脂肪酶—固体酸耦合催化芳香仲醇的动态动力学拆分

【摘要】本文对芳香仲醇动态动力学拆分(DKR)进行了研究,通过对消旋化催化剂的筛选、酰基供体的选择以及消旋化催化剂与脂肪酶耦合过程的研究,获得了3种普通固体酸催化剂和2种纳米催化剂,这5种催化剂都具有良好的消旋化能力和生物兼容性。耦合脂肪酶都能成功构建高效高选择性的仲醇DKR体系。基于实验室前期以酸性树脂CD8604和CD550作为消旋化催化剂,取得很好的结果,我们深入研究其消旋化机理发现：负载的-S03H起到消旋化的本质作用。于是我们制备了同样具有-SO3H官能团的3种固体酸：Al2O3/SO42-,TiO2/SO42-,ZrO2/SO42-,这3种固体酸都具备良好的(S)-1-苯乙醇消旋化能力,耦合脂肪酶Novozym435成功构建芳香仲醇DKR体系,具有很好的底物范围,大部分芳香仲醇能达到拆分收率和产物eep均>99%的结果；同时此体系具有很好的重复使用性,回收利用10次后,收率和eep仍保持在99%以上。解决了酸性树脂随着反应时间和重复实验次数增加,载体逐渐溶解,脂肪酶活力遭到破坏的问题。在此基础上,我们理性设计实验,从改变催化剂的孔径出发,筛选到2种与脂肪酶具有良好兼容性和优秀消旋化能力的纳米催化剂,在25℃下,采用简单的丁酸乙烯酯作为酰基供体就能达到很好的DKR结果,解决了普通固体酸催化剂使用复杂的4-氯苯酚正戊酸酯作为酰基供体建DKR体系的缺点。一是以天然矿物海泡石为载体,经过修饰的磺化海泡石。通过对其制备条件及与脂肪酶耦合过程的优化,成功构建rac-1-苯乙醇的DKR反应,25℃下反应12h,Conv=98.5%,eep=98.2%。磺化海泡石和Novozym435耦合体系具有较好的底物范围,大部分底物的拆分效果达到收率和eep均>99%的结果。同时此体系具有较好的重复使用性,回收利用10次后,产物收率和eep均保持>98%；二是以纳米二氧化硅为载体的SBA-15/SO42-催化剂,通过对其制备条件及其与脂肪酶耦合过程的优化,构建rac-1-苯乙醇的DKR反应,25℃下反应12h,Conv=96.5%,eep=93.7%。
【作者】王亮；
【导师】徐刚；杨立荣；吴坚平；
【作者基本信息】浙江大学，生物化工，2013，硕士
【关键词】动态动力学拆分；DKR；rac-1-苯乙醇；芳香仲醇；酰基供体；固体酸；磺化海泡石；SBA-15/SO42-；

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