文 献 综 述

1.研究背景及意义

1899年首次报道以Adolf Baeyer和Victor Villiger命名的BV氧化（也称为Baeyer-Villiger重排），Baeyer-Villige反应是一种通过使用过氧酸或过氧化物作为氧化剂的有机化学反应，能够实现功能基的转化，活化C-C键进行环扩张，进而合成一系列有价值的手性酯和内酯化合物^[1]。由于有价值的手性酯或内酯类化合物可以直接从相应的酮获得，Baeyer-Villige反应已经成为有机合成中最重要的转化之一。

通常过羧酸（即间氯过苯甲酸（m-CPBA），过乙酸等）是在Baeyer-Villige氧化中使用的最适合和常见的氧化剂，但是它们在工业规模使用中容易出现问题，主要是因为生产过程中产生大量的副产物羧酸废物，并导致酯的低选择性。另外，过氧氧化在经济上比较合理，但是氧化剂毒性大，污染重，在生产过程中如果发生误操作，可能产生灾难性的后果。

利用生物催化，以生物酶作为催化剂转化产物有很多独特的特征，比如底物选择性、立构选择性、对映选择性、化学选择性以及在室温和常压下的催化作用。而且生物催化操作简单、污染少，能够实现一些化学合成难以实现的反应。单加氧酶是一类催化有机物分子直接加氧的生物酶，它可以直接催化一个氧原子生成底物，而另一个氧原子被还原成水。近年来Baeyer-Villiger单加氧酶（BVMO）以其良好的选择性、可控性以及无毒无污染的优点被广泛应用于各类的有机合成反应中，因此此项研究很有意义。

2.苯丙酮单加氧酶（PAMO）简介

苯丙酮单加氧酶（Phenylacetone Monooxygenase,PAMO）与Baeyer-Villiger单加氧酶高度同源^[2]，它能够催化酮类化合物生成酯类或者内酯类化合物。Baeyer-Villager单加氧酶的催化氧化是生物催化应用所关注的重点，在所有的这些酶中，来自Thermobifida fusca^[3]的苯丙酮单加氧酶（PAMO）是唯一显示出显着稳定性的蛋白质。在以后的发展研究中通过定点突变技术，得到了大量PAMO的突变体，PAMO这种可以大量突变的性质也证明了这种酶异常的稳定性。

苯丙酮单加氧酶除了具有高效性和高选择性外，它同时还具有耐热性^[4]。在与环己酮单加氧酶（CHMO）的比较试验中发现，高温对于CHMO的活性有显著的影响，55℃时CHMO活性达到最大值，温度继续升高活性下降。然而PAMO热稳定性非常高^[5]，在高温下有更好的活性。

作为生物催化剂，反应的条件十分敏感，为了控制酶的活性和选择性，需要控制蛋白质的操作时的物理环境。除了pH值和温度外，其他的因素也有可能会改变苯丙酮单加氧酶的化学性质，比如培养基^[6-7]的氧化过程性质或者反应时的离子强度。通过选择反应介质来选择合适的离子强度，经过研究表明，苯丙酮单加氧酶在Tris或磷酸盐缓冲液或者中等离子强度条件下，生物催化性能达到最佳。

PAMO是一种十分有效的生物催化剂，能够获得外消旋汴基酮的动力学解析中的（S）-酯和（R）酮^[8-10]。PAMO还可以区分两种α-苯甲基丙酮对应异构体，对精细化学品^[11]的研究很有帮助。此外，PAMO生成的酯产品可以用来作香料^[12]，PAMO还被用作对映选择性磺化生物催化剂。

3.苯丙酮单加氧酶的结构与活性位点

苯丙酮单加氧酶的晶体结构在2004 年被首次提出，PAMO晶体结构是由FAD 和NADPH结构域两个结构域组成，其催化活性位点位于晶体表面的一个凹缝处^[13]。

活性位点通常是蛋白酶表面能让底物结合或嵌入的凹陷或裂缝，底物在活性位点上通过不同的反应形成氢键、离子键、范德华力相互作用或偶极-偶极相互作用从而与氨基酸结合。