环氧化物水解酶在手性催化中的研究进展

简要介绍环氧化物水解酶的研究进展。重点介绍环氧化物水解酶的结构特点和催化特性,即核心结构和帽子结构两个功能性结构及三位一体的催化活性构象。最后介绍环氧化物水解酶在生物催化等精细化学品领域中的应用,并展望其广阔的应用前景。     

环氧化物生物催化转化的研究进展

环氧化物是合成手性目标产物的高价值中问体。环氧化物生物催化转化包括环氧化物水解酶催化的动力学拆分和对映会聚的酶水解,前者可生成相应二醇和剩余的手性底物,后者可从外消旋混合物中得到高产率的单一对映体。而用选择性的阴离子亲核试剂,卤醇脱卤酶则催化环氧化物非水解型对映选择性开环。这些酶的催化机理包括天门冬氨酸羧酸酯作为亲核试剂的共价催化和酪氨酸作为广义酸碱试剂的非共价催化。本文介绍了环氧化物生物催化转化中的新进展。     

环氧化物水解酶在手性药物中间体合成中的应用

环氧化物水解酶介导的生物转化过程具有高效率、高选择性、反应温和等优点,其在手性药物中间体的合成中的应用越来越受到人们的关注。介绍了环氧化物水解酶在手性环氧化物及邻位二醇等手性药物中间体制备中的应用。     

环氧化物水解酶在手性药物中间体合成中的应用

利用环氧化合物水解酶进行介导,可最大程度地增加生物转化过程中的转化效率和选择性,且其本身的反应较为温和。因此环氧化物水解酶广泛地应用在手性药物中间合成体当中。环氧化合物水解酶在手性药物合成中的应用有效地改善了一直困扰着制药业的一些难题,并且随着环氧化合物水解酶在手性中间体合成当中的广泛应用,也使得越老越多的人对此进行关注。主要对环氧化合物水解酶在手性药物中间合成体的应用进行较为详细的分析。     

环氧化物水解酶PvEH3的表达及手性邻二醇的合成

基于环氧化物水解酶（EHs）一级结构的计算机辅助分析,以菜豆（Phaseolus vulgaris）总RNA为模板,采用逆转录PCR和巢式PCR技术扩增了一种新型环氧化物水解酶（PvEH3）的编码基因pveh3。借助表达载体pET-28a（+）将pveh3导入大肠杆菌BL21（DE3）中进行了异源表达。一级和三级结构表明,PvEH3属于α/β水解酶超家族,其催化三联体为环氧化物水解酶Asp¹⁰¹-His²⁹⁷-Asp²⁶²的表达及手性邻二醇的合成,两个保守质子供体为Tyr¹⁵⁰和Tyr²³²。在20℃、pH7.0的反应条件下,PvEH3能催化环氧苯乙烷及其4种衍生物的对映会聚水解。实验结果表明,PvEH3对环氧苯乙烷及其对位取代环氧底物（93.2%、86.6%和85.1% ee_p）的对映会聚性优于其间位取代环氧底物（37.1%和53.3% ee_p）;PvEH3针对5种环氧底物中的环氧苯乙烷具有最高的区域选择性,区域选择性系数α_S和β_R分别为93.9%和99.0%。PvEH3的发现增加了区域选择性高且互补的EHs数目,为单酶催化环氧化物的对映会聚水解提供了更多的选择余地。     

黑曲霉（Aspergillus niger）ZJB-09101菌株手性拆分环氧氯丙烷的培养条件优化

将筛选得到的黑曲霉（Aspergillus niger）ZJB-09101菌株应用于外消旋环氧氯丙烷的手性拆分,对菌种产环氧化物水解酶的发酵条件和外消旋环氧氯丙烷的手性催化过程进行了研究。结果表明,黑曲霉ZJB-09101产环氧化物水解酶的最佳培养基成分是：淀粉14．63g／L,豆饼粉6．45g／L,K2HPO4·3H2O0．8g／L,KH2PO4·3H2O0．4g／L,MaSO4·7H2O0．05g／L,pH7．0。ZJB-09101菌株在150r／min、30℃条件下,经过4d的培养,环氧化物水解酶的酶活达90．36U／1,,比优化前的39．27U／L提高了130％。在环己烷的反应体系中,底物外消旋环氧氯丙烷浓度为0．6%,在30℃下生物催化反应7h,（S）-环氧氯丙烷的e．e．值和产率分别为99．060／6：和17．14％。     

