环氧氯丙烷(ECH)是一种重要的有机化工和精细化工原料,在医药、农药、化工、材料等领域应用非常广泛。尤其是光学活性的环氧氯丙烷是一种重要的C3手性合成子,用以制备多种手性药物中间体。本论文以实验室前期构建的重组卤醇脱卤酶为催化剂,研究了卤醇脱卤酶生物转化二氯丙醇(2,3-二氯-1-丙醇、1,3-二氯-2-丙醇)合成(S)-2,3-二氯-1-丙醇和环氧氯丙烷的反应。主要研究结果如下:首先,研究了重组E.coli BL21(DE3)/pET28b-HheC静息细胞拆分(R,S)-2,3-二氯-1-丙醇(2,3-DCP)合成(S)-2,3-DCP的过程。对底物浓度、产物浓度等因素进行了考察。结果表明高浓度底物对静息细胞拆分2,3-DCP具有抑制作用(>150 mM)。考察产物浓度对酶促反应影响的实验中发现,较低浓度环氧氯丙烷(8 mM)对静息细胞已经产生了抑制作用,是拆分反应的主要限速步骤。当底物浓度为100 m]M,拆分 49h 得到 e.e.>99%的(S)-2,3-DCP,收率 31.7%。研究了有机溶剂/缓冲液体系中重组E.coliBL21(DE3)/pET28b-HheC静息细胞拆分(R,S)-2,3-二氯-1-丙醇。确定最适有机相为正庚烷,有机相与水相最适比为1:4,最适缓冲液pH为9.0,最适反应温度45℃,最适菌体浓度20mgDCW/mL,在最优条件下拆分(R,S)-2,3-二氯-1-丙醇浓度由150 mM提高到375 mM,浓度提高了 2.5倍。催化剂生产率由2.97mmol/g提高到7.64mmol/g,提高了 2.57倍。以上优化条件下在2-L反应器中反应8h,(S)-2,3-DCP的浓度、光学纯度分别为 128.8 mM,99.0%e.e.,时空产率达到 16.1mmol/L/h。研究了E.coli BL21(DE3)/pET28b-HheC 静息细胞转化 1,3-二氯-2-丙醇(1,3-DCP)的转化条件。确定最适转化条件为:pH 8.3,反应温度45℃,菌体浓度10mg DCW//mL。在优化条件下,1,3-DCP浓度为30 mM,反应10 min后,1,3-DCP转化率为68.3%,产物浓度为21 mM。进一步研究了产物对静息细胞的影响,确定产物抑制常数Ki为9.3 mM,表明产物浓度(ECH)在较低水平(<20mM)即出现抑制。为了解除产物环氧氯丙烷的抑制,对树脂吸附原位分离耦合生物转化过程进行了研究。考察了 7种大孔吸附树脂的吸附率,确定HZD-9为最适树脂。在分批反应过程中,在100 mL转化体系(pH 8.3,0.2 M)中加入树脂量为10%(w/v)时,反应20 min后环氧氯丙烷浓度达到53.3 mM,时空产率达到2.77 mmol//min与未添加树脂相比,时空产率提高了 4.57倍,摩尔产率由49.7%提高到88.3%。在底物分批流加过程中,添加树脂后,产物浓度由31.2 mM提高到87.2 mM,产物浓度提高了 2.79倍。