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前手性芳香酮不对称还原的研究

作　者: 孙鹏
导　师: 严群
学　校: 江南大学
专　业: 生物化工
关键词: 芳香酮不对称还原 4’-氯苯乙酮产酶条件 (4-氯苯基)-(吡啶-2-基)-甲酮抑制剂透化处理
分类号: TQ244.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近年来,随着对不同光学异构体药理作用研究的进展及对消旋药物申报和使用的限制,手性药物的研究和开发已经成为国际新药研究的热点。许多研究者都在致力于研究和开发转化率高、手性选择性好的手性化合物合成路线,其中生物转化法由于其温和的反应条件及高度的手性选择性而受到人们的青睐。手性芳香醇是合成多种手性芳香醇胺类药物的重要中间体。以4’-氯苯乙酮为模型底物,对筛选得到的Candida krusei SW 2026的羰基还原酶产酶条件进行研究。其适宜的发酵培养基组成为甘油50 g/L,玉米浆20 g/L,KH2PO4 4 g/L,MgSO4·7H2O 1.5 g/L,初始pH 6.0;培养条件为温度30 oC,摇床转速200 r/min,发酵周期48 h。此产酶发酵条件下的50 mL发酵液离心得到的菌体在10 mL反应体系中对4’-氯苯乙酮(5 g/L)进行不对称还原反应,产物(S)-4’-氯-1-苯乙醇的产率最高达到88.56 %,e.e.值稳定在87 %左右。对水相中反应的过程控制参数(pH、温度、转速,等)进行了优化,确定了最适反应pH为6.0,温度为30℃,转速为180 r/min;对多种可以作为辅底物的化合物进行筛选,找到适合该菌利用的辅底物为葡萄糖,其最适浓度为5 %;底物浓度5 g/L;菌体浓度为200 g/L(干重60 g/L)。当Candida crusei SW 2026菌体在4℃下,经2 %的CTAB处理20 min,其催化的还原反应在16 h反应结束,比未经处理的提前了8 h,而产率和e.e.值较处理前均未变化。通过添加酶抑制剂来提高全细胞催化反应的立体选择性。水相体系Candida crusei SW 2026细胞催化4’-氯苯乙酮不对称还原反应中添加3 g/L的烯丙醇,产物的e.e.值由85.07 %提高到97.19 %,但是产率由原来的83.67 %下降到52.53 %。对另一含有两个芳香基团的前手性酮底物(4-氯苯基)-(吡啶-2-基)-甲酮的不对称还原反应中,建立了产物的高效液相色谱分析方法:分析条件:HPLC (Dionex P680), Daicel Chiralcel OB-H (5μm,250 mm×4.6 mm)色谱柱,流动相为正己烷:异丙醇(95:5,V /V),流速0.4 mL /min,柱温38℃,紫外检测波长254 nm,进样量5μL。通过对实验室保藏的菌种进行筛选,证实Candida albicans SW 2022对(4-氯苯基)-(吡啶-2-基)-甲酮有还原能力。对水相中反应的过程控制参数进行优化,确定了最适转化条件为:温度30℃,转速180 r/min,pH 6.0,辅底物为葡萄糖,最适添加量为5 %(m/V),菌体浓度120 g/L(干重40 g/L),底物浓度5 g/L。并且通过添加0.5 %(m/V)二甲亚砜使产率由开始的85.32 %提高到97.75 %。添加2 g/L选择性抑制剂丙烯醇,产物的光学纯度由30 %左右提高到了35 %,而产率下降到87.42 %。而通过向每升反应体系中添加10 mmol亚硫酸钠来降低反应体系溶氧,同样使产物e.e.值提高到35 %,产率保持在96 %左右。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章引言  8-18
  1.1 手性芳香醇及其应用  8-10
    1.1.1 制备光学纯芳香醇的意义  8
    1.1.2 芳香醇作为手性砌块在制药行业的应用  8-10
  1.2 不对称还原法制备手性芳香醇  10-12
    1.2.1 不对称合成及其特点  10-11
    1.2.2 生物法不对称还原制备手性芳香醇  11-12
  1.3 菌种及产酶条件对不对称还原的影响  12-13
    1.3.1 菌种筛选  12-13
    1.3.2 产酶条件的影响  13
  1.4 底物的分子结构对不对称还原的影响  13-14
  1.5 转化条件的影响  14-16
    1.5.1 辅助底物  14
    1.5.2 选择性抑制剂  14-15
    1.5.3 细胞透化处理  15
    1.5.4 树脂原位吸附  15
    1.5.5 添加环糊精改善反应选择性  15-16
    1.5.6 反应介质  16
  1.6 本文的研究意义与研究内容  16-18
第二章实验材料与方法  18-21
  2.1 实验材料  18-19
    2.1.1 菌种  18
    2.1.2 主要试剂与仪器  18
    2.1.3 培养基  18-19
  2.2 实验方法  19-21
    2.2.1 菌种培养  19
    2.2.2 细胞浓度的测定  19
    2.2.3 水相不对称还原反应  19
    2.2.4 芳香酮羰基还原酶酶活测定  19-20
    2.2.5 产物分析  20-21
第三章结果与讨论  21-44
  3.1 4’-氯苯乙酮不对称还原反应  21-36
    3.1.1 菌种的筛选  21
    3.1.2 Candida krusei SW 2026 发酵产酶条件的研究  21-27
    3.1.3 Candida krusei SW 2026 发酵产酶的时间进程  27
    3.1.4 Candida krusei SW 2026 不对称还原4’-氯苯乙酮反应  27-28
    3.1.5 Candida krusei SW 2026 对不同卤代芳香酮的不对称还原反应  28
    3.1.6 产品的初步鉴定  28-29
    3.1.7 pH 对催化4’-氯苯乙酮还原反应的影响  29-30
    3.1.8 温度对催化4’-氯苯乙酮还原反应的影响  30
    3.1.9 转速对催化4’-氯苯乙酮还原反应的影响  30-31
    3.1.10 表面活性剂对催化  31-32
    3.1.11 选择性抑制剂对催化4’-氯苯乙酮还原反应的影响  32-33
    3.1.12 辅底物对催化4’-氯苯乙酮还原反应的影响  33-34
    3.1.13 葡萄糖浓度对不对称还原的影响  34
    3.1.14 CTAB 处理酵母细胞对不对称还原的影响  34-35
    3.1.15 经CTAB 处理前后的转化时间进程  35-36
  3.2 (4-氯苯基)-(吡啶-2-基)甲酮不对称还原反应  36-44
    3.2.1 高效液相色谱检测方法的建立  36-38
    3.2.2 菌种筛选  38
    3.2.3 过程控制参数对反应的影响  38-40
    3.2.4 辅底物对还原反应的影响  40-41
    3.2.5 添加二甲亚砜对还原反应的影响  41-42
    3.2.6 添加丙烯醇对反应的影响  42
    3.2.7 添加Na_2SO_3 对反应的影响  42-43
    3.2.8 (4-氯苯基)-(吡啶-2-基)-甲酮还原反应进程  43-44
结论与展望  44-46
致谢  46-47
参考文献  47-52
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  52

前手性芳香酮不对称还原的研究

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