可见光/酶双催化体系催化的烯酮不对称环加成反应及机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21672174
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0707.化学生物学理论、方法与技术
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Chemistry brings all sorts of convenience to us, but at the meantime it also causes pollution and the huge consumption of energy and raw materials. Thus, nowadays, looking for clean and sustainable energy has become the most important and the most urgent problem. After millions of years of evolution, photosynthesis, especially, its electron or energy transfer path way and method, provides a model for scientists to learn and mimic the nature, and it also becomes a source of inspiration for human to develop and utilize the solar energy. In view of above points, we innovatively propose the study of combining enzymatic catalysis with photoredox catalysis. (1) Design: Using photosensitizer to activate reaction substrates under visible light irradiation; at the same time, using enzyme to control the stereoselectivity of the reaction through asymmetric environment of enzyme active site. (2) Aim: To develop new asymmetric synthesis method. (3) Research contents: Using ketene cycloaddition as a model, to screen and find out the dual catalysis system of enzymatic catalysis and photoredox catalysis with high reactivity and stereoselectivity; furthermore, to apply the developed mothed in the synthesis of a natural product; to explore the catalytic mechanism of the dual catalytic system. (4) Significance: The project, if successfully implemented, would be able to expand the research and application of the enzyme and light catalysis respectively and enrich the types of asymmetric catalysts, organic catalytic models and approaches.
化学给人类带来各种便利的同时也带来了严重的环境污染、巨大的能源和原材料消耗。寻找可持续的洁净能源是当前最重要和最紧迫的科学问题。经过千万年进化几近完美的光合作用,其电子或能量转移的路径和方法为人类学习和模仿自然以开发利用太阳能提供了借鉴。本申请模仿光合作用,创新性地开展可见光催化结合酶催化的双催化体系的研究。(1)设想:光敏剂在可见光激发下活化反应底物,酶在协同催化的同时通过其活性位点的不对称环境控制反应的立体选择性,促使反应高效进行。(2)目标: 发展新的不对称合成方法。(3)研究内容:以烯酮的环加成反应作为模型反应;筛选高反应活性和立体选择性的可见光/酶双催化体系;发展新的不对称合成方法学并应用于天然产物的合成;探索双催化体系的催化机理。(4)意义:本项目的成功实施,将拓展酶催化和光催化各自的研究和应用范围;丰富不对称催化剂的种类和不对称催化反应的类型;发现新的催化模式和新的反应途径。

结项摘要

化学给人类带来各种便利的同时也带来了严重的环境污染、巨大的能源和原材料消耗。寻找可持续的洁净能源是当前最重要和最紧迫的科学问题。经过千万年进化几近完美的光合作用,其电子或能量转移的路径和方法为人类学习和模仿自然以开发利用太阳能提供了借鉴。本申请模仿光合作用,创新性地开展可见光催化结合酶催化的双催化体系的研究。通过四年的研究,我们完成了:1. 首次实现了水解酶的非天然催化活性与可见光催化相结合,并用于对映选择性有机合成,发展了可见光催化/酶催化从2-芳基吲哚直接不对称一锅法合成2,2-二取代吲哚-3-酮的方法,并将此方法应用于天然产物Incargranine B的骨架构建;2. 可见光和酶接力催化策略:通过酶缓慢水解氨基酸酯,达到调控可见光催化脱羧的速率,实现可见光/酶催化的吲哚氨烷基化;3. 酶和光接力催化合成1,3-恶嗪衍生物,通过酶催化的水解反应开启可见光催化脱羧/Mannich/加成/分子内环化反应,发展了一锅化合成1,3-恶嗪衍生物等重要合成方法。

项目成果

期刊论文数量(38)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Photoenzymatic Approaches in Organic Synthesis
有机合成中的光酶法
  • DOI:
    10.1002/ajoc.201900427
  • 发表时间:
    2019-09-02
  • 期刊:
    ASIAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Chen, Jie;Guan, Zhi;He, Yan-Hong
  • 通讯作者:
    He, Yan-Hong
Anti-selective direct asymmetric Mannich reaction catalyzed by protease
蛋白酶催化的抗选择性直接不对称曼尼希反应
  • DOI:
    10.1016/j.tetlet.2019.03.031
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    Tetrahedron Letters
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Chen Yu Jue;Xiang Yang;He Yan Hong;Guan Zhi
  • 通讯作者:
    Guan Zhi
Metal-free visible-light-promoted intermolecular [2+2]-cycloaddition of 3-ylideneoxindoles
无金属可见光促进的 3-亚叉吲哚分子间 [2 2]-环加成
  • DOI:
    10.1016/j.tet.2017.02.035
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Tetrahedron
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Wu Ling-Ling;Yang Gao H.;Guan Zhi;He Yan-Hong
  • 通讯作者:
    He Yan-Hong
Amide Synthesis from Thiocarboxylic Acids and Amines by Spontaneous Reaction and Electrosynthesis
硫代羧酸和胺通过自发反应和电合成合成酰胺
  • DOI:
    10.1002/cssc.201900814
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemsuschem
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Tang Li;Matuska Jack H;Huang Yu Han;He Yan Hong;Guan Zhi
  • 通讯作者:
    Guan Zhi
Metal-free visible light driven synthesis of tetrahydroquinoline derivatives utilizing Rose Bengal
利用玫瑰红无金属可见光驱动合成四氢喹啉衍生物
  • DOI:
    10.1016/j.tet.2017.06.030
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Tetrahedron
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Xin Jing-Rui;Guo Jun -Tao;Vigliaturo Dominic;He Yan-Hong;Guan Zhi
  • 通讯作者:
    Guan Zhi

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其他文献

其他文献

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何延红的其他基金

酶的改造:可见光/酶催化的不对称C-N键精准构建
  • 批准号:
    21977084
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    65 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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