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有机相微生物活细胞催化羰基还原反应的研究

蒋群

  以有机相微生物活细胞催化不对称合成为背景,一方面考察了面包酵母对有机溶剂的耐受性,并建立了有机物存在时微生物的活力保留值模型,另一方面考察了面包酵母活细胞在有机介质中催化4-氯乙酰乙酸乙酯等含羰基化合物的不对称还原反应,对促进微生物活细胞生物转化法应用于手性有机合成领域具有一定的理论意义和实际价值。首先,考察了固定化面包酵母在有机溶剂中浸泡24h后的糖代谢活力保留值,结果表明,固定化面包酵母对有机溶剂的耐受性比游离面包酵母有所增强;随着溶剂logP_(oct)值的增大固定化面包酵母对其耐受性增强;温度和酵母的预培养时间等也影响固定化面包酵母的溶剂耐受性,30℃时固定化面包酵母的耐受性最强,预培养10h的酵母耐受性有所降低。其次,应用有机化合物定量结构—活性相关研究方法,根据“靶学说”理论,建立了有机物存在时微生物的活力保留值模型,分别得出了同一或同类有机物存在时细胞活力保留值与一些相关理化参数的关系式,并很好地关联了Rhizopus nigricans细胞的11α-羟化酶活力保留值和Monoraphidium braunii细胞的光合成活力保留值等数据。另外,考察了乙酸丁酯、仲丁醇、苯甲醛和4-氯乙酰乙酸乙酯等四种有机物存在时面包酵母的糖代谢活力保留值,结果表明,这四种有机物对面包酵母有毒害作用,随着其在水相中浓度的增大,对面包酵母的毒害作用增强。面包酵母的糖代谢活力保留值的实验测定值与模型计算值相符,进一步验证了微生物活力保留值模型的正确性。第三,考察了有机介质中Sigma公司生产的面包酵母(Type Ⅱ)催化4-氯乙酰乙酸乙酯不对称羰基还原反应的影响因素,如溶剂选择、固定化条件、反应温度和底物浓度等。以邻苯二甲酸二丁酯作为反应介质,面包酵母可催化较高浓度的有毒底物4-氯乙酰乙酸乙酯发生还原反应,得到具有光学活性的手性药物中间体R-4-氯-3-羟基丁酸乙酯(ee=58%)。第四,选用具有较高选择性的菌株——梅山酵母,固定化后在邻苯二甲酸二丁酯中催化4-氯乙酰乙酸乙酯的不对称还原反应,得到对映体过量值较高的R-4-氯-3-羟基丁酸乙酯(ee=76%)。不同缓冲体系、缓冲溶液pH值、温度等对梅山酵母和面包酵母(Type Ⅱ)在邻苯二甲酸二丁酯中催化4-氯乙酰乙酸乙酯不对称羰基还原反应的影响存在差异,不同来源的菌株表现出不同的反应特性。第五,在面包酵母(TypeⅡ)催化4-氯乙酰乙酸乙酯还原反应体系中,分别加入浙江大学博十学位论义摘要磷酸戊糖途径抑制剂(Na少O*、糖酵解途径抑制剂(NaF)和三竣酸循环抑制剂(丙二酸人 结果使个氯乙酚乙酸乙酯的还原反应都受到了抑制,反应产率大大下降。表明糖酵解途径、磷酸戊糖途径和三竣酸循环的顺利进行对于面包酵母在有机介质中催化4-氯乙酚乙酸乙酯还原反应都是十分重要的。最后,考察了有机介质中面包酵母催化另两种含碳基化合物—一卜苯刁,2-丙二酮和苯甲醛的还原反应,反应产率和选择性受到有机溶剂、反应温度和固定化所用缓冲液pH值等因素的影响。……   
[关键词]:有机介质;完整细胞生物催化;羰基还原;不对称还原;面包酵母;活力保留值;4-氯乙酰乙酸乙酯
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:浙江大学2002年