生物催化由于具有立体选择性高、反应条件温和、反应速度快等优点备受人们关注。酶催化合成方法的研究是目前非常活跃的前沿领域。酶是可再生资源,来自各种动植物的酶,通过现代生物技术在微生物中高度表达,可以实现大规模生产。然而自然界中酶的种类是有限的,而且酶具有专一性,一种酶有特定的天然底物,因此研究生物酶除天然属性以外的其他催化特性显的特别重要。近年来,在酶催化多功能性方面的研究新成果不断涌现,一些蛋白酶和脂肪酶被发现能够催化Michael加成反应、Henry反应以及Mannich等经典反应。这极大的拓展了酶催化的应用范围。研究酶的新功能为绿色化学的发展提供了新的有效途径,是一个极具吸引力和挑战性的课题。Aldol反应是有机合成中构建新碳碳键的重要反应类型之一,但是除了在生物体内催化aldol反应的醛羧酶以外,已知的能够催化aldol反应的酶很少有人报道,因此研究多功能性酶催化的aldol反应具有重要的意义。本论文首次发现核酸酶P1、地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶和木瓜凝乳蛋白酶对aldol反应有很好的催化功能。主要研究这三种酶对芳香醛和环状酮之间直接不对称aldol反应的催化作用,为了进一步弄清酶的催化效果以及催化机理,我们分别对三种酶做了空白对照、失活、活性位点抑制实验,并对机理问题进行了研究。在研究这三种酶对直接不对称aldol反应的催化效果时,我们分别对这三种酶的反应条件进行了优化,例如溶剂、含水量、投料比、酶量、温度、pH值等。实验结果表明不同的酶催化aldol反应的最佳溶剂不同,一种酶在不同溶剂中催化同一种反应所需要的最佳含水量也不相同。一般情况下这三种酶在与水混溶的二甲亚砜溶剂中催化aldol反应有较高的产率,但是立体选择性相对较差；木瓜凝乳蛋白酶在乙腈溶剂中产率低,但是立体选择性较好。核酸酶P1在无溶剂的条件下催化的aldol反应有较好的立体选择性。在最佳的反应条件下,选择了13种芳香醛和4种酮,一共合成了43种已知aldol产物,产物经过1H NMR、13C NMR、手性HPLC等手段表征分析和验证。核酸酶P1(Ec 3.1.30.1)是由桔青霉培养液中提取冻干而成。它是一类可以将核酸定向水解为5′-核苷酸的酶制剂,它可以催化RNA或寡核酸分子上的3′-碳原子羟基与磷酸之间形成的二脂键,使其断裂生成四种5′-核苷酸和5′-磷酸寡核苷酸。论文首次发现核酸酶P1可以催化aldol反应且对aldol反应底物有较广的适用范围,核酸酶P1催化得到的aldol产物得到了最高大于99%的dr值和99%的ee值。碱性蛋白酶是由地衣芽孢杆菌经深层发酵提取而成。是一种在碱性条件下,可催化水解蛋白质的酶制剂。论文首次发现它也能催化aldol反应,且在二甲亚砜溶剂中得到最高92%的产率。木瓜凝乳蛋白酶(EC 3.4.22.6)是从天然番木瓜未成熟的果实中分离提纯的半胱氨酸蛋白酶,常用来治疗椎间盘突出,癌症等。论文首次发现它对aldol反应也有特殊的催化多功能性。