脱卤酶的研究及应用
食品中脱氢酶的酶促反应研究
食品中脱氢酶的酶促反应研究食品作为人类生活的必需品，其安全和品质备受关注。
而食品的安全性往往与其中的化学成分有关，其中脱氢酶的酶促反应是一项重要的研究课题。
1. 脱氢酶的基本概念脱氢酶是一类能够催化蛋白质、脂肪、糖类等有机化合物中的氢原子脱除反应的酶类。
它的作用是通过催化底物中的氧化还原反应，将底物中的氢原子脱离，从而影响食品的特性和质量。
2. 脱氢酶在食品加工中的作用脱氢酶在食品加工中起到举足轻重的作用。
例如，在酿造过程中，酵母菌中的乙醇脱氢酶能够催化酒精的生成；在肉类加工中，肌肉中的肌红蛋白脱氢酶能够改变肌红蛋白的颜色和气味；在面包的制作中，谷物中的谷胱甘肽脱氢酶能够影响面包的发酵性能。
3. 食品中脱氢酶的检测方法为了保障食品安全，我们需要能够准确检测食品中脱氢酶的方法。
常见的方法包括生物传感器法、高效液相色谱法、质谱联用技术等。
这些方法能够快速、准确地检测食品中的脱氢酶含量，为食品安全提供了有效的手段。
4. 影响食品中脱氢酶酶促反应的因素食品中脱氢酶的酶促反应受到多种因素的影响。
例如，温度、pH值、底物浓度、酶的浓度等。
这些因素的变化会直接影响脱氢酶催化反应的速率和效果。
因此，在食品加工过程中需要合理控制这些因素，以保证食品的品质和安全。
5. 脱氢酶的应用前景脱氢酶具有广泛的应用前景。
例如，在食品添加剂领域，脱氢酶可以被用于改善食品的质地、颜色和香味。
在农业领域，利用脱氢酶可以提高作物的生长速度和产量。
此外，脱氢酶还可以应用于制药、环境保护、生物工程等领域。
总结：食品中脱氢酶的酶促反应研究具有重要意义。
了解脱氢酶的基本概念、其在食品加工中的作用、及其检测方法等，可以提高我们对食品安全性的认识和保障。
同时，深入研究脱氢酶的酶促反应机制和影响因素，能够为食品加工提供理论依据和技术支持，促进食品产业的发展与创新。
未来，脱氢酶在食品工业中的应用前景将更加广阔，我们有理由相信，通过对脱氢酶的深入研究，我们能够生产更加安全、高品质的食品。
重组大肠杆菌E.coli P84A／MC1061发酵生产卤醇脱卤酶的研究
重组大肠杆菌 Ｅ ． ｃ ｏ ｌ ｉ Ｐ ８ ４ Ａ ／ ＭＣ １ ０ ６ １ 发酵生产 卤醇脱 卤酶 的研 究
潘 冬 瑞 ， 李 啸 １ ， ２ ， 张 瑶 ， 李 建 华 ， 谈 亚 丽
（ １ ． 三峡 大学 化学 与生 命科 学学 院 ， 湖北 宜 昌 ４ ４ ３ ０ ０ ３ ； ２ ． 安琪 酵母 股份 有 限公 司 ， 湖北 宜 昌 ４ ４ ３ ０ ０ ３ ）
摘 要 ：用基 因工程大肠杆菌 Ｅ ． ｃ ｏ ｌ ｉ Ｐ ８ ４ Ａ ／ ＭＣ １ ０ ６ １ 生产 卤醇脱 卤酶 ，此后 ，进一步进行 了酵母浸 出物 Ｆ Ｍ８ ８ ８与酵母蛋 白胨
ｆ ｅ ｒ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｅ ｂ ｉ ｏ ｍａ ｓ ｓ ｍａ ｉ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ （ Ｏ Ｄ ６ ｏ ｏ ＞１ ￣ ２ ０ ） ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｚ ｙ ｍ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ５ ０ ％ｗ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｆ Ｐ １ ０ １的联 合调控 作用研 究 。结 果表 明 ，用 高溶解 度酵母 浸 出物 Ｆ Ｍ８ ８ ８替 代原 配方 中的牛 骨蛋 白胨 ，可使 Ｅ ． ｃ ｏ ｌ ｉ Ｐ ８ ４ Ａ ／ ＭＣ １ ０ ６ １ 生长速率增大 ， 发酵稳定期的菌体浓度保持在较高水平 ， 酶活提高 了约 ２ ． ４倍。当补料 培养基中的 Ｆ Ｍ８ ８ ８与酵母 蛋 白 胨Ｆ Ｐ １ ０ １的比例 为 ７ ： ３时 ， 菌体浓度 保持在较高水平 （ Ｏ Ｄ ６ ｓ ｏ ＞１ ￣ ２ ０ ） ， 酶活进一步提高约 ５ ０ ％， 大大提高 了单 罐产率 。此研究 可 为其 他酶制剂的发酵生产提供借鉴 。
