生物催化不对称还原制备(R)-1-[3,5-二(三氟甲基)苯基]乙醇研究进展

(R)-1-[3,5-二(三氟甲基)苯基]乙醇是合成药物阿瑞匹坦的关键中间体.以羰基还原酶生物催化前手性酮3,5-二(三氟甲基)苯乙酮的方法制备该中间体具有立体选择性优异、反应条件温和、对环境友好等优点,近年来受到广泛关注,目前已报道的高立体选择性酶源(产物ee 99%)有10余种.其中原始菌株生物催化体系能够转化底物的浓度普遍低于200 mmol/L,而利用重组Escherichia coli全细胞或者粗酶液则可催化1 mol/L以上的底物.通过添加离子液体、深共熔溶剂等辅溶剂,羰基还原酶与葡萄糖脱氢酶融合表达以及酶固定化技术等方法优化反应体系可以有效提高底物转化效率.有些羰基还原酶,如LXCAR、KR01、Ch KRED20等,能够催化异丙醇脱氢实现辅酶自循环,其催化体系具有明显优势.未来利用蛋白质工程技术对野生型的潜力酶进行人工进化,可以进一步提高利于工业应用的酶学性能,同时稳定的生产工艺、规模放大、后处理等方面也需要深入开展研究.(图2表3参52)     

一株高效不对称还原产生(R)-苯基乙二醇的菌株筛选、鉴定及全细胞催化体系

(R)-苯基乙二醇是合成许多光学活性药物的重要手性中间体,其制备具有重要的现实意义.以α-羟基苯乙酮为底物,从土壤中筛选得到一株能够立体选择性催化α-羟基苯乙酮产生(R)-苯基乙二醇的细菌菌株HBU-SI7.经形态学观察和16S r DNA序列分析,鉴定此转化菌株为红球菌属菌株Rhodococcus sp.菌株全细胞催化体系研究表明在邻苯二甲酸二丁酯-磷酸盐缓冲液(V:V=1:3)的两相催化体系下,菌体转化α-羟基苯乙酮的最优浓度为3.0 g/L,转化率高达96.2%,e.e值为99.3%.本研究建立的红球菌全细胞催化还原体系对(R)-苯基乙二醇的高效制备具有潜在的研究和应用价值.     

氧化微杆菌C3催化3,5-双三氟甲基苯乙酮的不对称反-Prelog还原(英文)

(R)-3,5-双三氟甲基-1-苯乙醇是合成神经激肽1受体拮抗剂阿瑞匹坦的关键手性醇中间体.通过筛选得到一株氧化微杆菌C3(Microbacterium oxydans C3),其能不对称还原底物3,5-双三氟甲基苯乙酮为(R)-3,5-双三氟甲基-1-苯乙醇.在底物浓度为5 g/L时,生物转化反应40 h,能达到>99%的ee值和95%的底物转化率.底物浓度提高到50 g/L时,生物转化的ee值依然保持99%,并能达到56%的底物转化率.利用该氧化微杆菌C3对其他含氟苯乙酮衍生物进行生物转化反应,同样得到了较高的立体选择性和底物转化率.     

NF-Bi_2O_3/SBA可见光催化还原Cr(Ⅵ)

本文以分子筛SBA-15为载体,预先吸附Bi(NO_3)_3,然后与NH_4F均匀混合,一步煅烧法制备了可见光响应型NF-Bi_2O_3/SBA.研究发现,高温煅烧时,吸附在SBA上的Bi(NO_3)_3分解形成Bi_2O_3.与此同时,NH_4F分解生成的HF优先刻蚀SBA,生成的NH_3优先掺入Bi_2O_3晶格.Bi_2O_3负载在SBA-15上比表面积显著提升,共存NH_4F能对Bi_2O_3进行N、F共掺杂改性,进一步窄化带隙,提升可见光响应,并调控Bi_2O_3的晶面结构,得到均匀片状的NF-Bi_2O_3,最终促进电子-空穴对的分离和传递.与Bi_2O_3、NF-Bi_2O_3和Bi_2O_3/SBA相比,NF-Bi_2O_3/SBA具有最佳的可见光催化活性,光催化还原Cr(Ⅵ)的速率常数是Bi_2O_3体系的6.3倍.     

