, 认为β-环糊精与底物的相互作用可有效地催化液相有机化学反应, 提高反应选择性. 提出对β-环糊精进行功能化修饰将促使其在液相有机合成反应中有更大的发展前景.     

β-环糊精选择性催化氧化对甲氧基苯甲醛的研究

b-环糊精不仅有增溶作用, 还具有由羟基与反应底物的相互作用所产生的催化作用, 以及由此产生的b-环糊精与反应底物的相互作用对于反应选择性的影响. 在β-环糊精存在下, 以H2O2/H3BO3/H2SO4组成的反应体系, 以水为唯一溶剂, 对甲氧基苯甲醛通过Baeyer-Villiger氧化得到对甲氧基苯酚. β-环糊精可与对甲氧基苯甲醛和对甲氧基苯酚形成包结物, 使反应速率降低, 有效地保护甲氧基, 防止其继续反应, 提高反应的选择性. 采用1H NMR, UV-Vis, FT-IR对β-环糊精与对甲氧基苯甲醛的相互作用进行表征分析, 发现在水相中β-环糊精与对甲氧基苯甲醛可以自发地形成物质的量比为1∶1的包结物, 其吉布斯函变Δγ (298 K)为－14.577 kJ•mol－1, 稳定常数Ka为358, 结合FT-IR分析推测出包结物中醛基较多地位于β-环糊精空腔的小口端.     

β－环糊精高聚物对芳香类化合物包络吸附性能研究

选择酚类和芳香胺类化合物作为底物分子，研究了一类新型的β－环糊精高聚物（ＰＳ－ＰＧＭＡ－βＣＤ）对它们的包络吸附性能．结果表明．β－环糊精高聚物依据β－环糊精分子的包络作用，可以选择性地识别位置异构体．吸附容量与β－环糊精固载容量有关．     

超分子体系中的分子识别研究(XXX)--氨基酸修饰β-环糊精对客体分子TNS的包结配位研究

近年来, 环糊精作为一类重要的分子受体(主体)选择性结合底物(客体)形成超分子配合物已经成为化学和生物化学等领域的研究热点之一. 在β-环糊精分子中引入特定的官能团, 可以扩展对客体分子的识别能力. 因此, 许多工作都致力于环糊精的化学修饰研究[1～3]. 我们曾报道的由亲电或亲核试剂修饰后的β-环糊精, 不仅改变了主体原有的分子键合能力, 而且扩展了主体对一些模型底物的分子识别能力[4,5]. 有关氨基酸修饰β-环糊精的报道尚不多见. 最近, 我们应用紫外和圆二色谱等手段研究了色氨酸修饰的β-环糊精对客体分子的配位包结作用, 取得了有意义的结果[6]. 为系统研究氨基酸修饰β-环糊精的分子识别行为, 进一步理解受体与底物分子间的弱相互作用力, 我们合成了3种新的氨基酸修饰的β-环糊精, 利用荧光光谱测定了它们对客体分子2-对甲苯胺基-6-萘磺酸钠(TNS)的包结稳定常数, 并从主-客体间的尺寸匹配等概念探讨了对于形成包结配合物的贡献.     

超分子体系中的分子识别研究(一)──氨基酸修饰β-环糊精对客体分子TNS的包结配位研究

近年来 ,环糊精作为一类重要的分子受体 (主体 )选择性结合底物 (客体 )形成超分子配合物已经成为化学和生物化学等领域的研究热点之一 .在β-环糊精分子中引入特定的官能团 ,可以扩展对客体分子的识别能力 .因此 ,许多工作都致力于环糊精的化学修饰研究 [1～ 3] .我们曾报道的由亲电或亲核试剂修饰后的β-环糊精 ,不仅改变了主体原有的分子键合能力 ,而且扩展了主体对一些模型底物的分子识别能力 [4 ,5] .有关氨基酸修饰β-环糊精的报道尚不多见 .最近 ,我们应用紫外和圆二色谱等手段研究了色氨酸修饰的β-环糊精对客体分子的配位包结作用 …     

β-硝基苯乙烯参与的反应研究进展

β-硝基苯乙烯具有多种生物活性,同时也是重要的有机合成中间体,其化学性质活泼,可参与多种化学反应,受到科研人员的广泛关注.对近年来硝基苯乙烯类化合物参与的反应进行总结,根据其反应作用位点分为脱硝基反应和碳碳双键参与的反应,期望为以β-硝基苯乙烯类化合物为底物的新反应提供参考.     

