手性脯氨酸类离子液体化学修饰猪胰脂肪酶催化性能研究

通过化学修饰同时提高脂肪酶包括选择性在内的酶学性能具有重要意义。以N-乙酰-脯氨酸作为手性源制备的四种离子液体对猪胰脂肪酶（PPL）进行化学修饰，通过三硝基苯磺酸法（TNBS）测定了修饰度，采用水解4-硝基苯酚棕榈酸酯的反应测定酶活。正如预期的一样，所有修饰酶的酶学性能均得到显著改善。其中修饰酶的热稳定性、有机溶剂耐受性、不同温度和pH下的耐受性甚至对映体选择性均得到同时提升。结果也表明，离子液体的组成及构型对修饰酶的酶学性能有较大程度的影响，经过[BMIM][N-AC-L-pro]修饰后的PPL各项催化性能明显优于[BMIM][N-AC-D-pro]，而经过[N-AC-L-pro][Cl]和[N-AC-D-pro][Cl]修饰的PPL催化性能差异较小。经过[N-AC-L-pro][Cl]修饰后PPL展现出最高的酶活，达到原酶的2.5倍。经过[BMIM][N-AC-L-pro]修饰后的PPL展现出最佳的酶学性能，在酶活提高了1.0倍的同时，热稳定性提高了2.6倍（50℃，2.5 h），对映体选择性提高了1.5倍，在强极性质子溶剂甲醇中的稳定性也提升了1.3倍，且在不同温度、pH下也展现出了较好的稳定性与耐受性。通过荧光光谱和圆二色谱表征证明，手性离子液体成功嫁接到PPL的表面，引起脂肪酶构象的改变，从而促使酶的催化性能发生改善。通过该研究，手性离子液体被证实为是一种可用于酶分子改造并提升选择性在内各项催化性能的新型且有效的修饰剂。     

疏水性脯氨酸离子液体化学修饰提升猪胰脂肪酶催化性能

为了提高猪胰脂肪酶(PPL)的活性和稳定性,采用一系列具有不同长度疏水烷基的脯氨酸离子液体对PPL进行了修饰。结果表明,所有修饰酶的各项酶学性能都得到了提高,综合来说,[ProC₈][H₂PO4]-PPL表现出较好的催化性能,催化橄榄油水解最适活性达到原酶的2.7倍,在50℃保存2 h后的剩余酶活是原酶的5.0倍,催化效率K_cat·K_m^-1是原酶的4.4倍,催化α-苯乙醇转酯化的对映体选择性是原酶的1.6倍。光谱学表征揭示了PPL荧光基团微环境及二级结构的变化,这些变化与修饰酶的活性和稳定性的提高有关。与以往报道的结果相比,新型脯氨酸功能离子液体对脂肪酶催化性能的改善更为有效。     

甜菜碱类离子液体化学修饰猪胰脂肪酶提升其酶学性能

设计并合成了不同链长、不同阴离子的甜菜碱离子液体对猪胰脂肪酶（porcine pancreatic lipase,PPL）进行化学修饰。所有修饰酶的各项酶学性能都有了明显提高,修饰剂的链长和阴离子对修饰效果有一定的影响;经[BetaineC₁₆][H₂PO₄]修饰的PPL表现出最佳的酶学性能,其酶活是原酶的3.4倍,在60℃下保存45min后的酶活是原酶的8.7倍,在强极性非质子溶剂二甲基亚砜中储存2h后稳定性提高了1.7倍,催化α-苯乙醇转酯化反应的对映体选择性提高了2.0倍。动力学测试结果表明修饰酶较原酶有更高的底物亲和力。荧光光谱表征表明,随着修饰度的增加,荧光强度逐渐降低。圆二色谱表征表明离子液体修饰剂的引入引起了PPL二级结构的变化,修饰后酶的α-螺旋含量降低,β-折叠含量上升,使酶的活性和稳定性得以提升。证实以甜菜碱类离子液体作为修饰剂可以同时有效提升脂肪酶的各项酶学性能,为酶的化学修饰拓展了一种新型、高效的修饰剂。     

