华根霉菌丝结合脂肪酶酯合成动力学拆分（R，S）-2-辛醇

论文摘要

光学纯2-辛醇是光电材料、医药、农药和精细化工产品的重要手性中间体。与传统的化学法相比,生物酶法催化拆分（R, S）-2-辛醇具有反应条件温和、选择性高、副反应少和环境污染小等优点,不仅具有较为重要的学术价值,而且还具有较好的实际应用价值。本研究确定华根霉菌丝结合脂肪酶RCL为立体选择性拆分（R, S）-2-辛醇的生产用酶,并对该脂肪酶的催化体系和产品（R）-2-辛醇、（S）-2-辛醇的提取制备进行了较系统的研究。首先,通过对不同脂肪酶有机相酯化拆分（R, S）-2-辛醇的效果的比较,发现RCL有机相酯合成拆分（R, S）-2-辛醇具有较好的拆分效果。研究进一步确定了RCL的制备条件和有机相催化酯合成拆分（R, S）-2-辛醇的最适条件:“记忆”pH67、有机介质异辛烷、摇床转速150 r/min、温度40℃。为了进一步提高RCL有机相酯合成拆分（R, S）-2-辛醇的催化效率,研究确定了酰基供体为正辛酸以及水活度为0.11,同时发现添加底浓度（≤0.5 mg/mL）的非离子表面活性剂Trion X-100, Span-80,酶促拆分反应的立体选择性和催化活性得到不同程度的改善。更具有价值的是,研究发现通过在反应体系中添加3 ?分子筛来吸附酯化反应产生的水后,RCL酶促反应初速度有明显的提高（54.9μmol/g·h）,是不添加分子筛时的7.3倍;同时也获得理想光学活性的产物酯（eep 95.9%）。RCL拆分（R, S）-2-辛醇的光学选择率E值远高于其它商品化脂肪酶,具有较好的应用前景。针对两种反应产物沸点的差异,采用减压蒸馏较好地将2-辛醇和辛酸-2-辛酯进行分离并确定了最终的分离流程。（S）-2-辛醇的质量回收率为65.5 %,ee值为97.1 %,（R）-2-辛醇的质量的回收率为68.5 %,ee值为95.2 %。根据非水相体系中（R, S）-2-辛醇的酶促酯合成拆分反应的机制,建立了有机相RCL酶促酯合成拆分（R, S）-2-辛醇的的反应动力学模型,得到相应的动力学方程。将由动力学模型拟和的曲线与实验实测数据的走向曲线进行了比较,发现模型拟合值和实测实验值能够较好的吻合,说明该模型可以较好的描述有机相RCL催化拆分（R, S）-2-辛醇的酯合成反应过程。本研究确定RCL为立体选择性酯化拆分（R, S）-2辛醇的较好的脂肪酶,并找到了提高RCL催化拆分（R, S）-2-辛醇催化效率的关键因素。产物分离制备的流程和相关酶促反应动力学模型确立,对后续工业生产放大具有一定的价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 生物法制备光学纯化合物
• 1.2 脂肪酶非水相动力学拆分制备光学纯化合物
• 1.2.1 非水相生物催化
• 1.2.2 全细胞催化剂
• 1.2.3 脂肪酶有机相手性识别机理
• 1.2.4 脂肪酶有机相对仲醇的动力学拆分
• 1.2.5 脂肪酶有机相对仲醇拆分的工业化应用
• 1.3 脂肪酶拆分（R, S）-2-辛醇的研究进展
• 1.3.1 产品概况
• 1.3.2 国内外研究进展
• 1.4 本研究的主要内容和意义
• 1.4.1 本研究的主要内容
• 1.4.2 本研究的意义
• 第二章 RCL 有机相酯化拆分（R, S）- 2-辛醇催化体系的研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 试剂和仪器
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 不同脂肪酶有机相酯化拆分（R, S）-2-辛醇的效果的比较
• 2.3.2 RCL 酯合成拆分（R, S）-2-辛醇时间过程曲线
• 2.3.3 “pH 记忆”值对RCL 拆分（R, S）-2-辛醇的影响
• 2.3.4 有机介质对RCL 拆分（R, S）-2-辛醇的影响
• 2.3.5 摇床转速对RCL 拆分（R, S）-2-辛醇的影响
• 2.3.6 不同温度对RCL 拆分（R, S）-2-辛醇的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 提高RCL 酯化拆分（R, S）-2-辛醇的催化效率和产物的提取、鉴定
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 试剂和仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 酰基供体对酯化拆分（R, S）-2-辛醇的影响
• 3.3.2 非离子表面活性剂对酯化拆分（R, S）-2-辛醇的影响
• 3.3.3 体系水活度对酯化拆分（R, S）-2-辛醇的影响
• 3.3.4 分子筛吸附催化反应产生的水对酯化拆分（R, S）-2-辛醇的影响
• 3.3.5 催化体系优化后RCL 与商品化脂肪酶酯化拆分（R, S）-2-辛醇的比较
• 3.3.6 RCL 拆分（R, S）-2-辛醇ees, eep 过程曲线
• 3.3.7 高（R, S）-2-辛醇浓度对酯化拆分影响
• 3.3.8 产物鉴定
• 3.3.9 产物光学纯度的鉴定
• 3.4 本章小结
• 第四章 RCL 有机相酯化拆分（R, S）-2-辛醇动力学研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 试剂和仪器
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 RCL 有机相酯化拆分（R, S）-2-辛醇的机理
• 4.3.2 反应动力学模型的推导
• 4.3.3 模型的参数和拟和结果
• 4.4 本章小结
• 主要结论和展望
• 1 主要结论
• 2 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