全细胞生物催化合成(R)-2-羟基-4-苯基 丁酸乙酯

利用全细胞生物催化合成(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯[(R)-HPBE],并利用氢核磁共振（1HNMR）、气相色谱-质谱联用(GC-MS)、液相色谱(LC)对产物结构进行表征。以2-羰基-4-苯基丁酸乙酯（OPBE）为唯一碳源,从葡萄园土壤中筛选分离得到一株高选择性不对称还原OPBE为(R)-HPBE的菌株酵母G5,通过形态和18S rDNA分析鉴定为粘质红酵母(Rhodotorula mucilaginosa CCZU- G5)。构建Rhodotorula mucilaginosa CCZU- G5全细胞催化还原OPBE合成(R)-HPBE的反应体系并进行了优化。结果表明最适催化反应条件为：在20 mL PBS反应体系中,反应温度为35 ℃,pH 7.5,菌体质量浓度0.2 g/mL,葡萄糖质量浓度3.0%,金属离子Ca2+ 浓度3 mmol/L,底物OPBE浓度为20 mmol/L,反应时间12 h,(R)-HPBE产率达82%,对映体过量值(e.e.)值为99.9%。     

两相体系中固定化黏红酵母CCZU-G5催化合成 (R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯

通过筛选得到一株高立体选择性还原2-氧代-4-苯基丁酸乙酯（OPBE）合成(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯[(R)-HPBE]的菌株并鉴定为黏红酵母。研究了在异辛烷/水两相体系中固定化黏红酵母CCZU-G5不对称还原OPBE合成(R)-HPBE的反应条件。结果表明最适的反应条件为：在异辛烷比例为10%条件下,底物浓度为100 mmol/L,催化剂用量为0.45 g/mL,辅底物为40 g/L的葡萄糖。在建立的反应体系中反应16 h,(R)-HPBE产率最高,达83.5%,e.e.值99%以上。固定化酵母经7次重复使用后,产率和e.e.值分别维持在70%和99%以上。     

固定化沙雷氏菌脂肪酶拆分(R,S)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯

利用海藻酸钙-戊二醛交联法对本实验室筛选到的一株能选择性拆分(R,S)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯〔(R,S)-HPBE〕的沙雷氏菌脂肪酶进行固定化,并对固定化脂肪酶的酶活和拆分条件进行了研究。结果表明,最适反应温度为50℃,pH=7.0,底物浓度40 mmol/L,ρ(酶液)=200 g/L,在该条件下,反应10 h后,(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯〔(R)-HPBE〕产率达93.4%,光学纯度(e.e.)为96.2%。连续反应12批次,固定化脂肪酶仍可使(R)-HPBE产率维持在80%以上。     

活性干酵母与湿酵母催化不对称还原合成(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的对比研究

研究有机溶剂中面包酵母催化2-氧代-4-苯基丁酸乙酯(OPBE)不对称还原合成标题化合物((R)-HPBE),分别考察用干酵母和湿酵母作催化、底物浓度、反应体系和湿酵母保存时间等凶素对OPBE转化率(X<,OPBE>)、HPBE产率(Y<,HPBE>)及(R)-HPBE的光学纯度(e.e.%)的影响.实验结果表明,湿酵母的立体选择性好于干酵母,但转化率和产率很低;乙醚为湿酵母催化较为适宜的介质.另外,湿酵母培养好后应立即反应.     

