设计改造羧酸还原酶合成医药中间体(S)-2-氨基丁醇

(S)-2-氨基丁醇同时具有羟基及氨基官能团,是多种重要药物分子的关键手性中间体,生物合成(S)-2-氨基丁醇尚缺少有效的酶元件。以塞格尼氏菌(Segniliparus rugosus)来源的羧酸还原酶SrCAR为研究对象,通过对实验室已有SrCAR突变文库进行筛选测试,结合活性位点共进化分析,同时利用组合活性中心饱和突变策略(Combinatorial active-site saturation test,CAST)构建新的突变体文库,经测试最终获得优势突变体XH7(G430V/E533F/A627N)。该突变体催化底物N-Boc-(S)-2-氨基丁酸到醛产物的活性(kcat/Km)较野生型SrCAR提高2.1倍,热熔值(Tm)提升2.3℃。进一步通过引入荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)来源的醇脱氢酶PfADH,可还原N-Boc-(S)-2-氨基丁醛到醇产物。XH7和PfADH的双酶共表达体系反应5 h即可将20 mmol/L底物实现几乎完全转化,转化率达到99%,并经脱Boc保护与分离纯化获得终产物(S)-2-氨基丁醇,得率为60%。通过分子动力学模拟解析最优突变体活性及热稳定性提高的分子机制,为SrCAR酶设计改造提供新的研究思路,拓展酶法合成(S)-2氨基丁醇的生物酶工具箱,可为类似高附加值医药中间体的生物合成提供理论和实践指导。

1,3-二甲基咪唑-2-羧酸盐辅助制备SnO_(2)量子点及其对乙醇的气敏性

为了制备气体灵敏度良好的SnO_(2)量子点,以聚乙二醇200(PEG200)为分散剂,采用咪唑基离子液体前驱体1,3-二甲基咪唑-2-羧酸盐辅助制备粒径约为4 nm、气敏性良好的SnO_(2)量子点。利用X射线衍射仪、高分辨率透射电镜对SnO_(2)量子点的物相结构和微观形貌样品进行表征,通过傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见分光光度计和比表面积分析仪测试SnO_(2)量子点的纯度、光学性质和比表面积,并采用气敏测试系统检测SnO_(2)量子点对乙醇气体的灵敏度。结果显示:制备的SnO_(2)量子点颗粒大小均匀,比表面积为123.89 m^(2)/g,对可见光透过率达90%以上,乙醇气敏性能优良;在250℃,乙醇体积分数为300×10^(-6)时,SnO_(2)量子点的灵敏度可达195.34。

基于2-(3-吡啶基)-1H-吡唑-苯羧酸的三种镉(Ⅱ)配合物晶体结构、荧光表征和Hirshfeld表面分析

基于2⁃(3⁃吡啶基)⁃1H⁃吡唑-苯羧酸(Hppb)配体,成功合成3种溴离子参与配位的不同Cd(Ⅱ)配合物[Cd(Hppb)_(2)Br_(2)](1)、[Cd_(2)(ppb)_(2)Br_(2)](2)和[Cd(Hppb)Br_(2)]n(3),并确定了其结构特征。在3种配合物中,Cd(Ⅱ)离子、配体、溴离子的比例分别为1∶2∶2、1∶1∶1、1∶1∶2,最终得到单核(0D)、双核(0D)、一维骨架的不同结构。配合物1中的Cd(Ⅱ)配位环境为轻微扭曲的八面体几何结构,而配合物2和3的中心离子则显示出扭曲的四方锥几何结构。3个配合物的ppb-或Hppb配体的连接模式存在明显差异。在配合物1中,2个Hppb配体为μ_(1)⁃κN,N'配位模式。而在配合物2中,2个ppb-配体为μ_(2)⁃κN,N'∶κO配位模式,并且作为2个μ1,1桥连接2个Cd(Ⅱ)离子形成双核结构单元,2个Cd离子之间的距离为0.4091(4)nm。在3中,中性Hppb配体为μ_(2)⁃κN,N'∶κO配位模式,并通过μ1,6桥连接Cd(Ⅱ)离子,沿b轴形成一维无限延长的链。利用Hirshfeld表面分析和二维指纹图对这3种配合物进行了研究。此外,配合物1~3的光致发光特性表明,配位阴离子Br-对Cd(Ⅱ)配合物的荧光发射有很大影响。