CYP 119过氧化物酶及其215位突变体在苯乙烯类底物环氧化反应中的作用

通过对CYP119过氧化物酶活性中心215位保守苏氨酸的定点突变,研究突变体对催化苯乙烯类似底物环氧化反应的作用效率。考察了CYP119酶215位突变体的热稳定性;端基双键的苯乙烯类似物和非端基双键的β-甲基苯乙烯类似物环氧化反应的转化率和对映选择性。结果表明,CYP119酶突变体T215G和T215V催化端基双键类底物效果与亲本酶类似,而催化非端基双键类底物在转化率和对映选择性上都具有一定变化。突变体T215G催化苯乙烯环氧化反应的转化率高达99.6%。突变体T215G能一定程度提高催化顺式β-甲基苯乙烯环氧化反应的对映选择性和转化率。突变体T215V催化顺式-β-甲基苯乙烯类底物,环氧化反应对映选择性远低于亲本酶和突变体T215G。说明215位苏氨酸的氢键效应和侧链氨基酸大小对CYP119酶催化特定底物的环氧化反应具有一定影响。     

用荧光体系探测β-CD水相中苯甲硫醚氧化进程

在β-环糊精水溶液动态反应过程中,通过反应体系中β-环糊精诱导苯甲砜产生的激发荧光光谱建立了一种可实时、准确检测苯甲硫醚氧化反应体系中苯甲砜含量的方法,据此可判断反应的进程。结果表明,在水溶液体系中β-环糊精可显著提高苯甲砜的荧光发射强度。苯甲硫醚或苯甲亚砜可对苯甲砜的荧光发射强度产生明显干扰,最大误差分别可达37.5%和21.9%。加入适量的β-环糊精后,苯甲硫醚或苯甲亚砜对苯甲砜荧光发射强度的干扰作用显著降低,最大误差分别仅为1.6%和1.0%。β-环糊精激发荧光光谱适用于实时检测苯甲硫醚氧化反应体系(β-环糊精水溶液中)中苯甲砜的含量,回收率为100.1~101.3%之间。此研究结果为监控β-环糊精水溶液反应体系的反应进程提供了一种快速、准确的方法。     

环糊精衍生物在金属催化有机合成中的应用

综述了环糊精(包括α-环糊精,β-环糊精和γ-环糊精)衍生物在金属催化有机合成中的应用,主要包括其作为金属离子配体、金属纳米粒子稳定剂和反相相转移催化剂在氧化、水解、还原、偶联等金属催化反应中的应用.其中环糊精衍生物作为金属离子配体应用最广,由于环糊精部分与底物形成包结络合物,拉近了底物和具有催化活性的金属离子的距离,并固定了底物的反应部位,往往可以显著提高催化反应的反应速率,增强反应的区域选择性和对映选择性.     

环糊精介入酵母细胞催化芳香酮的不对称还原反应

以苯乙酮、苯丙酮、4'-甲基苯乙酮和4'-氯苯乙酮为底物,研究了酵母细胞催化芳香酮的不对称还原反应,分别考察了添加剂β-环糊精和羟丙基-β-环糊精对酵母细胞催化芳香酮的不对称还原反应的影响,结果表明芳环上取代基的空间效应和电子效应对转化率和对映体过量值有显著的影响.环糊精是通过提高酵母液的催化效率和对底物形成包结来影响反应结果的,其中底物芳环对位有无取代基是添加剂影响反应结果的关键因素.环糊精加入量根据底物的不同在3~20mmol/L之间较合适.     