树干毕赤酵母不对称还原合成光学纯托伐普坦

外消旋体托伐普坦是治疗重度低钠血症和等容量性低钠血症的关键药物,而光学纯托伐普坦在动物体内具备不同的药代性能,目前尚未有微生物全细胞催化托伐普坦前手性酮(PK1)还原生成光学纯托伐普坦的报道.拟建立微生物合成光学纯托伐普坦的催化体系,对催化过程中所使用的菌种、有机溶剂进行选择,并对有机相与水相比例、菌体浓度、底物浓度和转化时间进行优化.结果显示:本试验选取的5种酵母菌均可将PK1催化还原为S型为主的托伐普坦,选定其中具有较高转化率和e.e.值的树干毕赤酵母作为转化菌株.从多种不同log P值的有机相中筛选出大豆油作为两相催化系统的有机相.通过优化发现两相体系中大豆油与水相的体积比为1:9时为最佳油水比例.当菌体浓度为1.0 g/mL,底物浓度为10.0 mg/mL时转化率显著提高.同时,发现全细胞两相催化体系中产物的积累与时间呈线性关系,并在72 h转化率达到最大值.在以上最佳催化条件下全细胞的转化率可达74.5%,产物e.e.为99.0%.本研究建立的大豆油-水的两相催化体系是一种还原催化难溶性前手性酮底物生成光学纯手性醇类化合物的有效方法.(图7表2参24)     

不对称还原α-氨基苯乙酮菌种的筛选及转化条件优化

芳香基手性胺醇是许多手性药物合成的重要手性砌块,生物催化不对称还原前手性酮是合成该类醇的重要方法之一.以α-氨基苯乙酮盐酸盐为模型底物从土壤中筛选获得两株能分别高立体选择性催化底物产生R型、S型相应醇的菌株,对映体过量值(e.e.)分别为99%和77%,编号为1403和4802,鉴定菌株所属为镰刀菌属和地霉属.对两株菌培养时期和转化条件的研究表明镰刀菌1403最适生长时间为24 h,最优菌体浓度20 g/L,最优底物浓度5 g/L;地霉4802最适生长时间24 h,最优菌体浓度80 g/L,最优底物浓度3 g/L.底物特异性研究表明,菌株1403和4802均可转化α-氯代苯乙酮、α-溴代苯乙酮、α-羟基苯乙酮和苯乙酮为相应醇,且以α-羟基苯乙酮为底物时,其产物均为S型,e.e.值达99%.     

纳米氧化铁催化柠檬酸还原Cr(Ⅵ)及其土壤环境意义

研究了纳米氧化铁吸附Cr(Ⅵ)反应特征及其对柠檬酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用,并探讨了该作用的土壤环境意义.结果表明,纳米氧化铁对Cr(Ⅵ)的吸附能力较强;提高p H和离子强度对吸附过程有抑制作用;吸附速率可区分为快、慢阶段,5 min内吸附量可占总吸附量80%以上.纳米氧化铁可加速柠檬酸还原Cr(Ⅵ),且还原过程主要发生在溶液相,部分机理是柠檬酸与Fe(Ⅲ)相互作用生成的Fe(Ⅱ)将Cr(Ⅵ)还原.同时,体系p H越低,上述催化作用越明显.此外,砖红壤-柠檬酸体系Cr(Ⅵ)还原转化为Cr(Ⅲ)的比例较低,但加入纳米氧化铁后则明显提高,说明后者将有助于消除土壤环境中Cr(Ⅵ)污染风险.     

微生物还原Se(Ⅵ)和Se(Ⅳ)合成SeNPs机理研究新进展

硒(Se)是自然界中重要的元素之一,微生物在硒的生物地球化学循环中发挥着至关重要的作用.细菌、真菌及放线菌等多种微生物能够通过同化还原、异化还原等途径将Se(VI)和Se(IV)还原为硒纳米粒子(Se NPs).本文综述了目前已知的能够还原Se(VI)和Se(IV)的微生物资源及其还原机理,并总结了在硒化合物转运、Se NPs尺寸控制和稳定等过程中发挥重要作用的蛋白质和酶.微生物对Se(VI)的还原主要通过硒酸盐还原酶实现,而对Se(IV)的还原则通过包括亚硫酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、谷胱甘肽和谷胱甘肽还原酶、硫氧还蛋白和硫氧还蛋白还原酶等多种酶促还原途径、非酶促还原途径以及作为电子受体参与的细胞呼吸过程来实现.多种不同的蛋白质和酶在Se(VI)和Se(IV)的跨膜转运、Se NPs的尺寸控制、稳定及外排等过程中发挥着重要的作用,它们不仅控制着硒化合物的还原过程,也会对Se NPs进行修饰从而改变Se NPs的物理化学性质,影响硒在环境中的归趋.今后仍需要不断开发新的能够代谢硒化合物的微生物资源,并结合基因组学、转录组学、蛋白组学等多种组学手段对微生物转化硒化合物的关键基因和调控系统等进行深入解析.     

