论文摘要
脂肪酶催化拆分手性化合物是研究小分子和生物大分子之间作用机理的重要内容之一,也是‘绿色’化合成手性药物、环保农药、高档液晶和高级香料的理想途径之一。因此研究脂肪酶催化拆分手性化合物不仅有重要的理论意义,而且有重要的应用价值。虽然酶催化拆分研究已经取得一定的成就,但是仍然存在挑战:底物利用率一般不超过50%,难以获得两种单一手性的对映异构体,在非水体系中脂肪酶催化活性往往较低等。针对上述问题,开展了本论文的工作。以脂肪酶PSL和CSL作为生物催化剂、2-辛醇作为底物、辛酸乙烯酯作为酰化剂进行了动力学拆分的初步探索。在此基础上,提出了二次动力学拆分与动态动力学拆分联用的方法,即使PSL的选择性中等,使用联用技术,可以得到98%ee的（S）-2-辛醇和95%ee的（R）-2-辛醇,总收率达到80%;使用CSL的效果更好。为提高有机相中的酶活性,提出了脂肪酶器壁固定化技术。PSL在反应器器壁上固定化后,用于拆分2-辛醇,酶活性提高了8倍;用于拆分合成心得安的中间体1-氯-3-（1-萘氧）-2-丙醇,酶活性提高了10倍。酶活性提高的原因认为是酶器壁固定化及其使用过程间接地模拟了脂肪酶的界面活性。器壁固定化提供了有机相中提高脂肪酶活性的一种有效途径。最后,通过分子模拟和理论计算就脂肪酶PSL和CSL对底物分子的对映异构选择的大小和优先选择性进行了较为合理的解释。
论文目录
第一章 前言1.1 脂肪酶1.1.1 酶、酯酶和脂肪酶1.1.2 脂肪酶的催化活性和选择性1.2 脂肪酶在非水体系中的应用1.2.1 非水酶学的建立和研究现状1.2.2 非水体系与水的关系1.2.3 非水酶学的研究范围1.2.4 非水体系中脂肪酶的催化特性1.3 脂肪酶催化手性拆分1.3.1 手性的普遍性和重要性1.3.2 手性研究的热点1.3.3 光学参数及其确定1.3.4 手性化合物的拆分策略1.3.5 脂肪酶催化动力学拆分1.4 脂肪酶催化动力学拆分研究现状1.4.1 脂肪酶在拆分中的应用1.4.2 二次动力学拆分技术1.4.3 二次动力学拆分的要求1.4.4 动态动力学拆分方法1.4.5 动态动力学拆分的要求1.5 拟在论文中解决的问题1.5.1 探索提高脂肪酶活性的方法1.5.2 研究脂肪酶的重复利用性1.5.3 提高底物利用率或产物产率1.5.4 在拆分中得到两种单一手性对映异构体1.5.5 研究成果在手性药物合成过程中的应用1.5.6 拆分体系的选择和研究目标1.5.7 实验结果的理论解释1.6 参考文献第二章 非水体系中脂肪酶PSL催化拆分2-辛醇的初步探索2.1 摘要2.2 引言2.2.1 假单胞脂肪酶简介2.2.2 非水反应体系的选择2.3 实验部分2.3.1 仪器与药品2.3.2 分析和样品处理方式2.3.3 等摩尔辛酸2-辛酯和2-辛醇的气相色谱峰面积比2.3.4 脂肪酶PSL催化拆分2-辛醇的动力学实验2.3.5 脂肪酶PSL催化拆分2-辛醇产物的分离和检测2.3.6 拆分实验放大2.4 结果与讨论2.4.1 反应条件的确定2.4.2 转化率的计算2.4.3 PSL 催化拆分2-辛醇的动力学2.4.4 PSL 在拆分体系中的活性和选择性2.4.5 放大实验的结果分析2.4.6 产品的分离2.4.7 （S）-2-辛醇的比旋光度2.4.8 PSL 的催化活性和选择性分析2.5 结论2.6 参考文献第三章 非水体系中脂肪酶 CSL 催化拆分2-辛醇3.1 摘要3.2 引言3.2.1 假丝酵母脂肪酶的应用3.2.2 假丝酵母脂肪酶的来源和结构3.2.3 假丝酵母脂肪酶的动力学和催化反应机理3.2.4 假丝酵母脂肪酶催化制备光学活性的2-醇3.3 实验部分3.3.1 仪器和药品3.3.2 CSL 催化拆分2-辛醇的有关实验3.4 结果与讨论3.4.1 CSL 催化拆分2-辛醇反应体系的确定3.4.2 CSL 催化2-辛醇与辛酸乙烯酯反应的活性3.4.3 CSL 催化拆分2-辛醇的对映异构选择性3.4.4 CSL 的催化活性和选择性分析3.4.5 拆分实验的放大3.5 结论3.6 参考文献第四章 非水体系中脂肪酶 PSL 的重复利用研究4.1 摘要4.2 引言4.2.1 脂肪酶重复利用的有关研究4.2.2 酶活力测定与酶的重复利用4.3 实验部分4.3.1 仪器和药品4.3.2 酶溶液的配制4.3.3 比酶活力的测定4.3.4 脂肪酶 PSL 的重复使用动力学实验4.3.5 脂肪酶 PSL 重复使用方法的比较实验4.4 结果与讨论4.4.1 脂肪酶 PSL 及其重复使用的动力学比较4.4.2 酶溶液的浓度4.4.3 PSL 重复使用实验设计4.4.4 PSL 重复使用的实验结果分析4.5 结论4.6 参考文献第五章 动态动力学拆分和二次动力学拆分联用拆分2-辛醇5.1 摘要5.2 引言5.2.1 动态动力学拆分研究5.2.2 二次动力学拆分研究5.3 实验部分5.3.1 材料5.3.2 旋光值的测定及气相色谱分析5.3.3 