负载型PVP-Pt催化剂催化2-氧-4-苯基丁酸乙酯的不对称加氢

分别采用乙醇、甲醛、甲酸钠、硼氢化钠为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为稳定剂,制备了负载型PVP-Pt/γ-Al2O3催化剂,考察了催化剂对2-氧-4-苯基丁酸乙酯不对称加氢合成(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的性能,其中硼氢化钠作为还原剂时性能最佳。研究了制备条件如还原温度、还原浓度、还原介质、PVP/Pt物质的量比以及反应溶剂、时间等因素对催化结果的影响。实验结果表明,在PVP/Pt=5∶1、还原温度0 ℃、NaBH4浓度为0.5 mol/L、乙醇作为还原介质制备的催化剂,对2-氧-4-苯基丁酸乙酯（EOPB）不对称加氢的转化率可达100%,对映选择性为76.8% e.e.。     

生物催化不对称还原法制备(R)-和(S)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯

用全细胞催化法合成2-羟基-4-苯基丁酸乙酯(EHPB)的两种对映异构体。筛选得到两株高立体选择性菌株,能催化前手性酮还原分别生产相应的手性醇。考察了这两株菌株的反应特性,得到了合适的反应条件:菌株短小芽孢杆菌(Bacillus pumilusPhe-C3),反应24 h,底物浓度25 mmol/L,体系pH7.0,温度30℃,R-EHPB的产率达74.5%,对映体过量值(e.e.)达97%;菌株肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumomiaePhe-E4),反应20 h,底物浓度15 mmol/L,体系pH7.0,温度30℃,S-EHPB的产率达71.7%,e.e.达95%。     

羰基还原酶与甲酸脱氢酶偶联催化制备(R)-苯基乙二醇

以重组菌E. coli Rosetta/pETDuet-rcr-fdh全细胞为催化剂,2-羟基苯乙酮和甲酸钠为双底物,研究了生物催化反应体系中温度、pH值、底物2-羟基苯乙酮的初始浓度、反应时间、细胞浓度和状态等对产物(R)-苯基乙二醇生成效率的影响规律. 结果表明,在温度35℃和pH 7.0、底物初始浓度6 g/L、时间36 h、湿细胞浓度10%(w)的条件下,产物的光学纯度高达98.37% e.e.,得率达79.14%. 在上述反应体系中添加5 mmol/L ZnSO4后,重组菌催化的不对称还原反应效率显著提高,产物(R)-苯基乙二醇光学纯度达到100% e.e.,得率高达86.3%.     

不对称催化合成(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯

用Pt—Cinchona生物碱体系催化加氢合成(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯。进行了催化剂的制备和比较研究,并考察了修饰剂用量、2-氧代-4-苯基丁酸乙酯的初始浓度、反应氢压和温度对转化率和(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯得率的影响,得到了适宜的反应条件,在此条件下产物中(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯得率可达70％以上。实验结果表明,本研究中不对称加氢速率与光学收率呈良好线性关系,对研究不对称合成反应的规律有一定的意义。     

一株脂肪酶产生菌及其脂肪酶催化性质的初步研究

从各种含油脂的土壤中筛选分离到一株高选择性拆分(R,S)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯[(R,S)-HPBE]的产脂肪酶菌株CF-12,经形态观察、生理生化试验和16S rDNA序列分析,鉴定该菌为沙雷氏菌属（Serratia sp.）。对菌株CF-12产脂肪酶的发酵条件进行了初步优化,确定最适产酶条件为：蔗糖5 g/L,酵母粉10 g/L,金属离子Mg²⁺ 0.75 mmol/L,发酵培养24 h,脂肪酶活性可达20.1 U/mL。该脂肪酶最适反应温度和pH值分别为40 ℃和7.0。利用冻干酶粉拆分 (R,S)-HPBE 15 h,(R)-HPBE产率达39.6%,ee=90.8%。     

生物催化不对称还原制备(R)-2-羟基-4-苯基丁酸

以克隆表达的乳酸脱氢酶(D-LDH)为催化剂来还原前手性化合物2-羰基-4-苯基丁酸(OPBA),制备重要的手性中间体(R)-2-羟基-4-苯基丁酸(R-HPBA)。通过考察影响反应的各因素,确定了反应pH、初始底物浓度,酶加量及NAD+加量等参数。最后,以分批补料的方式进行产物制备,4 h内即可完全转化100 mmol/L底物。经验证,所得产物的构型完全正确,且e.e值>99.9%。