第六講典型生物催化的反應(yīng)生成演示文稿

第六講典型生物催化的反應(yīng)生成演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四優(yōu)選第六講典型生物催化的反應(yīng)生成現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四最早在70多年前發(fā)現(xiàn)，催化己糖和其3C亞基反應(yīng)目前底物范圍廣，酶種類(lèi)非常多在醛或者酮的羰基上高度立體選擇性的加上1C、2C或者3C部分主要有兩類(lèi)：不需要金屬輔酶（高等植物和動(dòng)物中），反應(yīng)中形成希夫堿

需要Zn2+，主要存在于細(xì)菌和真菌中

現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四酮為供體，醛為受體絕大多數(shù)醛縮酶對(duì)供體底物（親核試劑）結(jié)構(gòu)要求很高，對(duì)受體底物（親電試劑）結(jié)構(gòu)要求不高根據(jù)供體底物的類(lèi)型分為四組，受體為醛，反應(yīng)后受體醛的碳鏈分別延長(zhǎng)2-3個(gè)C現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四Fructose-1,6-diphosphatealdolase(RAMA:rabbitmusclealdolase)如果C－5是有手性的，則其立體選擇性不高，獲得一對(duì)非對(duì)映體產(chǎn)物現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四R（天然底物）R（非天然底物）D-或L-蘇糖H,Me,Et,n-Pr,i-Pr,CH=O,COOH,CH2FD-或L-赤蘚糖CH2OCH2Ph,(CH2)2OH,CH(OCH3)CH2OHL-阿拉伯糖，D-核糖(CH2)2OMe,CHOHMe,CHOHCH2OMeD-來(lái)蘇糖，D-木糖CH2Ph,COPh,(CH2)3CH=OD-3-磷酸甘油醛CH2P(O)(OEt)2,2-和3-吡啶基，4-環(huán)己烯基，CH2OP，環(huán)氧乙烷基現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四底物范圍：天然底物的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物為底物，催化合成碳水化合物或其類(lèi)似物，如催化含氮或者含硫糖類(lèi)以及脫氧糖等。受體醛和天然受體底物D-3-磷酸-甘油醛結(jié)構(gòu)差別很大，一般要遵循以下規(guī)則：1、無(wú)位阻的脂肪族醛、a-雜原子取代醛、保護(hù)的烷氧基醛可作為底物2、具有嚴(yán)重位阻的脂肪族醛，如三甲基乙醛不能作為底物，α,β-不飽和醛和容易發(fā)生α,β消除反應(yīng)的醛也不能作為底物3、芳香醛反應(yīng)性很差4、ω-羥基醛的末端羥基磷酸化產(chǎn)物比未磷酸化底物反應(yīng)速度快

