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生物催化合成方法研究是当前非常活跃的前沿领域,具有选择性高、条件温和、反应速度快等优点。加成反应是有机合成中最为重要的反应类型之一,但已知能够催化加成反应的酶很少。近几年酶催化混乱性的研究新进展大大开拓了酶催化的应用范围,一些脂肪酶和蛋白酶被发展用来催化Michael加成和羟醛加成反应。发现和研究生物酶的新加成催化功能成为一个极具吸引力和挑战性的课题,并为绿色催化的发展提供崭新的途径。论文首次发现酰化酶的Markovnikov加成催化混乱性。主要研究了D-氨基酸酰化酶、“Amano”酰化酶和青霉素G酰化酶催化下唑类、嘧啶类、嘌呤类等氮杂环与脂肪酸和芳香酸乙烯酯的Markovnikov加成反应,无酶、失活酶、牛血清蛋白及活性位点抑制酶的实验表明Markovnikov加成是酰化酶活性中心的催化行为。论文以Markovnikov加成原理和酰化酶的天然催化机理为基础,对酰化酶Markovnikov加成的催化机理进行了研究和验证。论文研究了三种酰化酶催化Markovnikov加成反应,选择了5种咪唑、4种唑类、4种嘧啶、3种嘌呤氮杂环化合物与10种不同结构的羧酸乙烯酯作为酰化酶催化加成底物,总共合成了34种氮杂环衍生物,其中33种为新化合物,产物经1H-NMR、13C-NMR、FTIR、ESI-MS、HRMS等手段表征分析和验证。论文考察了溶剂、温度和酶源等因素对酶促Markovnikov加成的影响。11种不同极性溶剂的筛选结果表明,对溶解性较好的氮杂环化合物如咪唑、吡咯等来说,反应活性随着溶剂极性的降低而增大,非极性溶剂如正己烷、正辛烷等为较好的反应介质,而难溶氮杂环化合物如4-硝咪唑、尿嘧啶、别嘌醇等则在DMSO中具有较高的产率;酶促Markovnikov加成的最佳温度在45～50℃之间;较系统地研究了酰化酶、蛋白酶和脂肪酶等14种酶的Markovnikov催化活性,结果表明酰化酶具有较高的Markovnikov加成催化活性,其中D-氨基酸酰化酶活性最高。论文研究了乙烯酯和氮杂环两类底物分子结构对Markovnikov加成的影响。随脂肪酸乙烯酯的链长或取代基的增加,乙烯酯反应活性降低;脂肪酸二乙烯酯活性大于单乙烯酯,芳香酸乙烯酯活性远低于脂肪酸乙烯酯;环上取代基的拉电子效应增加氮杂环的反应活性,而位阻效应则降低反应活性;氮杂环加成N原子上的电子云密度越低,反应越容易进行;咪唑类、嘌呤类和嘧啶类的加成具有不同的区域选择性。