酶参与的不对称合成.ppt

硝基烯烃的还原第31页,共60页，星期六，2024年，5月4.3酶催化氧化反应常用的化学氧化方法：采用金属化合物如六价铬、七价锰衍生物以及醋酸铅、醋酸汞和有机过氧羧酸等作为氧化剂。缺点：缺少立体选择性、副反应多，且金属氧化剂会造成环境污染。酶催化的方法：不仅可以解决这些问题，而且可使不活泼的有机化合物发生氧化反应，如催化烷烃中的碳氢键羟化反应，反应具有区域和对映选择性。第32页,共60页，星期六，2024年，5月生物催化氧化所用的酶三大类酶：单加氧酶、双加氧酶和氧化酶第33页,共60页，星期六，2024年，5月主要内容第一节单加氧化酶催化反应第二节双氧酶催化反应第三节氧化酶和脱氢酶催化反应第34页,共60页，星期六，2024年，5月第一节单加氧化酶催化反应反应机理：单加氧酶(mono-oxygenases)可以使氧分子(O2)中一个氧化自加入到底物分子中，另一个氧原子使还原性NADH或NADPH氧化并产生水H2O。第35页,共60页，星期六，2024年，5月单加氧酶催化的反应类型羟化反应烯烃的环氧化反应硫原子的氧化反应拜尔-维利格反应第36页,共60页，星期六，2024年，5月羟化反应注：反应机理不是传统意义上的直接羟化，而是通过β-氧化过程而完成的（脱氢、水合）。第37页,共60页，星期六，2024年，5月对羟化反应的认识提高选择性的途径：（1）改变培养条件，增加细胞代谢压力；（2）广泛筛选不同的微生物菌种；（3）底物修饰目前对反应过程中底物的氧化位点还不能预测，但是已经发现一些有效的方法可以提高选择性。第38页,共60页，星期六，2024年，5月羟化反应实例介绍第39页,共60页，星期六，2024年，5月烯烃的环氧化反应特点：针对很多小分子的烯烃环氧化合物（通过传统环氧化方法不能得到）效果显著！第40页,共60页，星期六，2024年，5月硫原子的氧化第41页,共60页，星期六，2024年，5月拜尔-维利格反应拜尔-维利格(Baeyer-Villiger)BV反应是指利用过氧羧酸氧化酮生成酯或内酯，这是一个具有很高应用价值的有机合成反应。PossiblemechanismaboutBVreaction第42页,共60页，星期六，2024年，5月BV反应的应用实例第43页,共60页，星期六，2024年，5月第二节双氧酶催化的氧化反应双氧酶(dioxygenases)，又称双加氧酶，能催化氧分子中两个氧原子都加入到一个底物分子中。这类酶一般含有紧密结合的铁原子，如血红素铁。烯烃的氢过氧化反应芳烃双羟基化反应第44页,共60页，星期六，2024年，5月烯烃的氢过氧化反应辣根过氧化物醇催化消旋体轻过氧化物的拆分第45页,共60页，星期六，2024年，5月芳烃双羟基化反应第46页,共60页，星期六，2024年，5月顺式环状二连醇的应用第47页,共60页，星期六，2024年，5月氧化酶和脱氢酶催化反应氧化酶催化电子转移到分子氧中，以氧作为电子受体，最终生成水或过氧化氢。氧化酶：黄素蛋白氧化酶（氨基酸氧化酶、葡萄糖氧化酶）、金属黄素蛋白氧化酶（醛氧化酶）和血红素蛋白氧化酶（过氧化氢酶、过氧化物酶）等。脱氢酶可以催化氧化和还原双向可逆反应，一般可以催化还原反应为主，但根据需求设定反应条件可以使还原反应转化为氧化反应。当底物为还原态物质，辅酶是氧化态时，脱氢酶则催化氧化反应。而相反条件下脱氢酶则催化还原反应为主。第48页,共60页，星期六，2024年，5月4.4酶催化水解反应水解酶(hydrolases,EC3,x,x,x)是最常用的生物催化剂，占生物催化反应用酶的65%。它们能水解酯、酰胺、蛋白质、核酸、多糖、环氧化物和腈等化合物。第49页,共60页，星期六，2024年，5月目前水解反应的类型第50页,共60页，星期六，2024年，5月酯水解酯的结构类型：(I)型酯:手性中心在羧酸部分(II)型酯手性中心在醇部分第51页,共60页，星期六，2024年，5月(I)型酯的水解：猪肝酯酶猪肝酯酶(PigLiverEsterase,PLE)是常用的一种酯酶。这种梅组成比较复杂，一般至少有5种同功能组成，每一个同功酶又是由三个亚基组成。由于它们具有相似的立体选择性，因此，这一粗酶混合物仍被视为是一种单纯酶。第52页,共60页，星期六，2024年，5月(II)型酯的水解第53页,共60页，星期六，2024年，5月微生物酯酶第54页