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第一部分:过去五年来,有机小分子催化反应研究方兴未艾。Baylis-Hillman反应是一类有机小分子催化的重要碳-碳健形成反应。设计开发新型高效的有机小分子催化剂、开拓新型合成途径以及构建相应的不对称催化体系是当前Baylis-Hillman研究的热点与难点。在本部分工作中,选取环烯酮类Baylis-Hillman反应作为研究对象,以水相中催化剂的筛选作为切入点,对烯酮类Baylis-Hillman反应新型催化剂筛选、新型底物的推广和相关反应机理进行了系统研究,主要研究结果包括:
(1)合成并筛选了一系列的咪唑同系物,揭示了其作为水相Baylis-Hillman催化剂的构效关系。研究表明咪唑碱性与其催化活性存在一定程度的关联性。对反应条件进行了优化,系统考察了各种添加剂效应。研究发现二级胺和糖溶液可以有效加速水相中咪唑催化的烯酮类Baylis-Hillman反应。
(2)研究发现通过调控水相的pH值,可以极大地增强氮杂环类Baylis-Hillman催化剂的催化活性,激活惰性的氮杂环类催化剂成为高效的Baylis-Hillman催化剂。建立了在1MNaHCO3缓冲液中高效的烯酮类Baylis-Hillman反应体系。
(3)揭示了以MeO-为代表的氧亲核试剂能够有效催化烯酮类的BH反应,阐述了可能的催化机理并建立了相应的高效催化反应途径。
(4)研究表明在甲醇中DBU和Bu3P促进的Baylis-Hillman反应中存在有MeO-参与的非经典催化途径。DBU因其强碱性原位生成MeO-参与催化过程,而Bu3P则因其强亲核性与底物亲核加成诱发产生MeO-进而参与催化过程。两类催化剂都能非常高效地催化甲醇中烯酮类的Baylis-Hillman反应。
(5)作为Baylis-Hillman反应的另一研究方向,我们对负载型Baylis-Hillman反应进行了初步探讨。研究发现类水滑石作为一类可循环使用的无机碱性载体能够通过表面羟基加速DABCO催化的Baylis-Hillman反应。对负载Baylis-Hillman催化剂的研究发现,聚硅氧烷固载奎宁酮能够有效地催化丙烯酸酯类Baylis-Hillman反应。
第二部分:糖组学以整个糖组成为研究对象,主要探索在生物过程中糖类的功能及相应的作用模式,表现为糖-蛋白质相互作用、糖-核酸相互作用和糖-糖相互作用。作为糖组学的核心技术,糖阵列的出现极大地加快了糖组学研究进程。阵列糖负载化学和相应的高通量、高信息量分析方法是糖阵列技术进一步推广和应用所面临的最大挑战。本部分工作中,我们以“Click”化学为核心,在构建自组装单分子层糖阵列及其相应的分析技术等方面作了如下尝试:
(1)炔基与叠氮基团间的1,3-偶极环加成反应是目前应用最为广泛的代表性“Click,,反应。以此反应为核心,我们确立了自组装单分子层(SAM)糖阵列的“Click”负载策略。研究表明,所得的SAM糖阵列具有高度有序排列的结构,其表面表现出对蛋白质良好的抗非特异吸附特性。“Click”化学的引入使批量制备糖SAM成为可能。
(2)研究表明,“Click”所得的糖SAM能够很好适用于石英晶体微天平(QCM)表面传感器技术,QCM与糖SAM结合使用能够准确定量地分析糖-蛋白作用研究。
(3)还进一步尝试运用“Click”化学构筑“功能性”糖缀合物,主要包括含二茂铁糖缀合物、含荧光基团糖缀合物和糖纳米金颗粒。