生物催化生产手性环氧氯丙烷的研究进展

手性环氧氯丙烷(ECH)是一种高价值的手性合成子,在合成β-肾上腺素阻遏剂、维生素、费洛蒙等手性物质方面具有重要的作用。手性环氧氯丙烷的合成方法有化学法和生物法。化学法选择性差,重金属催化剂污染严重;生物法选择性较好,且环境友好。本文介绍了卤醇脱卤酶和环氧化物水解酶生产手性ECH的研究进展,并对其发展前景作了简要展望。     

环氧化物水解酶在手性药物中间体合成中的应用

环氧化合物水解酶能够在一定程度上加快生物转换流程中的转换效率与筛选性,而且环氧化合物水解酶反应非常柔和,所以在手性药物中间体合成中环氧化物水解酶应用广泛。将环氧化物水解酶融入到手性药物中间体中解决了某些制药难题,引起越来越多人的重视。简要概括了手性的概念以及环氧化合物水解酶的发展历史和来源,详细论述了环氧化物水解酶在手性药物中间体中的应用。     

多孔材料在催化CO2与环氧化物环加成反应中的研究进展

以CO2为原料与环氧化物合成环状碳酸酯是实现CO2资源利用最为有效的途径之一，也是缓解温室效应的有效方式之一。在该反应中催化剂的选择至关重要，多孔材料由于具有相对密度低、强度高、比表面积大、稳定性好、合成方法多样等优点而被广泛应用于催化CO2环加成。重点综述了近年来无机多孔材料、多孔有机聚合物材料、金属有机骨架材料在催化CO2与环氧化物合成环状碳酸酯中的研究进展，介绍了各催化剂的优缺点并对未来多孔材料的发展进行了展望。     

多功能生物催化剂——卤醇脱卤酶的研究进展

光学纯的环氧化物及β-取代醇是一类高价值中间体,在手性药物及精细化工合成领域具有十分重要的应用前景。卤醇脱卤酶是一类通过分子内亲核取代机制催化邻卤醇转化为环氧化物的脱卤酶,可以高效高选择地催化环氧化物和邻卤醇之间的转化,因而可以用来合成具有光学纯的环氧化物及β-取代醇等化合物。本文着重介绍了卤醇脱卤酶的催化机理及其应用研究进展,并对研究的发展方向提出了一些设想。     

环氧化合物开环聚合催化剂的研究进展

介绍了环氧化物开环聚合用催化剂及聚合机理,并对阳离子、阴离子、配位开环聚合方法的应用及各自的优缺点进行了探讨。介绍了各种催化体系的工艺进展,指出生物酶和磷腈类催化剂具有好的研究前景。     

以甘油为碳源分批补料高密度发酵产环氧化物水解酶

环氧化物水解酶能够立体选择性地催化环氧化合物生成相应的二醇,具有重要的工业应用价值。通过摇瓶实验研究了不同甘油浓度对重组大肠杆菌Rosetta(DE3)/pET28(a)-CESH生长的影响,确定了IPTG最佳诱导时机、诱导浓度和诱导后培养温度。在15 L发酵罐进行放大培养,对比分批补料和批次发酵,前者生产率达6.71×105 U·(L·h)-1,比批次发酵提高了33.3%,酶活达到2.0×107 U·L-1,所用的时间,比批次发酵缩短了10 h,适合于工业应用。     

双金属氰化物催化环氧化物开环聚合的研究进展

综述了近年来双金属氰化物催化剂制备聚醚多元醇的研究进展,详细介绍了双金属氰化物催化剂的制备及其催化环氧化物的聚合机理、聚合工艺方面的研究现状,并展望了催化剂制备及其催化环氧化物合成聚醚今后的研究方向。     

二氧化碳与环氧化合物催化共聚反应研究进展

CO₂与环氧化物开环共聚合成聚碳酸酯(PC)是实现CO₂大规模资源化利用的有效途径。聚碳酸酯是完全生物降解的塑料,广泛用于一次性包装材料、地膜等,能够为解决石油基废旧塑料造成的“白色污染”和实现碳减排提供解决方案。开发高效催化体系是实现CO₂与环氧化物共聚反应高效合成PC的关键。本篇综述主要总结了用于CO₂与环氧化合物共聚反应的金属配合物和有机催化剂,涉及多种金属配合物,以及新兴的非金属催化剂。     