脱氢酶的鉴定及在生物氧化中的作用实验报告用蚕豆
脱氢酶的鉴定及在生物氧化中的作用实验报告用蚕豆
脱氢酶是一类参与生物氧化反应的酶类，它可以催化底物中的氢原子或电子的脱氢反应。
下面是一个关于脱氢酶鉴定及其在生物氧化中作用的实验报告的草稿，您可以参考一下。
实验目的：
1. 学习脱氢酶的鉴定方法；
2. 研究蚕豆中脱氢酶的活性，并了解其在生物氧化过程中的作用。
材料与方法：
1. 实验材料：新鲜蚕豆、缬氨酸、甘氨酸、酶提取液；
2. 实验仪器：比色皿、分光光度计；
3. 实验步骤：
(1) 准备样品：将新鲜蚕豆样品磨碎并加入适量的酶提取液，振荡搅拌后静置一段时间；
(2) 酶活性测定：
a. 取几个比色皿，分别加入一定量的缬氨酸和甘氨酸；
b. 将样品酶提取液分别滴加到各比色皿中，同时设置对照组；
c. 通过酶促反应后，使用分光光度计测定各组的吸光度；
(3) 数据记录与结果分析：
a. 记录各组吸光度数据，并计算酶活性指数；
b. 对照组的吸光度作为参考，分析蚕豆中脱氢酶的活性。
结果与讨论：
根据实验数据，我们可以计算出蚕豆中脱氢酶的活性指数。
通过与对照组的比较，我们可以得出蚕豆中脱氢酶的相对活性水平。
进一步讨论脱氢酶在蚕豆生物氧化过程中的作用，例如提供反应需要的氢原子或电子，促进底物的代谢等。
结论：
蚕豆中存在脱氢酶，并且该酶在生物氧化过程中起到一定的作用。
这项实验为进一步研究脱氢酶的功能和应用奠定了基础。
注意：本实验仅作示范性解答，具体实验操作需参考相关教材或实验指导书，并遵守实验室的安全操作规范。
生物酶的研究和应用
生物酶的研究和应用在生物技术领域中，酶的研究和应用已经成为最热门的领域之一。
酶是生命体系中不可或缺的一部分，它们能够加速化学反应和微调代谢，从而使得机体可以更好的适应环境。
因此，酶在医学、工业、环境保护、生物工程等诸多领域中发挥着重要的作用。
一、酶的分类与特点酶是一种特殊的生物催化剂，它可以加速生物化学反应的速度。
酶据其作用方式不同，可以分为水解酶、氧化酶、还原酶、异构酶等数百种。
酶分子的结构特异性很强，具有高效、高选择性的催化能力。
此外，酶分子本身具有良好的可再利用性，可重复使用。
二、酶在医学中的应用酶在医学领域中有着广泛的应用，比如常见的抗凝药——肝素就是一种酶。
除外，体外的诊断试剂箱、蛋白赖氨酸酶和脱氨酶等酶活性也可以用来确定血清、血浆和尿液中蛋白质的浓度。
此外，肝素类产品可以用于防治血栓形成等疾病，多酶联检测试剂箱用于早期癌症筛查，玄武花糖酶用于糖尿病、及一些特定人群的筛查等。
三、酶在工业中的应用酶作为一种巨大的催化剂，因其具有高效、高选择性和低成本等特点，被广泛用于工业化生产中。
比如乳化酶有提高低脂肪奶生产能力的作用；酪氨酸酶则可用来改善奶源性蛋白质在工业化生产过程中的易分性，使之更容易分离和提取。
此外，显影酶也是生产中必不可少的一种酶，它可以为影像资料提高清晰度。
四、酶在环境保护中的应用随着现代工业快速发展，污染已成为一大问题。
酶因其环境友好、高效性和选择性，被广泛用于环境治理中。
比如，酶在废水处理中可以加速化学反应，降低有毒有害物质的浓度；污水化为蒸馏水后，杀菌酶也可以用于水源处理和循环的保护作用。
此外，酶还可以用于食品加工等领域，调整食品营养口感，增加其食用价值。
