面包酵母催化β-羰基酯類不對稱還原研究.pdf

1、手性化合物的研究與開發(fā)已成為新藥研究的熱點和方向。具有光學(xué)活性的β-羥基酯類化合物是一類重要的化合物，其對映體通常被用來作為有機合成的手性砌塊，或作為合成一些天然化合物和藥物的中問體。在溫和的條件下，利用面包酵母或其他微生物催化β-羰基酯類不對稱還原可以得到具有手性的β-羥基酯類化合物。本文主要研究面包酵母催化羰基不對稱還原的特點，提高酵母立體選擇性的方法及機理，提高酵母的有機溶劑的耐受力，以及考察固定化酵母在水相中催化羰基不對稱還原在

2、工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的可能性，并且利用呼吸缺陷型酵母考察呼吸鏈酶對不對稱還原的影響。 以乙酰乙酸甲酯為底物，從不同的酵母中篩選出面包酵母作為催化劑，合成(S)-β-羥基丁酸甲酯，考察了反應(yīng)時間、菌體濃度、輔助底物葡萄糖、緩沖液的pH值、反應(yīng)溫度和底物濃度對反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，以面包酵母作催化劑，催化性能良好，較好的反應(yīng)條件為反應(yīng)時間4 h，菌體濃度75g/L，葡萄糖濃度為0.6 mol/L，底物濃度0.05 mol/L，pH值為7，

3、溫度為35℃。在該條件下，β-羥基丁酸甲酯的收率達57％，選擇性達92％。 以乙酰乙酸甲酯為模型底物，利用海藻酸鈣膠珠包埋面包酵母，考察了固定化條件和在搖瓶中催化反應(yīng)的條件，并設(shè)計了反應(yīng)與酵母活性再生相耦合的固定床反應(yīng)流程。實驗結(jié)果表明，在合適條件下，用海藻酸鈣固定化酵母進行催化產(chǎn)物的e.e.P息大于99％；經(jīng)過2個固定床反應(yīng)器共24批的反應(yīng)，面包酵母的催化活性可以保持16天，收率可以達到80％，產(chǎn)物的e.e.保持在95％以上。

4、 以乙酰乙酸乙酯為模型底物，以丙烯酸、乙醚、二甲基亞砜、丙烯酰胺、正己烷等有機溶劑選擇性地抑制酵母中R型酶，提高反應(yīng)立體選擇性?？疾炝瞬煌袡C溶劑濃度、不同預(yù)處理時間對催化能力的影響，結(jié)果表明經(jīng)有機溶劑預(yù)處理后可以明顯提高反應(yīng)的立體選擇性，能將S型產(chǎn)物的對映體過量值山70％左右提高到85％～98％，其中二甲基亞砜在提高立體選擇性的同時，還能保持原有的產(chǎn)物收率，而其他4種有機溶劑的反應(yīng)收率都有不同程度的下降。并且對3種烯丙基化合物

5、—丙烯酰胺、烯丙基醇、烯丙基溴改變酵母立體選擇性的機理進行了研究。結(jié)果表明，烯丙基類化合物對細胞及胞內(nèi)酶系的活性抑制作用具有可逆性，且作用程度大小取決于烯丙基所帶基團；細胞內(nèi)水解酶和線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體的活性都有不同程度的下降，琥珀酸脫氫酶或者其亞基可能是催化不對稱還原的S型酶。通過在培養(yǎng)基中逐漸添加有機溶劑馴育得到能夠耐受較高有機溶劑濃度的MAA酵母。用此酵母在水相中催化乙酰乙酸甲酯的還原，其得率較普通面包酵母要高。pH和溫度對MAA

6、酵母與普通面包都有相同的影響。低底物濃度時，催化4-氯乙酰乙酸乙酯和乙酰乙酸乙酯，同樣可以提高反應(yīng)的收率，但反應(yīng)的立體選擇性下降。但當乙酰乙酸甲酯的濃度達到0.4M時，可以得到相反構(gòu)型的產(chǎn)物。另外，MAA酵母與面包酵母在形態(tài)上相似。 通過誘變，得到了呼吸缺陷型酵母以此來考察呼吸鏈酶對酵母催化不對稱還原反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)將呼吸缺陷型酵母用于不對稱還原反應(yīng)，產(chǎn)物的對映體過量值有54％提高到72％；通過對線粒體呼吸鏈復(fù)合體酶活性的研究發(fā)