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近代化学前沿

第一篇：近代化学前沿有机合成中的生物催化07级化学三班郑黄涛背景介绍近年来生物科学发展迅速，酶科学方面研究颇多，许多人将微生物转化或者酶转化技术应用在有机化学合成中，在各方面取得了长足的进步。许多复杂有机化合物的合成工艺中的某些重要反应都已可以用生物转化或是微生物转化替代。尤其随着对单一对映体功能的药物需求量的增长，生物催化也已经用于不对称合成中。研究对象生物催化指的是，利用某种酶将有机合成原料（底物）转化为另一种物质（产物）。在通常的生物体内，酶仅作为一种生物催化剂，催化生物新陈代谢中必须的反应，但它的催化作用并不局限于生物自身的物质，同时也能转化外源物质，即催化非天然反应。相对于传统的有机合成方法，酶催化有以下一些优势：1、高效率通常情况下，相比于传统催化剂，酶促反应可以将速率提高108-1010倍，有时甚至高达1014倍，大大超出传统催化剂催化能力[1]。2、环境友好传统的有机合成催化剂，有些需要强酸强碱高温高压这样的苛刻条件，实现这些条件需要耗费大量的能源，有些催化剂含有Cd2+、Hg2+等重金属离子，甚至CN-这样的剧毒物质，对环境也是大大的不利。而酶本身来源于生物体系，自然是可以被自然界降解的。3、温和条件使用，大大避免了副反应4、酶彼此相容[2]由于各种酶催化条件相似，专一性又强，由此可以采用一锅煮地方法，连续催化多步反应，省去了转移中间体的麻烦。5、强选择性酶促反应就很强的选择性特别是立体选择性，因此可用于不对称合成。研究方法针对各类生物催化反应，改变影响生物转化速率的各个因素，比如微生物种类及培养方法、反应介质、底物结构以及一些物理因素如氧的供应、搅拌系统、搅拌程度和温度等，以研究各种条件下的转化速率。国内外研究现状当今生物转化领域已经进入了充满活力蓬勃发展的阶段，在当今有机合成中酶已经占据重要地位[3~5]。此领域的重点研究方向就是其在手性药物合成中的应用。由于生物体对药物手性要求非常高，往往只有一种对映体有药效，另一种无药效甚至有毒性，于是药物的手性合成就显得尤为重要。酶本身源自生物体系，有很强的立体选择性，在此方面自然极其有用。一个有代表性的例子是先锋霉素的生产，当用化学—酶法时，制备步骤有以前的l0步减少到了6步[6]。水解酶由于对底物要求宽泛，对映选择性高，不需要辅酶因子，最常用于有机物生物转化，对水解酶的研究最多，应用也最多。[7]随着化学家对非天然化合物生物转化研究的加深，也促进了越来越多的不同形式与纯度的的酶的商业开发与应用。[8]研究前景展望此领域有待开发一套简单的模型以帮助预测一个给定反应的立体化学结果。另外还需要寻找更丰富的可用于生物转化领域的酶，以扩大该领域的应用面。总之，随着人们对绿色化学的重视，以及对有机产品手性要求的提高，有机合成中生物转化的应用将越来越宽泛，相信它在不久的将来将会体现出不可估量的价值！参考文献1、2、3、4、5、6、MengerFM(1993)Acc.Chem.Res.26:106Onlyproteasesareexceptionstothisruleforobviousreasons.TurnerMK(1995)TrendsBiotechnol.13:253FaberK,FranssenMCR(1993)TrendsBiotechnol.11:461FaberK(1997)PureAppl.Chem.69:1613Bruggink,A.InEnzymesinAction,GreenSolutionsforChemicalProblems,Eds.;Zwanem-burg.B.,Mikolajcyky,M.;Kielbasinsky,p.,NatoScienceSeries,KluwerAcademicPublishers,Dordrecht,2000,pp.449~458.Faber，K．BiotransformationsinOrganicChemistry，4thed．，Springer-Verlag，Berlin，2O0O．WhiteJS,WhiteDC(1997)SourceBookofEnzymes.CRCPress,BocaRaton7、8、第二篇：化学前沿课程感想对《化学前沿》系列讲座的感想高采化基1101班20110902203很荣幸我能够选修这一学期的《化学前沿》这一门很有意义的课程，通过听24位优秀的化学界的专家的讲座，感受颇丰。通过老师们介绍各自的研究项目与研究成果，以及他们的未来的研究目标，我了解了化学研究的各个领域，对化学科研道路有了更深的认识。在大三下学期这一关键的时期，对于我们这些即将面对读研选导师的学生来说，这些讲座是一个很大的帮助。对于这些专家的讲座，我个人觉得都是非常优秀的，他们在各自的领域都取得了特别显著的