酵母细胞不对称还原2-乙酰基庚酸乙酯的研究

论文摘要

手性化合物在医药、农药及其它精细化学品中具有非常重要的应用价值,因此,合成这些产品的手性砌块就成为研究的热点。面包酵母内含有丰富的氧化还原酶,以面包酵母还原潜手性的羰基化合物是重要的研究方法之一。本文以2-乙酰基庚酸乙酯为底物模型,考察了酵母细胞在水相体系中催化其不对称还原的反应特性。首先我们合成了底物2-乙酰基庚酸乙酯并分离提纯;化学法合成产物2-（1-羟基乙基）-庚酸乙酯并提纯作为色谱检测的标准品。其次,建立了气相色谱分析方法,用于底物和产物的定性和定量分析。同时考察了载气流速、柱温等对分离的影响,确定了较优化的分离条件,为研究工作的顺利开展创造了条件。本文重点研究了酵母细胞不对称还原2-乙酰基庚酸乙酯的反应特性,酵母细胞可用于2-乙酰基庚酸乙酯的不对称还原,在所取的酵母中马利酵母的还原能力较好。利用正交实验初步优化反应条件,并在此基础上,兼顾反应的时-空产率,系统地研究了初始底物浓度、酵母细胞浓度、反应温度、酵母种类、反应时间、pH值、辅助底物、培养条件等对反应转化率的影响。通过提高酵母浓度能够提高底物的转化率,随着酵母细胞浓度的增加,底物的转化率增大,酵母细胞浓度大于300g/L时,底物的转化率提高不大;反应时间24h较合适;反应最适温度为30℃;pH7.0时反应转化率较高;比较葡萄糖、甲醇、乙醇、异丙醇和甘油几种辅助底物,葡萄糖为最佳辅助底物;葡萄糖浓度为10g/L转化率较好。好氧培养比厌氧培养底物转化率更高;震荡条件下的还原反应比静止反应能获得更高的转化率。分批加入底物的结果要好于一次性加入的结果。产品的纯化后结构鉴定结果表明,酵母细胞不对称还原2-乙酰基庚酸乙酯的产物同化学法还原产物的结构相同,为目标产物,经测定具有光学活性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 手性技术的研究意义
• 1.1.1 手性技术在医药领域的应用及研究现状
• 1.1.2 手性技术在其它领域的应用
• 1.2 手性化合物的制备技术
• 1.2.1 非生物法
• 1.2.1.1 不对称化学合成法
• 1.2.1.2 手性源化学衍生化法
• 1.2.1.3 选择吸附拆分法
• 1.2.1.4 结晶拆分法
• 1.2.1.5 化学拆分法
• 1.2.1.6 动力学拆分
• 1.2.1.7 手性色谱分离法
• 1.2.2 生物法
• 1.2.2.1 天然物的提取
• 1.2.2.2 酶法获得手性化合物
• 1.2.2.3 完整细胞法
• 1.3 应用于选择性生物催化的微生物
• 1.3.1 酵母菌
• 1.3.2 其他微生物
• 1.4 面包酵母催化不对称合成的底物类型
• 1.4.1 简单酮的还原
• 1.4.2 β-羰基酯的还原
• 1.4.3 α-羰基醛或酮的还原
• 1.4.4 含硫化合物羰基的还原
• 1.4.5 β-二酮和γ-二酮的还原
• 1.4.6 碳-碳双键的还原
• 1.4.7 催化碳-碳键的形成
• 1.4.8 芳香酮的还原
• 1.4.9 酯的水解
• 1.5 手性2-辛醇的研究意义及研究现状
• 1.5.1 手性2-辛醇的研究意义
• 1.5.2 生物法制备光学纯2-辛醇的研究现状
• 1.6 本论文主要研究思路及研究内容
• 第二章 合成2-（1-羟基乙基）-庚酸乙酯
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 主要试剂
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 底物2-乙酰基庚酸乙酯的合成
• 2.3.1.1 碘戊烷的制备
• 2.3.1.2 绝对无水乙醇的制备
• 2.3.1.3 2-乙酰基庚酸乙酯的合成
• 2.3.1.4 2-乙酰基庚酸乙酯结构的确定及纯度分析
• 2.3.2 2-（1-羟基乙基）-庚酸乙酯的合成
• 2.3.2.1 2-（1-羟基乙基）-庚酸乙酯的合成方法
• 2.3.2.2 2-（1-羟基乙基）-庚酸乙酯结构的确定及纯度分析
• 2.3.3 分析检测方法的建立
• 2.3.3.1 底物2-乙酰基庚酸乙酯标准曲线
• 2.3.3.2 产物2-（1-羟基乙基）-庚酸乙酯标准曲线
• 2.4 本章小结
• 第三章 酵母细胞不对称还原2-乙酰基庚酸乙酯反应的研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 材料
• 3.2.1.1 菌种
• 3.2.1.2 主要试剂
• 3.2.1.3 主要仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.2.1 菌体的预处理
• 3.2.2.2 酵母细胞不对称还原2-乙酰基庚酸乙酯的反应过程
• 3.2.2.3 产物的分离
• 3.2.2.4 底物2-乙酰基庚酸乙酯转化率的计算
• 3.2.2.5 产物的纯化和鉴定
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 几种酵母还原2-乙酰基庚酸乙酯能力的比较
• 3.3.2 2-乙酰基庚酸乙酯和2-（1-羟基乙基）-庚酸乙酯萃取方法
• 3.3.3 反应条件的初步确定
• 3.3.4 不同初始底物浓度对反应转化率的影响
• 3.3.5 反应体系温度对酵母细胞不对称还原2-乙酰基庚酸乙酯的影响
• 3.3.6 反应体系中酵母细胞浓度对反应的影响
• 3.3.7 酵母细胞不对称还原2-乙酰基庚酸乙酯的反应进程曲线
• 3.3.8 pH对酵母细胞不对称还原2-乙酰基庚酸乙酯反应的影响
• 3.3.9 不同辅助底物对酵母细胞不对称还原2-乙酰基庚酸乙酯反应的影响
• 3.3.10 不同培养条件对反应的影响
• 3.3.11 分批加入底物2-乙酰基庚酸乙酯对反应的影响
• 3.3.12 产品的纯化及结构鉴定结果
• 3.3.13 脱除相应基团的尝试
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录