5-氟-2′-脱氧尿苷(FUdR)是一种氟代脱氧核苷类似物,被广泛用于治疗各种肿瘤。但FUdR在临床上表现出较低的口服生物利用度和各种毒副作用。现已证明核苷类药物的糖基化衍生物较之亲代化合物具有更低的毒副作用。此外,二糖核苷是一类重要的天然抗生素。化学法糖基化存在区域选择性差、需要保护/脱保护步骤和环境不友好等诸多问题。无疑,反应条件温和、高效、高选择性和绿色的酶法糖基化是一条极具前景的替代途径。基于上述情况,本论文首先以来源于牛肝的β-半乳糖苷酶催化FUdR糖基化为模型反应,探讨了在缓冲液中各因素对该酶促反应的影响规律;随后,研究了该酶在核苷糖基化反应中的底物识别规律;最后,研究了混合溶剂体系中,有机溶剂、离子液体及深度共熔溶剂对酶促FUdR糖基化反应的影响规律。研究表明,在磷酸缓冲液中,来源于牛肝的β-半乳糖苷酶能高效、高5′-区域选择性地催化FUdR糖基化。在该体系中,该酶促反应的最适糖基供体、缓冲液pH、反应温度、酶量和底物摩尔比(FUdR/oNPG)分别为邻硝基苯-β-D-半乳糖苷、6.5、45℃、0.15 U mL-1和2。在上述反应条件下,反应初速度、最大产物产率和5′-区域选择性分别为0.28 mM h-1、75%和>99%。在此基础上,合成了5种结构新颖的二糖核苷(2′-脱氧尿苷、FUdR、β-胸苷、5-溴-2′-脱氧尿苷和碘苷的糖基化衍生物),收率介于45-85%之间,5′-区域选择性达92->99%。牛肝β-半乳糖苷酶在核苷糖基化反应中的底物识别研究表明,除碘苷外,目标产物最大收率随核苷上5-位基团的增大(H、F、CH3和Br)而降低。并且酶促反应的5′-区域选择性也随着5-位基团的增大而降低,其原因可能是不利的空间位阻导致5′-糖基化过渡态失稳。在混合溶剂体系中酶促反应研究表明,非水介质如有机溶剂、离子液体及深度共熔溶剂的存在易使牛肝β-半乳糖苷酶失活变性。在7种含有机溶剂体系中,该酶在含DMSO的体系中失活最小。当体系中DMSO含量低于10%(v/v)时,酶促糖基化反应收率达66%以上。在含离子液体[MMIm]MeSO4介质中,当其含量低至1%(v/v)时,糖基化产率达75%,与缓冲液体系中的产率相当。在所研究的9种含25%(v/v)DES介质中,牛肝β-半乳糖苷酶在含氯化胆碱/丙三醇体系中具有最高的活性,反应初速度和目标产物产率分别达到0.15 mM h-1和22%。体系中非水介质含量的下降能显著降低其对酶的毒害作用,而酶促FUdR糖基化反应的化学选择性随之增强。本研究不仅丰富了酶学基础理论知识,而且开辟了一条可用于核苷类化合物高效、高区域选择性糖基化的新途径,并成功地合成了几种结构新颖的核苷糖基化衍生物。