L-脯氨酸类离子液体催化醛自身缩合反应

研究了在L-脯氨酸类离子液体催化下,羰基化合物自身羟醛缩合反应。系统考察了反应时间、催化剂的用量及催化剂重复使用等因素对反应的影响,优化了反应条件。结果表明,当反应时间为2.0 h,催化剂用量为2 g/1 mol醛（酮）,转化率可达80%以上,选择性可达99%以上。同时该催化剂能够选择性地催化醛类化合物的自身缩合,而酮类化合物不参与反应。     

手性季铵类离子液体的研究进展

离子液体是一种"绿色"的环境友好型化合物,其在室温下多为液态。由于离子液体的阳离子和阴离子部分有着很强的可设计性,将手性结构引入离子液体是许多研究者努力的方向。本文综述了手性季铵类离子液体的研究和发展过程,以及近些年的研究进展,着重地介绍了手性季铵类离子液体的合成、种类及其在现代化学中的应用。     

手性离子液体催化苯乙烯不对称氢甲酰化反应

手性是与生活休戚相关的一种自然属性,利用手性催化剂催化反应的进行是最有效的一种不对称催化合成反应方法。离子液体所具有的可设计性结构,以及黏度低、不易挥发、无异味、绿色环保等优良性质使其近年来受到化学工作者们的广泛青睐。将手性配体与功能化离子液体耦合,合成一种全新的具有不对称诱导和控制功能的手性离子液体催化剂,并用于反应考察其催化活性,得到了苯乙烯氢甲酰化的最优反应工艺条件为甲苯作溶剂,对叔丁基邻苯二酚作阻聚剂,反应温度60℃,合成气p(CO/H_2)=2 MPa,n(CO)∶n(H_2)=1,持续反应4 h。在该反应条件下,苯乙烯的转化率为84.9%,2-苯基丙醛收率为76%,e.e.值为84%。     

在有机溶剂中猪胰脂肪酶催化合成己酸乙酯的研究

研究了有机溶剂中猪胰脂肪酶催化正己酸和无水乙醇合成己酸乙酯的反应。以正己酸和无水乙醇在各种反应介质中进行酶催化反应,用气相色谱检测生成的己酸乙酯,考察反应介质、底物浓度、底物摩尔比、加酶量、反应时间对产率的影响。发现在高底物浓度和低底物浓度的条件下,有机溶剂介质对反应的影响是不同的。采用中等底物浓度,选择lgP值适中的溶剂为介质最合适。适当的反应条件为:以环己烷为反应介质,正己酸浓度0.6mol/L,n(正己酸)∶n(无水乙醇)=1∶1.25,加酶量15g/L,反应温度37℃,反应24h后,产率达到90.5%。该文的底物浓度较高,是文献[1,10,11,17]报道的1.5～3.0倍,获得了相近的产率。     

离子液体在生物催化制备手性化合物中的应用

介绍了离子液体的特性;同时对近几年报道的离子液体对酶及细胞活性影响的研究进行了归纳、总结和分析;详细介绍了近几年报道的有关离子液体在生物催化手性化合物合成中的应用情况,特别是对于水解酶和氧化还原酶催化的反应按反应的类型分别进行了归纳和分析。     

以L-脯氨酸为手性源的手性离子液体的合成、表征及光学活性

以L-脯氨酸为手性源,通过还原、氨基保护、酯化等反应,合成了L-脯氨酸衍生物3,研究了反应条件对产物收率的影响。将化合物3分别与具有不同取代基的烷基咪唑反应,合成五种氨基酸衍生物为阳离子的手性离子液体4a～4e。对所合成的产物4a～4e进行了结构表征,测定了旋光度,并对其溶解性以及热稳性进行了初步探讨。     

