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碳纳米管固定脂肪酶用于1-苯基乙醇的拆分

作　者: 徐鑫
导　师: 冯嵬
学　校: 北京化工大学
专　业: 发酵工程
关键词: 碳纳米管 固定化 脂肪酶 手性拆分 1-苯乙醇 转酯化
分类号: TQ243.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 101次
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内容摘要


1-苯乙醇是一种重要的有机合成原料,有两个对映体(R,S-1-苯乙醇)。本文的主要研究内容是利用固定化脂肪酶拆分1-苯乙醇及其动力学研究。本论文对交联法制备固定化酶的方法和条件进行了初步探索。利用氧化多壁碳纳米管(MWNT)为固定化载体,以N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐(EDAC)为交联剂,在pH 6.2的吗啉乙磺酸(MES)缓冲液中,将Candida.sp99-125脂肪酶(CSL)成功交联在多壁碳纳米管上,通过元素分析测定固定化酶的最大负载量为1.8mg CSL/mg MWNT,根据橄榄油乳化液水解滴定法测定固定化酶相对酶活收率达63%,由圆二色性光谱和傅里叶红外光谱测定固定化酶相对二级结构保持率为61.3%。实验以正庚烷为溶剂,乙酸乙烯酯为酰基供体,在有机相中α-苯乙醇与乙酸乙烯酯在固定化脂肪酶(MWNT-CSL)的催化下发生转酯化反应,利用固定化脂肪酶的高度对映体选择性,R-1-苯乙醇发生转酯化生成R-1-乙酸苯乙酯,剩余未反应的底物为S-1-苯乙醇,反应混合物可以比较容易的进行分离,从而实现拆分1-苯乙醇的目的。实验中利用带手性柱的液相色谱仪Shimadzu 10AVP来定量分析反应过程底物及产物的浓度变化,并计算各自的对映体过剩量e.e.s和底物转化率C。本论文确立了以正庚烷为溶剂,乙酸乙烯酯为酰基载体的酶催化转酯化反应体系。考察了不同的反应温度、酰基载体与底物摩尔比对反应的影响,并对该酶的反应条件进行优化,最终确定了反应时间。结果表明该酶在底物浓度50mmol/L、酰基载体与底物摩尔比为6:1、反应温度为50℃、摇床转速为100rpm的条件下,反应时间为56h,转化率达到49.8%,e.e.s达到97.4%。同时,我们还考察了该酶的重复使用效率。当固定化脂肪酶反复使用五次,反应56h时,底物的转化率均大于44%,只是底物的e.e.值有所降低,但产物的e.e.值没有下降,这就说明该酶的对映体选择性并没有受到不利影响。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
第一章 绪论  13-31
  1.1 手性药物及其拆分方法  13-16
    1.1.1 手性药物概述  13
    1.1.2 手性药物拆分方法  13-16
  1.2 脂肪酶在手性拆分中应用  16-23
    1.2.1 概述脂肪酶  16
    1.2.2 脂肪酶催化机理  16-17
    1.2.3 脂肪酶在手性拆分中的应用  17-18
    1.2.4 影响脂肪酶催化反应的因素  18-23
  1.3 脂肪酶的固定化  23-26
    1.3.1 固定化载体  23
    1.3.2 固定化方法  23-25
    1.3.3 固定化酶的优点  25-26
  1.4 碳纳米管载体的研究  26-28
    1.4.1 碳纳米管的发现和基本结构  26-27
    1.4.2 碳纳米管的制备和纯化  27-28
    1.4.3 碳纳米管的特性  28
  1.5 酶法拆分苯基乙醇的研究进展  28-30
  1.6 本课题研究的意义和主要内容  30-31
第二章 分析方法的建立  31-41
  2.1 实验仪器及材料  31
    2.2.1 实验仪器  31
    2.2.2 实验材料  31
  2.2 实验方法  31-32
    2.2.1 实验原理  31-32
    2.2.2 实验方法  32
  2.3 分析方法的建立  32-38
    2.3.1 高效液相色谱分析  32-35
    2.3.2 工作曲线的制作  35-38
  2.4 数据计算  38-39
  2.5 本章小结  39-41
第三章 脂肪酶的纯化与固定化  41-57
  3.1 前言  41
  3.2 实验仪器及材料  41-42
    3.2.1 实验仪器  41
    3.2.2 实验材料  41-42
  3.3 实验方法  42-46
    3.3.1 多壁碳纳米管功能化  42
    3.3.2 脂肪酶的纯化  42-44
    3.3.3 脂肪酶的固定化  44-46
  3.4 结果与讨论  46-56
    3.4.1 脂肪酶的纯化  46-50
    3.4.2 固定化酶性质的研究  50-56
  3.5 小结  56-57
第四章 固定化酶拆分 1-苯基乙醇  57-65
  4.1 引言  57
  4.2 实验仪器及材料  57
    4.2.1 实验仪器  57
    4.2.2 实验材料  57
  4.3 酶催化转酯化反应体系的建立  57-59
    4.3.1 溶剂的影响  58-59
    4.3.2 酰基供体影响  59
  4.4 转酯化反应条件的优化  59-63
    4.4.1 温度的影响  60-61
    4.4.2 酰基载体与底物摩尔比的影响  61-62
    4.4.3 反应时间的确定  62-63
  4.5 酶的重复使用对转酯化反应的影响  63-64
  4.6 总结  64-65
第五章 结论与建议  65-67
  5.1 结论  65-66
  5.2 展望  66-67
参考文献  67-73
附录  73-77
致谢  77-79
研究成果及发表的学术论文  79-81
作者和导师简介  81-82
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  82-83

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本有机化学工业 > 芳香族化合物的生产 > 酚、芳香醇及其衍生物 > 芳香醇及其衍生物
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