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酶法合成西汀类手性中间体及其最佳反应参数的研究

童凌斐

  目的:在无氧环境下,以高活性贝克酵母细胞体内氧化还原酶生物还原3-氯代苯丙酮,通过改进反应条件和分离提纯的方法,最终得到单一异构体(S)-(-)-3-氯-1-苯基-1-丙醇。在保持最佳对映体过量值(ee值)的前提下,选择温度、pH、反应时间、底物投量、酵母投量、共底物类别、D-葡萄糖投量七个因素利用正交实验表通过32组实验和直观分析法分析评价得到酶促反应的最佳反应参数,以获得更高的产率。同时通过专业统计分析软件对正交实验实验数据采用方差分析法评价分析获得最大影响因子。 方法:在无氧环境下,首先以3-氯代苯丙酮为原料和乙醇作为反应共底物,在恒温且能恒速搅拌的装置(可用水浴锅或摇床)里,通过一定时间的贝克酵母细胞的高温活化过程和一定时间的不对称生物还原反应,再通过硅藻土的助滤等后处理,最后分离提纯得到单一异构体(S)-(-)-3-氯-1-苯基-1-丙醇。通过IR、1H-NMR、13C-NMR对反应产物进行鉴定,通过熔点仪和旋光仪测得其熔点和比旋光度。再通过专业设计好的7因数4水平的正交实验表从温度、pH、反应时间、底物投量、酵母投量、共底物类别、葡萄糖投量来研究这步酶促反应的最佳反应参数和最大影响因子。通过数理统计中的直观分析法,在保持最佳对映体过量值的前提下以产率大小作为考核指标得到最佳反应参数,通过统计分析软件SPSS16.0版本对所得的正交实验的32组实验数据进行方差分析法评析得到最大影响因子。 结果:通过第一部分的酶促反应得到(S)-(-)-3-氯-1-苯基-1-丙醇,产率为60%。经过IR、1H-NMR、13C-NMR确证了目标化合物的分子结构,与参考文献的标准图谱值一致。[a]D25-23.8o(c 1,CHCl3),ee值为100%,测得目标产物的熔点mp为58℃-60℃。通过直观分析法得到最佳反应参数:温度为23℃、pH为6.5、反应时间最低为63小时、底物投量为0.5g、酵母投量为25g、共底物为乙醇且投量为5ml、葡萄糖投量为15g(在体积为125ml的缓冲液里)。经过验证实验可得其产量为0.36g,产率为72%,在正交实验组中最高,通过IR、1H-NMR结构验证符合文献,ee值为100%。通过SPSS16.0统计软件用方差分析法得到底物与共底物对酶促反应的影响具有统计学意义(仅当P<0.05),也就是最大影响因子。而且8个因素之间完全没有相互影响,便于单一因素的调控。 结论:与之前类似文献相比,改进了酶促反应条件,提高了分离提纯的效率和产率,得到了酶法合成(S)-(-)-3-氯-1-苯基-1-丙醇的最佳反应参数。反应产物中只有目标产物,且得到对贝克酵母完整细胞体内酶促反应反应的最大影响因子,为放大化实验奠定理论基础。……   
[关键词]:不对称生物还原;贝克酵母;3-氯代苯丙酮;正交实验;直观分析法;方差分析法
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:华中科技大学2010年