現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四供體要求非常嚴(yán)格，上式是可作為RAMA底物的DHAP類(lèi)似物，反應(yīng)速度降低一個(gè)數(shù)量級(jí)現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四糖類(lèi)化合物合成抗HIV化學(xué)酶法合成現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四外性激素的合成現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四提高對(duì)映體選擇性（α-取代醛產(chǎn)生消旋化）1、動(dòng)力學(xué)控制2、熱力學(xué)控制：產(chǎn)物穩(wěn)定性，反應(yīng)可逆3、形成的非對(duì)映體酮糖中的D-酮糖（DL）轉(zhuǎn)化為D-醛糖，然后進(jìn)行分離純化現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四醛糖的合成現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四唾液酸醛縮酶：丙酮酸依賴(lài)型，用于制備體外α-酮酸衍生物丙酮酸需要過(guò)量：平衡常數(shù)接近1現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四乙醛現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四R赤型蘇型R赤型蘇型Me937PhCH2O(CH2)2-5447PhCH2OCH2-928Ph(CH2)3O(CH2)-928現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四2轉(zhuǎn)酮醇酶以Mg2+和焦磷酸硫胺素（TPP）為輔酶催化羥甲基酮從一個(gè)磷酸酮糖分子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)磷酸醛糖分子中催化醛糖鏈選擇性的延長(zhǎng)2C羥基丙酮酸作為底物時(shí)，反應(yīng)不可逆，存在脫羧反應(yīng)，不需要TPP現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四轉(zhuǎn)酮醇酶可以從酵母和菠菜中提取基因工程菌高效表達(dá)比醛縮酶對(duì)醛基部分的手性識(shí)別能力強(qiáng)優(yōu)先催化R對(duì)映體的反應(yīng)，可以進(jìn)行動(dòng)力學(xué)拆分α位無(wú)取代基的醛作為受體，反應(yīng)的立體選擇性降低現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四3偶姻反應(yīng)兩分子醛縮合形成酮醇的反應(yīng)面包酵母催化的偶姻反應(yīng)與轉(zhuǎn)酮醇反應(yīng)相似反應(yīng)機(jī)理：涉及到丙酮酸脫羧酶，催化丙酮酸脫羧形成C2單元，然后加成到醛上，形成R-α-羥基酮產(chǎn)物可被還原生成赤型二醇（α，β不飽和芳香醛和脂肪醛與α酮酸反應(yīng)生成手性二醇，是重要中間體，但是產(chǎn)率不高，只有10－35％左右），反應(yīng)遵循Prelog法則，對(duì)映體過(guò)量值一般可以大于90％現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四醛基和碳碳雙鍵也可以被面包酵母還原現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四4Michael加成反應(yīng)常規(guī)偶姻反應(yīng)的一種變體添加三氟乙醇作為底物（產(chǎn)物的絕對(duì)構(gòu)型無(wú)法預(yù)測(cè)，但是R型產(chǎn)物可能性較大）推測(cè)反應(yīng)機(jī)理：三氟乙醇被酶氧化成三氟乙醛，后者與焦磷酸硫胺素加成，然后?；庪x子加成到C＝C雙鍵上，形成三氟甲基酮中間體，繼而被DH選擇性還原，生成手性三氟甲基醇或相應(yīng)的內(nèi)酯現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四水解酶催化的M加成反應(yīng)現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四親核試劑酶e.e./%H2OCandidarugosalipase70Et2NHCandidarugosalipase71H2OPigliveresterase60Et2NHPigliveresterase69PhSHPigliveresterase50現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四加成和消去反應(yīng)氰醇反應(yīng)：醇氰酶催化氫氰酸不對(duì)稱(chēng)加成到醛或者酮分子的羰基上，形成手性氰醇高度的立體選擇性，R-或者S-醇氰酶（來(lái)源）杏仁、李子、櫻桃等中提取，以R型酶為主芳香醛是最適底物，取代基可以在鄰位或者對(duì)位；雜環(huán)芳烴如呋喃、噻吩等也能夠有效反應(yīng)現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四鏈長(zhǎng)不超過(guò)6C的直鏈脂肪醛和α,β不飽和醛、α位甲基取代醛、甲基酮都可以作為底物，乙基酮轉(zhuǎn)化率很低S-醇氰酶主要來(lái)源于高梁類(lèi)植物，如三葉膠，苜蓿等反應(yīng)速度較慢，產(chǎn)物光學(xué)純度不高氰醇的消旋：酸性pH，水含量低，其他供體現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四R1R2e.e./%(R)R1R2e.e./%(R)Ph-H94(E)-CH3CH=CH-H69P-MeOPh-H93C2H5-Me762-furyl-H98n-C4H9-Me98n-C3H7-H92-96(CH3)2CH-(CH2)2-Me98n-C5H11-H67CH2=CH(CH3)-Me94t-Bu-H73Cl-(CH2)3-Me84現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四R1R2e.e./%(S)R1R2e.e./%(S)Ph-H96-98m-Br-Ph-H92m-HO-Ph-H91-98p-Cl-Ph-H54p-HO-Ph-H94-99n-C5H11-H84m-MeOPh-H89n-C8H17-H85m-PhO-Ph-H96CH2=CH-H84現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四水和氨的加成反應(yīng)富馬酸酶：水加成到富馬酸形成L-蘋(píng)果酸天冬氨酸酶：氨加成到富馬酸生成L-天冬氨酸反式加成，底物特異性高，立體選擇性好現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng)寡糖和多糖具有重要的生物學(xué)功能主要涉及：1、糖蛋白的分泌和胞內(nèi)轉(zhuǎn)移2、細(xì)胞間相互作用3、腫瘤形成4、病原體和細(xì)胞表面的相互作用現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究中都非常重要直接分離提取困難：不經(jīng)濟(jì)（含量低、類(lèi)似物多）化學(xué)合成過(guò)程復(fù)雜，保護(hù)－脫保護(hù)，總產(chǎn)率低生物合成是較好的選擇現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四1、糖基轉(zhuǎn)移酶（Glycosyltransferases）負(fù)責(zé)體內(nèi)寡糖的合成單糖需要磷酸化進(jìn)行活化核苷酸磷酸化－Leloir

