固定化腈水解酶催化水解3-氰基吡啶的研究(2)
4.6 pH稳定性研究 21
4.7固定化酶的操作稳定性研究 22
5 总结与展望 23
致 谢 24
参考文献 25
1 研究背景
1.1 生物催化研究的意义
利用生物体系(如各种细胞和酶)作催化剂实现有机物的生物转化和生物合成是一门有机合成化学与生物学密切相关的交叉学科，是当今有机合成化学的研究热点。生物催化不仅具有条件温和、能源节省、转化率和选择性高、环境友好等特点, 还可以进行手性化合物的合成及结构复杂、具有生物活性的大分子和高分子化合物的合成。即使在生物体外，酶也能促进多种天然的和人工合成的化学分子的诸多转化反应，并显示出优良的化学选择性、区域选择性和立体选择性。[1]
生物催化不仅是合成方法学的研究，同时也具有极其重要的应用前景．如用生物催化台成和制备许多光学纯的医药、农药中间体和其它一些复杂功能化合物。由于生物催化所需条件非常温和，而且反应产物单纯，从本质上讲是一个与环境友善的绿色化学过程，因此生物催化不但经济效益明显，而且对环境及社会发展，对绿色化工产业的建立都有重要的战略意义。因此生物催化已经成为国外著名医药、化学公司发展和投资的重点, 如 BASF、DSM、Nitto、Lonza、Du Pont、Degussa 等公司均在生物催化领域投入巨资和庞大的科技力量, 并已经取得了骄人的成绩。
利用生物催化进行有机合成与化学催化相比具有许多优点。最大的优点是酶具有非常高的专一性, 对底物的立体构型、结构及催化反应的类型具有严格的选择性, 特别是能够区别对映体底物。生物催化剂具有较高的催化效率, 通常酶的催化效率比相应的化学催化剂高 108～1010倍, 甚至可以超过 1012倍。酶反应条件温和, 一般在常温、常压下及近于中性条件下进行,因此可以把不利副反应, 如分解、异构化、外消旋化、重排降低到最低限度, 这是传统方法无法实现的[2]。
1.2烟酸的介绍
烟酸，即吡啶-3-甲酸，俗称尼古丁酸。烟酸是尼古丁氧化后的产物。[3]烟酸属于文生素 B 系列化合物，是人体不可缺少的营养物质。[4]烟酸是一种应用于预防和治疗各种皮肤性疾病、高血脂症、冠心病等的常用文生素，在促进人体正常生长发育上有着极为重要的作用。近年来，烟酸被大量用做全优的饲料添加剂，且需求量在不断地快速上涨。[5]烟酸是所有文生素中理化性质较稳定的一种文生素，不容易被酸、碱、水分、金属离子、热、光、氧化剂及加工贮存等因素破坏。烟酸的生产主要采用化学合成法，如氨氧化法、高锰酸钾氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法等。[6]
1.3烟酸的制备方法
1.3.1氨氧化法
氨氧化法主要是以3-MP或MEP为原料，用空气、氨混合气体进行高温气相催化氧化，得到吡啶腈(烟腈)；烟腈在氨气或NaOH水溶液中水解，选择合适的条件，控制水解深度，可得到烟酸。氨氧化法制取烟酸需要在较高的温度下进行，常以Sb，V，Ti，Zr的氧化物或其混合物作为催化剂，也可制成负载型催化剂，如采用V2O5为催化活性组分、Si02一Al2O5为载体的催化剂。
氨氧化法的优点是原料价廉易得，反应在常压或低压下进行，生产安全可靠，是工业上制备烟酸广泛采用的方法之一；其缺点是反应温度高，从反应物到产物需要两步以上的反应，使得设备投资和生产成本提高。[7]
1.3.2试剂氧化法
试剂氧化法是发展最早的制备烟酸的方法之一，使用的氧化剂为KMnO4、HN03、N02、浓H2S04、S03、03、H202等。3-MP、MEP、喹啉以及6一羟基喹啉均可在上述氧化剂作用下生成烟酸。