2-辛醇的第一次拆分5.3.4 对映异构体富有的辛酸（R）-2-辛酯水解5.3.5 对映异构体富有的（R）-2-辛醇的第二次拆分5.3.6 对映异构纯的辛酸（R）-2-辛酯5的水解5.3.7 CSL在联合拆分中的应用5.4 结果与讨论5.4.1 两种动力学拆分联合使用的原因和目的5.4.2 联合拆分的一次循环中制备两种对映异构纯的异构体5.4.3 二次动力学循环为动态动力学的可行性5.4.4 两种动力学拆分联合使用的效果5.4.5 使用CSL联合拆分2-辛醇5.5 结论5.6 参考文献第六章 非水反应体系中提高 PSL 催化拆分2-辛醇的活性研究6.1 摘要6.2 引言6.2.1 提高脂肪酶催化活性的结构基础6.2.2 提高脂肪酶在非水相中催化活性的研究6.3 实验部分6.3.1 仪器和药品6.3.2 在分子大小不同的溶剂中反应6.3.3 在不同极性的溶剂中反应6.3.4 在含酸式磷酸盐的体系中反应6.3.5 在含酸式磷酸盐对的体系中反应6.3.6 在含水处理过的酸式磷酸盐的体系中反应6.3.7 在含水处理过的脂肪酶的体系中反应6.4 结果与讨论6.4.1 溶剂分子大小对酶活性的影响6.4.2 溶剂极性对酶活性的影响6.4.3 两种酸式磷酸盐的用量对酶活性的影响6.4.4 酸式磷酸盐对对酶活性的影响6.4.5 水处理酸式磷酸盐对酶活性的影响6.4.6 水处理脂肪酶对酶活性的影响6.5 结论6.6 参考文献第七章 器壁固定化方法提高脂肪酶在非水体系中的催化活性7.1 摘要7.2 引言7.2.1 非水体系中脂肪酶催化活性通常较低7.2.2 影响脂肪酶活性的主要因素7.2.3 研究的对象和目的7.3 实验部分7.3.1 实验材料7.3.2 分析和测量方式7.3.3 总的反应条件7.3.4 空气干燥 PSL7.3.5 加水处理 PSL7.3.6 润湿-干燥处理 PSL7.3.7 器壁固定化PSL 的操作7.3.8 器壁固定化PSL 的重复使用7.3.9 再次器壁固定化 PSL7.3.10 器壁固定化 PPL 及其在拆分2-辛醇中的使用7.3.11 分子筛上固定化PSL7.3.12 测定 PSL 的固载率7.3.13 分子筛固定化PSL的应用7.4 结果与讨论7.4.1 空气干燥时间对PSL活性的影响7.4.2 水含量对PSL活性的影响7.4.3 润湿-干燥处理PSL的活性7.4.4 器壁固定化PSL的活性7.4.5 器壁固定化PSL在重复使用中的活性7.4.6 器壁固定化PSL再活化后的活性7.4.7 器壁固定化 PSL 的选择性7.4.8 器壁固定化 PPL 的活性7.4.9 分子筛固定化 PSL 的活性7.5 结论7.6 参考文献第八章 器壁固定化生物反应器在手性心得安合成中的应用8.1 摘要8.2 引言8.2.1 手性心得安的合成方法8.2.2 化学-酶法合成手性心得安8.3 实验部分8.3.1 仪器和药品8.3.2 1-氯-3-（1-萘氧）-2-丙醇的化学合成8.3.3 器壁固定化PSL 和1-氯-3-（1-萘氧）-2-丙醇的拆分8.3.4 PSL 器壁固定化生物反应器的重复利用及其再活化8.3.5 手性心得安及其盐酸盐的化学合成8.3.6 分子筛固定化PSL 及其应用8.3.7 PPL拆分1-氯-3-（1-萘氧）-2-丙醇8.3.8 脂肪酶G和脂肪酶41拆分1-氯-3-（1-萘氧）-2-丙醇8.4 结果与讨论8.4.1 中间体的化学合成修饰8.4.2 器壁固定化PSL 的拆分效果8.4.3 其它几种酶制剂的催化活性8.4.4 脂肪酶器壁定化生物反应器的催化活性分析8.4.5 手性心得安及其盐酸盐的光学纯度8.4.6 脂肪酶的对映异构选择性分析8.5 结论8.6 参考文献第九章 脂肪酶PSL和CSL的对映异构选择性的理论解释9.1 摘要9.2 引言9.2.1 脂肪酶对映异构选择性的理论解释方法简介9.2.2 脂肪酶对映异构选择性理论解释方法的选择9.3 实验部分9.3.1 实验设备和材料9.3.2 酰化酶的构建9.3.3 （R）/（S）-2-辛醇和（R）/（S）-1-氯-3-（1-萘氧）-2-丙醇的构建9.3.4 CSL与2-辛醇的对接9.3.5 CSL与1-氯-3-（1-萘氧）-2-丙醇的对接9.3.6 PSL与2-辛醇的对接9.3.7 PSL与1-氯-3-（1-萘氧）-2-丙醇的对接9.4 结果与讨论9.4.1 底物-酰化酶复合物对接模式的筛选依据9.4.2 底物-酰化酶复合物对接模式的筛选结果9.4.3 两种酶对2-辛醇的对映异构选择性9.4.4 两种酶对1-氯-3-（1-萘氧）-2-丙醇的对映异构选择性9.5 结论9.6 参考文献攻博期间发表的学术论文及其它成果中文摘要Abstract致谢
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标签：脂肪酶论文; 动力学拆分论文; 对映异构选择性论文; 酶活性论文; 分子模拟论文;
