离子液体介质中酶催化特性研究

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本论文合成了系列羟基、二烷基类功能化离子液体,研究了不同类型的离子液体对酶催化特性的影响,主要研究内容及结果如下:
  (Ⅰ) 利用光谱技术研究了离子液体介质中胰蛋白酶催化水解反应的动力学特性。实验结果表明:与纯水相的酶催化反应相比,离子液体水溶液中的酶催化反应最大反应速率 Vmax保持不变,其米氏常数 Km增大;这表明离子液体的加入抑制了胰蛋白酶的活性,抑制类型属于可逆竞争型。除去离子液体之后,胰蛋白酶活性恢复;傅里叶红外变换光谱和紫外可见吸收光谱表明,去除离子液体后的胰蛋白酶其二级结构与原始胰蛋白酶保持一致。最后,离子液体的加入前后,该酶催化反应的活化能也不变。
  (Ⅱ) 研究了脂肪酶在羟基功能化离子液体 N-甲基-N-羟丙基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐([C1C3OHPyr]NTf2)介质中催化大豆油转化为生物柴油的规律。与传统的溶剂正己烷和叔丁醇相比,作为反应介质的羟基功能化离子液体[C1C3OHPyr]NTf2的使用显著提高了生物柴油的收率。优化了离子液体的用量、水的加入量、酶的用量、反应时间、温度以及甲醇/大豆油摩尔比等影响生物柴油收率的因素。反应结束后,离子液体和脂肪酶可分别通过水、丙酮洗涤实现循环利用。由于脂肪酶的活性位点被杂质占据,导致了回收得到的脂肪酶的催化性能下降;但把反应时间从原来的 2小时延长到 6小时,仍可以获得较高的生物柴油产量。
  (Ⅲ) 研究了不同种类离子液体介质中脂肪酶催化合成华法林的催化特性;实验结果表明:羟基功能化离子液体 1-羟丙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([HOC3mim]NTf2)为最佳反应介质。探究了反应时间、温度、离子液体的用量、含水量、酶的用量以及苄叉丙酮/4-羟基香豆素的摩尔比等影响华法林收率的因素,实验表明最终华法林的收率可达到 99.1%;同时也分别对离子液体和脂肪酶的循环使用进行了研究,结果显示在保持收率不下降的前提下离子液体和酶均可循环使用5次以上。
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