立体选择性酶催化-离心逆流萃取耦合连续拆分对映体过程研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21676077
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0804.分离工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Large scale preparation of enantiopure compounds is a significant research area in chemical industry, pharmaceuticals industry and other related fields. This project proposes a new technique by combining the stereo-selective enzyme catalysis which possesses the advantages of high selectivity, mild condition, being environment-friendly, and centrifugal counter-current extraction which possess the advantages of strong separation ability, low energy consumption, being easy in scaling-up and continuous production. The technique couples the reaction and separation process and can be applied to continuous resolution of enantiomers. The reaction system with esters and amides as substrate is screened and modified to obtain the reaction system which can produce multiple valuable and enantiopure compounds. Thermodynamics and kinetics are studied for reaction and separation processes, mathematical model is established for simulation and optimization of the reaction and separation processes, and optimized reaction system and separation system is obtained. Based on the above research, the equipment is designed and their parameters are optimized. The reaction-separation coupling process is then established. The whole process is simulated and optimized on the Aspen plus software platform to obtain the optimized technological parameters. Several substrates are resolved by the optimized process. The studied technique can achieve green utilization of the substrates. The reaction can overcome the limitation of reactive thermodynamics by removing the product quickly from the reaction system through the centrifugal counter-current extraction process, which will make the resolution of enantiomers continuous and efficient. The project provides a new technical proposal and the theoretical basis for large scale preparation of enantiopure compounds.
手性纯化合物的规模化制备在化工、制药等领域是一个重要研究方向。本项目利用立体选择性酶催化反应选择性高、条件温和、环境友好以及离心萃取分离能力强、能耗低、易于工业放大和连续化生产等优势,提出一种新的反应-分离耦合对映体连续拆分技术。以外消旋酯类或酰胺类等化合物为底物,通过反应体系的筛选和改进,获得具有多产高值手性纯化合物应用潜力的反应体系;研究反应和分离过程热力学及动力学,并构建数学模型对反应和分离体系进行模拟和优化,获得最佳反应和分离体系;在此基础上研究设备设计和参数优化,构建反应-分离耦合体系,基于Aspen plus软件平台对全过程进行模拟和优化,获得最佳工艺参数,并完成多种底物的拆分。本项目将实现底物的绿色化利用,并利用离心逆流萃取过程使产物迅速移出反应体系,突破反应的热力学限制,实现手性拆分连续化和高效化,为手性纯化合物的规模化制备提供一种新的技术和理论基础。

结项摘要

针对光学纯化合物制备,本项目利用酶催化反应立体选择性高、条件温和、环境友好等优势,构建了酶催化立体选择性水解芳香酸酯,非水溶液立体选择性酯化拆分芳香酸、非水溶液立体选择性酯交换拆分羟基酸等新型动力学拆分体系,完成了一系列芳香酸(含芳香丙酸、丁酸等)、羟基酸等对映体高效手性拆分。针对水解反应体系底物溶解度低,催化活性低等问题,提出了包合增溶法、表面活性剂添加法等,显著提高了催化活性。基于立体选择性酶催化机理的深入研究,构建了水相增溶体系内酶催化水解动力学拆分全过程定量数学模型、多相液滴传质酶催化水解动力学拆分模型、非水溶液体系酶催化酯交换动力学拆分模型等新型数学模型,能准确模拟复杂反应过程。利用MOF材料特殊的结构与性能制备了一系列MOF载体固定化酶,研究了酶表面和载体表面改性,提高了酶的活性,并且强化了酶的稳定性,固定化酶具有较好的循环使用性能,可解决游离酶工业应用中不稳定、难以回收、影响产品纯度等难题。进行了立体选择性酶催化-离心逆流萃取耦合连续拆分对映体新技术研究,构建了过程数学模型,初步验证了技术的可行性。以上研究为酶法动力学拆分过程优化和工业应用提供了理论和技术参考。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(15)
PEG-modified lipase immobilized onto NH2-MIL-53 MOF for efficient resolution of 4-fluoromandelic acid enantiomers
PEG 修饰的脂肪酶固定在 NH2-MIL-53 MOF 上,可有效拆分 4-氟扁桃酸对映体
  • DOI:
    10.1016/j.ijbiomac.2020.10.076
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Biological Macromolecules
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    袁欣;欧剑;张盼良;许卫风;江笔辉;唐课文
  • 通讯作者:
    唐课文
Enzymatic Enantioselective Hydrolysis of 2‑(3-Chlorophenyl) Propionic Acid Ester Enhanced by PEG: Experiment and Optimization
PEG 增强的 2-(3-氯苯基) 丙酸酯酶促对映选择性水解:实验与优化
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    张盼良;成晴;许卫风;唐课文
  • 通讯作者:
    唐课文
Resolution of (R,S)‐ibuprofen catalyzed by immobilized Novozym40086 in organic phase
有机相中固定化 Novozym40086 催化拆分 (R,S) 布洛芬
  • DOI:
    10.1002/chir.23070
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chirality
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    袁欣;王璐骏;刘光勇;戴桂林;唐课文
  • 通讯作者:
    唐课文
Lipase-Catalyzed Production of (S)‑Carprofen Enhanced by Hydroxyethyl-β-cyclodextrins: Experiment and Optimization
羟乙基-β-环糊精增强的脂肪酶催化 (S)-卡洛芬生产:实验与优化
  • DOI:
    10.1021/acs.oprd.9b00009
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Organic Process Research & Development
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    袁欣;刘光勇;张盼良;许卫凤;唐课文
  • 通讯作者:
    唐课文
Lipase-Catalyzed Hydrolysis of (R,S)-2,3-Diphenylpropionic Methyl Ester Enhanced by Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin
羟丙基-β-环糊精增强的脂肪酶催化水解 (R,S)-2,3-二苯基丙酸甲酯
  • DOI:
    10.1002/btpr.2716
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Biotechnology progress
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    成晴;刘光勇;张盼良;许卫风;唐课文
  • 通讯作者:
    唐课文

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  • 发表时间:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘春跃;唐课文;陈立根;易健民
  • 通讯作者:
    易健民

其他文献

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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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