類球紅桿菌不對稱催化還原性能與底物結(jié)構(gòu)的關(guān)系.pdf

1、利用生物轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行不對稱合成越來越受到人們的關(guān)注，尤其在藥物中間體合成領(lǐng)域。目前，人們主要利用酵母菌、藍(lán)藻、植物細(xì)胞和一些真菌類微生物，對較為單一模式的底物進(jìn)行研究。通過對單一模式底物的研究，已經(jīng)在一定程度上闡明了生物催化的最適條件，包括pH值、溫度、底物濃度和反應(yīng)時(shí)間等。但有關(guān)生物催化劑性能與底物結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的研究較少。盡管生物催化劑在合成手性化合物方面具有較大的優(yōu)勢和廣泛的底物適用性，但在催化結(jié)構(gòu)不同的底物時(shí)，反應(yīng)結(jié)果差別較大。因

2、此，闡明生物催化劑性能與底物結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，可以避免嘗試盲目的催化反應(yīng)，為今后實(shí)驗(yàn)室研究和工業(yè)化生產(chǎn)選擇較為理性的生物催化劑奠定一定的基礎(chǔ)。
　　本文采用一株能進(jìn)行不放氧光合作用的類球紅桿菌(Rhodobactersphaeroides)，可以直接利用光能催化潛手性酮生成手性醇。對底物的還原為親核反應(yīng)，它借助于自身的羰基還原酶，在還原過程中有煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(還原型輔酶Ⅱ，NADPH)的參與。NADPH在光能的作用下可以在類球

3、紅桿菌內(nèi)部再生，在再生過程中NADPH被氧化為NADP+時(shí)釋放出負(fù)氫離子，后者在羰基還原酶的作用下進(jìn)攻酮羰基的碳正離子，從而還原底物。本文在此機(jī)理的基礎(chǔ)上，研究了類球紅桿菌的催化能力與潛手性酮底物結(jié)構(gòu)之間的構(gòu)效關(guān)系。得出如下結(jié)論:
　　1、利用化學(xué)的方法對22種化合物進(jìn)行了催化還原，得到了混旋的還原產(chǎn)物。首先，通過自動(dòng)旋光指示儀對還原產(chǎn)物進(jìn)行手性測定;其次，對每一種底物及其還原產(chǎn)物建立氣相色譜的檢測方法，確定其保留時(shí)間。這樣就為之

4、后生物催化還原結(jié)果的分析討論奠定了基礎(chǔ)。
　　2、利用之前工作構(gòu)建好的類球紅桿菌全細(xì)胞不對稱催化還原體系，在最優(yōu)的反應(yīng)條件下，對22種化合物進(jìn)行了催化還原。在催化產(chǎn)率方面，對22種酮類化合物的還原結(jié)果表明，吸電基團(tuán)的取代更有利于此反應(yīng)的進(jìn)行;通過對脂肪酮反應(yīng)液OD485值的檢測說明，直鏈脂肪酮的鏈長越長對細(xì)胞完整性的破壞就越嚴(yán)重，從而使得產(chǎn)率有所下降。在光學(xué)純度方面，無論是芳香酮還是脂肪酮化合物，ee值的變化都遵循Pre(l)g規(guī)

5、則。
　　3、通過分離純化類球紅桿菌胞內(nèi)的羰基還原酶以及細(xì)菌葉綠素BCH(l)a，構(gòu)建了羰基還原酶與輔酶再生體系的耦合催化體系。為進(jìn)一步說明類球紅桿菌催化還原不同底物時(shí)，內(nèi)部酶與不同底物間的構(gòu)效關(guān)系以及酶的專一性提供了條件。
　　4、利用構(gòu)建的酶耦合催化體系對22種酮類化合物進(jìn)行了催化還原，并且于標(biāo)準(zhǔn)條件下測定了酶活（以4'-Fluoroacetophenone的酶活為100％），計(jì)算了每種酮類化合物的動(dòng)力學(xué)常數(shù)Km。表明，