随着光学纯手性化合物市场需求的不断增长,利用生物催化剂将潜手性化合物、化学合成的前体物质或外消旋衍生物转化成单一对映体产物在医药、材料、香料、农药及精细化工产品生产中显得日益重要。人们已经逐渐认识到生物催化剂在不对称生物转化中应用的巨大潜力,但以往的研究多局限于水相体系中,具有反应底物溶解度低、底物对生物催化剂的毒性作用大和产物分离回收困难等缺点,这大大阻碍了其在工业应用领域的发展。而上述缺点均可通过非水相介质生物催化反应加以克服。近年来酶与全细胞在非水相介质体系中活性与稳定性的研究取得了突破性进展,在当前倡导有机合成过程绿色化和成本节约化的机遇下,孕育了非水相介质体系应用的蓬勃发展。非水相介质中生物催化反应成为目前催化工程的重要课题之一,已成功地用于多种有机物合成及动力学拆分反应中。本文以实验室保存的一株能进行不产氧光合作用的光合细菌-类球红杆菌(Rhodobacter sphaeroides)作为生物催化剂,建立了苯乙酮生物转化为单一光学活性苯乙醇的反应模型。在前期水相体系研究的基础上,进一步探讨了光合细菌在有机溶剂、离子液体和氟溶剂等非水相介质体系中生物催化不对称还原反应的机理。通过研究发现,非水相介质体系摒弃了水相反应中的不利因素,光合细菌能够在其中维持所需的催化活性,并且稳定性、反应选择性和产物产率都有明显的提高。另外,本文还就光合细菌的透性化处理进行了初步研究,结果显示经0.2%CTAB(十六烷基溴化铵)处理后的光合细菌在产率方面有所提高,并且其对映选择性发生转变,产物为R-苯乙醇,ee值达100%。其主要内容如下1.构建水-有机溶剂体系研究固定化光合细菌催化苯乙酮的不对称还原反应。考察了光合细菌在不同有机溶剂中的代谢活力水平,从光合细菌的活性、有机相的体积分数及底物浓度等方面确定催化体系的最佳反应条件为：水相与有机相比值为3：2,底物浓度25mmol/L, pH值7.5,反应时间48h。所得产物主要为S-苯乙醇2.选用一种疏水性离子液体[BMIM][PF6]和两种亲水性离子液体[BMIM][BF4]及[EMIM][EtS04],构建催化反应体系探讨固定化光合细菌作为生物催化剂进行羰基还原反应的机理。从离子液体对光合细菌生长活性的影响及底物和产物的分配等方面考虑我们选用亲水性离子液体[[EMIM][EtS04]进行研究。发现离子液体体积分数为15%,底物浓度35mmol/L时,产率可达80.3%,明显高于传统的有机相与水相体系。同时,反应介质及生物催化剂循环使用多次仍能保持其基本活力。3.选用两种常见的商品化氟溶剂即全氟已烷和全氟辛烷与缓冲液构建两相反应体系,研究发现全氟辛烷在最佳反应条件下产率可达78.6%,产物S-苯乙醇的对。映值达到95%以上。与全氟己烷相比更具应用前景,且能够在温和条件下回收重复使用。4.选择CTAB作为处理光合细菌的透性化试剂,通过测试处理浓度、冻融时间及次数等参数,确定了效果较好的处理组合：0.2%CTAB处理菌体15min,冻融时间分别为12h,重复操作两次。在此条件下制备的透性化细胞在缓冲液体系中用于生物转化反应,产物的收率略有提高,产物为R-苯乙醇且ee值为100%。