五、酶在生物工程中的应用在生物工程领域中，酶被广泛应用于药物开发、新能源研发、精细化工，食品加工等等众多领域。
比如，现代制药技术中就需要大量应用酶，如制取维生素、激素、氨肽、卵清素等；在新能源的研究中，木质素降解酶可以被用来分解生物物质中的木质素，使生物产氢更为高效；在精细化学中，酶可以用于分子加工、催化分解、合成等方面。
酶在各领域的应用
溶菌酶（lysozyme）是一种
催化细菌细胞壁中的肽多糖水解 的水解酶，专一地作用于肽多糖 分子中N-乙酰氨基葡萄糖之间的 β-1,4-糖苷键，从而破坏细菌的 细胞壁，使细菌溶解死亡。
用溶菌酶处理处理食品，可以 杀灭存在于食品中的细菌，以达防 腐保鲜的效果，目前在干酪、水产 品、啤酒、清酒、鲜奶、奶粉、奶 油、生面条等生产中广泛应用。
果葡糖浆是由葡萄糖异构酶催化葡 萄糖异构化生成部分果糖而得到的葡萄 糖和果糖的混合糖浆。1966年日本首先 用葡萄糖异构酶工业化生产了果葡糖浆， 1973年以后，国内外纷纷采用固定化葡 萄糖异构酶进行连续化生产。
3、用酶进行饴糖、麦芽糖的生产
饴糖是我国传统的淀粉糖制品，是以大米和 糯米为原料，加进大麦芽，利用麦芽中的α-淀 粉酶和β-淀粉酶，将淀粉糖化而成的麦芽糖浆。 饴糖除了用麦芽生产以外，也可以用酶法 生产。酶法生产的饴糖中，麦芽糖的含量可达 60％～70％，可以从中分离得到麦芽糖。
酶在食品方面主要应用：
一、用酶进行食品保鲜 二、用酶进行淀粉类食品的生产 三、进行蛋白类食品的生产 四、用酶进行果蔬类食品的生产 五、用酶进行食品添加剂的生产
六、用酶改善食品的品质和风味
二、用酶进行淀粉类食品 的生产
1、用酶进行葡萄糖的生产 2、用酶进行果葡糖浆的生产
3、用酶进行饴糖、麦芽糖的生产 5、用酶进行环状糊精的生产
5、用酶进行环状糊精的生产
环状糊精是指由6 ～12个葡萄糖 单位以α—1,4—糖苷键连接而成的具 有环状结构的一类化合物，能选择性 的吸附各种小分子物质，起到稳定、 乳化、缓释、提高溶解度和分散度等 作用在食品工业中有广泛用途。
酶在食品方面主要应用：
一、用酶进行食品保鲜 二、用酶进行淀粉类食品的生产 三、进行蛋白类食品的生产 四、用酶进行果蔬类食品的生产 五、用酶进行食品添加剂的生产
氨基酸脱羧酶发酵工艺及应用研究的开题报告
氨基酸脱羧酶发酵工艺及应用研究的开题报告一、研究背景和意义：氨基酸脱羧酶是现代酶工业中应用最广泛的一类酶，具有广泛的应用前景。
由于其催化体系简单、操作方便、反应条件温和、反应时间短等优点，被广泛应用于食品、医药、化工、环保等领域。
在食品工业中，氨基酸脱羧酶能够将含有芳香族氨基酸的天然蛋白质降解成低分子呈味型物质，增强食品的味道、鲜美度和营养成分。
同时，氨基酸脱羧酶也被广泛应用于医药工业中的生产和制备。
在化工领域中，氨基酸脱羧酶的应用可以大大提高化学反应的效率和质量，并且有效地降低其对环境的污染。
在环保领域中，氨基酸脱羧酶的应用可以清除有毒、有害物质，达到治理天然、人工环境的目的。
基于氨基酸脱羧酶广阔的应用前景，本研究计划通过对氨基酸脱羧酶发酵工艺和应用的探究和分析，进一步深入挖掘和开发氨基酸脱羧酶的优异特性和性能，为实现氨基酸脱羧酶的规模生产和应用提供有力的支撑和保障。
二、研究内容和方法：本研究计划通过对氨基酸脱羧酶的发酵工艺进行研究分析，探究其发酵条件、反应机理、反应产物等特性，同时对氨基酸脱羧酶的应用进行深入分析、评价和总结，实现氨基酸脱羧酶在多个领域中的规模应用，为推动酶工业的发展提供更好的技术支持和保障。
具体的研究内容与方法如下：1. 研究氨基酸脱羧酶的产生及发酵工艺优化：应用现有的氨基酸脱羧酶发酵工艺技术，探究不同碳源、氮源和微量元素对氨基酸脱羧酶的产生的影响，同时研究不同的生长条件、发酵时间及发酵阳离子浓度等参数对氨基酸脱羧酶产量的影响，并寻求最佳发酵条件，为后续的规模生产提供理论和实践支持。
