森田-贝利斯-希尔曼反应(MBH反应)是重要的碳-碳键形成反应,在过去的几十年中,MBH产物已经引起了人们的广泛关注,它可以作为含有烯基丙醇的复杂天然产物的有价值的组成部分。在传统的化学催化中存在环境污染,反应条件复杂等问题。目前关于酶催化MBH反应的报道普遍存在催化效率不高的情况。本文使用酯酶、丙氨酸消旋酶、烯键还原酶催化MBH反应。我们主要以硝基苯甲醛和环己烯酮为底物,磷酸缓冲液为溶剂的条件下催化MBH反应。经过对三种酶催化的几个重要的参数进行优化,发现ER具有较好的催化效果。随后引入添加剂辅助ER催化MBH反应,并制备ER突变体期望进一步提高酶的催化效果。我们对酯酶和丙氨酸消旋酶进行克隆表达和蛋白纯化。从枯草芽孢杆菌168(Bacillus subtilis168)基因组中获得酯酶yitV、丙氨酸消旋酶基因alr1,在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达相应蛋白。yitV最佳诱导温度为16℃,IPTG终浓度0.01 mM,alr1最佳诱导温度为25℃,IPTG终浓度0.1 mM。蛋白经过镍柱纯化后得到纯的alr1、yitV。将构建成功的yitV、alr1和ER用于催化MBH反应中。从反应结果来看,yitV、alr1、ER三种不同类型的酶都可以催化MBH反应。这三种酶催化产生的MBH产物的最优产率分别为32.5%、29.4%、36.0%,Aldol产物的产率为28.5%、28.7%、30.1%,ee值分别为6.0%、2.1%、6.5%。随后引入四种不同类型的添加剂辅助ER和制备ER突变体催化MBH反应,根据实验结果发现氨水和小分子醇对催化该反应有一定的促进作用。制备ER突变体催化MBH反应。ER表面的28位酪氨酸突变为组氨酸,315位苯丙氨酸变为丝氨酸,195位的精氨酸变为丝氨酸,12位赖氨酸突变为异亮氨基酸,215位的精氨酸变为丝氨酸。ER内部的51位甘氨酸突变为丝氨酸。将这些制备的突变体表达蛋白并纯化分别催化该反应。结果发现位于ER表面的12位Lys和215位Arg突变为其它氨基酸,MBH产物的产率降低了10.0%左右,其它氨基酸突变体则没有明显的变化。位于ER蛋白表面的Lys和Arg发生变化,MBH产物的产率明显的降低,由此我们猜测位于蛋白表面的Lys和Arg可能促进了MBH反应的发生。根据这一现象,使用单个氨基酸催化MBH反应,发现除酸性氨基酸以外都可以使得MBH反应发生,同时生成有较多的Aldol产物。L-Lys、L-Arg、L-His这三种碱性氨基酸催化MBH反应,其中L-Lys催化该反应生成的MBH产物产率为46.9%,ee值为5.8%,Aldol产物产率为36.8%,L-His催化该反应生成的MBH产物产率为29.2%,ee值为2.1%,Aldol产物产率为12.4%。根据实验结果来看,L-Lys催化效果明显好于L-His催化该反应。可能在酶催化该反应中赖氨酸起到了更好的作用。使用L-Gly、L-Ala、L-Pro这三种非极性氨基酸催化该反应生成的MBH产物产率分别为43.0%、43.7%、19.9%,生成MBH产物的ee值分别为0.9%、15.1%(S型)、51.0%。L-Gly和L-Ala偏向于促使MBH产物的生成,L-Pro偏向于提高MBH产物的立体选择性。L-Ser和L-Trp这两种极性氨基酸催化效果没有明显的优势。本论文通过烯键还原酶、丙氨酸消旋酶、酯酶催化MBH反应,我们拓展了烯键还原酶、丙氨酸消旋酶、酯酶在催化反应中的应用,为催化MBH反应提供更多的酶源。引入添加剂和制备ER突变体提高酶的催化效果为催化该反应提供更多的方法。使用氨基酸催化MBH反应为提高MBH产物产率提供一种新的路径。