磷酸基團(tuán)磷酸化－非Leloir

高度的底物專(zhuān)一性和立體選擇性

2、糖苷酶（glycosidases）水解酶類(lèi)，水解多糖形成寡糖和單糖，專(zhuān)一性較差現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四每一個(gè)NDP糖有一個(gè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)移酶現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四Leloir途徑：二磷酸核苷糖（NDP糖）糖基轉(zhuǎn)移酶β-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶：糖基供體為UDP－Gal（尿苷二磷酸－半乳糖）受體產(chǎn)物Glc-OHβ-Gal-(1-4)-Glc-OHGlcNAc-OHβ-Gal-(1-4)-GlcNAc-OHβ-GlcNAc-(1-4)-Gal-OHβ-Gal-(1-4)-β-GlcNAc-(1-4)-Gal-OHβ-GlcNAc-(1-6)-Gal-OHβ-Gal-(1-4)-β-GlcNAc-(1-6)-Gal-OHβ-GlcNAc-(1-3)-Gal-OHβ-Gal-(1-4)-β-GlcNAc-(1-3)-Gal-OH現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四Leloir

現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四非Leloir

現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四糖苷酶：外糖苷酶，內(nèi)糖苷酶較高的底物專(zhuān)一性，但不是絕對(duì)底物專(zhuān)一性，對(duì)糖苷配基缺乏特異性另一種親核性強(qiáng)的化合物可與之反應(yīng)形成新的糖苷化合物現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四糖苷合成的反應(yīng)平衡：水－有機(jī)相兩相體系活化的糖苷：轉(zhuǎn)糖基反應(yīng)，如氟化糖苷，芳基化糖苷（對(duì)硝基苯基糖苷）現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四鹵化和脫鹵反應(yīng)含鹵素的化合物：天然，人造溴吲哚衍生物——Tyrian紫染料腓尼基人從軟體動(dòng)物中分離制得大約1000多種各種結(jié)構(gòu)形式的鹵代天然產(chǎn)物細(xì)菌、真菌、藻類(lèi)、高等植物、海洋軟體動(dòng)物、昆蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物F和I比較少（陸地生物）

Cl和Br比較多（海洋生物）現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四鹵化酶的生物學(xué)功能：不清楚，可能涉及到生物的防御機(jī)制比如：藻類(lèi)合成鹵素代謝物，不可食用研究歷史比較短現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四鹵化反應(yīng)盡管有非常多的鹵素代謝物被分離鑒定，但是到目前為止，僅有一種鹵化酶被分離純化——鹵素過(guò)氧化物酶（haloperoxidase）這種過(guò)氧化物酶在自然界中廣泛存在催化如下反應(yīng)（不包括F-）現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四酶分別稱(chēng)為氯、溴、碘過(guò)氧化物酶，名字反映了它們所能氧化的最小的鹵素唯一的鹵化酶——廣泛的底物專(zhuān)一性較低的底物選擇性催化的反應(yīng)中所引入的不對(duì)稱(chēng)因素較低霉菌：氯過(guò)氧化物酶藻類(lèi)、細(xì)菌：溴過(guò)氧化物酶現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期四烯烴的鹵化反應(yīng)

1、反應(yīng)機(jī)理和化學(xué)合成是類(lèi)似的

2、鹵正離子中間體（鹵素原子的濃度）

3、制備F化物的有