氯化胆碱类离子液体催化合成柠檬酸三丁酯

以氯化胆碱和一水合对甲苯磺酸为原料制备了一种氯化胆碱类离子液体,并将其用于催化酯化柠檬酸三丁酯的合成反应。考察一水合柠檬酸与正丁醇物质的量比、催化剂用量、氯化胆碱与一水合对甲苯磺酸物质的量比、反应温度和反应时间对反应的影响及催化剂的重复使用性能。通过优化反应条件,得到较优的工艺条件:一水合柠檬酸与正丁醇物质的量比1.0∶4.0,催化剂用量为一水合柠檬酸质量的5.0%,氯化胆碱与一水合对甲苯磺酸物质的量比1.0∶1.0,反应温度150℃,反应时间4.0 h,此条件下,酯化率可达98.41%。回收分离得到的离子液体重复使用5次后,酯化率仍达93.13%,具有一定的工业应用价值。     

离子液体在脂肪酶催化合成生物柴油中的应用发展趋势

从固定化和非水介质两方面介绍了脂肪酶催化合成生物柴油的现状。简述了离子液体作为绿色溶剂的特性及对脂肪酶催化反应的影响,明确使用离子液体可提高酶的稳定性,维持酶的催化活性。综述了离子液体作为潜在的反应介质应用于脂肪酶催化高产生物柴油的前景。     

明胶固定化猪胰脂肪酶催化牛油合成单甘酯

用包埋法将猪胰脂肪酶固定于明胶上,固定化的脂肪酶保持了较高酶活性。用固定化的脂肪酶催化牛油甘油解反应,当反应温度为46℃、n(甘油）：n(牛油）为4：1和甘油含水量为5％时,可获单甘酯质量分数达52．50％,反应在22h左右达到平衡,反应混合物常温下放置质量分数继续提高,4d后产率达82．29％。     

异丙醇对猪胰脂肪酶催化动力学和分子光谱的影响

为了研究异丙醇对猪胰脂肪酶催化橄榄油水解反应的作用机理,在体系中加入不同体积分数的异丙醇,测定了脂肪酶的活性、动力学和光谱变化.活性测定结果表明,低体积分数的异丙醇对该酶有一定的激活作用,体积分数为20%的异丙醇使酶活性提高了229%.光谱分析结果显示,经异丙醇处理后猪胰脂肪酶的紫外吸收光谱和荧光发射光谱发生了变化,紫外差示光谱则出现了明显的负峰.动力学研究结果表明,异丙醇处理后,猪胰脂肪酶的vmax基本不变,而Km值则明显减小.     

负载型功能化离子液体的催化性能

用MCM-41为载体,通过化学法合成了负载羟基功能化的咪唑类离子液体催化剂HIILsBr/MCM-41,考察了在碳酸丙烯酯（PC）合成中的催化作用。考察了负载温度、负载时间、离子液体与载体的配比、溶剂等负载反应条件对催化剂催化性能的影响。结果表明： 在115 ℃,2.0 MPa,4 h条件下,PC产率为89.9%,选择性为99.5%。     

过氧钼酸离子液体合成及催化性能

以N-甲基咪唑、氯代正辛烷、钼酸钠和过氧化氢为原料合成了3-辛基-1-甲基咪唑过氧化钼酸盐离子液体[C_8MIM]_2[Mo_2O_(11)],通过核磁氢谱、核磁碳谱、红外、元素分析对产物的结构进行表征。考察了该功能化离子液体对二苯并噻吩的催化氧化性能,通过单因素分析确定了萃取耦合催化氧化脱硫的最佳实验条件:萃取剂与模拟汽油的体积比1∶5,氧硫摩尔比6∶1,催化剂用量5 g/L模拟汽油,40℃下反应30 min。在此条件下能使起始硫含量为500μg/m L二苯并噻吩/异辛烷模拟汽油降低到10μg/m L以下,脱硫率高达98.83%。考察了该体系循环使用性能,经过16次重复使用,脱硫率仍在98.4%左右。     

