面包酵母不对称还原不饱和芳香醛酮化合物的研究开题报告

 2021-08-14 01:52:49

1. 研究目的与意义(文献综述)

近年来,关于手性化合物的合成方向己经成为国内国外新药研究的前沿,许多研究者都在致力于研究和开发产物转化率高、立体选择性好的手性化合物,其中生物催化转化法因其温和的反应条件及高度的立体选择性而受到人们的青睐。

面包酵母催化的生物转化反应是有机合成中制备手性化合物的非常好的选择之一,并且生物催化和化学方法的相互结合可以解决单纯依靠化学方法不能够解决的问题。其中研究的最为广泛的是面包酵母对羰基化合物的还原,例如酮和酮酸酯等。这是一种反应条件温和、经济、高对映选择性的合成各类手性醇的方法。由于碳碳双键的还原是一种非常重要的构建一个或两个手性中心的方法,利用简便易得的面包酵母还原前手性碳碳双键的生物还原反应也受到人们广泛的关注。研究表明面包酵母不对称还原α,β-不饱和醛是一种高效、便捷的合成高光学纯度手性伯醇的方法。但是,针对这种类型的还原反应也有一个较为棘手的问题,即大部分还原产物中往往包含有一些未反应完的烯丙醇,因而大大影响了合成手性伯醇的产率。烯醛还原反应中存在不饱和烯丙醇的原因主要是由于面包酵母中多种还原酶的存在使得醛基和c=c的还原处于竞争状态,醛基一旦被脱氢酶还原为羟基而烯丙醇又不能被脱氢酶氧化为相应烯醛的话,烯丙醇就会保留在反应体系中。我们查阅文献发现,烯丙醇作为面包酵母还原的底物时,还原反应发生在其相应的氧化产物烯醛的阶段。在反应的过程中烯丙醇会先被面包酵母中的脱氢酶氧化为烯醛,然后烯醇酯还原酶还原烯醛中的c=c双键,最后醛基被脱氢酶还原为羟基,并且每一步均是可逆的,如果烯丙醇首先不能够被面包酵母中的脱氢酶氧化为烯醛,后续的反应就不可能进行下去,因而饱和的手性伯醇也不可能生成。

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2. 研究的基本内容与方案

研究内容

面包酵母细胞中含有丰富的氧化还原酶,被广泛的应用于催化各种羰基化合物的不对称还原反应,并对该类反应具有高度的立体选择性。酵母细胞在不对称还原反应中的应用已有许多报道,但主要着重于烷基酮和乙酰乙酸酯类化合物的不对称还原,而有关面包酵母用在芳香酮类化台物不对称还原方面的工作较少。实验采用肉桂醛为模型底物,考察水相体系中活性干酵母包酵母催化肉桂醛不对称还原生成饱和醇与不饱和醇,考察反应中影响其产物收率及立体选择性的因素,ph,底物浓度,得到的最佳反应条件,并以此条件将底物进行拓展,考察面包酵母不对称还原反应的适用性。

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3. 研究计划与安排

第1-2周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解毕业课题的意义以及论文所涉及到的实验方法和技术方案,为课题顺利进行做前期大量的文献调研工作,确定方案,完成开题报告。

第3-9周:研究肉桂醛的面包酵母还原反应,考察ph及底物浓度对反应产物比率及产率的影响,探索最佳反应条件。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]ye ni, jieyu zhou, zhihao sun. production of a key chiral intermediateof betahistine with a newly isolated kluyveromyces sp. in an aqueous two-phase system[j].process biochem, 2012.

[2]nina r,markus n,andreas l,et a1.characterization of a whole-cell catalyst co-expressing glyceroldehydrogenase and glucose dehydrogenase and its application in the synthesis ofl-glyeraldehyde[j]. biotechnology bioengineering,2010,106: 541-552.

[3]min yang,qian gao,sheng wu,et al. characterization of a recombinant (-)γ-lactamase frommicrobacterium hydrocarbonoxydans[j]. biotechnology letter,2012,34(2): 275-279.

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