华根霉菌丝结合脂肪酶酯合成动力学拆分（R，S）-2-辛醇

摘要

光学纯2-辛醇是光电材料、医药、农药和精细化工产品的重要手性中间体。与传统的化学法相比，生物酶法催化拆分(R，S)-2-辛醇具有反应条件温和、选择性高、副反应少和环境污染小等优点，不仅具有较为重要的学术价值，而且还具有较好的实际应用价值。本研究确定华根霉菌丝结合脂肪酶RCL为立体选择性拆分(R，S)-2-辛醇的生产用酶，并对该脂肪酶的催化体系和产品(R，S)-2-辛醇、(R，S)-2-辛醇的提取制备进行了较系统的研究。 首先，通过对不同脂肪酶有机相酯化拆分(R，S)-2-辛醇的效果的比较，发现RCL有机相酯合成拆分(R，S)-2-辛醇具有较好的拆分效果。 研究进一步确定了RCL的制备条件和有机相催化酯合成拆分(R，S)-2-辛醇的最适条件：“记忆”pH6～7、有机介质异辛烷、摇床转速150r/min、温度40℃。 为了进一步提高RCL有机相酯合成拆分(R，S)-2-辛醇的催化效率，研究确定了酰基供体为正辛酸以及水活度为0.11，同时发现添加底浓度(≤0.5mg/mL)的非离子表面活性剂TrionX-100，Span-80，酶促拆分反应的立体选择性和催化活性得到不同程度的改善。 更具有价值的是，研究发现通过在反应体系中添加3A分子筛来吸附酯化反应产生的水后，RCL酶促反应初速度有明显的提高(54.9μmol/g·h)，是不添加分子筛时的7.3倍；同时也获得理想光学活性的产物酯(eep95.9％)。RCL拆分(R，S)-2-辛醇的光学选择率E值远高于其它商品化脂肪酶，具有较好的应用前景。 针对两种反应产物沸点的差异，采用减压蒸馏较好地将2-辛醇和辛酸-2-辛酯进行分离并确定了最终的分离流程。(S)-2-辛醇的质量回收率为65.5％，ee值为97.1％，(R)-2-辛醇的质量的回收率为68.5％，ee值为95.2％。 根据非水相体系中(R，S)-2-辛醇的酶促酯合成拆分反应的机制，建立了有机相RCL酶促酯合成拆分(R，S)-2-辛醇的的反应动力学模型，得到相应的动力学方程。将由动力学模型拟和的曲线与实验实测数据的走向曲线进行了比较，发现模型拟合值和实测实验值能够较好的吻合，说明该模型可以较好的描述有机相RCL催化拆分(R，S)-2-辛醇的酯合成反应过程。 本研究确定RCL为立体选择性酯化拆分(R，S)-2-辛醇的较好的脂肪酶，并找到了提高RCL催化拆分(R，S)-2-辛醇催化效率的关键因素。产物分离制备的流程和相关酶促反应动力学模型确立，对后续工业生产放大具有一定的价值。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1生物法制备光学纯化合物

1.2脂肪酶非水相动力学拆分制备光学纯化合物

1.2.1非水相生物催化

1.2.2全细胞催化剂

1.2.3.脂肪酶有机相手性识别机理

1.2.4脂肪酶有机相对仲醇的动力学拆分

1.2.5脂肪酶有机相对仲醇拆分的工业化应用

1.3脂肪酶拆分(R，S)-2-辛醇的研究进展

1.3.1产品概况

1.3.2国内外研究进展

1.4本研究的主要内容和意义

1.4.1本研究的主要内容

1.4.2本研究的意义

第二章RCL有机相酯化拆分(R，S)-2-辛醇催化体系的研究

2.1引言

2.2材料与方法

2.2.1试剂和仪器

2.2.2实验方法

2.3结果与讨论

2.3.1不同脂肪酶有机相酯化拆分(R，S)-2-辛醇的效果的比较

2.3.2 RCL酯合成拆分(R，S)-2-辛醇时间过程曲线

2.3.3“pH记忆”值对RCL拆分(R，S)-2-辛醇的影响

2.3.4有机介质对RCL拆分(R，S)-2-辛醇的影响

2.3.5摇床转速对RCL拆分(R，S)-2-辛醇的影响

2.3.6不同温度对RCL拆分(R，S)-2-辛醇的影响

2.4本章小结

第三章提高RCL酯化拆分(R，S)-2-辛醇的催化效率和产物的提取、鉴定

3.1引言

3.2材料与方法

3.2.1试剂和仪器

3.2.2实验方法

3.3结果与讨论

3.3.1酰基供体对酯化拆分(R,S)-2-辛醇的影响

3.3.2非离子表面活性剂对酯化拆分(R，S)-2-辛醇的影响

3.3.3体系水活度对酯化拆分(R，S)-2-辛醇的影响

3.3.4分子筛吸附催化反应产生的水对酯化拆分(R，S)-2-辛醇的影响

3.3.5催化体系优化后RCL与商品化脂肪酶酯化拆分(R，S)-2-辛醇的比较

3.3.6 RCL拆分(R，S)-2-辛醇ees，eep过程曲线

3.3.7高(R，S)-2-辛醇浓度对酯化拆分影响

3.3.8产物鉴定

3.3.9产物光学纯度的鉴定

3.4本章小结

第四章RCL有机相酯化拆分(R，S)-2-辛醇动力学研究

4.1引言

4.2材料与方法

4.2.1试剂和仪器

4.2.2实验方法

4.3结果与讨论

4.3.1 RCL有机相酯化拆分(R，S)-2-辛醇的机理

4.3.2反应动力学模型的推导

4.3.3模型的参数和拟和结果

4.4本章小结

主要结论和展望

致 谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文