有机溶剂/缓冲液双相体系中绿豆环氧化物水解酶催化环氧苯乙烯不对称水解反应

研究了有机溶剂/缓冲液双相体系中绿豆环氧化物水解酶高立体选择性地催化外消旋环氧苯乙烯水解生成(R)-苯基乙二醇反应.结果表明,与单水相反应体系相比,有机溶剂/缓冲液双相反应体系不仅有效地抑制环氧苯乙烯的非酶水解反应,而且明显提高底物的浓度,产物的收率和ee值更高.在所考察的不同有机溶剂中,正己烷不仅能较好地溶解底物,而...     

β-环糊精-Fe_3O_4超分子体系的构筑及其应用研究进展

详细综述了目前β-环糊精-Fe3O4超分子体系的构筑及其应用进展,主要包括以共价键键连的β-环糊精-Fe3O4超分子体系在环境污染物吸附、药物分子负载和缓释、传感检测、分离和催化领域中的应用.上述各部分中,根据β-环糊精与Fe3O4纳米粒子之间连接基团的不同,对各类β-环糊精-Fe3O4超分子体系的构筑及其性能进行了系统介绍.指出β-环糊精-Fe3O4超分子体系兼具β-环糊精的包结吸附性能、弱催化性能及底物识别性能和Fe3O4组分的磁性载体作用,易于回收;β-环糊精固载在Fe3O4纳米粒子上,构筑非均相β-环糊精-Fe3O4超分子仿生催化体系,是今后构筑纳米级超分子仿生催化剂的研究热点之一.     

邻菲啰啉二氧钼(Ⅵ)配合物合成及催化环氧化性能

通过邻菲啰啉分别与乙酰丙酮钼和二氯氧钼反应,合成了两个邻菲啰啉二氧钼(Ⅵ)配合物,并通过红外光谱、氢核磁共振谱、元素分析和紫外可见光谱方法表征。以1,2-二氯乙烷为溶剂、叔丁基过氧化氢为氧化剂探讨了邻菲啰啉钼(Ⅵ)配合物催化环氧化性能,结果表明,邻菲啰啉钼(Ⅵ)配合物具有很好的催化环氧化性能。在优化实验条件下,环氧化产物的选择性大于95%,底物的转化率均大于82%。烯键的催化环氧化活性顺序为:1-甲基环己烯1-己烯环己烯α-甲基苯乙烯4-氯苯乙烯苯乙烯α,β-不饱和羧酸酯。催化剂重复利用5次,催化活性基本保持稳定。     

环糊精葡萄糖基转移酶的固定化及其应用──Ⅲ．固定化环糊精葡萄糖基转移酶制备环糊精的研究

用固定化环糊精葡萄糖基转移酶催化淀粉环化反应,考察了反应时间、乙醇浓度和淀粉液化程度对环糊精产率的影响。环糊精产率最高达54%,固定化酶经多次重复使用或长时间连续操作,酶活力降低较少,产品经纸色谱分离后用碘显色,发现产品主要为β-环糊精。     

多胺修饰β-环糊精及其铜配合物对几种模型底物的分子识别

用荧光和紫外光谱滴定技术分别测定了β－环糊精（1）、单-[6-(乙二胺基）－6－脱氧]-β－环糊精(2)，单-[6-(二乙烯三胺基）－6－脱氧]-β－环糊精(3)、单-[6-(三乙烯四胺基）－6－脱氧]-β－环糊精(4)及其相应的铜配合物（5，6，7）在25℃，pH为7．2和2．0的缓冲溶液中，与几种染料分子作为模型底物形成超分子配合物的稳定常数。结果表明，环糊精和修饰环糊精均使客体RhB的荧光强度下降，而使其它客体分子的荧光强度增强。与母体环糊精相比，铜键合修饰β－环糊精和修饰环糊精质子化可以增强主客体间的静电相互作用，从而提高对一些底物的键合能力。从主客体间的尺寸与形状关系讨论了主体（1－7）对染料分子识别的机理。