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加巴喷丁是一种治疗癫痫病的关键药物。由于其重要性,已有大量的合成方法被开发出来,其中由1-氰基环己基乙腈水解生成1-氰基环己基乙酸,后经加氢生成加巴喷丁是一条可选路径。但是由于化学水解选择性低,从而导致1-氰基环己基乙酸的收率很低。此外,化学水解需要在强酸、强碱条件下进行,并且需使用大量的有机溶剂,这会导致大量废水的生成,腈水解酶选择性水解为这一问题提供了一条绿色、经济的解决方案。但是已报道的可选择性催化1-氰基环己基乙腈水解的腈水解酶其底物浓度、选择性、时空产率都很低,以至于无法实现工业化生产。最近我们构建了一株产高活力腈水解酶的突变菌株(E.coli BL21(DE3)/pET28b(+)-F168V),本论文围绕利用该菌株静息细胞选择性催化1-氰基环己基乙腈水解生成1-氰基环己基乙酸,然后1-氰基环己基乙酸加氢生成加巴喷丁的思路展开了一些研究。本文首先考察了静息细胞催化1-氢基环己基乙腈选择性水解的反应条件对酶活的影响,随后进一步将反应体系放大到1 L的规模,以考察其工业化应用性。结果表明,在1L的规模下,1 M 1-氢基环己基乙腈,在pH 7.0,转速150 rpm,温度40~oC的纯水中,在13.57g DCW/L的静息细胞催化作用下,反应8 h,生成0.92 M的产物,其时空产率达到461 g/L/d,大大高于酶催化工业化生产的平均水平(372 g/L/d),达到了工业化生产的标准。本文考察了静息细胞转化液预处理的方法,结果表明,三氯化铝絮凝法预处理转化液,可以达到直接加氢的要求(蛋白含量<150ppm)。本文还考察了1-氰基环己基乙酸加氢的基本反应条件,结果表明,10%Raney Ni RTH-4110,1000 rpm,2 MPa最有利于氢化反应。本文最后比较了两条不同的加巴喷丁合成路径,确定最佳路径为:1-氰基环己基乙酸先经过加氢、缩合生成加巴喷丁内酰胺,然后加巴喷丁内酰胺经水解、碱化生成加巴喷丁。并且1-氰基环己基乙酸转化为加巴喷丁内酰胺的最佳反应温度为110~oC。在此条件下反应9h,底物转化率达到99.5%,产物收率达到95.3%。加巴喷丁内酰胺经水解、碱化生成加巴喷丁,该过程中母液循环利用,最后加巴喷丁收率达到88.20%。基于以上研究,本文确立了一条高效的、可应用于工业化生产的由1-氰基环己基乙腈经化学-酶法合成加巴喷丁的工艺。