酶促催化具有高选择性、反应条件温和以及环境友好等特点,是近几十年的热点研究领域之一;水解酶来源广泛,通常催化蛋白质和脂类的水解,但近些年来被发现有许多催化新功能,如催化迈克加成、羟醛缩合反应、马氏加成反应、曼尼希反应和其他多米诺反应;此外,还可以催化聚合实现功能大分子的合成,如合成多肽、多糖和聚酯等。因此,水解酶催化多功能性及其应用合成方法研究不仅具有重要的学术价值而且有重要应用潜力。论文研究建立了蛋白酶催化Ala-Ala-Thr三肽聚合方法;实验用蛋白酶催化三种三肽甲酯单体聚合,在优化酶源、溶剂、温度等得到最佳反应条件后,分别合成了抗冻多肽PAAT,PATA,PTAA。其中PATA平均聚合度最高可达到8,MALDI-TOF表征结果显示PATA中最大分子量的聚合物为14聚体。DSC法研究三种抗冻多肽的热滞活性发现三种结构的抗冻多肽均具有热滞活性,其中PTAA的热滞活性最高。论文研究建立了脂肪酶催化具有不同侧链的手性聚酯酰胺合成方法;以不同手性/取代基的6-羟基己酰天冬氨酸酯为单体通过CAL-B催化合成了具有交替结构的手性聚酯酰胺。通过对温度、酶量及反应时间的优化得到最佳聚合反应条件,并在此条件下合成了八种手性聚酯酰胺,最大分子量可达到13000Da,同时,用圆二色谱表征手段证实了聚酯酰胺的手性。热学研究表明侧链上存在大量苯环及主链上为全α连接的聚酯酰胺具有良好的热稳定性,而聚合物的手性直接影响其玻璃化转变温度,侧链为酸的手性聚酯酰胺可以形成立构复合物。除此之外,侧链为酸的聚酯酰胺可通过配位键分别与氯化铑和氯化钌相结合,螯合物用ICP-MS和紫外-可见吸收光谱进行了表征。论文研究建立了水解酶催化一锅法三组分反应合成螺吲哚杂环的方法;分别用L-氨基酰化酶和木瓜蛋白酶作为催化剂合成了两类吲哚杂环,用红外光谱及核磁共振方法确定产物的结构,对反应条件如酶源、溶剂、酶量、温度、反应时间等进行了优化,在最佳反应条件下进行了底物扩展共得到18种螺吲哚杂环化合物。随后,将L-氨基酰化酶的反应由一锅法改进成化学酶促两步法从而将产率提高到90%以上,此外还对木瓜蛋白酶催化合成的螺环化合物进行了荧光性质的分析,显示出其作为荧光材料的潜在应用价值。论文研究了 D-氨基酰化酶催化机制与活性位点金属离子替换的关系;利用EDTA与金属离子的结合能力,将金属酶DA中的锌离子剔除,又通过金属离子与Apo-DA间的结合作用得到对应的金属-DA结合酶。其中,只有Co2+和Ni2+可以代替Zn2+与DA酶活性位点相结合,Co2+-DA结合酶的天然活性最高,而Co2+-DA和Ni2+-DA结合酶对马氏加成反应的催化能力比野生DA酶更高。