2. 分析氨基酸脱羧酶的反应机理及产物：研究氨基酸脱羧酶的反应过程及反应机理，为氨基酸脱羧酶的应用和开发提供更为科学、合理和有效的理论支持，并通过对反应产物的分析及对比，为后续对氨基酸脱羧酶的改良和应用提供理论依据和指导。
3. 探究氨基酸脱羧酶在食品、医药、化工、环保等领域中的应用：研究氨基酸脱羧酶的性质、特性，探究其在食品、医药、化工、环保等领域的应用，并分析其在不同领域中的应用前景，为氨基酸脱羧酶的规模应用提供理论和实践指导。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
脱卤酶的研究及应用前言：有机卤化合物已成为当今重要环境污染物之一,主要是由于工业排废以及人工合成卤化物在化工合成以及农业上的广泛应用造成的。
在自然界中,大部分异生质卤化物自降解能力很差,同时许多化合物被疑是致癌或高诱变物质。
传统的物理方法复杂且容易造成二次污染。
因此，如何应用微生物处理卤代有机物越来越成为研究热点。
1 脱卤酶参与微生物降解的有机卤化途径从1968年Castro等[1]首次发现以2,3-2二溴丙醇作为唯一碳源而生存的黄杆菌(Flavobateriumsp1)菌株至今,人们相继筛选到多种可以降解邻卤醇的微生物。
微生物不同，它们催化断裂碳卤的机制也不同，如以卤代烷烃脱卤酶和卤酸脱卤酶为代表的水解脱卤，还原脱卤通过还原反应脱卤通过水合作用脱卤。
l，3一二氯-2-丙醇、表卤醇和1，2一二溴乙烷等许多重要的环境污染物的生物降解途径中。
1968年Castro首次在以2，3一二溴丙醇作为惟一碳源而生存的黄杆菌(Flavobaterium sp．)菌株中发现了卤醇脱卤酶，这种菌株可以将2，3一二溴丙醇分解为甘油(图1A)[61。
此后，人们相继筛选到多种可以降解邻卤醇的微生物F-O]。
其中包括从淡水沉淀物中分离的放射形土壤杆菌(Agrobacterium radiobacter)菌株ADl和节杆菌(Arthrobacter sp．)菌株AD2，以及从土壤中获得的棒状杆菌(Corynebacterium sp．)菌株N一1074等。
研究表明，这几类微生物降解有机卤化物的途径存在明显差异。
例如，在菌株ADl 和AD2的代谢途径中(图lB、D)，都是先生成3一氯一1，2一丙二醇，然后转化成甘油，且都不需要辅因子或氧原子参与脱卤过程。
但对于AD2，前者是个缓慢的化学水解，后一步为卤醇脱卤酶所催化；而对于ADl，由表氯醇到3一氯一1，2一丙二醇快速反应由环氧化物水解酶所催化，相关的基因已被克隆、测序和表达嘲。
从细菌混合培养液中分离得到的革兰阳性菌结核杆菌(Mycobacterium sp．)菌株GPl能够将1，2一二溴乙烷作为其惟一的碳源和能量来源。
在该代谢途径中，1，2一二溴乙烷首先由具水解活性的卤代烷烃脱卤酶DhaAf催化生成2一溴乙醇，然后由卤醇脱卤酶催化为环氧乙烷(图lC)。
在已知的卤醇脱卤酶中，大部分已被克隆、测序、体外重组表达及纯化研究。
通过对数据库中存有的6种不同的卤醇脱卤酶的氨基酸序列进行比对，根据同源性的异同可将这类酶分为3类。
在A组中，来自棒状杆菌N一1074的HheA与来自节杆菌AD2的HheA具有97．1％的序列同源性；B组中来源于分枝杆菌GPl的HheB和来自棒状杆菌N 一1074的HheB有98．4％的相似性；C组来源于放射形土壤杆菌ADl的HheC(以后简称为HheC)和来源于根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的HalB之间有80．7％的相似性。
