第一部分 方法学 2
第1章 介质工程 2
1.1 前言 2
1.2 通过介质工程调节酶的对映选择性 4
1.2.1 通过添加水可混溶的有机共溶剂提高选择性 4
1.2.2 在具有低水活度的有机介质中的选择性提高 6
1.2.2.1 有机溶剂体系 6
1.2.2.2 酶在有机溶剂中的性质 6
1.2.2.3 介质工程 8
1.2.3 基本原理 10
1.2.4 酶选择性的调控：新的研究趋势 12
1.2.4.1 离子液体 12
1.2.4.2 添加剂 13
1.3 结论与展望 14
参考文献 14
第2章 定向进化作为人工改造对映选择性酶的手段 18
2.1 前言 18
2.2 诱变的分子生物学方法 20
2.3 对映选择性的高通量筛选方法 23
2.4 通过定向进化提高酶对映选择性的举例 23
2.4.1 绿脓假单胞杆菌脂肪酶（PAL） 23
2.4.2 其它脂肪酶 31
2.4.3 酯酶 32
2.4.4 乙内酰胺酶 32
2.4.5 腈水解酶 33
2.4.6 环氧化物水解酶 34
2.4.7 磷酸三酯酶 38
2.4.8 转氨酶 38
2.4.9 醛缩酶 39
2.4.10 作为Baeyer-Villiger酶和磺化氧化反应催化剂的环己酮和环戊酮单加氧酶 41
2.4.11 单胺氧化酶 46
2.4.12 细胞色素P450酶 47
2.4.13 其它酶 47
2.5 结论与展望 47
参考文献 48
第3章 寻找新酶 56
3.1 前言 56
3.2 基于机理的酶设计 57
3.2.1 催化性抗体 57
3.2.2 以酶和蛋白质为基础的新催化剂的合理设计 59
3.2.3 合成的酶模型 61
3.3 偏基因组学 63
3.3.1 偏基因组派生的DNA文库的构建 63
3.3.1.1 环境的选择 63
3.3.1.2 克隆策略 63
3.3.1.3 筛选和检测技术 64
3.3.1.4 需要说明的主要问题 65
3.3.2 未培养的微生物基因组作为新基因的来源 65
3.3.2.1 多糖降解／修饰酶 65
3.3.2.2 脂解的生物催化剂 67
3.3.2.3 维生素的生物合成 68
3.3.2.4 腈水解酶、腈水合酶和酰胺酶 68
3.3.2.5 氧化还原酶／脱氢酶 68
3.3.2.6 蛋白酶 69
3.3.2.7 甘油水合酶 69
3.3.2.8 抗生素和药物 69
3.4 结论与展望 69
参考文献 70
第二部分 合成应用 76
第4章 动态动力学拆分 76
4.1 前言 76
4.1.1 对映纯化合物的合成 76
4.1.2 动力学拆分和动态动力学拆分 76
4.1.3 有机化学中的酶 78
4.2 金属催化的消旋化 78
4.2.1 乙酸烯丙酯和烯丙醇的动态动力学拆分 79
4.2.2 仲醇的动态动力学拆分 80
4.2.3 胺的动态动力学拆分 85
4.3 碱催化的消旋化 85
4.3.1 硫酯的动态动力学拆分 85
4.3.2 活化酯的动态动力学拆分 86
4.3.3 噁唑酮的动态动力学拆分 86
4.3.4 乙内酰脲的动态动力学拆分 87
4.3.5 偶姻的动态动力学拆分 87
4.4 酸催化的消旋化 88
4.5 通过底物的连续可逆的生成-断裂的消旋化 88
4.5.1 氰醇的动态动力学拆分 89
4.5.2 半硫缩醛的动态动力学拆分 90
4.6 醛催化的消旋化 90
4.7 酶催化的消旋化 92
4.8 通过SN2取代的消旋化 92
4.9 其它消旋化方法 93
4.9.1 5-羟基-2-（5H）-呋喃酮的动态动力学拆分 93
4.9.2 半缩醛胺的动态动力学拆分 93
4.9.3 8-氨基-5,6,7,8-四氢喹啉的动态动力学拆分 94
4.10 结论与展望 95
参考文献 95
第5章 去消旋化和对映汇聚过程 99
5.1 前言 99
5.2 去消旋化过程 100
5.2.1 循环氧化-还原反应体系 100
5.2.2 使用单一微生物的仲醇的微生物去消旋化作用 105
5.2.3 使用两种酶／微生物体系的仲醇去消旋化作用 107
5.2.4 环氧化合物 109
5.2.5 羧酸 109
5.3 对映汇聚过程 110
5.3.1 环氧化合物水解 110
5.3.2 硫酸酯酶 111
5.4 结论与展望 112
参考文献 113
第6章 羧酸衍生物、醇和环氧化合物的转酯化反应和水解 115
6.1 前言和范围 115
6.1.1 范围 115
6.1.2 反应条件 115
6.1.3 动力学拆分、动态动力学拆分和去对称化 116
