水解酶催化两种C-N键反应及奥美拉唑的合成

摘要

酶催化具有绿色性和高效性。酶一直被认为是一种专一、快速、对一定反应具有高度识别性的生物催化剂。最近研究表明，许多酶能够在主反应的活性位点催化与主反应毫无关联的第二种反应，也即酶催化多功能性，又叫作酶催化非专一性。奥美拉唑是由瑞典阿斯特拉公司首创的第一个质子泵抑制剂，由于其高效低毒，治愈率高，用时短，耐受性好，对消化性溃疡有良好疗效，其市场占有率最大。　　本研究分为四个部分：第一章介绍酶催化在有机合成中的应用、C-N键形成反应的研究进展和N-杂环化合物奥美拉唑的传统合成方法。第二章研究微水相中褶皱假丝酵母脂肪酶催化芳香醛、酮、N-杂环化合物的三组分Mannich缩合反应，合成了16种N-杂环衍生物。通过无酶、BSA和失活酶催化实验证实褶皱假丝酵母脂肪酶活性中心催化Mannich缩合反应的作用，考察不同反应条件对脂肪酶催化Mannich缩合反应的影响。结果显示：含水的DMSO中脂肪酶CRL能催化芳香醛、酮、N-杂环化合物发生Mannich缩合反应，产物收率最高达93.6%。该方法克服了传统反应中要求强碱强酸、无机和有机催化剂、反应条件苛刻、对设备要求高、反应时间长、产率较低等缺点。第三章研究有机溶剂中α-糜蛋白酶催化乙烯基化合物和 N-杂环化合物的Markovnikov加成反应。考察酶源、反应溶剂、酶量、反应温度、反应时间、底物摩尔比、底物结构对α-糜蛋白酶催化 N-杂环 Markovnikov加成反应的影响，合成了16种N-杂环化合物。研究表明：无水正辛烷中，α-糜蛋白酶能催化乙烯基化合物和N-杂环化合物的Markovnikov加成反应，产物收率最高达91.8%。该方法反应条件温和，底物适用范围宽，符合当前绿色化学对有机合成反应的要求。第四章对奥美拉唑合成工艺中2-氯甲基-4-甲氧基-3,5-二甲基吡啶盐酸盐的硝化和酯化过程进行改进。研究发现：硝化过程硝化剂发烟硝酸的较适浓度为78%；酯化过程控制温度在90～95℃，底物摩尔比为1:3.5，催化剂4-二甲氨基吡啶（DMAP）的用量为每摩尔底物1.2g，得到的产物收率将提高5个百分点，该条件能缩短反应时间，节约生产成本，减少能耗，提高生产效率，适合工业化生产。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 酶多功能催化有机合成的研究进展

1.2 C-N键形成反应的研究进展

1.3 奥美拉唑的合成

1.4 课题的研究背景及意义

参考文献

第二章 脂肪酶催化微水相N-杂环Mannich缩合反应

2.1 研究背景

2.2 结果与讨论

2.3 结论

2.4 实验部分

参考文献

第三章 蛋白酶催化有机溶剂中N-杂环Markovnikov加成反应

3.1 研究背景

3.2 结果与讨论

3.3 结论

3.4 实验部分

参考文献

第四章 奥美拉唑合成工艺的研究与改进

4.1 研究背景

4.2 结果与讨论

4.3 结论

4.4 实验部分

参考文献

第五章 结论与展望

攻读学位期间发表与待发表论文

致谢