湿气环境中CO_(2)-H_(2)S在α-Fe(110)密排面上吸附与点蚀机理研究

目的从微观尺度探究CO_(2)-H_(2)S(CO_(2)和H_(2)S共存)在湿气管道顶部的吸附特性,进而揭示点蚀机理。方法基于密度泛函理论的第一性原理,利用Materials Studio构建CO_(2)、H_(2)S和CO_(2)-H_(2)S在α-Fe(110)密排面的吸附模型,对CO_(2)、H_(2)S和CO_(2)-H_(2)S在α-Fe(110)面的吸附能、局域态密度、分波态密度和差分电荷密度进行仿真;利用高温高压釜模拟CO_(2)-H_(2)S-Cl^(-)腐蚀环境,分析L360钢在湿气环境中的腐蚀行为;最后,揭示含Cl^(-)湿气管道顶部CO_(2)-H_(2)S吸附机制与点蚀机理。结果CO_(2)、H_(2)S、CO_(2)-H_(2)S及CO_(2)-H_(2)S-Cl^(-)在最稳定位置时的吸附能分别为-4.065、-3.961、-8.538、-12.775e V,表明相较于CO_(2)与H_(2)S单独吸附,CO_(2)-H_(2)S在α-Fe(110)面的吸附能更负,Cl^(-)会进一步降低CO_(2)-H_(2)S的吸附能;且CO_(2)在与H_(2)S竞争环境电子中占优势;Cl^(-)会使CO_(2)-H_(2)S的局域态密度峰值降低,转移趋势为失去电子,基体和腐蚀介质的电子向着低能级跃迁释放出更多能量,进而加强了Fe与CO_(2)-H_(2)S间的化学键强度;Cl^(-)的2p轨道与Fe的3d轨道在-6.8 eV和-5.7 eV发生重叠,Cl^(-)被吸附到Fe表面并与Fe形成化学键生成氯化物,进而改变腐蚀产物膜的组分与结构,削弱产物膜的致密性和稳定性,减弱腐蚀阻抗力。在含Cl^(-)湿气的CO_(2)-H_(2)S环境中,液相中的Cl^(-)浓度升高,使L360钢的气相平均腐蚀速率逐渐增大,最高达2.935mm/a,点蚀越发严重。结论CO_(2)与H_(2)S在α-Fe(110)面吸附存在一定的协同和竞争作用,协同促进金属的腐蚀,FeCO3会优先沉积成膜,但H_(2)S会抑制FeCO3的生长,腐蚀产物以FeS为主;Cl^(-)会增强CO_(2)-H_(2)S与α-Fe(110)面间的作用力,弱化腐蚀产物膜层的保护性,进一步加速金属腐蚀、尤其是点蚀。

不同碳源的生物质炭-磷化铁/零价铁的制备及对水中3,4,5,6-四氯吡啶-2-羧酸的去除

改性生物炭材料在环境污染物去除中的应用越来越广泛.本文以鸡粪(CM)、咖啡渣(CG)、活性污泥(SL)等3种废弃生物质为碳源,制备了3种生物质炭-磷化铁/零价铁复合材料(BC-Fe_(x)P/Fe).这些材料主要由生物质炭、磷酸铁、磷化铁、零价铁或碳化铁及氧化铁组成.用于降解水中的3,4,5,6-四氯吡啶-2-羧酸(TCPA)时,以活性污泥为碳源的SL-Fe_(x)P/Fe材料对TCPA的去除效果明显优于以鸡粪为碳源的CM-Fe_(x)P/Fe和以咖啡为碳源的CG-Fe_(x)P/Fe材料,而且SL-Fe_(x)P/Fe对TCPA的降解受pH影响较小.在中性pH反应6 h后,CM-Fe_(x)P/Fe、CG-Fe_(x)P/Fe和SL-Fe_(x)P/Fe对10 mg·L^(-1)的TCPA的降解率分别为90.1%、71.1%和100%,矿化率分别为33.25%、22.61%和64.27%.掩蔽实验和电子自旋共振(ESR)结果表明,SL-Fe_(x)P/Fe体系存在多种活性氧物质.使用前后材料的X射线晶体衍射和X射线光电子能谱分析,材料中的Fe_(x)P、Fe3C、Fe和氮掺杂生物质炭均在有机污染物的降解过程中发挥了作用.

