面包酵母转化大茴香醛合成手性医药中间体初探

论文摘要

大茴香醛（CH3OC6H4CHO,分子量136.15,CAS No. 123-11-5）是一种天然来源的苯甲醛的结构类似物。以大茴香醛为底物,运用生物转化技术,在酵母体内醇脱氢酶（Alcohol Dehydrogenase,ADH）和丙酮酸脱羧酶（Pyruvate Decarboxylase,PDC）的催化下,可以生成非手性产物对甲氧基苯甲醇（p-MeO-BA）和手性产物（1R）-1-羟基-1-（4-甲氧苯基）丙酮-2 （L-p-MeO-PAC）。L-p-MeO-PAC经ADH的进一步转化,便可生成合成良性前列腺增生症治疗用药物（R）-坦舒洛辛（Tamsulosin）的关键手性中间体原料（-）-（1R,2S）-1-对甲氧苯基-1,2-丙二醇（p-MeO-PPDA）。为了调节酵母转化大茴香醛的体系中ADH和PDC对底物大茴香醛的竞争,以便获得更多的手性产物p-MeO-PPDA,本文借助于TLC法、比色法和GC/MS法,对酵母转化大茴香醛体系进行了初步探索研究,并从转化菌种、转化温度、转化时间、蔗糖浓度、大茴香醛浓度、菌种活化时间、起始pH、转速、乙醛、助溶剂、固定化等方面对酵母转化大茴香醛合成p-MeO-PPDA的条件进行了优化,得出了较为理想的p-MeO-PPDA的合成条件。最后对所得的产物p-MeO-PPDA进行了分离纯化研究,并对其进行了纯度检验和结构鉴定。结果表明:相对于酿酒酵母和啤酒酵母,面包酵母（Baker’s yeast,Saccharomyces cerevisiae）对温度的要求低（29℃）,蔗糖需求量少（80 g/L）,所需的活化时间短（1 h）,对底物大茴香醛的转化速率快,转化生成的手性产物多,是理想的转化用酵母菌种。并且还发现面包酵母在29℃,添加蔗糖80 g/L,起始pH为4.0,转速80 r/min,活化40 min后,加入乙醇3%（V/V）和大茴香醛0.08 mol/L,转化14 h时生成的p-MeO-PPDA较多,在该体系的产物组分中,副产物p-MeO-BA的含量为63.70%,目标手性产物p-MeO-PPDA的含量达27.76%,两者的比例可降至2.295。合成得到的产物p-MeO-PPDA为无色针状结晶,得率10.12%,经质谱、红外光谱、紫外光谱、核磁共振（1H NMR）等检验,确定该结晶产物为p-MeO-PPDA,纯度近于95%,旋光性[α]D24= -52°（c 0.005,CHCl3）,熔点为98℃,该物质不溶于水,不溶于正己烷和甲醇,能溶于乙酸乙酯和氯仿。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的研究背景
• 1.1.1 手性医药中间体p-MeO-PPDA 的应用前景
• 1.1.2 酵母在生物催化手性合成中的应用
• 1.1.3 酵母转化大茴香醛的研究进展
• 1.2 立题意义
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第二章 酵母转化大茴香醛的初步探索
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 仪器和试剂
• 2.2.2 菌种和培养液
• 2.2.3 酵母转化大茴香醛生成产物的初探
• 2.2.4 M、N、P 转化条件的考察
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 GC/MS 法测定产物组成
• 2.3.2 M、N、P 转化条件的比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 面包酵母转化大茴香醛合成p-MeO-PPDA的条件优化
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 试剂和仪器
• 3.2.2 菌种和培养液
• 3.2.3 M 转化大茴香醛手性合成体系的建立
• 3.2.4 M 转化大茴香醛手性合成体系的优化
• 3.2.5 M 固定化对转化大茴香醛手性合成的影响
• 3.2.6 正交实验优化M 转化大茴香醛手性合成的条件
• 3.2.7 面包酵母转化大茴香醛生成p-MeO-PPDA 的理想条件
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 M 转化大茴香醛手性合成体系的条件优化
• 3.3.2 M 固定化对转化大茴香醛手性合成的影响
• 3.3.3 正交实验优化M 转化大茴香醛手性合成的条件
• 3.3.4 面包酵母转化大茴香醛生成p-MeO-PPDA 的理想条件
• 3.4 本章小结
• 第四章 p-MeO-PPDA的分离纯化及结构鉴定
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 试剂和仪器
• 4.2.2 p-MeO-PPDA 的分离纯化
• 4.2.3 p-MeO-PPDA 的结构鉴定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 p-MeO-PPDA 的纯度检验
• 4.3.2 p-MeO-PPDA 的结构鉴定
• 4.3.3 理化性质测定
• 4.4 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文