有机溶剂和离子液中脂肪酶催化酰化反应研究

论文摘要

研究了双组分混合有机溶剂中的酶促酯化反应,对比了双组分混合有机溶剂和相同极性范围内的单组分有机溶剂中酶催化活性随溶剂logP值的变化规律。实验结果表明在混合溶剂和单一溶剂中酶催化活性随溶剂logP值的变化规律呈现很大差异。本文从热力学的层面,即溶剂混合对反应物热力学活度及反应活化能的影响对上述实验结果进行了分析。另一方面,以离子液体作为酶促反应的反应介质相对于传统有机溶剂具有明显优势。本文制备了疏水型离子液体bmimPF6,并分别以该离子液体和有机溶剂乙腈为反应介质,研究了脂肪酶催化吡哆醇的区域选择性酰化反应。利用C18反相键合液相色谱柱对酰化结果进行了分析,确定了适宜的分析条件,从而为研究该酶促反应提供了有力的依据。考察了非水相介质中吡哆醇区域选择性酰化的特点,从溶剂、酰基供体、反应时间、反应温度、酶用量及体系水活度等方面对反应条件进行了全面的优化。实验结果表明,固定化脂肪酶Novozym 435催化吡哆醇的区域选择性酰化,离子液体bmimPF6和乙酸酐分别为其适合的反应介质和酰基供体,最佳反应时间为6.0h,最适加酶量为260PLU,最适反应温度为50℃,同时体系水活度必须小于0.1。在此条件下,该酶促反应的底物转化率为89.97%,区域选择率可达到93.43%。

论文目录

• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 脂肪酶的存在、应用与性质
• 1.2.1 脂肪酶的存在
• 1.2.2 脂肪酶的结构特征
• 1.2.3 脂肪酶在生物技术方面的应用
• 1.2.4 脂肪酶的选择性
• 1.3 酶的非水相催化
• 1.3.1 水对有机介质中酶催化的影响
• 1.3.2 有机溶剂的性质及其对酶催化的影响
• 1.4 离子液体及其在酶催化领域的应用
• 1.4.1 离子液体简介
• 1.4.2 离子液体的分类、合成及性质
• 1.4.3 离子液体在酶催化领域的应用
• 1.5 生物催化的区域选择性
• 1.6 本文的主要工作
• 第二章 双组分混合有机溶剂中的酶催化酯化反应研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 分析方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 溶剂logP 值对酶促酯化反应的影响
• 2.3.2 实验结果的理论分析
• 2.3.3 不同溶剂中反应物热力学活度的计算
• 2.3.4 不同溶剂中反应活化能的计算
• 2.4 本章结论
• 第三章 非水相中脂肪酶催化吡哆醇的区域选择性酰化反应
• 3.1 前言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 HPLC 分析方法的确定
• 3.3.2 酰化反应条件的优化
• 3.3.3 有机溶剂和离子液体中酶的操作稳定性比较
• 3.4 本章结论
• 第四章 结论
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间主要学术成果
• 致谢