交联醇腈酶不对称催化合成氰醇的研究

摘要

手性氰醇是一类医药化工领域中具有重要学术价值和应用价值的中间体。手性氰醇的合成对于医药化工中间体化合物的开发具有重要的理论和应用意义。醇腈酶作为一种生物催化剂，因其优良的立体选择性，应用于催化手性氰醇的合成。由于醇腈酶在稳定性和可重复利用性方面尚存在局限，因此对酶的固定化技术提出了更高要求。我们对醇腈酶的固定化方法进行了研究并用于不对称催化氰醇化反应。
　　 醇腈酶经硫酸铵沉淀处理，戊二醛交联得到酶交联体。利用交联酶和游离酶不对称催化氰醇化反应，比较对46种底物的催化效果。交联酶对芳香族醛类苯甲醛的催化效果最好，氰醇化产物e.e.值为94％。呋喃醛和噻吩醛氰醇化产物e-e.值均大于85％，丙酮、2-丁酮、2-戊酮、2-己酮等甲基酮类底物氰醇化产物e.e.值超过65％，环戊醛和环己醛氰醇化产物e.e.值分别提高了53％和73％。通过与游离酶催化效果比较，认为醇腈酶交联体不对称催化合成氰醇的效果更佳。
　　 对醇腈酶交联体应用条件进行了研究。得到最适催化pH为4.5，最适催化温度为10℃。考察了缓冲液pH值、反应温度、有机溶剂、水含量、反应物浓度和交联酶浓度6个因素对酶促反应初始速率、转化率和产物光学纯度的影响，确定了醇腈酶交联体最适催化体系为水-异丙醚反应体系，水含量20％，底物和氢氰酸的最适浓度分别为0.2mol/L，和0.6mol/L，交联酶的最适浓度为10U/ml。最适条件下交联酶促反应速率和产物e.e.值分别为60μmol/h和96％。交联酶循环使用5次后，产物e.e.值保持在90％以上，表明交联醇腈酶是一种易于回收利用的高效生物催化剂。