微乳体系中酵母醇脱氢酶还原制备(S)-1-苯砜-2-丙醇及反应机理研究

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本文利用高活性干酵母,在AOT/Tween60/环己烷微乳体系中还原制备(S)-苯砜-2-丙醇。利用正交实验研究了反应时间、底物浓度、酵母用量、碳源量、碳源种类、表面活性剂用量、体系含水量和溶剂种类对产率的影响,确定的最佳反应条件为:反应时间4小时、底物浓度0.007g/mL、酵母用量0.18g/mL、碳源葡萄糖用量0.05g/mL、表面活性剂AOT(0.04g/mL)与Tween60(0.04g/mL)用量比例为2∶1、体系含水量为0.08mL/mL、溶剂为环己烷;并且在最佳反应条件下探讨了底物浓度、酵母用量、反应时间、体系含水量和碳源用量对产率和产物对映体过量值的影响,结果与正交实验的结论完全一致。在最佳反应条件下反应的产率达到98.5%,产物的对映体过量值达到100%。由于表面活性剂的存在,使得酵母在反应体系中的分散程度增加,提高了酵母细胞壁的通透性,与文献报道的其它方法相比,反应的时间大大缩短,在相同的酵母用量的条件下底物浓度有所增加。 在确定的最佳反应条件下,对酵母还原制备(S)-苯砜-2-丙醇反应的动力学进行了研究。通过测定不同底物浓度下反应的初速度,求得到了酵母还原反应的米氏常数,微乳体系中为0.000675g/mL;微水环己烷体系30℃下为0.04168g/mL;微水环己烷体系35℃下为0.01799g/mL。 利用量子化学计算程序包Gaussian03对酵母脱氢酶还原苯砜基-2-丙酮反应的机理进行了研究,探讨了氢负离子和质子的转移过程,建立了还原反应的可能途径。对优化得到的过渡态进行了内禀反应坐标分析,证实了过渡态的正确性;对质子转移过程中各主要原子的电荷分布变化进行了分析,对比了底物与酶复合前后的构型变化,证明了酶对底物的诱导契合作用。
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