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面包酵母催化芳香酮不对称还原反应研究

作　者: 赵浩然
导　师: 时雨荃
学　校: 天津大学
专　业: 有机化学
关键词: 面包酵母芳香酮不对称还原 Prelog规则
分类号: O621.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

具有光学活性的芳香醇类化合物对映体通常被用来作为有机合成的手性砌块和药物合成的中间体,成为新药研究的热点和方向。生物催化还原因其温和的反应条件和高度的立体选择性,成为合成手性芳香醇最重要的方法之一。实验以面包酵母完整细胞作为生物催化剂,研究苯乙酮,苯丙酮,4-氯苯乙酮,4-羟基苯乙酮,4-硝基苯乙酮等潜手性芳香酮不对称还原反应。以苯乙酮(ACP)为模型底物研究水相体系中酵母细胞催化芳香酮不对称还原反应的特性,考察了反应温度、底物浓度、酵母浓度、反应时间、反应体系的pH、辅助底物及浓度等多个因素对反应产物的产率及ee值的影响情况,确定了最佳反应条件:反应温度30℃,底物浓度为0.15mol/L,酵母浓度为170g/L,反应时间30小时,反应体系的pH值为7,辅助底物葡萄糖浓度10g/L;在此条件下,底物苯乙酮的转化率为82%,产物(S)-α-苯乙醇的ee值为93.8%。面包酵母在水相体系中催化苯乙酮还原生成的产物以(S)-α-苯乙醇为主,产物的立体选择性较高,利用Prelog规则解析这一现象并探索面包酵母不对称还原苯乙酮的机理。合成得到4-羟基苯乙酮和4-硝基苯乙酮两种芳香酮类化合物,产品经IR,GC-MS,HPLC分析,含量在99%以上。利用面包酵母细胞催化不同结构的芳香酮类化合物-苯丙酮,4-氯苯乙酮,4-羟基苯乙酮,4-硝基苯乙酮不对称还原相应的手性醇,发现产物的立体选择性受到与羰基相连的两个基团体积和与苯环相连基团电子效应的共同作用:两个基团的体积差异越大,产物的立体选择性就越高,反之亦然;苯环上连接吸电子基团提高产物的立体选择性,供电子基团降低产物的立体选择性。产率只与同羰基相连基团体积大小有关,基团体积增大就会降低反应产率。

面包酵母催化芳香酮不对称还原反应研究

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