胆碱基碱性离子液体催化合成仲丁醇性能研究

利用碱性催化剂催化乙酸仲丁酯与甲醇酯交换制备仲丁醇已成为化工领域的研究热点。相较于传统催化剂,碱性离子液体具有更高效的催化效率和稳定循环使用特性,是一种具有发展潜力的新型绿色催化剂。为此,设计合成了五种基于胆碱的碱性离子液体,通过表征与实验证实阴离子的碱性是影响其催化活性的关键因素。运用适宜催化剂咪唑化胆碱[Ch][IM]经响应面曲线法获得较适宜的催化反应条件：反应温度为45℃,醇酯比为4.42∶1,催化剂投加量为8.91%,其乙酸仲丁酯的转化率达到93.95%,高于醇钠等传统催化剂,展现出在酯交换反应体系中的高效性与在仲丁醇工业化生产过程中应用的可能性。     

蚕丝固定化脂肪酶催化性能研究

研究了蚕丝固定化脂肪酶对橄榄油的催化水解特性，发现在５５℃，ｐＨ＝８．２的条件下，固定化脂肪酶活性最高。底物浓度高达５７％（Ｖ／Ｖ）时，仍无抑制，适宜的搅拌速度是４００～４５０ｒｐｍ。在上述条件下，固定化脂肪酶间歇水解橄榄油，重复使用１０次水解率从９６．５％降至５３．０％，间歇水解猪油的半衰期约为２６０ｈ。     

L-脯氨酸为阴离子的手性离子液体的合成、表征及光学活性

以L-脯氨酸为手性源,合成了四种烷基咪唑手性离子液体,并进行了结构表征。烷基咪唑溴化物离子液体经与氢氧化钾碱化后再与氨基酸中和反应制得产物,探索了合适的反应条件。测定了产物的比旋光度,考察了各产物的光学纯度。     

含离子液体介质中脂肪酶高效催化对羟基苯甘氨酸甲酯不对称氨解

利用离子液体C6MIm·BF4 (20%,v/v)/叔丁醇混合介质中脂肪酶Novozym 435催化对羟基苯甘氨酸甲酯不对称氨解反应,高效地制备了对映体纯D-对羟基苯甘氨酸酰胺.该反应的最适氨源为氨基甲酸铵,其较佳浓度为120～160 mmol·L-1;最适水活度、反应温度、pH值、对羟基苯甘氨酸甲酯浓度分别为0.55～0.75、35～40℃、7.5～8.0和40 mmol·L-1.在上述条件下,反应初速度和对映体选择比分别为5.88 mmol·L-1·h-1和83 (E值),反应6 h,产率为47.6%,产物e.e.值为92.9%.与有机溶剂叔丁醇相比,脂肪酶Novozym 435在C6MIm·BF4 (20%,v/v)/叔丁醇混合溶剂中的操作稳定性显著提高,反应7批次后,仍能维持90%以上的催化活性,而在叔丁醇反应介质中,仅能维持41%的催化活性.     

负载硅离子液体的合成及其催化性能

首先合成了氯代1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑离子液体[He MIM]Cl、溴代1-乙胺基-3-甲基咪唑离子液体[Ae MIM]Br和氯代1-羧乙基-3-甲基咪唑离子液体[Ce MIM]Cl 3种功能化咪唑离子液体,然后将这3种离子液体分别与正硅酸乙酯通过溶胶凝胶法制备了3种负载硅型离子液体[He MIM]Cl-Si、[Ae MIM]Br-Si和[Ce MIM]Cl-Si,并利用红外与XRD对其化学结构与结晶结构进行测定。再利用制备的离子液体催化环氧乙烷与二氧化碳合成碳酸乙烯酯。结果表明,离子液体负载硅后其催化性能明显提高,在较温和的条件下即可高效完成催化过程,且无聚酯或聚醚等副产物生成。其中,[Ce MIM]Cl-Si催化性能最好,在110℃、1.6 MPa催化条件下得到的转化率为99.2%,选择性为96.4%,产率为97.6%。