安息香辅酶合成.ppt

大学之道 — 格物致知 主讲：丁长江 教授 电话邮箱：dcjiang@163.com QQ ： 914608387（独钓寒江） 有机化学实验 公共化学教学与研究中心 实验题目：安息香的辅酶合成 实验目的： 了解和学习仿生化学和生物有机合成的研究进展和应用现状。 通过用维生素B1为催化剂合成安息香的实验，学习并了解生物有机化学的合成方法和基本原理。 进一步学习回流，重结晶、熔点测定、光谱分析等基本实验技术在具体实验中的综合运用。 锻炼和培养学生的科研设计和研究能力、创新能力。 * * 仿生化学 Biomimetic Chemistry * * 酶的利用和化学模拟 * * 活性酶：主体（蛋白质、核酸）+辅酶（有机小分子或无机离子） 酶催化enzymecatalysis的特点 高度专一性；高效性 催化条件温和、可调控；酶活性的不稳定性 * * 1913年L.迈克利斯和L.M.门顿发展了酶的作用和动力学的一般理论。 活化能降低，但自由能△G不变，只改变速度而不改变平衡 酶催化理论 * * 酶的研究与应用 酶作为一种特殊的催化剂备受重视，其应用研究已日趋广泛，从生物体系的酶到非生物体系的酶催化，从酶的固定化到非水相酶反应，酶的潜在能力正获得越来越多的开发和利用。 弄清自然界在亿万年进化过程中巧妙设计的各种酶的作用机理，不仅能揭开生物催化过程的奥秒，也能为人类利用其中某些原理来研究开发新型高效催化剂奠定科学基础，并带动催化的边缘学科──光助催化、电催化和光电催化的发展。 * * 发现新酶、认识酶的组成及结构（特别是空间结构）是酶研究的基础，利用酶来直接驱动化学反应是重要的研究方面。 但是人们不得不面对的现实是，酶只有在生物体内这个特殊的环境下，才能充分发挥其催化功能，如果将生物活性酶从生物体内分离出来，其活性就会大大降低，甚至丧失活性。正是基于认识酶并改造酶的原因，人们在寻找提高酶的活性、利用酶的新途径的同时，开展了酶的化学模拟研究。 * * （1）直接利用酶进行有机化学反应 进行一般的有机化合物合成 应用在高分子化合物的合成与分解 在环境保护中来处理一些特殊的污染物。例如可以利用过氧化物酶转化除去污水中的酚类及芳香胺类化合物，利用甲烷单加氧酶可以处理土壤中残留的有机农药等。 * * （2）非水溶剂的酶促反应研究 非水酶学方法在多肽合成、聚合物合成、药物合成以及立体异构体拆分等方面显示出广阔的应用前景。如枯草杆菌蛋白酶可以在有机溶剂中催化酯和胺发生氨解反应，形成手性酰胺类化合物。 * * （3）酶的化学模拟 主要指针对酶模型开展的研究工作。所谓酶模型即人工合成的具有酶的某种属性的有机化合物或配合物，虽然这些物质的分子比较小，结构比较简单，但是含有酶所具有的主要活性基团及与酶的活性中心相似的空间结构，能够模拟酶的某些关键性功能。 * * （4）酶工程 化学酶工程：主要包括酶化学修饰及酶固定化的研究和应用，所用的酶为天然活性酶。 生物酶工程：是以DNA重组为核心发展形成的新的生物技术。主要包括两方面的研究，即克隆酶及基因修饰酶。 * * 酶的美好应用前景，使得人们投入了空前的热情，关于酶的各个方面研究，新思想、新技术、新产品也层出不穷，令人目不暇接。 一、实验原理与制备工艺设计 * * 功效：开窃清神，行气活血，止痛。 1、合成路线的设计 安息香缩合反应：芳香醛发生分子间缩合生成α-羟酮的反应。 * * 反应关键：碳负离子产生（受苯环影响受限制） 催化剂：氰化物，噻唑盐（含α-H醛也缩合） 反应介质：醇，用相转移催化剂（氯化四丁基铵等）可在水中进行 其他条件：酸碱性、温度等 2、反应条件的设计 辅酶催化剂——维生素B1 * * TPP在丙酮酸脱羧过程的生化作用 * * VB1催化安息香反应的机理 叶立德（ylide）内鎓盐 碱性条件的控制：碱性条件为必须，但是在氢氧化钠等强碱溶液中噻唑环易开环失效。故需反应前将维生素B1溶液、氢氧化钠溶液冰水浴冷透。滴加氢氧化钠溶液入反应液的同时检测其pH值在8~9之间，不可超过10； 温度控制：维生素B1的稳定性—在酸性条件下稳定，但易吸水，在水溶液中易被空气氧化失效；遇光、强热和Cu、Fe、Mn等金属离子可加速氧化。开始不必沸腾（即反应液的温度不超过80℃），后期可适当升高温度至80~90℃。 VB1催化安息香反应的机理 3、反应装置与条件控制 10min内滴加完碱液，然后测定pH值在9-10之间，再加入苯甲醛。 带控温装置 二、分离纯化工艺设计 重结晶1 g 产品约需6 mL 乙醇 下次实验：苦杏仁酸的相转移催化制备 芳香醛发生安息香反应的难易 碳负离子的产生难易取决于芳香醛的取代基 不同取代基的芳香醛之间也可反应 大学之道 — 格物致