西司他丁中间体(+)-(S)-2,2-二甲基环丙羧酸的合成

目的:合成(+)-(S)-2,2-二甲基环丙羧酸。方法:以2,2-二甲基环氧乙烷和三乙基膦醋酸酯为原料,经Witting环化生成三元环制备外消旋2,2-二甲基环丙羧酸,用L-(-)-薄荷醇为拆分试剂拆分得到光学活性目标化合物。结果:成功合成出(+)-(S)-2,2-二甲基环丙羧酸,拆分收率提高到26.8%。结论:此方法操作简便,成本较低,收率较高,适于大量生产。

由苯-1,2,4-三羧酸-1,2-酐和羟乙基哌嗪合成酰胺键、叔氨和酯键交替排列的水溶性超支化聚合物

基于官能团非等活性原理 ,由商品化多组分单体一步法合成了超支化聚合物 .用苯 1,2 ,4 三羧酸 1,2 酐 (BTAA)与羟乙基哌嗪 (HEPZ)为原料 ,利用氨基和羟基反应活性不同 ,制备了结构非对称超支化聚酰胺 -酯 .分别用红外、核磁共振确定了所得聚合物的结构 .该聚合物分子骨架中含有交替排列的酰胺键、叔氨和酯键 ,易溶于水 .本合成方法原料易得、工艺简单 。

6-氟-4-羟基-3-氧代-3,4-二氢喹喔啉-1(2 H)-羧酸叔丁酯的合成、晶体结构及抗肿瘤活性研究

喹喔啉类化合物由于具有显著的生物活性而被广泛应用于医药、化工领域,特别是抗癌药物研发领域。本文通过四步反应法首次合成了6-氟-4-羟基-3-氧代-3,4-二氢喹喔啉-1(2 H)-羧酸叔丁酯,经溶液结晶法获得其单晶体。晶体学分析表明,该化合物属单斜晶系,空间群C2/c,晶胞常数a=1.28663(10)nm,b=2.25249(17)nm,c=1.01564(7)nm,Z=8,ρ_(c)=1.359 g·cm^(-3),R=0.0538,R_(w)=0.1406。在B3LYP/6-311+G(2d,p)模式下使用密度泛函理论(DFT)计算了该化合物的最佳结构,与X射线单晶衍射确定的晶体结构基本一致。抗肿瘤活性研究表明其有良好的抗肿瘤作用。此外,通过DFT计算了分子的静电势和前沿分子轨道。

固体超强酸SO_4^(2-)/Fe_2O_3催化N,N-二乙氨基乙醇与含芳香环的羧酸的酯化反应

用固体超强酸SO2-4/Fe2O3催化N,N 二乙氨基乙醇与9个含芳香环羧酸的酯化反应,合成了9个相应的酯,产率在75%～95.6%之间.讨论了不同的固体超强酸及催化剂用量,溶剂和反应温度,反应时间等因素对酯化产率的影响.实验结果表明:当催化剂用量占反应物总量的3.4%～3.8%,溶剂为二甲苯,反应温度140℃,反应时间6h的条件下,酯化产率最高.

酸性组分对N,N′-二(2-羟丙基)哌嗪吸收/解吸SO_2性能的影响

通过添加硫酸、盐酸和氢氟酸模拟研究了SO3、HCl和HF三种酸性气体对N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪(HPP)吸收解吸SO2性能的影响。研究结果表明,随着吸收液中硫酸、盐酸和氢氟酸的浓度逐渐增大,吸收液的饱和吸收量和脱硫率逐渐降低,解吸率逐渐增大。添加相同浓度H+的硫酸和盐酸对HPP吸收SO2性能的影响效果基本相当,且大于相同浓度H+的氢氟酸。每摩尔吸收液中添加0.5 mol硫酸或1 mol盐酸,吸收液饱和吸收量减少0.47mol mol 1;每摩尔吸收液中添加1 mol氢氟酸,饱和吸收量减少0.44 mol mol 1,饱和吸收量的理论计算值与实验值偏差率小于±1%。

