摘 要

酶是由活细胞所产生的一类具有催化活性的大分子物质。酶能在常温常压的情况下催化反应，此外，酶还具有专一性和高效性等优点。但是酶在生物体内的含量极少，分离提纯非常困难。此外，酶只在比较窄的温度和pH值范围内才具有生物活性，一旦超出这个温度和pH值范围，酶就会失去其生物活性。因此，科学家们提出人工合成小分子酶模拟物的想法即酶模拟物易于合成、又具有一定的催化活性同时在比较宽的温度和pH范围内都比较稳定。大部分的酶的催化活性中心都有金属，于是根据得到的酶晶体结构，科学家设计类似的小分子配体然后这种配体与无机盐进行化学反应得到小分子的配合物并检测其相应的催化性质。

许多的酶的催化活性中心都是不对称的，活性中心含有两个金属离子，金属离子之间通过氧原子等桥联。在大量的文献调研以及导师的指导下设计了一个不对称的苯酚配体。这个配体的电子密度比较大主要是考察富电子配合物的催化性能，同时配合物之间通过酚上的氧进行桥联以形成一个双核的配合物并且配体上的配位原子比较多，可以进行多齿螯合配位以增加配合物的稳定性。

以对甲酚为原料经过一系列的化学反应得到了所需的不对称配体即2-[N,N-二(2-吡啶甲基)胺甲基]-6-[(2-(二甲基氨基)乙基亚胺甲基]-4-甲基苯酚(HL)。

关键词：配体 自由基 酶模拟物 催化剂 结构

ABSTRACT

Enzymes are a family of catalytically active macromolecules produced by living cells. Enzymes can catalyze reactions at room temperature and pressure. In addition, enzymes have specificity and high efficiency. However, the amount of enzyme in the body is very small, separation and purification are very difficult. In addition, the enzyme is only biologically active at relatively narrow temperature and pH range, and the enzyme loses its biological activity once it exceeds the temperature and pH range. Therefore, the scientists proposed the idea of synthesizing small-molecule enzymatic mimetics that enzyme mimetics are easy to synthesize, have a certain catalytic activity, and are stable over a wide range of temperatures and pH range. Most of the enzymes have metal in their catalytically active centers, so scientists designed similar small molecule ligands based on the crystal structure of the enzyme and this ligand reacts with inorganic salts to obtain small molecule complexes and detect their corresponding catalysis.

Many of the enzymes have asymmetrically active catalytic centers. The active center contains two metal ions, and the metal ions are bridged by oxygen atoms. An asymmetric phenol ligand was designed under extensive literature investigations and guidance from a mentor. The relatively high electron density of this ligand is mainly attributed to the catalytic performance of complexes with relatively high electron density, while the complexes are bridged by oxygen on the phenol to form a dinuclear complex and the coordination atoms on the ligands. More can be multi-dentate chelate coordination to make the resulting complex more stable.

The ligand obtained the desired asymmetric ligand, which is 2-[N,N-bis(2-pyridylmethyl)aminomethyl]-6-{[2-(dimethylamino)ethyl]iminomethyl}-4-methylphenol(HL).

KEYWORDS: Ligand; Free radical; Enzyme mimetic; Catalyst; Structure

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 酶模拟物研究 2

1.2.1 锰过氧化氢酶及其模拟物 2

1.2.2 儿茶酚氧化酶以及模拟物 3

1.3 选题思路 5

第二章 不对称取代苯酚配体HL的合成与表征 6

2.1 引言 6

2.2 实验部分 6

2.2.1 主要试剂与仪器 6

2.2.2 合成实验 7

2.3 光谱表征 10

2.3.1 红外光谱 10

2.3.2 ¹H NMR谱 12

2.4 本章小结 13

第三章 结论与展望 14

参考文献 15

致 谢 19

第一章 文献综述

1.1 引言

现代社会的方方面面都离不开化工，化工的发展推动着人类社会不断向前社会发展(例如：因为合成氨的出现，化肥出现在了人类面前，粮食的产量突飞猛进才缓解了粮食危机)。但是传统的大规模工业化应用的化学反应都有缺点：化学反应需要高温、高压等，这消耗了大量的能源同时也带来了安全隐患；有些化学反应产生的有毒有害的物质对环境造成了极大地破坏。于是科学家们一直致力于克服传统化学反应的缺点。随着科学家发现酶，给解决传统化工的高能耗、高污染的问题带来了希望的曙光。

生物体内的新陈代谢需要靠大量的酶来进行催化。大部分酶是蛋白质，少部分为RNA，前者一般具有生物催化活性^[1]。由于酶具有催化活性高，催化有一定的选择性等优点，许多的科技工作者对于酶的结构和性质进行了深入地研究。虽然酶作为催化剂有许多的优点，但也有一定的局限性，例如：比如酶的含量非常少，不易于提纯和分离导致了酶的价格昂贵从而限制了酶的应用；大部分酶需要适宜的温度和pH值，在此范围内的温度和pH值酶才够具有活性，如果超出这个范围酶就会失去活性^[2]。大部分酶的催化活性中心都有一个或者多个金属，这些金属以及金属周围的酶结构对其催化有着很重要的影响。配位化学就是研究金属与设计的有机配体反应产生特定空间构型的配合物与性质(吸附、检测以及催化等)的关系。因此，科学家提出了一个想法：合成一个与目标酶结构类似的小分子配合物(酶模拟物)，这种酶模拟物具有较好的催化活性、选择性以及较大的酸碱度等。例如：许多的科学家正在努力研究固氮酶的结构与催化之间的关系，以期待合成一种固氮酶的模拟物利用这种模拟物能够在常温常压下完成合成氨的反应，以此来降低这个反应所需的能源以及增强工业上合成氨的安全性。另外有一种酶为过氧化氢酶，是Loew在1900年发现的，他能消除体内的H₂O_2，它们含有不同的金属离子，由此可以将过氧化氢酶分为两类：第一种为亚铁卟啉酶(Fe-heme),它含有血红素基(heme)，在大多数生物体中都存在，但是该类酶会受某些氰化物的影响；第二种为锰过氧化氢酶(ManganeseCatalases简称MnCat),其中不含血红素基(nonheme)，含有元素锰，在少数生物体中存在，即使存在少量的氰化物，这类酶也会正常的催化。这表明锰过氧化氢酶的结构性质以及催化机理与亚铁卟啉酶有很大的差异。近年来MnCat也成为科学家生物和化学领域研究的热点。

1.2 酶模拟物研究

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