α-蒎烯属于单萜烯,广泛存在于松树、薄荷等香料植物中。其环氧化物是一种重要的合成中间体,在香精香料、医药、农药等领域均有广泛的应用。传统的α-蒎烯环氧化物化学合成法存在收率低、副产物多、催化剂难分离等问题,因此为顺应“绿色、可持续”发展新理念,亟需进行工艺改进和优化。化学-酶法环氧化反应具有反应温度低、副产物少、选择性高等优势,具有较好的应用前景和研究价值。本论文针对该反应存在的生物催化剂易失活的难点问题,从反应介质体系优化、固定化催化剂制备等角度开展研究。论文首先探讨了反应溶剂体系的优化。以商品固定化酶Novozym435为催化剂,采用“水互溶性”有机溶剂——异丙醇作为反应介质,将α-蒎烯、乙酸乙酯和双氧水融合形成单相反应体系,并考察了双氧水浓度、乙酸乙酯浓度和束酸剂对α-蒎烯环氧化反应的影响。结果表明,在构建的单相体系中酶催化性能优于传统的有机/水“双相”反应体系;在最佳条件下,反应90min,环氧化转化率达到69.5%,收率达到61.2%。并且,反应速率显著高于文献报道;而且Novozym435重复使用6次仍残留57.5%的相对活力。此外,苯乙烯、环己烯、1-辛烯等烯烃的环氧化反应也可在此单相反应体系中进行,表现出一定的普适性。认为该反应体系克服了传统有机/水“双相”反应体系存在的高浓度双氧水易使酶失活和相界面传质等限制,从而酶活性和稳定性均有提高。为改进催化剂的性能,论文尝试采用MOF材料ZIF-8对脂肪酶CRL(lipase from Candida rugosa)进行固定化。考察了2-甲基咪唑初始p H值、原料添加比例、酶添加量、静置时间和干燥程序对ZIF-8固定化酶(CRL@ZIF-8)的影响。结果表明,在2-甲基咪唑初始p H值为8.0、原料摩尔比为1:4(锌:2-甲基咪唑)、酶添加量为2.75mg时固定化酶性能最好,比活力为1.08U/mg,酶活回收率为18.4%。CRL@ZIF-8可以表现出对底物分子尺寸的选择性,在以乙酸对硝基苯酯为底物时,使用9次仍保持72.8%的相对活力;用于α-蒎烯环氧化时,180min的转化率仅为20.7%,未达到预期的效果。进一步采用以上方法对脂肪酶CALB(Lipase B from Candida antarctica)进行固定化。该固定化酶(CALB@ZIF-8)具有优良的α-蒎烯环氧化催化性能,反应90min可达到80.6%的转化率和90.4%的选择性。为解决环氧化反应产物乙酸引起的ZIF-8载体分解问题,采取在固定化酶中引入柠檬酸三钠的策略,成功合成出含有柠檬酸三钠的固定化酶(CALB@ZIF-8@Zn-BTC)。用于α-蒎烯环氧化反应,90min内达到82.2%的转化率和95.0%的选择性,而且稳定性显著提高,在1mol/l双氧水浓度下使用7次后仍有67.9%的相对活力和70.6%的选择性。通过EDS分析,使用后固定化酶中的柠檬酸三钠没有明显损失。该固定化酶为化学-酶法环氧化反应的催化剂制备提供了有益的借鉴。