(1R,2S)-2-氟环丙胺对甲苯磺酸盐合成工艺的改进

研究了(1R,2S)-2-氟环丙胺对甲苯磺酸盐的合成工艺。以丁二烯为原料,经过成环、氧化、还原、拆分等反应,设计合成(1S,2S)-2-氟环丙甲酸,通过考察与优化确定了最佳反应条件;进一步制得目标产物(1R,2S)-2-氟环丙胺对甲苯磺酸盐,产物收率达到75%。

N-(2-羟乙基)哌嗪溶液吸收/解吸SO_2的性能研究

文章通过亚硫酸钠溶液研究SO32-浓度和添加不同阴离子对溶液中S（Ⅳ）氧化率的影响。通过静态法和加热法分别研究N-（2-羟乙基）哌嗪溶液吸收/解吸SO2的性能,并推测了N-（2-羟乙基）哌嗪溶液吸收/解吸SO2的机理。结果表明,SO32-浓度在0.081.0 mol/L范围内,随着SO32-浓度的增大,S（Ⅳ）氧化率明显降低,当SO32-浓度高于1.0 mol/L,S（Ⅳ）的氧化率降低程度减小;Cl-、SO42-、PO43-和SO32-离子均能够降低S（Ⅳ）的氧化率,且差别不大。选用50%的N-（2-羟乙基）哌嗪溶液吸收SO2,溶液中SO32-浓度高,可有效地抑制溶液中S（Ⅳ）的氧化,解吸率达80.5%,且实验结果与所推测的N-（2-羟乙基）哌嗪溶液吸收/解吸SO2机理相一致。

噻吩-2,3-二羧酸的电合成

以3-甲基噻吩为原料,通过电卤化、格氏反应、间接电氧化三步合成目标产物噻吩-2,3-二羧酸。考察了电卤化过程中电流密度、温度对2-溴-3-甲基噻吩收率的影响。在此过程中电卤化试剂采用溴化钠,产品收率可达85.5%且能够更好的满足格氏反应中底物活泼性的考究。通过格氏反应合成了3-甲基-2-噻吩羧酸,主要对其反应时间与收率的关系进行了考察,较优反应时间为6 h,产品收率最高达87.8%。以间接电氧化法合成噻吩-2,3-二羧酸,分别考察了电流密度、电解温度、基质氧化温度、投料比、反应时间等因素对反应的影响,较优工艺下收率为87.6%。噻吩-2,3-二羧酸的整个电合成的过程中均无采用传统有毒有害的卤化剂与氧化剂,对环境友好,三废排放少,且过程简单,产物易分离,能够获得较高的产品收率。

化学酶法合成光学纯(S)-1,2,3,4-四氢喹啉-3-羧酸的研究

采用化学酶法以消旋体苯丙氨酸和多聚甲醛为起始原料,用氢溴酸作为催化剂,经Pictet Spengler反应、酯化、脂酶催化水解等过程合成了光学纯的(S)-1,2,3,4-四氢喹啉-3-羧酸(Tic)。对Pictet Spengler反应和脂酶催化水解进行了工艺优化。Pictet Spengler反应的最佳条件是:n(苯丙氨酸)∶n(多聚甲醛)∶n(HBr)=1∶1 4∶8 8(HBr使用其40%质量分数的水溶液),反应温度为60℃,消旋体Tic收率为87 1%。脂酶催化水解的最适宜条件是反应温度为30℃,酶和底物的质量比为0 2,pH值为7 5,可得到光学收率e.e%>99%、化学收率49.1%的(S)-Tic。

