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植物细胞不对称还原间氯苯丙酮的研究

作　者: 张磊
导　师: 杨根生
学　校: 浙江工业大学
专　业: 生物化工
关键词: 间氯苯丙酮 植物愈伤组织 不对称还原 间氯苯丙醇 转化率 对映体过量值
分类号: O621.254.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


手性醇是一类在手性碳上连有羟基的旋光性化合物,具有光、热和化学稳定性,是医药、农药、材料及其他精细化工原料的重要原料或中间体。由羰基的不对称转化可制备一系列手性醇。本论文通过开展植物体与植物愈伤组织对间氯苯丙酮进行不对称还原制备手性间氯苯丙醇的研究,旨在考察植物体和细胞在不同条件下催化还原反应的结果。论文主要开展了以下工作：首先,以苯为原料经一系列硝化、还原取代等反应制备了本文研究的底物间氯苯丙酮,收率74.1%。其次,通过植物细胞培养,得出5种植物体各自最适培养基中生长素与细胞分裂素的比例,愈伤组织初培养阶段,细胞分裂素与生长素的比例分别为：胡萝卜1:1、黄瓜1:1、洋葱2:1、土豆1.5:1、芹菜根2:1、芹菜茎1:1,芹菜叶1:1；在传代培养时的比例为：胡萝卜2:0.5、黄瓜3：1、洋葱2:0.5、土豆3：1、芹菜根2.5：1、芹菜茎3：1,芹菜叶2:1(所用比例均为每L培养基中加入的毫克数,如胡萝卜1:1,在实验中加入细胞分裂素1mg/L,生长素1mg/L)利用植物体对底物间氯苯丙酮进行不对称还原,分别考察了植物体切碎形状、反应体系pH值、反应温度、底物浓度和反应时间对反应转化率与ee值的影响。考察发现当利用植物体做为催化剂时,转化率最高可达84.9%,ee值最高可达91.2%。实验中发现,在高底物浓度条件下,转化率较低。利用植物愈伤组织作为催化剂进行底物的不对称还原制备手性醇并考察研究了外加辅助试剂或前处理等方法对不对称还原的催化选择性效果和转化率的影响。由实验得知,加入烯丙基类化合物可以提高反应ee值,但会使转化率降低；预热处理可以提高反应ee值；加入小分子醇会带来产率的下降。通过考察缓冲液体系对于不同植物愈伤组织的影响可知,磷酸缓冲液对五种植物的转化率与e2值影响均不明显,所以当需要调节反应液pH值时使用磷酸缓冲液,从而避免因缓冲液体系对反应产生负面影响。最后通过反应条件的优化,芹菜茎愈伤组织做为催化剂时,反应的转化率与ee值分别达到了94%与96%。总之,本文围绕着植物组织和细胞催化不对称羰基还原制备家氯苯丙醇开展了研究,考察了其反应性,为今后进一步深入研究植物组织与细胞及其相关催化反应和作用机理奠定了一定的基础。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章 绪论  12-25
  1.1 手性药物研究意义  12-13
  1.2 手性药物的获得方法  13-14
    1.2.1 从天然物中提取  13
    1.2.2 外消旋体拆分法  13
    1.2.3 生物催化法  13-14
  1.3 生物催化发展历史及趋势  14-15
  1.4 生物催化的优点  15
  1.5 生物催化有机反应种类  15-19
    1.5.1 生物催化酯水解的反应  15-16
    1.5.2 酶催化腈水解的反应  16
    1.5.3 脱氢酶催化的醇脱氢反应  16-17
    1.5.4 脱氢酶催化的醛和酮的立体选择性还原反应  17
    1.5.5 脱氢酶催化的C=C双键还原反应  17
    1.5.6 生物催化硝基化合物还原成羟胺  17-18
    1.5.7 酶催化的卤化反应  18
    1.5.8 生物催化脱卤化反应  18-19
    1.5.9 生物催化的醇醛缩合反应  19
  1.6 生物催化法进行羰基还原制备手性醇的研究  19-21
    1.6.1 生物催化法进行羰基还原的反应机理  19-20
    1.6.2 反应条件优化  20-21
      1.6.2.1 细胞预处理  20
      1.6.2.2 控制反应底物浓度  20
      1.6.2.3 共底物的影响  20-21
      1.6.2.4 底物改造  21
  1.7 植物体催化不对称还原的研究  21-24
  1.8 本课题研究意义和内容  24-25
第二章 化学法合成底物间氯苯丙酮  25-28
  2.1 前言  25-26
    2.1.1 实验路线  25-26
  2.2 实验材料与方法  26
    2.2.1 实验材料  26
  2.3 结果与讨论  26-28
第三章 利用植物体不对称还原间氯苯丙酮  28-39
  3.1 前言  28-29
  3.2 实验试剂和仪器  29
  3.3 实验方法  29-31
    3.3.1 分析方法  30
    3.3.2 标准曲线的绘制  30-31
  3.4 结果与讨论  31-38
    3.4.1 植物体切碎形状对转化率及S-间氯苯丙醇ee值的影响  31-33
    3.4.2 反应体系pH值对转化率及S-间氯苯丙醇ee值的影响  33-34
    3.4.3 反应温度对转化率及S-间氯苯丙醇ee值的影响  34-36
    3.4.4 反应时间对转化率及S-间氯苯丙醇ee值的影响  36-37
    3.4.5 底物浓度对转化率及S-间氯苯丙醇ee值的影响  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章 植物愈伤组织培养  39-43
  4.1 前言  39
  4.3 实验方法  39-41
    4.3.1 培养基的配制  39-40
    4.3.2 愈伤组织初培养(以芹菜茎为例)  40-41
    4.3.3 愈伤组织传代培养  41
  4.4 结果与讨论  41-42
  4.5 本章小结  42-43
第五章 植物愈伤组织对间氯苯丙酮不对称还原  43-60
  5.1 前言  43
  5.2 实验材料和仪器  43
  5.3 实验方法  43-44
  5.4 结果与讨论  44-59
    5.4.1 考察相同条件下以植物愈伤组织或植物体作为催化剂的不同反应结果  44-45
    5.4.2 考察加入烯丙基类化合物对反应的影响  45-48
    5.4.3 考察预热处理对反应的影响  48-50
    5.4.4 考察外援小分子物质对反应的影响  50-55
    5.4.5 考察缓冲液体系对反应的影响  55-58
      5.4.5.1 Tris-HCl缓冲体系浓度对反应影响  55-57
      5.4.5.2 磷酸盐缓冲体系浓度对反应影响  57-58
    5.4.6 对植物愈伤组织催化的不对称还原反应进行优化  58-59
      5.4.6.1 优化后底物浓度对反应转化率的影响  58-59
  5.5 本章小结  59-60
第六章 结论与建议  60-62
  6.1 结论  60-61
  6.2 建议  61-62
参考文献  62-69
致谢  69

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 有机化学 > 有机化学一般性问题 > 有机化合物性质 > 化学性质、有机化学反应 > 氧化与还原 > 还原
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