脂肪酶-乙酰胺协同催化的加成反应及多组份串联反应研究

【作者】 陈晓阳； 吴起； 林贤福；

【机构】 浙江大学化学系；

【摘要】 南极假丝酵母脂肪酶B（CAL-B）是用途最为广泛的脂肪酶之一,不仅能用于催化水解/酯化反应,人们还发现CAL-B对于加成反应也表现了一定的催化活性。Berglund课题组第一次报道了CAL-B催化碳碳键的Michael加成反应^[1],但是Michael供体仅仅局限于比较活泼的1,3-二羰基化合物,而对于反应活性比较低的单酮类底物基本不能催化反应。我们课题组最近发现在反应体系中加入乙酰胺作为添加剂,底物适用性能扩展到活泼性一般的单酮类化合物,同时利用实验证明了乙酰胺在反应中的作用是通过氢键活化单酮类Michael供体,从而推动了反应的进行^[2]（图1）。随后我们发现脂肪酶CAL-B和乙酰胺的催化体系同样适用于芳香醛和环己酮的aldol反应,在上述的Michael加成和aldol反应中,CAL-B和乙酰胺作为催化剂缺一不可。多组分反应具有操作方便、原料简单易得、不需中间体分离等诸多优点^[3],为了拓宽脂肪酶-乙酰胺协同催化体系的应用,我们将环己酮、对硝基苯甲醛、硝基苯乙烯放在一个反应体系中用CAL-B和乙酰胺催化,以期得到Michael/aldol串联反应产物,但出乎意料的是,产物以一种橘黄色的晶体为主,经表征确认其结构为一种复杂的螺噁嗪类化合物（图2a）。我们以较高的产率共合成了二十多种螺环产物,同时发现这种螺环化合物都有很强的荧光效应,能发出紫色或者绿色的荧光,量子效率最高可达0.87。我们进一步通过酶定向突变、同位素标记、合成中间体等手段对反应机理进行探讨。更多还原