基于氯过氧化物酶的催化体系及其在药物合成中的应用

氯过氧化物酶（Chloroperoxidase, CPO）具有与其它血红素过氧化物酶不同的独特的活性位点结构，是应用前景广泛的生物催化剂。氯化是很多药物合成中常用的反应，本课题组旨在制备各种CPO修饰电极、利用生物酶催化具有很高的选择性的同时，结合应用电化学方法实现CPO催化下的定位氯化，进行没有或很少副产物的抗生素药物的"绿色"合成。重点探索CPO催化药物合成的最佳实验条件，并研究和探讨相关的反应机制。.课题组设想的通过电化学方法原位产生启动反应所需的过氧化氢，可控性强、基本解决了常规的CPO催化体系中因加入过氧化氢的量不当而导致酶失活的问题。与已有的液相CPO催化反应方法相比较，本法的CPO的用量少，并有望实现反复使用，大大提高反应的总转化数（total turnover number, TTN），是一种新型的高效、长寿和环境友好的生物催化膜。本课题具有重要的基础研究和实际应用价值。

生物酶催化剂是一类无毒、清洁、高效的催化剂，使用生物酶作催化剂，可减少有毒有害物的排放，有利于环境保护，完全符合绿色化学的要求。.氯过氧化物酶（Chloroperoxidase, CPO）具有与其它血红素过氧化物酶不同的独特的活性位点结构，是应用前景广泛的生物催化剂。由于CPO结构上的特殊性，对烯烃的卤化、环氧化、羟基化和有机硫化合物的磺化氧化具有的手性催化活性等引起了广泛的关注。但是作为氧供体的H2O2很容易导致酶失活、降低酶的催化效率。所以已经发展了一些更加温和而高效利用CPO的方法，但目前大都存在CPO无法反复利用、需要控制过氧化氢加入而导致的反应装置复杂、过程繁琐等问题。.课题组利用类生物膜（DDAB）、碳纳米管、金纳米粒子、电化学聚合L-赖氨酸等多种材料、探索了CPO的固定化方法，并利用电化学等技术对各种方法制备的CPO修饰电极性能进行了表征，优化并确定了CPO修饰电极的最佳制备方法和条件，为后续的催化有机合成反应奠定了扎实的基础。. 将固定了CPO的修饰电极用作工作电极，在一定的电位下电解，利用原位产生的过氧化氢催化氯化、氧化等反应，利用紫外可见光谱、高效液相色谱、气相色谱、质谱和核磁共振等对催化产物进行了表征，结果显示，可催化一氯二甲酮氯化为二氯二甲酮、催化岩白菜素的氯化反应、可催化肉桂醇氧化为肉桂醛。.基于Chi/CPO-DDAB-Nafion/GC修饰电极的体系还可以催化万古霉素的定位氯化。但催化产物随恒电位电解时间的变化而改变。反应刚开始的1小时以内，主要产物为一氯万古霉素，4小时以内以二氯万古霉素产物为主，进一步延长电解时间，万古霉素的转化量不再变化。经过固相萃取柱纯化的万古霉素氯化产物经核磁氢谱鉴别确定在7号环上发生氯化反应。.项目组开发的通过电化学方法原位产生启动反应所需的过氧化氢，可控性强、基本解决了常规的CPO催化体系中因加入过氧化氢的量不当而导致酶失活的问题。与已有的液相CPO 催化反应方法相比较，本法的CPO 的用量少，并可实现反复使用，大大提高反应的转化率，是一种新型的高效、长寿和环境友好的生物催化膜体系，还未见同类研究工作报道