金属配合物-血清白蛋白杂化酶的分子设计及其在催化硫醚不对称氧化中的应用研究

The asymmetric synthesis of sulfoxides have attracted a great deal of interest in the past three decades due to their use as chiral auxiliaries in a broad range of synthetic reactions and chiral drugs. In our project, we focus on not only design and synthesis of transition metal complexes with amide ligands, but also preparation and characterition of new metalloenzymes constructed with serum albumin and the metal complexes. These artificial metalloenzymes can be applied in the asymmetric oxidation of sulfoxides. The interaction between the metallozenzyme and substrates, the structure-activity relationship, enantioselectivity of the enzyme are studied in this project. Through this studies, stable, environmentally friendly,high enantioselectivity, and cheap metalloenzymes are prepared for the research of biochemistry and biotechnology. The new study mothod will be provided for design and synthesis of new enzymes with high catalytic reactivity.

手性亚砜不仅作为重要的手性辅助试剂被用于不对称合成反应，还因其具有活性亚磺酰基团而广泛应用于医药领域，因此通过硫醚不对称氧化反应合成亚砜的研究一直倍受关注。本项目拟设计合成一系列具有氧化活性的酰胺过渡金属配合物，并将其与血清白蛋白进行杂化，构建出能够不对称催化氧化硫醚的高活性、高选择性的新型金属配合物-蛋白质杂化酶，此项研究具有潜在应用前景，是一项探索性的基础研究领域。项目将对新型配合物-蛋白质杂化酶的结构和性质进行详尽地研究；探索杂化酶与底物的相互作用；研究酶的催化氧化活性和立体选择性，了解其催化中间体的结构性质；探讨酶的结构-性质-反应-功能之间的关系，为生物化学、生物技术以及药物应用构建高稳定性、高活性、高立体选择性、环保、廉价的金属蛋白酶，并为设计合成新型高效生物酶提出新的研究思路。

完成了六个系列配体的合成、并合成了它们的金属配合物，对配合物进行了结构表征，其中测得了十个配合物的晶体结构。对金属配合物与蛋白质杂化过程进行了研究，得到了12个金属配合物-蛋白质杂化酶，从光谱、分子对接等方法对它们的结合及结合后的位点等进行了探讨，并对杂化蛋白的催化反应进行了条件优化，就其催化硫醚的不对称氧化进行了研究。通过本项目的研究可以得出，蛋白质能够有效地提高配合物的催化活性，对立体选择性的提高尤其重要，这可以归功于蛋白质复杂结构，其疏水空腔为配合物提供了有效的空间，其手性环境是手性催化的保障。目前陆续投稿国外化学类专业刊物，与课题相关的研究成果已发表论文19篇，其中SCI收录18篇，培养了2名博士和9名硕士研究生。