CS-MCM-48复合载体固定化脂肪酶催化苯乙酮一锅法还原转酯化拆分反应

将天然聚合物壳聚糖(CS)涂覆在介孔分子筛MCM-48表面制得CS-MCM-48复合载体,控制CS与介孔分子筛MCM-48质量比为1∶10时,CS-MCM-48的比表面积、平均孔径和孔容分别为408m2/g、2.14nm和0.38cm3/g。在磷酸盐缓冲溶液-异辛烷混合溶剂中制备了固定化假单胞菌脂肪酶(Pseudomonas Cepacia Lipase,PSL)PSL/CS-MCM-48,并用于潜手性苯乙酮一锅法还原转酯化手性拆分反应。结果表明,PSL/CS-MCM-48的催化活性和对映选择性均明显优于纯介孔分子筛MCM-48和壳聚糖制备的固定化酶PSL/MCM-48和PSL/CS。甲苯作溶剂,反应温度为40℃时,底物1-苯乙醇转化率达15.3%,产物(R)-乙酸苯乙酯和(S)-1-苯乙醇的对映体过量值分别为99%和18.0%,对映选择性参数E值达237,固定化酶PSL/CS-MCM-48显示出良好的手性拆分性能。     

介孔分子筛MCM-48负载Pd-壳聚糖配合物催化潜手性酮不对称氢转移反应

 以介孔分子筛MCM-48作载体制了以Pd(Ⅱ)-壳聚糖(CS)配合物为活性组分的手性催化剂Pd-CS/MCM-48, 并利用X射线光电子能谱、 X射线粉末衍射和低温N2吸附等手段研究了催化剂的结构特征. 结果表明, Pd(Ⅱ)与涂覆在MCM-48表面的CS中的N原子配位生成了具有手性催化活性的Pd-CS配合物. Pd-CS/MCM-48催化剂的比表面积达527 m2/g, 平均孔径和孔容分别为2.1 nm和0.63 cm3/g. 以异丙醇作氢源,将Pd-CS/MCM-48用于催化苯乙酮和4-甲基-2-戊酮的不对称氢转移反应,反应在50 ℃下分别进行4和8 h, 相应产物(R)-1-苯乙醇和(R)-4-甲基-2-戊醇的对映体过量值(ee)分别为99.0%和82.4%, 底物的转化率分别为61.9%和48.7%, 催化剂表现出良好的立体选择性. 同时分别考察了Pd含量、反应温度、反应时间和KOH浓度等对底物转化率和产物对映选择性的影响规律.     

微水相中改性Ultrastable-Y分子筛固定化脂肪酶拆分(R,S)-2-辛醇

采用改性Ultrastable-Y分子筛固定化P. expansum PED-03脂肪酶(PEL), 利用固定化PEL在微水相中对(R,S)-2-辛醇进行拆分. 结果表明, 改性Ultrastable-Y分子筛固定化PEL所催化的拆分反应的转化率(c)和对映体过量值(e.e.)以及对映体选择性(E)均得到大幅度提高. 介质类型和体系含水量对酶促拆分反应有较大的影响. 在以正己烷为溶剂, 含水量为0.8%的体系中, 于50 ℃反应24 h的转化率(c)可达到理论值的97.68%, 对映体过量值(e.e.)可达到98.75%. 改性Ultrastable-Y分子筛固定化PEL催化效率高、立体选择性强, 且催化性能稳定, 在(R,S)-2-辛醇的酶法拆分方面具有良好的应用前景.     

改性Ultrastable-Y分子筛固定化对非水相中脂肪酶拆分(R,S)-2-辛醇的影响

采用改性Ultrastable-Y分子筛固定Penicillium expansum PED-03 脂肪酶(PEL), 利用固定化PEL在非水相中对(R,S)-2-辛醇进行手性拆分, 考察了改性Ultrastable-Y分子筛固定化处理对PEL催化性能的影响. 结果表明, 与游离PEL及经其它载体固定化的PEL相比, 改性Ultrastable-Y分子筛固定的PEL所催化的拆分反应的转化率(c)和对映体过量值(ee)以及对映体选择性(E)均得到了较大提高. 经固定化处理后, PEL的最适反应温度明显升高, 适宜反应温度范围变宽, 其稳定性也得到了明显改善, 而适宜反应pH值则具有“记忆”性. 在间歇式反应器中利用Ultrastable-Y分子筛固定化PEL对(R,S)-2-辛醇进行手性拆分, 50 ℃反应24 h转化率(c)可达理论值的97.68%, 对映体过量值(ee)可达98.75%. 连续8批拆分反应的结果表明: 改性Ultrastable-Y分子筛固定化脂肪酶催化效率高、立体选择性强(平均E 值＞460), 且催化性能稳定, 显示了该固定化酶在(R,S)-2-辛醇的手性拆分方面具有良好的应用前景.     

