苯乙酮 谱图

S -(-)-1-苯乙醇，其光学纯度 OP值为73.2 %。因此， O
反应式为：
HO H CH3
生物催化剂
CH3
Yield=60-70% OP值为73.2%
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研究结果


研究发现，苹果、菠萝、胡萝卜等的植物 细胞组织对酮都可以进行有效的不对称还 原反应。最后，均不对称合成了纯度较高 的手性化合物 ——S -(-)-1-苯乙醇。 利用胡萝卜进行生物催化反应，来不对称 合成手性醇，是潜在的可大量合成手性醇 的方法。
699.40
608.80
540.43
%T
422.15
反应产物的核磁共振氢谱
三个甲基上 的氢
五个苯环上 的氢
OH
一个叔氢 一个羟基上氢
C* H
CH3
综合分析红外及核磁氢谱后，可以确定该化合物是1-苯乙醇
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反应产物旋光度的测定

由于1-苯乙醇为手性有机化合物，为了研究这些植物细 胞组织是否可以有效进行不对称还原反应，对该产物的 比旋光度进行了测定计算。测得该产物的比旋光度为 [α]测=-32.2 °（C=1.649g/100ml27 ° C ，甲 醇）。由此，我们确定得到的1-苯乙醇为
荸荠
菠萝 胡萝卜 苹果

3
3 3 3
0.0692
0.0664 0.0646 0.0621
0.104
0.1011 0.1100 0.1114
68.17
65.67 58.72 55.74
荸荠的产率比已被文献报告的胡萝卜高
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产物结构的同定及植物细胞组织不对称还原能力的的分析
96.5 96.0 95.5
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1.为什么用生物催化?

20 世纪90 年代后期兴起的绿色化学， 它为人类解决化学工业对环境的污染提 供了有效的手段 ，而生物催化符合绿色 化学的理念。利用生物催化可以避免运 用重金属催化剂给环境带来的污染以及 普通催化剂无法做到的催化效果。
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2.为什么用生物催化?
绿色化学
反应条件普通 催化剂环保可循环 Text in here
无副产物
排放零污染
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研究现状

J. S. Yadav, S. Nanda, P. Thirupathi Reddy, and A. Bhaskar Rao, Efficient Enantioselective Reduction of Ketones with Daucus carota Root, Efficient Enantioselective Reduction of Ketones with Daucus carota Root，J. Org. Chem. 2002, 67, 3900-3903； J. S. Yadav等（2002）用胡萝卜根实现了苯乙酮等潜手性酮的 不对称还原。
表征产物的结构 和性质
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不同植物细胞及反应时间对转化率及产率的影响

反应前气相图

反应后气相图
出峰时间： 9.332min
出峰时间： 8.082
通过气相的测定，可以看出苯乙酮均能被这4种植物组织完全转化，
并得到一种主要产物。
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不同植物细胞对产率的影响
反应时间 （天） 产物质量 （g） 原料质量 (g) 产率（%）
2310.24
94.5 94.0 93.5 93.0
3725.89
95.0
1294.13 1203.04
1494.76
1009.73
901.05
2879.93
92.5 92.0 91.5 91.0 90.5 90.0 89.5 89.0 88.5 4000
3030.26
1608.05
1369.17
1075.82
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合成目的

通过前手性酮的不对称催化还原 可以得到具有光学活性的仲醇 ，其在天 然产物和手性药物的合成中有重要的应 用价值。
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研究条件

气相色谱仪GC－14B,岛津制作所
红外光谱仪FTIR－8700,岛津制作所 蒸发器R-２０２,上海申胜生物技术有限公司 震荡器HY-4A,金坛市杰瑞尔电器有限公司 电子天平EL204,梅特勒-托利多仪器有限公司 旋光仪WWZ-1S,上海浦东物理光学仪器厂
利用生物催化剂
的不对称反应研究
Байду номын сангаас2016/2/21
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课题来源

目前,绿色化学已成为当前化学研究的热点和前沿, 而且是21世纪化学发展的重要方向之一。绿色化学兴 起于20世纪90年代后期,是化学科学基础内容的更新， 绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化 学。绿色化学即是用化学技术和方法去消除或减少那 些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催 化剂、溶剂和试剂在生产过程中的使用,同时在生产过 程中不再产生有毒有害的副产物、废物和产品。
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什么是生物催化?

生物催化( biocatalyst) 生物催化是指利用酶或有机体(细胞、细胞器等) 作为催化剂实现化学转化的过程。不对称合成是指利 用手性诱导剂使无手性或潜手性反应物转变成单一对 映体的过程,又称手性合成(chiral synthesis)。因此 ,生物催化的手性合成是指利用纯酶或有机体催化无手 性、潜手性化合物转变为手性产物的过程。。
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研究后期目标
完成用这些廉价的、本地化的生物催化剂对苯乙酮 的转换，合成了手性化合物S -(-)-1-苯乙醇 继续利用植物组织细胞用于生物催化反应，并扩大 到一些其他化合物中去，比如前手性酮、烯烃等物质。 并扩大生物催化的规模。
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研究方法
苯乙酮及其衍生物 （50mg）+生物催 化剂（10g）+水 （70ml）
25℃下,轨道摇床中（125rpm）
反应3天
过滤 盐析 萃取
得到产物并 产物用硅胶层析 用无水硫酸 取上层有机相 计算产率 精制并提纯 镁干燥，并 蒸发去溶剂
产物通过红外光谱，核磁、
旋光度测定
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3351.38
2974.15
-OH
3000 2000 Wavenumbers (cm-1)
760.02
1450.68
1000

通过红外图谱,发现底物苯乙酮原有的羰基峰（1686cm-1处）消失了， 而在3351cm-1处有一个新的羟基峰出现，这说明苯乙酮被还原得到醇类 化合物。
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研究内容

我们通过开发一些廉价的、本地化的植 物细胞组织(苹果，菠萝，胡萝卜)用于生 物催化反应，尝试研究这些植物组织对 脂肪酮或环酮的不对称转化反应，并期 望找到一种潜在的可大量合成手性醇的 方法。
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研究的目和意义：

目前，已经有人用活体植物细胞对天然的植物精油 以及非天然的酮类化合物进行了转化,并得到了很好的 化学收率和纯度。我们将利用生物催化剂分别与几种 不同的环酮类化合物进行不对称反应，找到反应的最 佳反应条件并进行扩大反应。最终实现羰基还原为羟 基。最后得到収率和光学纯度均较高的产物。整个反 应体系的成本低廉，反应条件温和，具有较高的实用 前景。