这3类卤醇脱卤酶具有截然不同的底物范围嘲，如A和B型卤醇脱卤酶对较长链的邻卤醇(C5，C6)具有高的催化活性，而C型酶则适用于催化短链邻卤醇(C2和C3)的转化。
另外，C类对不同的芳香族或脂肪族化合物都具有较高的对映体选择性，而A类和B类却只有适度的手性偏好。
因此，人们对卤醇脱卤酶HheC的稳定性、催化机理、动力学反应机制、三级结构及生物催化特性进行了非常详细的研究。
2 脱卤酶在生物催化方面作用卤醇脱卤酶的催化特性显示这是一类具有广阔应用前景的多功能生物催化剂。
主要体现在催化邻卤醇与环氧化物之间的转化反应不依赖于辅助因子;卤醇脱卤酶不但可以催化碳2卤键的断裂进行脱卤反应,而且可以高选择性地催化接受除了卤离子以外的一系列非自然亲核试剂,如N-3、NO-2、CN-等所介导的环氧化物开环反应,用以生成一系列光学纯的β2取代醇[13214]。
尤其在催化CN-介导的环氧化物开环反应中,不但可以合成一类具有光学纯的高价值中间体β2羟基腈,而且生成了新的C—C键。
因此,除了已知的转醛酶、转酮酶和羟腈裂解酶外,卤醇脱卤酶也可以作为化学合成中的一种工具酶用于C—C键的合成中。
2.1高选择催化邻卤醇的脱卤反应卤醇脱卤酶在催化由邻卤醇合成环氧化物方面具有很高的立体选择性,因而通过动力学拆分可以直接合成具有光学活性的环氧化物和卤代醇类。
其中光学纯的邻卤代醇是合成光学纯的环氧化物的前体,环氧化物环具有极其活跃的反应特性,易于和卤素、碳、氮、氧或硫等亲核试剂反应,因此可以制备很多相关的衍生物。
尤其是具有光学活性的C3环氧化物及其衍生物,如表氯醇、缩水甘油、2,32二氯212丙醇和32氯21,22丙二醇等,由于它们都具有甘油的骨架,因而在手性化合物合成方面极具潜力。
例如缩水甘油衍生物与胺的转化是制备多种β2阻断剂中非常重要的一步[15]。
目前,应用单加氧酶和环氧化物水解酶来合成光学纯的环氧化物也有相关报道。
来源于放射形土壤杆菌(A1radiobacter)菌株AD1的卤醇脱卤酶HheC可以高选择性地催化不同的芳香族邻卤醇的转化,生成相应的R型环氧化物和S型邻卤醇。
动力学分析显示HheC的高对映体选择性主要取决于酶对不同对映体的绑定和化学反应步骤。
卤醇脱卤酶的这一催化特性也在相关的X射线的晶体学研究中得到了解释[16] 。
三级结构数据显示,对映体(R/S2pNSO)在活性位点的空间结合位置存在着明显的区别。
主要体现在环氧化物环上的氧原子及β碳原子的位置不同。
其中S对映体以非产物形式结合于其上,即环氧化物上的氧原子取向错误,以至于无法与催化氨基酸残基酪氨酸Tyr145形成氢键,亲核试剂无法对β碳原子进行亲核攻击。
因此,只有R构型的对映体才能转化为相应的β取代的醇。
自由能的计算显示二者之间只有很小的差异,这同R构型结合有两个氢键而S构型的结合只有一个氢键相一致。
上述研究结果为该酶的改造奠定了良好的理论基础。
可以应用定点突变技术对酶的底物结合口袋进行改造,来调控HheC的对映体选择性[17]。
通过将该区域的139位酪氨酸突变为较小残基,突变体HheC完全失去了野生态酶对(R) 型对映体的高选择性。
稳态动力学研究表明,这主要是由于突变体对(S)型底物的亲和力大大提高,而对(R)型底物的亲和力有所降低的缘故。
另外,通过对酶催化反应的限速步进行改造可以大大提高酶的催化活化。
突变体HheC如Y187FW249F 在催化对2硝基222溴212苯基乙醇(p2nitro222bromo212phenyl2ethanol)和1,32二氯丙醇的转化过程中其活性得以提高。
主要是因为增加了卤离子的释放度,该步骤为这些底物转化的限速步骤[18]。
这些研究表明定点突变在调控卤醇脱卤酶的活性与对映体选择性方面是一种值得推广的好方法。
卤醇脱卤酶在选择性催化邻卤醇转化为环氧化物反应中,由于反应热动力学平衡的存在,使得反应难以完全进行。