CO2高效转化为碳酸丙烯酯研究进展

双碳”策略倡导绿色可持续发展，将能源终端产物CO₂为转化为高附加值化学品备受关注。CO₂的催化转化一般采用均相和非均相催化剂进行催化，在本文中对CO₂与环氧化物合成为环状碳酸酯进行了探讨和展望，高效催化转化CO₂方法为制备碳酸丙烯酯(PC)提供了绿色合成路线，PC用途广泛，可用于合成聚碳酸酯、医药中间体，也可用作绿色溶剂、添加剂和电解池电解液等优点，能进行多种复杂的合成化学反应。     

二元羧酸为配体制备的钨钼复合物催化氧化环戊烯

通过引入不同的二元羧酸（草酸、丙二酸和酒石酸）作为配体制备出各种钨和钼复合物，并采用元素分析、FT-IR和TG-DSC表征手段测定钨钼复合物的化学组成，探讨了复合物的存在形式。当含钨复合物用于催化氧化环戊烯时，草酸和丙二酸为配体制备的含钨复合物催化氧化环戊烯，产物环戊烯环氧化物的收率分别为53.41%和80.91%；当以草酸、丙二酸和酒石酸为配体时，制备的含钼复合物为催化剂催化氧化环戊烯（CPE），产物环戊烯环氧化物(CPO)的收率分别为72.30%、69.59%和16.44%。     

离子液体在CO2环加成反应中的应用

离子液体(ILs)作为一种新型的"绿色溶剂",因其具有热稳定性好、挥发性低、结构可设计性等优点被广泛应用在CO_2环加成反应中。综述了由ILs催化CO_2与环氧化物的环加成反应制备环状碳酸酯的研究进展,从反应相态的角度将ILs催化剂分为普通ILs催化剂和负载ILs催化剂,分别阐述了其催化性能。简要分析了ILs催化剂目前存在的主要问题,并对ILs在CO_2环加成反应中的应用进行了展望。     

区域选择性腈水解酶在化学品合成中的应用

区域选择性腈水解酶能够选择性水解多氰基化合物中的一个氰基,将其转化为氰基羧酸,是一种重要的生物催化剂。由于其生物催化过程具有高效、高选择性和反应条件温和等特点,广泛应用于医药中间体和精细化学品的合成。综述了影响腈水解酶区域选择性的因素以及区域选择性腈水解酶在化学品合成中的应用。     

可溶性环氧化物水解酶脲类抑制剂的研究进展

可溶性环氧化物水解酶(Soluble epoxide hydrolases,sEH)是一种能代谢环氧脂肪酸的酶,它在哺乳动物中广泛存在,能将内源性环氧二十碳三烯酸(Epoxyeicosatrienoic acids or EETs)转化为二羟基二十碳三烯酸(Dihydroxy epoxyeicosatrienoic acids or DHETs)。内源性EETs是由花生四烯酸(Arachidonic acid or AA)经细胞色素P450氧化而来,它是生物体内重要的信号分子,具有调节离子转运和基因表达、血管扩张、抗炎等作用。在动物体内,有很多种途径可以降解EETs,其中sEH将EETs代谢为DHETs是最主要的代谢途径,使EETs的浓度降低,生理活性下降,从而使体内的血压升高,并进一步影响肾脏,心脏等功能。研究表明,抑制sEH的活性可治疗多种心血管疾病及炎症。因此开发新型sEH的抑制剂在治疗相关疾病中具有很好的应用价值。主要概述了sEH的抑制剂的作用机理以及抑制剂研究的最新进展,并展望了抑制剂今后的研究方向。     

用TPPAlX络合物引发环氧化物的聚合

介绍了用５，１０，１５，２０四苯基卟啉铝（ＴＰＰＡｌＸ）络合催化体系引发环氧化物聚合工艺。该聚合工艺显示出一种“不死”特性，产物具有均一的链长和极窄的分子量分布，数均分子量（Ｍｎ）可通过改变单体与引发剂的摩尔比来控制，在Ｌｅｗｉｓ酸存在下可大大加快聚合反应速率。