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含氮杂环金属模型化合物的合成、表征及其催化活性的研究与应用

作　者: 宋彦颖
导　师: 张井岩
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学生物技术与工程
关键词: 酪氨酸酶 儿茶酚氧化酶 多酚氧化酶 模型化合物 苯并咪唑类化合物 氨基酸席夫碱类化合物 催化氧化 酚类降解
分类号: O643.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


多酚氧化酶(如酪氨酸酶和儿茶酚氧化酶等)和过氧化氢酶是两类能有效催化氧化酚类化合物的含金属酶,在工业废水的降解中有广泛的应用。由于天然酶的局限性,合成小分子金属配合物来模拟酶的活性,成为开发新型催化剂的一种有效途径。此外,通过对小分子模型化合物的研究,还可以获得许多关于酶催化机理的信息。本课题通过化学手段合成了一系列含有类似于多酚氧化酶和过氧化氢酶活性中心结构的模型化合物。主要包括两类金属模型配合物,一类是含苯并咪唑环的系列化合物：[MnⅡ2(bbaa)2(H20)2](ClO4)2(1),[MnⅡ(bba)2](cba)(ClO4)(2),[Mnn(bba)(H20)Cl2](3)及相应的铜化合物[CuⅡ(bbaa)(H20)(N03)](4)和[CuⅡ(bba)Cl2](5)；以及氨基酸席夫碱类化合物：[CuⅡ(hppg)Cl](6),[CuⅡ2(hppg)2Cl2](7)及相应的铁化合物[FeⅢ(hppg)Cl2](H20)2(8)和锰化合物[MnⅢ(hppg)]Im4(H20)4(N03)2(9),其中bbaa=N,N-(二(2-苯并咪唑基-甲基)胺基)乙酸,bba=(二(2-苯并咪唑基-甲基))胺,cba=2-氯苯甲酸,hppg=N-(2-羟基苯基)-N-(2-甲基吡啶)甘氨酸。合成的化合物通过元素分析、紫外、单晶衍射等方法表征测定。通过对化合物1,3,4和5的结构及催化氧化三种酚类底物的作用的比较,以及反应底物、温度、氧化剂等对于模型化合物的催化活性的影响,我们发现,化合物4的活性最好,能很好的催化氧化苯酚、邻苯二酚和2,6-二甲氧基酚。此外,相比金属铜化合物,金属锰化合物催化氧化酚类的活性低,更容易随反应条件的变化而改变。通过对化合物6,7,8和9的催化氧化条件的研究及相应的催化动力学参数的比较发现,对于不同金属的氨基酸-席夫碱类化合物而言,铁化合物催化氧化2,6-二甲氧基酚的活性最好,与底物的亲和性也最好。另一方面,通过对中间氧化产物的研究,我们对金属酶的催化机理也有了更深入的认识。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 前言  9-21
  1.1 概述 金属酶  9
  1.2 多酚氧化酶  9-15
    1.2.1 多酚氧化酶的结构  9-11
    1.2.2 多酚氧化酶的催化机理  11-13
    1.2.3 漆酶  13-15
  1.3 过氧化氢酶  15-18
    1.3.1 锰过氧化氢酶结构特征  16-17
    1.3.2 锰过氧化氢酶的反应机理  17-18
  1.4 酶模型化合物研究进展  18-20
    1.4.1 配体简介  18-19
    1.4.2 酶与底物的加合物模型  19
    1.4.3 多酚氧化酶模型化合物研究概况  19-20
  1.5 本课题的研究意义及思路  20-21
第2章 含苯并咪唑环的模型化合物的合成  21-30
  2.1 苯并咪唑类配体研究现状  21
  2.2 配体合成路线的设计  21-22
  2.3 试剂和仪器  22
  2.4 模型化合物的合成  22-26
    2.4.1 配体的合成  22-24
    2.4.2 金属配合物的合成  24-26
  2.5 化合物的表征  26-29
    2.5.1 化合物2晶体结构分析  26-28
    2.5.2 化合物的紫外吸收谱图  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第3章 苯并咪唑类化合物催化活性的研究  30-40
  3.1 研究方法的建立  30-31
  3.2 试剂和仪器  31
  3.3 实验结果  31-39
    3.3.1 过氧化氢酶活性  31-32
    3.3.2 多酚氧化酶活性  32-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章 以氨基酸为原料的模型化合物的合成  40-46
  4.1 以氨基酸为原料的配体研究思路  40
  4.2 试剂和仪器  40-41
  4.3 模型化合物的合成  41-43
    4.3.1 配体的合成  41-42
    4.3.2 金属配合物的合成  42-43
  4.4 化合物6晶体结构分析  43-45
  4.5 本章小结  45-46
第5章 氨基酸类模型化合物催化氧化酚类化合物活性的研究  46-63
  5.1 实验方法  47
  5.2 试剂和仪器  47
  5.3 实验结果与讨论  47-61
    5.3.1 反应底物的选取  47-49
    5.3.2 最佳反应体系的确定  49-50
    5.3.3 pH对于催化反应的影响  50-55
    5.3.5 不同金属模型化合物催化氧化酚类化合物的研究  55-59
    5.3.6 模型化合物与酶的比较  59-60
    5.3.6 催化产物及机理的讨论  60-61
  5.4 本章小结  61-63
结论  63-64
参考文献  64-70
硕士期间发表论文  70-71
致谢  71-72
附录  72-78
卷内备考表  78-79

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化反应
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