Fe(Mn)OOH催化臭氧氧化水中扑米酮和溶解性有机物(DOMs)

使用碱式共沉淀法成功制备Fe(Mn)OOH催化剂,并且证实Fe(Mn)OOH可以高效催化臭氧降解水中扑米酮(PMD)和溶解性有机物(DOMs).表征分析表明,Fe(Mn)OOH表现出α-FeOOH和MnFe_2O_4两相的特征晶相结构.在相同条件下,Fe(Mn)OOH催化臭氧体系比单独臭氧、MnFe_2O_4和FeOOH催化臭氧体系表现出更好的扑米酮降解效能.在20 min时,Fe(Mn)OOH催化臭氧体系可以降解去离子水中97.5%的扑米酮,并且在快速和慢速反应阶段的反应速率常数分别可达0.46044 min~(-1)和0.10723 min~(-1).结果还表明,初始扑米酮和臭氧浓度以及催化剂投量之间的配比关系可能对扑米酮的降解有重要影响.Fe(Mn)OOH催化体系遵循羟基自由基的反应机制,可能是通过促进臭氧快速分解产生大量的羟基自由基,进而提高了水中有机物的降解效能.此外,Fe(Mn)OOH还具有结构稳定,可重复利用性好的优势.     

选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂钛钨粉原始粉体的对比

采用XRF、XRD、低温N2吸附曲线、SEM和FT-IR考察了国产和进口钛钨(WO3/TiO2)粉的组成及其微观结构.结果表明,国产和进口钛钨粉中Ti和W的含量相差不大,但是国产钛钨粉都含有少量P,而国外钛钨粉O和S含量较大.国产和进口钛钨粉中TiO2都为锐钛矿型晶型;其表面官能团基本相同;钛钨粉颗粒形貌类似,都为多孔物质,其比表面积相差不大,但是进口样品的孔容高于国产样品.     

假单胞菌MBR还原钛(Ⅳ)合成钛纳米粒子

研究了一株假单胞菌MBR(Pseudomonas sp.MBR)在好氧环境下,以有机碳源为电子供体,将氟钛酸盐还原为钛单质的特性及影响还原的因素.结果表明,该菌还原氟钛酸盐初始浓度范围为0.5~8.0 mmol/L,最适pH值为7.0,柠檬酸钠为最佳碳源供给物,并且在电子供体和钛的摩尔比为100:1时还原效果最好.扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察显示加氟钛酸盐后细胞的形态并没有发生变化,还原的Ti单质以纳米粒子形式积累在细胞内.     

Sm3+/TiO2催化剂对光催化还原CO2和H2O合成CH3OH的影响

采用溶胶-凝胶法和溶胶-乳化-燃烧法制备了Sm3+/TiO2光催化剂,并用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、红外光谱(IR)等分析技术表征了催化剂,考察了制备方法、离子掺杂量等对催化剂光催化还原CO2和H2O合成CH3OH实验的影响.实验结果表明,掺杂后的催化剂颗粒更均匀,比表面相应增加,溶胶-乳化-燃烧法制备的催化剂晶粒更小,比表面积更大,光催化活性更高.     

不透明红球菌转化合成α-酮异己酸的培养条件优化

利用基于非完全平衡块原理的Plackett-Burman法和响应面法对不透明红球菌(Rhodococcus opacus DSM 43250)转化合成α-酮异己酸(KIC)的培养条件进行优化,以提高KIC的产量.首先采用Plackett-Burman(PB)设计对影响KIC产量的6个因素的效应进行评价,筛选出具有显著影响的关键因素——接种量、装液量和初始pH,然后通过最陡爬坡实验和Box-Behnken实验设计对关键因素的最佳水平范围进行研究,并利用SAS软件回归分析建立了二次多项式模型,通过模型求解确定最佳培养条件为:接种量6.93%,装液量33.38 mL,初始pH 7.6.在优化后的培养条件下,KIC的理论最高产量为31.08 mg/L,在验证实验中KIC最高产量为30.97 mg/L,比初始产量23.93 mg/L提高了29.42%,为进一步的发酵放大奠定了基础.图3表7参16     

