环糊精介入酵母细胞催化芳香酮的不对称还原反应

论文摘要

本文首次系统的研究了环糊精介入酵母细胞催化芳香酮的不对称还原反应,以β-环糊精和自制的羟丙基-β-环糊精作为手性添加剂,主要考察了环糊精结构及添加量、底物芳香酮的结构和性质等对反应结果的影响（底物转化率和S-产物ee值）。主要结论如下:1、羟丙基-β-环糊精的优化合成条件为:反应时间为24 h,反应温度为5℃,反应物环氧丙烷与β-环糊精的摩尔比为1:6,NaOH的质量浓度为3%,收率为22.5%。2、通过正交实验确定了影响芳香酮-β-环糊精包合物包合率的主次因素:芳香酮与β-环糊精的摩尔配比起主要作用,温度次之,时间对包合率的影响最小;苯乙酮、苯丙酮与β-环糊精的包合物在包合温度为50℃,摩尔配比为1:7,时间为2 h时形成稳定的包合物,此时包合率分别为80.6%和59.1%。4’-甲基苯乙酮-β-环糊精与4’-氯苯乙酮-β-环糊精包合物在包合温度为50℃,摩尔配比为1:7,包合时间为1 h形成稳定的包合物,该条件下包合率分别为74.8%和65%。3、研究了手性添加剂介入酵母细胞催化芳香酮的不对称还原反应,分别考察了添加剂β-环糊精和羟丙基-β-环糊精对催化芳香酮的不对称还原反应的影响,结果表明芳环上取代基的空间效应和电子效应对底物转化率和产物对映体过量值有显著的影响,苯丙酮的转化率提高了18.5%,S-（4’-氯苯基）乙醇的ee值提高了22.9%。同时研究了在添加适量β-环糊精和羟丙基-β-环糊精后,转化时间对各芳香酮反应结果的影响。由实验结果可以知,酵母细胞催化芳香酮的不对称还原反应中,不对称催化还原反应结果由底物羰基两边取代基的空间效应和电子效应共同决定,整个生物催化过程中,酵母细胞中的氧化还原酶和手性添加剂共同影响反应结果;但反应本质是由酵母细胞和底物特性决定,它们决定着添加剂对反应结果影响的程度和性质。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 不对称合成
• 1.1.1 手性的意义
• 1.1.2 不对称合成
• 1.1.3 不对称化学催化合成法
• 1.1.4 不对称生物催化合成法
• 1.1.5 不对称化学催化合成与不对称生物催化合成的比较
• 1.2 环糊精及其衍生物
• 1.2.1 环糊精
• 1.2.2 修饰环糊精
• 1.2.3 环糊精及其衍生物的应用
• 1.3 酵母细胞催化不对称合成研究
• 1.3.1 酵母细胞在不对称合成中的应用简介
• 1.3.2 Prelog 规则
• 1.3.3 酵母细胞用于羰基不对称催化还原反应
• 1.3.4 酵母细胞催化芳香酮类的不对称还原研究现状
• 1.4 立题依据及主要研究内容
• 第二章 羟丙基β-环糊精的合成
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂与仪器
• 2.2.2 实验原理
• 2.2.3 实验步骤
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 产物羟丙基-β-环糊精的红外分析
• 2.3.2 反应时间对收率的影响
• 2.3.3 反应温度对收率的影响
• 2.3.4 反应物摩尔比对收率的影响
• 2.3.5 NaOH 浓度对收率的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 芳香酮与β-环糊精包合物的制备工艺研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验试剂与仪器
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 芳香酮含量标准曲线的测定方法
• 3.3 2 芳香酮-β-环糊精包合物的制备方法
• 3.3.3 芳香酮-β-环糊精包合物包合率的测定方法
• 3.3.4 芳香酮-β-环糊精包合物的验证分析方法
• 3.4 结果与分析
• 3.4.1 芳香酮与β-环糊精摩尔比对包合率的影响
• 3.4.2 包合温度对芳香酮与β-环糊精包合的影响
• 3.4.3 包合时间对芳香酮与β-环糊精包合的影响
• 3.4.4 包合物制备的正交实验
• 3.5 芳香酮-β-环糊精包合物验证
• 3.5.1 包合物的红外光谱分析法
• 3.5.2 包合物紫外光谱分析法
• 3.6 包合物制备过程Ⅱ得到包合物结果分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 环糊精介入酵母细胞催化芳香酮的不对称还原反应
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 化学试剂和仪器
• 4.2.2 实验原理
• 4.2.3 实验步骤
• 4.2.4 实验结果检测
• 4.2.5 实验数据处理
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 芳环上取代基空间效应和电子效应对不对称还原反应结果的影响
• 4.3.2 环糊精的量对反应结果的影响
• 4.3.3 反应时间对反应结果的影响
• 4.3.4 本章小结
• 4.4 课题需要进一步解决的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文