介孔分子筛在生物酶固定化中的应用

综述了MCM-48和SBA-15等新型介孔分子筛用生物酶固定化载体研究的新进展。介孔分子筛由于拥有巨大的比表面积(~1000m2/g)、纳米尺寸孔道(2~50m)和较大的孔容(~1.0 cm3/g),因此以分子筛为载体利用物理吸附制备的固定化酶呈现出高的催化活性,但固定化酶操作稳定性较低,在使用过程中部分酶分子发生了脱落,其原因是分子筛表面自由的硅羟基通过物理吸附或氢键作用固定酶分子。借助介孔分子筛自身的自由硅羟基在表面嫁接-COOH、-NH2、-CH=CH2等有机官能团来构筑酶固定化的微环境,改善酶分子和载体的亲和作用,提高固定化酶的活性。目前,利用有机官能团功能化介孔分子筛固定化酶是研究发展的趋势。     

MCM-41负载手性Salen-Mn(Ⅲ)配合物的制备及其对不对称环氧化的催化性能

 三乙氧基硅丙胺与介孔分子筛MCM-41表面的羟基在甲苯中回流反应得到氨丙基官能团化的MCM-41, 再利用氨基与Salen-Mn(Ⅲ)上的活性酯基生成酰胺键,将手性Salen-Mn(Ⅲ)配合物负载到MCM-41上,实现了手性均相催化剂的多相化. 分别利用FT-IR, DR UV-Vis, XRD, ICP和N2吸附等手段对负载型催化剂进行了表征. 结果表明,手性Salen-Mn(Ⅲ)配合物成功负载到MCM-41上,但MCM-41和手性Salen-Mn(Ⅲ)配合物固有的结构保持不变. 以次氯酸钠和间氯过氧苯甲酸为氧化剂,考察了负载型催化剂对1,2-二氢萘不对称环氧化反应的催化性能,结果表明,负载型催化剂的催化活性比相应均相催化剂的低,但对映体选择性有所提高. 在NaClO/PyNO氧化剂体系中20 ℃反应12 h, 1,2-二氢萘环氧化物的收率达45.9%, 对映体过量值为84.3%. 负载型催化剂在循环使用5次后Mn的流失达34%.     

介孔二氧化硅对映选择性吸附的手性印迹调控

使用手性阴离子表面活性剂作为超分子模板, 采用共结构导向法制备手性介孔二氧化硅(CMS), 并运用圆二色谱(CD)对CMS对映选择性吸附结果进行检测, 比较了有无共结构导向剂(CSDA)在介孔表面的排列对吸附选择性的影响. 结果表明, 当使用构型相反的手性超分子模板剂对原合成CMS材料的介孔内表面进行修饰时, 可诱导结构共导向剂N?三甲氧基硅基丙基?N, N, N?三甲基氯化铵(TMAPS)发生手性相反的排列进而导致完全相反的对映选择性吸附. 实验证明此方法合成的CMS的对映选择性吸附及分离能力主要是由修饰在介孔表面的TMAPS螺旋排列形成的手性印迹所导致. 此手性超分子模板诱导TMAPS手性印迹的策略具有一定的普适性, 可对原合成介孔材料对映选择性吸附进行原位调控, 对于拓展其在立体选择性识别、 不对称催化及药物输送等方面的应用具有一定的指导意义.     

SBA-15固定化脂肪酶催化拆分萘普生甲酯水解反应

利用吸附法将柱状假丝酵母菌脂肪酶(Candida rugosa lipase,CRL)固定于SBA-15介孔分子筛上,在搅拌槽反应体系中催化拆分外消旋萘普生甲酯的水解反应,获得了光学纯对映体(S)-萘普生,考察了SBA-15性能和酶固定量对初始反应速率、产量、转化率、对映体过剩(eep)和对映体选择性(E)的影响.结果...     