R,S-1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪在大鼠血浆中代谢产物的研究

目的研究R,S-1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪(naftopidil,NAF)在大鼠血浆中的代谢产物。方法用LC/MS法对大鼠口服NAF后的血浆样品进行分析,根据检测到的代谢产物与原形药的质谱行为及类似结构化合物的代谢规律,推测可能的代谢产物。合成对照品,通过比较代谢产物和合成对照品的色谱和质谱行为,对I相代谢物予以确认。通过质谱信息及酶水解的方法间接鉴定II相代谢物。结果大鼠血浆中发现I相代谢物:R,S-1-(2-羟基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪(DMN)、R,S-1-(2-甲氧基-4-羟基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪(PHN),R,S-1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(4-羟基萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪(NHN)及II相代谢物:NAF和NHN与β-D-葡糖醛酸形成的结合物。结论NAF在大鼠血浆中的主要代谢途径是苯环、萘环羟基化和苯环邻位甲氧基的脱甲基化。此外,萘羟化代谢物和原形药与内源性分子β-D-葡糖醛酸形成结合物也是原形药的代谢方式之一。

SO_2在N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪硫酸盐水溶液中气液平衡数据的测定

采用静态法，在耐高浓度SO2腐蚀的常压装置中，测定SO2在N,N′-二（2-羟丙基）哌嗪（HPP）硫酸盐水溶液中的气液平衡数据。实验温度283.15~323.15 K，SO2分压7.50~101.12 kPa，HPP浓度5%~30%。研究结果表明，SO2溶解度随HPP浓度增大而显著增大，随气相中SO 2浓度的增大而增大，随温度的升高而降低。在实验浓度范围内，同一温度及HPP浓度下，SO2分压增大，溶解度系数值相应增大，SO2在HPP硫酸盐溶液中的溶解过程不符合亨利定律。

低分压SO2在N,N′-二（2-羟乙基）哌嗪水溶液中的溶解度

采用半动态法测定了在298,308 K下低分压SO2在N,N′-二（2-羟乙基）哌嗪水溶液中的溶解度,建立了该过程基于化学反应平衡和吸收相平衡的数学模型。结果表明：在较低的SO2分压下,SO2的溶解度随着分压的增加而急剧增加,当溶解度达到一定值时,溶解度随着分压的增加而缓慢增加;pH值越大、温度越低及N,N′-二（2-羟乙基）哌嗪浓度越高越有利于SO2的溶解,模型得出的溶解度与实验值符合较好。

哌嗪-2-羧酸单一对映体产生菌的筛选与鉴定

经选择性富集、分离得到4株可以选择性转化(R,S)-哌嗪-2-甲酰胺产生(S)-哌嗪-2-羧酸单一对映体的菌株和1株可以选择性转化(R,S)-哌嗪-2-甲酰胺产生(R)-哌嗪-2-羧酸单一对映体的菌株。通过基于16SrD-NA序列分析的系统发育分析和形态培养特征观察、生理生化特征分析对试验菌株进行鉴定,结果表明:菌株412和437分别属于鲁氏不动杆菌(Acinetobacter lwoffii)和琼氏不动杆菌(Acinetobacterjunii),菌株211和610属于短波单胞菌属(Brevundimonas)、菌株416属于假单胞菌属(Pseudomonas)。

2-哌嗪羧酸二氢溴酸盐的合成

2-哌嗉羧酸及其衍生物是较好的抗结核和抗风湿药物;2-哌嗪羧酸二氢溴酸盐是制备这类药物必要的中间体。Bach等人曾报导过N,N′-二对甲苯磺酰乙二胺二钠盐与α,β-二溴丙酸乙酯在苛性钾的乙醇溶液中回流,发生环化生成2-哌嗪羧酸衍生物.Piper等人也有类似报导。我们多次重复他们的实验均未获得预期的环化产物。将环化操作所得产物用48％HBr处理,最后得一白色固体,其熔点、元素分析、IR以及H

(S)-(+)-2-甲基哌嗪的制备

（S）-（＋）-2-甲基哌嗪（1）是卡德沙星（caderofloxacin）等氟喹诺酮类药物的原料[1]。1可利用手性源合成,也可将外消旋体用扁桃酸、酒石酸或樟脑酸衍生物为拆分剂进行拆分得到。研究选择D-（-）-酒石酸为拆分剂在乙醇-水中进行拆分，得到1·D-（-）-酒石酸盐（2）后用碱游离出1（图1）.