闭环反应是否完全进行主要取决于底物中卤素取代的类型。
对于氯取代的邻卤醇,平衡更倾向于形成卤醇,并遵循以下顺序Cl->Br->I-。
为了避免由此而造成较低的对映体过剩值(e1e1),Lutje等[19]通过加入过量的环氧化物水解酶来提高产物的光学纯度,并获得光学纯S型2,32二氯212丙醇和22氯21,32苯基乙醇(e1e1值均于99%),且E值分别为>100和73。
2.2亲核试剂介导的环氧化物开环反应卤醇脱卤酶的多功能性主要体现在亲核试剂所介导的环氧化物开环反应中。
Lutje等[14]以对硝基苯乙烯氧化物为底物的反应中测验了卤醇脱卤酶与一系列的离子和非离子亲核试剂参与反应的能力,发现酶可以接受Br-、Cl-、N3-、NO-2和CN-等阴离子作为亲核试剂,并且具有较高的区域与对映体选择性。
新近研究表明,除了上述亲核试剂,卤醇脱卤酶还可以接受其余4种阴离子亲核试剂,I-、SCN、OCN-和HCOO-[20221]。
在环氧化物开环反应中,卤醇脱卤酶可以高选择性地催化9种不同的亲核试剂所介导的反应。
因此,可以通过动力学拆分手段制备多种具有光学纯的β2取代醇和环氧化物,充分显示出卤醇脱卤酶的广阔应用前景。
2.2.1环氧化物的叠氮化最早生物法催化环氧化物叠氮化反应是由红球菌Rhodococcussp.的酶粗提液参与完成的[22],其终产物叠氮化醇具有很低e1e1值,并且人们对粗提液中真正起催化作用的酶了解甚少。
此外,可以接受N-3作为亲核试剂的生物酶种类也很少。
卤醇脱卤酶可以接受N-3作为亲核试剂,而且反应表现出极高的立体选择性[13]。
如HheC在催化对2硝基氧化苯乙烯(p2nitro2styreneoxide,pNSO)进行叠氮化反应,其终产物(R)212对2硝基苯基222叠氮化乙醇的e1e1值为96%,同时没有反应的(S)型环氧化物的e1e1值高于99%。
除了对2硝基氧化苯乙烯外,HheC对对2氯环氧苯乙烯也显示出极高的立体选择性(E>200)。
对氧化苯乙烯的选择性却一般,主要是由于后者化学性环氧化物叠氮化反应很快。
通常,化学性环氧化物叠氮化反应是α位的区域选择,而酶催化的反应显示出了很高的β区域选择性。
因此,化学性环氧化物叠氮化反应的存在,在某种程度上降低了该反应的立体选择性。
上述动力学拆分的最大不足之处是其最高产量只能达到50%,而动态动力学拆分则利用了非偏好对映体可以发生外消旋反应这一特性,可以使最终产量高达100%Lutje等[23]正是利用这一特性以表溴醇为底物对其叠氮化反应进行了研究。
反应体系中加入一定浓度的溴离子,表溴醇除了可以发生叠氮化反应外还可以生成1,32二溴丙醇。
由于HheC对1,32二溴丙醇闭环反应具有较低的对映体选择性,而对表溴醇的叠氮化反应具有很高的对应体选择性,因此,表溴醇可以通过该反应进行外消旋化。
在一定条件下,以表溴醇为底物,通过动态动力学拆分可以使得e1e1值大于99%的(S)212叠氮基232溴222丙醇的产量提高到77%。
总之,环氧化物的叠氮化开环反应可以用于合成具光学活性的叠氮醇该产物是极具应用价值的生物活性物质———胺醇的直接前体。
2.2.2环氧化物的亚硝酸化HheC催化的以NO-2作为亲核试剂的环氧化物开环反应较上述的叠氮化反应复杂,主要是由于NO-2的兼性离子特性,即氧原子和氮原子都可以对环氧化物环上的C原子进行亲核攻击。
虽然NO-2介导的环氧化物开环反应同叠氮化反应一样具有较高的区域选择性(β位进攻为主),仍然可以产生两种取决于亲核试剂的N/O选择性攻击而得到的异构体产物。
其中产物之一亚硝酸酯在水溶液中尤其在低pH值情况下极不稳定,很容易水解成相应的二醇,它由亚硝酸根上氧原子攻击环氧化物环上β碳原子所得;当氮原子攻击环氧化物环上β碳原子时,产物为硝基醇(图2)。