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氨基酸是一类有机小分子催化剂,近年来广泛应用于不对称催化合成领域,其有类似酶催化的高选择性,却没有像酶一样对催化底物和催化环境有苛刻的要求;有类似于金属催化剂的高催化活性,但不含金属元素,对环境和产品可能引起的重金属污染大大降低。本论文以氨基酸作为催化剂,以ɑ,β-不饱和醛为原料,在室温下于水溶液中合成β-羟基醛。β-羟基醛是重要的化学合成中间体,也是生物体内脂肪酸代谢产物和聚酮化合物生物合成的原料。目前主要通过不对称Aldol反应合成,但此方法存在的缺点一是多在有机溶剂中反应,成本高且可能造成环境污染。二是反应选择性不高,三是合成的产物是外消旋体,缺乏立体选择性。本文所报道的方法克服了这些缺点,为β-羟基醛的合成提供了一条新思路。此外,采用微量热法,结合其他方法,对氨基酸催化ɑ,β-不饱和醛水合反应的反应机理进行了研究。1、以反式丁烯醛为原料,在室温下合成了β-羟基丁醛,并对反应条件进行优化,得出L-脯氨酸催化反式丁烯醛水合反应的最佳条件为:反式丁烯醛浓度为0.1338mol/L,L-脯氨酸溶液浓度为0.50mol/L,溶液p H值为10.0,反应温度40℃,反应时间2.0h。2、选用甘氨酸(Gly)、L-脯氨酸(Pro)、L-谷氨酸(Glu)、L-苏氨酸(Thr)、L-赖氨酸(Lys)这5种氨基酸作为催化剂,分别催化反式丁烯醛的水合反应并对催化活性进行探讨,通过活化能的测定和比较,发现L-脯氨酸的水合反应催化活性最高。3、用L-脯氨酸催化反式丁烯醛、反式-2-己烯醛和3-甲基-2-丁烯醛3种不同的α,β-不饱和醛的水合反应,研究了不同底物结构对水合反应的影响。发现β位C上推电子基的存在,有利于水合反应的发生,底物在水中的溶解度以及不饱和C=C双键上的支链大小(空间位阻效应),也是影响水合反应速率的主要因素。4、结合微量热法,对氨基酸催化α,β-不饱和醛的水合反应的机理进行研究。5、用Chiralcel®OD-H手性柱研究了不同氨基酸催化反式丁烯醛水合反应的立体选择性。所选的6种氨基酸为:甘氨酸、L-谷氨酸、L-赖氨酸、L-脯氨酸以及L-苯丙氨酸和D-苯丙氨酸。除甘氨酸和L-脯氨酸外,其他氨基酸催化得到水合产物的ee值均在30%以上。