一个具有相反光学选择性的新颖海洋 GDSL脂肪酶MT6用于（S）-1-苯基乙醇制备

1-苯乙醇是一种重要的手性药物中间体,并且(S)-1-苯乙醇和(R)-1-苯乙醇均具有应用价值.怎样获得光学醇的1-苯乙醇是药物合成中的重要问题.传统的化学合成手段不仅反应过程复杂,而且反应条件剧烈,对环境污染严重,因此生物催化方法越来越受到重视.脂肪酶和酯酶以其出色的立体选择性和温和的反应条件而被广泛用于手性药物的拆分制备.但是之前的一些研究发现脂肪酶和酯酶大都对(R)-1-苯乙醇及其衍生物有选择性,而我们发现并鉴定的脂肪酶 MT6的立体选择性则与这些脂肪酶/酯酶完全相反,具体体现在以下两个方面：(1) MT6能够特异地催化(S)-1-苯乙醇和乙酸异丙烯酯的转酯反应,生成(R)-1-苯乙醇;(2) MT6能够选择性地水解(S)-乙酸苏合香酯,生成(S)-1-苯乙醇.可见,利用 MT6催化的转酯反应和水解反应可以巧妙地进行(S)-1-苯乙醇和(R)-1-苯乙醇的制备. MT6来源于深海放线菌Marinactinospora thermotolerans SCSIO 00652,属于 GDSL家族脂肪酶第 II类群,这一类群的脂肪酶绝大多数来自微生物.有关 GDSL家族脂肪酶在手性拆分中的应用研究非常少.我们之前报道了 MT6的克隆、表达、纯化及转酯拆分反应,本文重点考察了 MT6通过水解反应制备(S)-1-苯乙醇的条件,优化了酶促水解拆分反应温度、有机共溶剂、pH、离子强度、酶用量、底物浓度、反应时间以及底物侧链长度等参数.研究发现,在反应体系中加入一定量的有机共溶剂能够大大提高产物(S)-1-苯乙醇的光学纯度,其中添加二氯甲烷获得的结果最为理想,可以将产物光学纯度从43%提高到89%,E值从2.84提高至22.82.经过优化,最佳反应温度为40°C,共溶剂二氯甲烷浓度为5%(体积分数),反应缓冲液为0.1 mol/L Tris-HCl (pH =7.0),酶用量为150 mg/mL,底物为15 mmol/L乙酸苏合香酯,反应时间控制在12 h.在此条件下,制备的(S)-1-苯乙醇的光学纯度可达97%,转化率可达28.5%,E值为95.9.此外,还比较了侧链长度不同的1-苯基乙醇酯对水解反应的影响,结果表明1-苯基乙醇酯的侧链长度可极大影响光学选择性和产率.在反应条件相同时, MT6催化侧链长度为4个碳的丁酸-1-苯乙酯水解,生成(S)-1-苯乙醇的光学纯度仅为50%.利用 AutoDock软件进行分子对接,结果显示长侧链的1-苯基乙醇酯离活性中心 His230的咪唑基较远,可能是导致酶立体选择性低的重要原因.值得注意的是,海洋微生物来源的 GDSL脂肪酶 MT6在水解反应和转酯反应中均表现出与一些已知脂肪酶/酯酶相反的立体选择性,因而具备进一步开发和应用价值.所制备的(S)-1-苯乙醇的光学纯度为97%,可以通过和转酯反应相结合的方式进一步提高产物的光学纯度和转化率.     

α-萘基缩水甘油醚对映体的毛细管区带电泳手性拆分

建立了毛细管区带电泳手性拆分α-萘基缩水甘油醚对映体的方法.考察了不同手性拆分试剂对手性选择性的影响,实验结果表明,20 mmol/L H3PO4-三乙醇胺(pH 2.5)、2%(w/V)HS-β-CD、毛细管温度20 ℃、运行电压-18 kV为最佳分离条件,在该分离条件下α-萘基缩水甘油醚对映体实现基线分离.方法简便、准确,可用于α-萘基缩水甘油醚的手性拆分和对映体过量值(ee,%)测定.