酶促阿糖胞苷区域选择性酰化反应特性的研究

摘要

本文首次探讨了酶促阿糖胞苷与辛酸乙烯酯和苯甲酸乙烯酯区域选择性酰化反应的可行性，、并对比研究了不同反应介质中各影响因素对Novozym 435催化阿糖胞苷区域选择性酰化反应的影响规律，阐明了不同介质中酶催化反应的特性；并探讨了Novozym 435在两种反应介质中的操作稳定性。 Novozym 435是一种来源于南极假丝酵母Candida antarctica的固定化脂肪酶，其能够在有机溶剂介质以及含离子液体介质中高效地催化阿糖胞苷5'-OH的酰化反应。经核磁共振波谱分析，反应的区域选择性高达99％以上，产物为阿糖胞苷5'-辛酸酯和5'-苯甲酸酯。 反应介质的种类和组成对酰化反应的初速度和底物转化率有显著影响，但对反应的区域选择性影响甚微。在混合有机溶剂中，Novozym 435催化阿糖胞苷的辛酰化和苯甲酰化效果相去甚远。Novozym 435促阿糖胞苷与辛酸乙烯酯区域选择性酰化反应的最适混合介质、酰基供体与阿糖胞苷的摩尔比、初始水活度和反应温度分别为28％(v/v)正己烷-吡啶、15：1、0.07、40℃；在上述条件下，反应初速度和底物最大转化率分别高达98.3 mmol/L·h和98.0％；而Novozym 435促阿糖胞苷与苯甲酸乙烯酯区域选择性酰化反应的最适混合介质、初始水活度和反应温度分别为28％(v/v)正己烷-吡啶、0.11、40℃；在上述条件下且阿糖胞苷与苯甲酸乙烯酯的底物摩尔比为1：15时，反应初速度和底物最大转化率仅为44.4 mmol/L·h和36.4％。 与混合有机溶剂正己烷.吡啶相比，脂肪酶Novozym 435在C<,4>MIm·PF<,6>/吡啶混合溶剂中催化阿糖胞苷苯甲酰化反应的底物转化率大大提高。Novozym 435催化阿糖胞苷苯甲酰化反应的最适C<,4>MIm·PF<,6>含量、底物摩尔比(Mol<,VB>/MOl<,ara-C>)、初始水活度、反应温度、酶量和振荡速度分别为80％、25：1、0.11、40--50℃、500 U和250 r/min。在上述最优条件下，该反应的初速度、底物转化率和区域选择性分别为29.4 mmol/L·h、99.4％和>99％。同时，脂肪酶Novozym 435在C<,4>MIm·PF<,6>(80％，v/v)/吡啶混合溶剂中的操作稳定性显著提高，反应5批次后，仍能维持51.7％的催化活性，而在正己烷-吡啶(28％，v/v)反应介质中的对应值为35.7％。本研究不仅丰富了酶学基础理论知识，还开辟了一条可用于阿糖胞苷高效、高区域选择性酰化的新途径。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1非水介质中的酶催化

1.1.1非水介质中的酶催化

1.1.2用于酶催化的非水介质

1.1.3影响非水介质中酶催化的主要因素

1.1.4酶在非水介质中的一些特殊性质

1.2酶促核苷类化合物的酰化反应

1.2.1催化核苷酰化反应的酶

1.2.2酰基供体的选择

1.2.3反应介质对酶促核苷酰化反应的影响

1.2.4酶促核苷类化合物酰化反应的应用

1.2.5酶促核苷类化合物酰化反应的前景和现状

1.3阿糖胞苷酯类衍生物的重要性及其合成

1.3.1阿糖胞苷及其酯类衍生物

1.3.2国内外阿糖胞苷酯类衍生物的合成现状

1.4本研究的主要内容和意义

第二章Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性酰化反应的产物结构确定

2.1实验材料

2.1.1酶

2.1.2主要试剂

2.2主要仪器设备

2.3实验方法

2.3.1反应初速度、底物转化率、区域选择性的计算

2.3.2高效液相色谱(HPLC)分析

2.3.3产物的分离纯化

2.3.4产物的结构分析

2.4结果与讨论

第三章混合有机溶剂中Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性酰化反应的研究

3.1实验材料

3.1.1酶

3.1.2主要试剂

3.2主要仪器设备

3.3实验方法

3.3.1有机溶剂脱水

3.3.2反应初始水活度的控制

3.3.3不同混合溶剂对Novozym435促阿糖胞苷区域选择性酰化反应的影响

3.3.4混合溶剂中疏水性有机溶剂浓度对Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性酰化反应的影响

3.3.5底物摩尔比对混合有机溶剂中Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性酰化反应的影响

3.3.6初始水活度对混合有机介质中Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性酰化反应的影响

3.3.7反应温度对混合有机介质中Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性酰化反应的影响

3.3.8反应初速度、底物转化率、区域选择性的计算

3.3.9高效液相色谱分析

3.4结果与讨论

3.4.1混合有机溶剂种类对Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性酰化反应的影响

3.4.2混合有机介质中疏水性溶剂浓度对Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性酰化反应的影响

3.4.3底物摩尔比对混合有机溶剂中Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性酰化反应的影响

3.4.4初始水活度对Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性酰化反应的影响

3.4.5反应温度对混合有机介质中Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性酰化反应的影响

3.5本章小结

第四章离子液体中Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应的研究

4.1实验材料

4.1.1酶

4.1.2主要试剂

4.2主要仪器设备

4.3实验方法

4.3.1有机溶剂脱水

4.3.2反应体系初始水活度的控制

4.3.3离子液体种类对酶促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应的影响

4.3.4 C4MIm·PF6的含量对酶促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应的影响

4.3.5底物摩尔比对含离子液体介质中酶促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应的影响

4.3.6酶量对酶促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应的影响

4.3.7反应介质初始水活度对含离子液体介质中酶促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应的影响

4.3.8反应温度对含离子液介质中酶促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应的影响

4.3.9振荡速度对含离子液介质中酶促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应的影响

4.3.10对比研究含离子液体介质和有机溶剂混合体系中Novozym 435的操作稳定性

4.3.11反应初速度、底物转化率、区域选择性的计算

4.3.12高效液相色谱(HPLC)分析

4.4结果与讨论

4.4.1不同离子液体中Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应

4.4.2 C4MIm·PF6含量对Novozym435促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应的影响

4.4.3底物摩尔比对含离子液介质中Novozmy435促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应的影响

4.4.4酶量对含离子液介质中Novozym435促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应的影响

4.4.5初始水活度对含离子液介质中Novozym435促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应的影响

4.4.6反应温度对含离子液体介质中Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应的影响

4.4.7振荡速度对含离子液介质中Novozym 435促阿糖胞苷区域选择性苯甲酰化反应的影响

4.4.8不同反应介质中Novozym 435的操作稳定性

4.5本章小结

结论与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢

评定意见