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无溶剂体系酶催化拆分α-苯乙醇

作　者: 郭旺明
导　师: 杨立荣
学　校: 浙江大学
专　业: 生物化工
关键词: 手性拆分 α-苯乙醇 转酯化 脂肪酶
分类号: O643.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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内容摘要


本文首先综述了手性化合物的制备方法、利用生物法进行的手性拆分及合成以及有机介质中的酶催化反应及其应用。 α—苯乙醇(1—苯乙醇)是一种重要的有机合成原料，有两个对映体，文献报道拆分α—苯乙醇的生物方法主要有微生物法和酶法。本文的主要研究内容是利用脂肪酶拆分α—苯乙醇及其动力学研究。 以乙酸乙烯酯为酰基供体兼溶剂，在有机相中α—苯乙醇与乙酸乙烯酯在脂肪酶的催化下发生转酯化反应，利用酶的高度对映体选择性，R-α-苯乙醇发生转酯化生成R-α-乙酸苯乙酯，剩余未反应的底物为S-α-苯乙醇，反应混合物可以比较容易的进行分离，从而实现拆分α—苯乙醇的目的。 反应方程为： 实验中利用带手性柱的气相色谱仪HP6890来定量分析反应过程底物及产物的浓度变化并计算各自的对映体过剩量。 控制摇床温度40～45℃，使苯乙醇与乙酸酐在吡啶催化下反应2—3小时，加入乙醚和蒸馏水萃取，取有机层经过普通水浴蒸馏去除低沸点杂质如乙醚等，然后减压蒸馏进一步提纯，得到纯度较高的消旋乙酸苯乙酯标准品。经气相色谱分析纯度为96.11％。 对实验室保存的35种酶进行筛选，挑选出Novozyme435、6#、7#、Ⅸ、3、10#、34#、Ⅷ、Ⅹ、Ⅻ共10个具有较高转酯化反应活力和较高对映体选择性的酶进一步作复筛。根据复筛结果，酶Novozyme 435反应速度较快，选择性很高，因此我们重点对Novozyme 435作进一步研究。 考察了不同的底物浓度、酶量、反应温度和摇床转速等对反应的影响，对该浙江大学硕士学位论文 摘要 酶的反应条件进行优化，结果表明该酶的最适条件为：底物浓度600mmol／L，酶量为20mg，反应温度为40oC，摇床转速为150fpm。 还考察了该酶的重复使用效率，使用三次，反应550min，R底物的转化率分别为973％、725％、657％，而底物的ee．值有所下降，但产物的eS．值没有下降，说明该酶的对映体选择性没有降低。 根据实验结果，采用乒乓反应机制，得出脂肪酶催化a一苯乙醇转酯化反应的动力学模型，由于S－Q一苯乙醇不反应，我们只考察R．对映体，得到R．Q．苯乙醇的动力学模型为： Vin［B］R KA十 KB［B］R十 KQA［Q］R＋ KBQA［B］【Q扣 并根据实验数据拟和得到五个参数为： Vin“00105MIn／ffiifl、KA＝0495rnM、KB＝0刀0019、KQA＝0刀041KBQA＝0000015InMl 因此最后的数学表达式为： v＝一 0495＋000019［B］。＋0刀041［Q］。＋0000015［B］。［Q］。 将不同浓度下的模型计算值与实验值，进行比较，结果表明该模型能较好的反映出实际的反应情况。 最后针对该反应提出了一些建议。

全文目录


中文摘要  5-7
英文摘要  7-9
第一章 文献综述  9-25
  1．1 手性拆分研究简介  9-13
    1．1．1 手性研究的意义  9-11
    1．1．2 获得手性化合物的方法  11-13
  1．2 手性化合物的生物合成与拆分  13
  1．3 有机相中的酶催化  13-17
    1．3．1 有机相中酶催化的优点  14-15
    1．3．2 有机相中酶催化的条件  15
    1．3．3 有机相中酶催化的应用  15-17
  1．4 酶促反应动力学  17-20
    1．4．1 理论基础  17-18
    1．4．2 多底物反应动力学分类  18-20
  1．5 α—苯乙醇的拆分  20-24
    1．5．1 α—苯乙醇的性质  20-21
    1．5．2 α—苯乙醇拆分进展  21-24
      1．5．2．1 微生物法  21
      1．5．2．2 酶法  21-24
  1．6 本论文的研究思路  24-25
第二章 实验材料及方法  25-30
  2．1 实验材料  25-27
    2．1．1 主要化学试剂  25
    2．1．2 实验仪器  25-26
    2．1．3 脂肪酶来源  26-27
  2．2 实验方法  27-30
    2．2．1 酯标准晶的制备  27
    2．2．2 脂肪酶催化转酯化  27-28
    2．2．3 气相色谱法定性与定量分析  28-30
第三章 酶的初筛和复筛  30-38
  3．1 实验材料与方法  30-31
    3．1．1 实验材料  30
    3．1．2 方法  30-31
  3．2 脂肪酶的初筛  31-33
  3．3 脂肪酶的复筛  33-38
第四章 酶催化转酯化条件的优化  38-49
  4．1 引言  38-39
  4．2 转酯化反应条件的优化  39-47
    4．2．1 温度的影响  39-41
    4．2．2 底物量的影响  41-42
    4．2．3 酶量的优化  42-44
    4．2．4 温度的重新考察  44-45
    4．2．5 摇床转速的影响  45-47
  4．3 酶重复性使用效率的考察  47
  4．4 小结  47-49
第五章 酶催化转酯化反应动力学  49-60
  5．1 引言  49
  5．2 反应机理  49-52
  5．3 模型的推导  52-55
  5．4 模型参数的拟合  55-58
    5．4．1 参数拟和的方法  55
    5．4．2 拟合参数及模型结果  55-58
  5．5 小结  58-60
第六章 结论和建议  60-62
  6．1 结论  60-61
  6．2 建议  61-62
符号说明  62-63
参考文献  63-72
附录一  72-74
附录二  74-76
致谢  76

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化
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