几种结构刚性的二腈和二酰胺的去对称化生物转化反应和机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21502202
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0111.仿生与绿色合成
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Biotransformations have become an important method in organic synthesis owing to their high efficiency, excellent selectivity and mild reaction conditions. In contrast to the plethora of studies on the biotransformations of racemic nitriles and amides, enantioselective desymmetrization of prochiral and meso-dinitriles and diamides are very rare. And the mechanism of biocatalytic desymmetrization remains largely unexplored. In this project, we will design and synthesize novel prochiral and meso-dinitriles and diamides bearing rigid backbones, and develop their biotransformations under whole cell catalysis to synthesize highly enantiopure carboxylic acids and derivatives. The effects of electronic nature and steric hindrance of the substituents on efficiency and enantioselectivity of the biotransformations will be systematically investigated to find the rules of biocatalytic desymmetrization. On the base of the obtained gene sequence of the amidase, computational method will be applied to construct the protein domain, active center and study the enzyme-substrate interactions, in order to explore the enantioselective mechanism. Taking the enantiopure carboxylic acids and derivatives as the key starting materials, high efficient transformations will be developed to explore their applications in the synthesis of chiral drugs and bioactive compounds.
生物转化反应因其高效、高选择性和温和的反应条件已成为有机合成的重要方法,对各种外消旋腈和酰胺的动力学拆分生物转化反应已有大量报道,但是对于二腈和二酰胺的去对称化生物转化反应研究仍然较少,且对于酶催化去对称化生物转化反应的规律和机理的认识十分有限。本项目拟设计并合成新型的具有刚性结构的二腈和二酰胺底物,系统研究其去对称化生物转化反应,建立高效高选择性光学纯羧酸及其衍生物的合成方法学;考察底物结构中不同取代基的立体效应和电子效应对反应效率和选择性的影响,总结去对称化生物转化反应的规律,特别是手性识别规律;在获取酶的结构基因基础上,借助计算机辅助建模,阐释酶的结构域和活性中心,通过底物对接手段研究酶的催化机理和识别机制,并用来指导底物的分子设计;以所获得的光活性羧酸和酰胺为关键起始原料,发展高效生物催化-化学方法合成手性药物分子和生物活性分子。

结项摘要

本项目系统的考察了酰胺水解酶催化的内消旋环状二酰胺和前手性戊二酰胺类底物的去对称化生物转化反应并研究了酶-底物手性识别机理。取得了以下三方面进展:1) 设计并合成了内消旋环状二酰胺类底物,其去对称化生物转化反应具有较高的效率和对映选择性,能够以高达95%产率和大于99% ee值获得相应羧酸衍生物,并结合高效的化学转化合成了多种结构新颖且具有潜在应用价值的手性恶唑烷酮类化合物;2) 设计并合成了前手性戊二酰胺类底物,其去对称化生物转化反应可以得到相应手性羧酸衍生物,且该反应的效率和对映选择性受底物取代基的较大影响;3) 利用模拟计算和设计控制实验的方法研究了酶-底物手性识别机制以及酶高对映选择性的来源,并建立了底物与酶手性识别的模型。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Biocatalytic Desymmetrization of Dinitriles in Organic Synthesis
有机合成中二腈的生物催化去对称化
  • DOI:
    10.6023/cjoc201605009
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Chinese Journal of Organic Chemistry
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Ao Yufei;Wang Qiqiang;Wang Dexian
  • 通讯作者:
    Wang Dexian
Biocatalytic Desymmetrization of Prochiral 3-Aryl and 3-Arylmethyl Glutaramides: Different Remote Substituent Effect on Catalytic Efficiency and Enantioselectivity
前手性 3-芳基和 3-芳甲基戊二酰胺的生物催化去对称化:不同的远程取代基对催化效率和对映选择性的影响
  • DOI:
    10.1002/adsc.201800956
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Advanced Synthesis & Catalysis
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Yu-Fei Ao;Li-Bin Zhang;Qi-Qiang Wang;De-Xian Wang;Mei-Xiang Wang
  • 通讯作者:
    Mei-Xiang Wang

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其他文献

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敖宇飞的其他基金

基于去对称化反应的酰胺水解酶催化机制研究及定向改造
  • 批准号:
    21977098
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    66 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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