UV/SO_3~(2-)体系还原降解全氟辛烷磺酸及其影响因素

采用水合电子(e-aq)的还原技术降解水中的全氟辛烷磺酸(PFOS).结果表明,不同体系PFOS降解的脱氟率如下:SO_3~(2-)/N_2UV/N_2UV/SO_3~(2-)/O2UV/SO_3~(2-)/AirUV/SO_3~(2-)/N_2,通过刃天青荧光探针实验证实与体系e-aq的生成量有关.PFOS降解的脱氟动力学满足PEK模型,其快反应与慢反应分别对应于PFOS支链异构体与直链异构体的降解.增加SO_3~(2-)浓度可提高PFOS的脱氟率,碱性条件下的脱氟效果明显优于酸性和中性条件.此外,反应温度的提升可进一步提高PFOS的脱氟率.通过对中间产物的监测表明,除了端基断裂和氟原子直接脱除的方式外,PFOS亦可通过中间C—C键断裂的方式发生降解,从而使得短链全氟丙酸(PFPr A)和全氟丁酸(PFBA)的浓度明显高于其它产物.     

铁(III)-丙酮酸盐配合物光解引发水中铬(Ⅵ)还原

初步研究了含有Fe(III)及丙酮酸盐的溶液在高压汞灯照射下对铬(VI)的光还原反应.考察了溶液pH值、Fe(III)浓度、丙酮酸钠浓度、Cr(VI)浓度对反应的影响.分析了光还原反应的动力学及反应机制.结果表明:铁丙酮酸盐体系能光还原Cr(VI);最佳pH为3.0;Cr(VI)光还原的初始速率随着加入的铁(III)、丙酮酸盐、Cr(VI)初始浓度的增加而增加;实验条件下的表观动力学方程为:-dCCr(VI)/dt=0.021[Cr(VI)]0.39[Fe(III)]1.05[CH3COCOONa]0.39;Fe(III)-丙酮酸盐配合物光解产生的Fe(II)是Cr(VI)的主要还原剂.     

铁(Ⅲ)-丙酮酸盐配合物光解引发水中铬(Ⅵ)还原

初步研究了含有Fe(Ⅲ)及丙酮酸盐的溶液在高压汞灯照射下对铬(Ⅵ)的光还原反应．考察了溶液pH值、Fe(Ⅲ)浓度、丙酮酸钠浓度、Cr(Ⅵ)浓度对反应的影响．分析了光还原反应的动力学及反应机制．结果表明：铁-丙酮酸盐体系能光还原Cr(Ⅵ)；最佳pH为3．0；Cr(Ⅵ)光还原的初始速率随着加入的铁(Ⅲ)、丙酮酸盐、Cr(Ⅵ)初始浓度的增加而增加；实验条件下的表观动力学方程为：-dGCr(Ⅵ)／dt=0．021[Cr(Ⅵ)]0.39[Fe(Ⅲ)r1.05[CH3COCOONa]0.39；Fe(Ⅲ)-丙酮酸盐配合物光解产生的Fe(Ⅱ)是Cr(Ⅵ)的主要还原剂．     

铜(Ⅱ)-过氧化氢-溴甲酚紫-吐温80体系胶束催化动力学光度法测定铜(Ⅱ)

本研究建立了Ｃｕ（Ⅱ）Ｈ２Ｏ２溴甲酚紫Ｔｗｅｅｎ８０体系胶束催化动力学光度法,测定重金属污染物Ｃｕ（Ⅱ）。检出限２．６５×１０１１ｇ／ｍＬ,精密度１．０８％（ｎ＝１０）,线性范围０～４０ｎｇ／２５ｍＬ。选择性好,手续简便,分析速度快,无毒,价廉。可用于环境样品中微量铜的测定。     

一氧化碳在钙钛矿型氧化物La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3上的催化氧化

本研究是关于一氧化碳在高出表面钙钛矿型氧化物La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3粉末上的催化氧化。这种高比表面氧化物是用冷冻干燥法制备的。试验过程是在流动反应器内进行的,气体压力为1.21大气压,温度为100—140℃。 测量出一氧化碳转化速率与反应温度、 参加反应的气体(CO、O_2) 组成的关系。提出一个观点——这种氧化物在反应气流中没有氧存在的情况下,以一定的温度下能起氧化剂的作用,即释放出表面晶格氧。     

SO_4~(2-)/TiO_2光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

将溶胶-凝胶法制备的SO42-/TiO2在不同温度下焙烧得到了具有不同特性的催化剂,用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、静态吸附等手段对催化剂进行了表征.研究了不同特性的SO42-/TiO2催化剂光催化还原Cr(Ⅵ)的行为,并对其影响因素进行了分析.结果表明:SO42-/TiO2在300-600℃下焙烧均具有较高的催化效率,而在700℃及800℃下焙烧其催化活性显著降低.SO42-/TiO2的这种催化特性是由其吸附性能、晶相组成及表面酸量决定的.