NAD(P)H模型化合物的合成

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摘要：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸还原酶（NADH）在生命系统中扮演着非常重要的角色，这已经引起了生物化学和有机化学界的极大兴趣。本文以偶联吡啶结构为基础，合成一种新型的带有轴手性的NADH模型分子。50998

毕业论文关键词：NAD(P)H; 偶联吡啶; 轴手性

Synthesis of NAD(P)H Model Compounds

Abstrat: Nicotinamide adenine dinuc Synthesis of NAD(P)H model compounds leotide reductase (NADH) in the life system plays a very important role, which has caused the great interest in biochemistry and organic chemistry. In this paper, a new type of NADH model with an axial chiral molecule is synthesized by the structure of the coupling pyridine.

Key words: NAD(P)H; coupling pyridine; axial chirality

一、前言

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸) NAD(P)H (nicotinamide adenine diuncleotide (phosphate) hydrogen )是生物代谢过程中的重要辅酶，其分子结构见下图[1]。1975年，Ohno [2-3]报道了首个具有立体构型的NADH，虽然在Mg2+的催化下还原了PhCOCO2C2H5，其还原产物的ee只有20%，但是依然引起了化学家们的极大兴趣[4-7]。随后Inouye, Murakami, Engbersen, Toda, Behr和Lehn均设计了含有N取代基的模型分子，而后，人们合成了多种结构新颖的NADH模型分子，譬如：by-4C取代、by-3C取代等等。在现代仿生学中，新型NADH的设计、合成已经引起广泛的关注。另外，NADH的不对称氢化在合成化学中也有应用。

自然界中的NAD(P)H

在生物体内的生化过程中，能量通过NAD+还原成 NADH，电子被传递链传递至氧，释放出传递过来的能量，这些能量被用来制造ATP。1当量的NADH能够还原出3当量的ATP分子。这一过程广泛存在于生物体内的酵解糖、脂肪酸代谢、降解氨基酸、柠檬酸循环等生化反应中，促进核酸蛋白多糖的制造和代谢过程，为细胞一系列生理代谢过程提供能量和物质的基础。

近年来，一系列结构新奇的NAD(P)H模型分子层出不穷，并且对NAD(P)H 分子结构中的还原有效活性基团还原态的酰胺基吡啶作了十分透彻的研究工作，同时在还原反应机理负氢有机化学以及模型分子氧化态还原态间转变过程的电子传递和结构转变等研究方面取得了较大的进展[8-12]。

在自然界中，辅酶通过酶的催化作用以实现生化反应的立体专一反应性。而在现代仿生化学的研究中，科学家们通过对其活性基团二氢吡啶的各取代基引入有效的不对称因素，使NAD(P)H模型分子产生很好立体空间效应，从而实现高立体选择性的还原反应。人们合成了大量的二氢吡啶环上N1、C2、C3、C4位等位置含手性中心的NADH 模型分子，并且还合成了具有特殊空间构象的模型分子，如C2、C3对称的模型分子，以及含有分子墙的特殊构型的NADH模型分子。

我们知道在自然界的生命系统中，大部分还原反应都是不对称的，且这些不对称的转化都是对应体专一的，这就是酶在起催化作用。高效、快速、立体专一，这些都是化学家们梦寐以求的，而酶的这一特性极大的满足了化学家们对立体选择性反应的控制。因此，越来越多的化学家开始研究和设计仿生的不对称还原剂。但是，对于有机化学家们而言，如何能更好的在人工条件下逼真的模拟生化反应,特别是酶催化下的一系列专一的生化体系,这将是一个重大的课题。

为了仿生合成和研究酶的作用，我们要明确在酶分子中,实际起主要作用的有效官能团，然后将结构通常都很大的酶模型分子简化，仅在有效部分保留的情况下，设计和制备一些具有合成艺术的有效结构是十分睿智的选择。在生物体内有很多需要氧化和还原酶的生理过程，需要以NAD+或者NADH源`自*751?文.论/文`网[www.751com.cn位辅酶，这些生理过程的转变只与酶的有效作用部分有关。为此我们设计了结构新颖的带有轴手性的NAD(P)H模型分子。这类化合物采用两个3,3’-酰胺基-2,2’-偶联吡啶的结构。一方面，我们希望以此共轭体系来实现产物模型稳定的目的，另一方面，由于轴手性的存在，我们希望能通过手性的诱导和立体空间内极大的位阻作用，实现立体选择性的还原。