论文摘要
甲苯二异氰酸酯(TDI)是一种重要的有机中间体,主要用于制造聚氨酯泡沫塑料。用碳酸二甲酯(DMC)代替光气合成甲苯二氨基甲酸甲酯(TDC),进而分解生成甲苯二异氰酸酯(TDI)是一条绿色合成路线。生物酶在有机溶剂中有较强的催化活性,且具有反应条件温和、后处理容易、结构稳定、不容易失活等优点。所以,本文选用生物酶作催化剂,研究了酶在碳酸二甲酯与甲苯二胺合成甲苯二氨基甲酸甲酯反应中的作用,并通过数学方法进行了深入的分析。通过对十一种酶的筛选,确定木瓜蛋白酶、风味蛋白酶、胃蛋白酶和猪肝酯酶对本反应有一定的催化活性。发现对本反应具有较高催化活性和选择性的催化剂为木瓜蛋白酶。并筛选出适宜溶剂四氢呋喃,溶剂用量为15ml/g papain。对反应条件进行了优化,当温度40℃、n(TDA)/n(DMC)=1/20、 酶浓度17. 4mg/ml、反应时间40min时,TDC产率达到3. 94%。采用响应曲面法考察了TDC产率受酶浓度(3. 5～31. 3 mg/ml)、DMC用量(6. 9～20. 7 ml)和反应温度(25～55℃)三个因素的交互作用影响。通过对拟和方程的深入分析可知,TDC产率最高可达4. 02%。对影响木瓜蛋白酶酶活的诸多因素进行了研究。得到在酶浓度1mg/ml,PH值7. 0,反应温度40℃,激活剂半胱氨酸盐酸盐浓度0. 04mol/l,反应时间30分钟,保温时间30分钟的条件下,木瓜蛋白酶具有最优催化活性。通过实验发现,有机溶剂四氢呋喃、碳酸二甲酯对木瓜蛋白酶酶活有一定影响。当四氢呋喃浓度为60%(V/V)时,酶活达到最大为12. 84×10~U/mg;当DMC浓度为40%(V/V)时,酶活达到最大为9. 76×10~5U/mg。
论文目录
第一章 文献综述1-1 前言1-2 甲苯二异氰酸酯简介1-2-1 甲苯二异氰酸酯物化性质1-3 甲苯二异氰酸酯的合成方法1-3-1 光气法合成TDI1-3-2 非光气法合成TDI1-3-3 生物酶催化合成异氰酸酯1-4 有机介质中酶催化合成肽及肽类衍生物1-4-1 有机介质中酶促反应简介1-4-2 蛋白酶分类1-4-3 有机介质中酶催化合成肽及肽类衍生物原理1-5 木瓜蛋白酶简介1-5-1 木瓜蛋白酶组成及结构1-5-2 木瓜蛋白酶制备1-5-3 木瓜蛋白酶在非水介质中的特性1-5-4 木瓜蛋白酶的活性检测和应用1-6 猪肝酯酶、胃蛋白酶及风味蛋白酶简介1-6-1 猪肝酯酶1-6-2 胃蛋白酶1-6-3 风味蛋白酶1-7 本论文的研究内容第二章 酶的选择和酶促合成甲苯二氨基甲酸甲酯2-1 引言2-2 实验仪器与检测方法2-2-1 实验仪器和试剂2-2-2 TDC检测方法2-3 生物酶的选择2-3-1 生物酶的选择2-4 木瓜蛋白酶催化合成TDC反应溶剂的选择2-4-1 溶剂的选择2-4-2 溶剂用量的影响2-5 木瓜蛋白酶催化合成TDC反应条件的优化2-5-1 最优反应温度的选择2-5-2 最优底物配比的选择2-5-3 最优酶浓度的选择2-5-4 最优反应时间的确定2-6 其它生物酶催化合成TDC反应条件的优化2-6-1 胃蛋白酶催化合成TDC反应条件的优化2-6-2 风味蛋白酶催化合成TDC反应条件的优化2-6-3 猪肝酯酶催化合成TDC反应条件的优化2-7 小结第三章 木瓜蛋白酶催化合成甲苯二氨基甲酸甲酯的响应曲面分析3-1 引言3-2 实验仪器与检测方法3-2-1 实验仪器和试剂3-2-2 TDC检测方法3-3 响应曲面法对产率的分析3-3-1 响应曲面三水平的确定3-3-2 Box-Behnken实验设计结果与分析3-3-3 模型确认实验3-3-4曲面的分析3-4 小结第四章 木瓜蛋白酶催化活性的研究4-1 简介4-2 实验仪器与检测方法4-2-1 实验仪器和试剂4-2-2 蛋白质含量测定4-2-3 木瓜蛋白酶活性的测定4-3 蛋白质含量测定4-3-1 标准曲线的制作4-3-2 蛋白质含量测定4-4 木瓜蛋白酶活性影响实验4-4-1 酶浓度对木瓜蛋白酶活性的影响4-4-2 PH值对木瓜蛋白酶活性的影响4-4-3 温度对木瓜蛋白酶活性的影响4-4-4 激活剂半胱氨酸盐酸盐对木瓜蛋白酶活性的影响4-4-5 碳酸二甲酯（DMC）对木瓜蛋白酶活性的影响4-4-6 四氢呋喃对木瓜蛋白酶活性的影响4-4-7 反应时间对木瓜蛋白酶活性的影响4-4-8 保温时间对木瓜蛋白酶活性的影响4-5 小结第五章 结论参考文献附录A 响应曲面SAS回归程序附录B MATHEMATICA 3D作图程序附录C MATHEMATICA 2D作图程序致谢攻读学位期间所取得的相关科研成果
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