6.1.4 对映汇聚转化反应 118
6.2 羧酸衍生物的对映选择性生物转化 118
6.2.1 酯的水解 118
6.2.2 酯的醇解 121
6.2.3 羧酸的酯化反应 122
6.2.4 内酯 123
6.2.5 酸酐 124
6.2.6 腈的水解 125
6.2.7 酰胺、内酰胺和乙内酰脲的水解 127
6.3 醇的对映选择性酶促转化 130
6.4 环氧化合物的水解 138
6.5 结论与展望 142
参考文献 143
第7章 羧酸衍生物的胺解和氨解 150
7.1 前言 150
7.2 酶催化胺解和氨解反应的机理 151
7.3 羧酸的胺解和氨解 151
7.4 酯的胺解和氨解 154
7.4.1 非手性酰胺的制备 154
7.4.2 酯的拆分 156
7.4.3 胺、二胺和氨基醇的拆分 158
7.4.4 二酯的去对称化 163
7.5 仲胺的动力学拆分 163
7.6 β-氨基酸衍生物的合成 164
7.7 结论与展望 166
参考文献 167
第8章 酶催化的还原反应 170
8.1 前言 170
8.2 用于辅酶再生的氢源 170
8.2.1 醇作为还原反应的氢源 170
8.2.2 糖作为还原反应的氢源 171
8.2.3 甲酸作为还原反应的氢源 171
8.2.4 分子氢作为还原反应的氢源 172
8.2.5 光能作为还原反应的氢源 173
8.2.6 电能作为还原反应的氢源 174
8.3 立体化学控制的方法学 175
8.3.1 微生物的筛选 176
8.3.2 用遗传学方法修饰生物催化剂 177
8.3.2.1 被修饰的酵母 177
8.3.2.2 超表达 179
8.3.2.3 羰基还原酶和辅因子再生酶的基因共表达 180
8.3.2.4 生物催化剂的修饰：定向进化 181
8.3.3 底物的修饰 181
8.3.4 反应条件的调节 183
8.3.4.1 细胞的丙酮处理 183
8.3.4.2 选择性抑制剂 184
8.3.4.3 反应温度 184
8.4 介质工程 185
8.4.1 有机溶剂 185
8.4.1.1 可溶解的有机溶剂 185
8.4.1.2 水-有机二相反应 185
8.4.2 疏水型树脂XAD的使用 187
8.4.3 超临界二氧化碳 188
8.4.4 离子液体 191
8.5 合成应用 191
8.5.1 醛的还原 191
8.5.2 酮的还原 192
8.5.3 动态动力学拆分和去消旋化 196
8.5.3.1 动态动力学拆分 196
8.5.3.2 通过氧化和还原的去消旋化 198
8.6 结论与展望 199
参考文献 200
第9章 手性合成中的生物氧化反应 204
9.1 前言 204
9.2 醇和胺的氧化 205
9.2.1 醇的区域选择性氧化 206
9.2.2 二醇的去对称化 207
9.2.3 伯醇和仲醇的动力学拆分 208
9.2.4 仲醇的去消旋化 209
9.2.5 胺的去消旋化 210
9.3 非活化碳中心的氧化 211
9.3.1 使用野生型全细胞的羟基化反应 211
9.3.2 使用重组细胞色素P450单加氧酶的羟基化反应 213
9.3.3 通过形成氢过氧化物的羟基化反应 214
9.4 酶促环氧化反应 215
9.5 Baeyer-Villiger氧化 216
9.5.1 化学选择性 218
9.5.2 去对称化作用 220
9.5.3 动力学拆分 222
9.5.4 区域发散型生物氧化 224
9.6 杂原子氧化 225
9.6.1 硫醚的氧化 226
9.6.2 二硫化物的氧化 228
9.6.3 其它杂原子的氧化 229
9.7 芳基的双羟基化反应 229
9.7.1 邻位和间位的双氧合反应 230
9.7.2 在本位和邻位的双氧合反应 234
9.8 卤化反应 235
9.9 结论与展望 237
参考文献 237
第10章 醛缩酶：用于形成和切断C—C键的酶 248
10.1 前言 248
10.2 机理的分类 249
10.3 丙酮酸醛缩酶 250
10.3.1 N-乙酰神经氨酸醛缩酶 251
10.3.2 相关的丙酮酸醛缩酶 254
10.4 磷酸二羟基丙酮醛缩酶 256
10.4.1 果糖-1,6-二磷酸醛缩酶 257
10.4.2 相关的DHAP醛缩酶 258
10.4.3 制备应用 260
10.5 转酮醇酶和相关的酶 273
10.6 2-脱氧-D-核糖-5-磷酸醛缩酶 276
10.7 甘氨酸醛缩酶 278
10.8 结论与展望 281
参考文献 282
索引 290