环糊精介质中甾体结构对包结作用及C1,2脱氢反应的影响

摘要

环糊精(CD)介质中客体结构对包结作用及其生物催化反应存在影响，其影响规律尚不明晰。本论文以简单节杆菌TCCC11037催化3-酮基甾体C1，2脱氢反应为模型，以3-酮基类系列甾体化合物为客体以及催化反应的底物，考察在羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)介质中甾体化合物结构对包结作用及C1，2脱氢反应的影响规律，并建立了甾体结构与包结稳定性以及转化反应效率间关联。研究成果为超分子介质生物催化反应中底物的选取和催化工艺路线的设计提供理论和方法指导。
　　采用相溶解度法考察了3-酮基类甾体结构对HP-β-CD介质中各底物的表观溶解度及包结稳定常数的影响。发现各化合物的表观溶解度随着HP-β-CD浓度的增加均呈线性增加。当3-酮基甾体化合物只存在C-11位的结构差异时，各3-酮基甾体化合物溶解度增加倍数及包结稳定常数大小呈现的规律均为C-11-羟基＜C-11-酮基＜C-11-亚甲基，与化合物C-11位极性大小规律相一致;当3-酮基类甾体化合物只存在C-17位的结构差异时，包结稳定常数与C-17位侧链极性大小相符合，即侧链越长，侧链基团极性越弱，包结稳定常数值越大，溶解度增加倍数也越大。
　　考察了HP-β-CD介质中各3-酮基甾体的C1，2位脱氢转化反应，发现HP-β-CD介质对3-酮基甾体底物的C1，2位脱氢反应过程均具有促进作用。当3-酮基甾体化合物只存在C-11位的结构差异时，初始转化速率增加倍数的特点是C-11-羟基＜C-11-酮基＜C-11-亚甲基;当3-酮基甾体化合物只存在C-17位的结构差异时，HP-β-CD介质中C1，2位脱氢反应初始转化速率的增加倍数规律与3-酮基甾体C-17位侧链长度规律一致，整体来看，C-17位侧链越长增加倍数越高。
　　基于SPSS软件及多元线性回归分析理论，进一步探讨了甾体结构与包结稳定性及催化效率之间的相关性。结果表明，分子大小及侧链长度对包结稳定性均存在显著性差异，其中，分子大小与包结稳定性呈负相关性，而侧链长度则呈正相关性;此外，与此类似的是，分子大小及分子极性与生物催化效率呈负相关性，侧链长度与催化效率呈现正相关性。研究成果为HP-β-CD介质中C1，2脱氢反应的工艺路线设计了提供了理论依据。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 甾体化合物概述

1．1．1 甾体化合物的结构特点

1．1．2 甾体化合物微生物转化

1．2 甾体化合物C1，2位脱氢反应

1．2．1 甾体化合物C1，2位脱氢反应的研究进展

1．2．2 甾体化合物C1，2位脱氢反应的机理

1．2．3 具有C1，2位脱氢能力的菌种

1．3 环糊精体系中的生物转化

1．3．1 环糊精及其衍生物

1．3．2 环糊精对客体化合物的包结作用

1．3．3 环糊精的结构对包结作用及反应的影响

1．3．4 环糊精在甾体化合物生物转化中的应用

1．3．5 甾体化合物的结构对环糊精对其包结效果的影响

1．4 本课题的研究意义和内容

1．4．1 研究意义

1．4．2 研究内容

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验菌株

2．1．2 培养基及相关溶液

2．1．3 实验试剂

2．1．4 主要实验仪器设备

2．2 实验方法

2．2．1 菌体培养

2．2．2 底物RS的制备及纯化

2．2．3 最适转化菌体浓度的确定

2．2．4 C1，2脱氢转化反应

2．2．5 系列3-酮基类甾体表观溶解度的测定

2．2．6 系列3-酮基类甾体在HP-β-CD介质中的相溶解度研究

2．3 分析测定方法

2．3．1 转化率测定

2．3．2 部分甾体底物脱氢转化率测定方法

2．3．3 相溶解度的测定

3 结果与讨论

3．1 HP-β-CD介质中系列3-酮基甾体的包结增溶作用及规律

3．1．1 相溶解度图的测定

3．1．2 甾体结构对包结稳定常数的影响

3．1．3 系列3-酮基甾体在水中的表观溶解度

3．1．4 系列3-酮基甾体在HP-β-CD介质中的溶解度

3．1．5 HP-β-CD介质中系列3-酮基甾体的增溶的规律

3．2 HP-β-CD介质中3-酮基甾体结构对C1，2位脱氢转化反应的影响

3．2．1 最适转化条件的确定

3．2．2 HP-β-CD介质中3-酮基甾体C-11位基团对C1，2位脱氢转化反应的影响

3．2．3 HP-β-CD介质中3-酮基甾体C-17位基团对C1，2位脱氢转化反应的影响

3．3 HP-β-CD介质中3-酮基甾体增溶规律与C1，2位脱氢转化反应规律的关联

3．3．1 甾体底物结构与HP-β-CD介质增溶效果之间的关联

3．3．2 甾体底物结构与C1，2位脱氢转化反应之间的关联

3．3．3 HP-β-CD介质中甾体底物增溶效果与C1，2位脱氢转化反应之间的关联

3．3．4 建立HP-β-CD介质中C1，2位脱氢转化反应的数学模型

4 结论

5 展望

参考文献

7 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