论文总字数：16728字

摘 要

D-别苏氨酸的价格昂贵而且很难大量生产得到，但是在医药领域的应用十分广泛，它可以作为药物前体、营养剂、生化试剂。通过查阅文献了解到，国内很少生产D-别苏氨酸，而国外大部分采用化学方法或者生物方法或者二者相结合的方法制备，本文主要以L-苏氨酸为底物，通过氨基酸消旋酶（AAR）和苏氨酸脱氨酶（TDA）两种酶的连续作用制备最终产物D-别苏氨酸。整个反应过程涉及消旋反应、脱氨反应和产物分离。

关键词：D-别苏氨酸；氨基酸消旋酶；苏氨酸脱氨酶

New Process of D-allo-threonine double enzyme preparation

Abstract

D-allo-threonine is expensive and difficult to obtain mass production, but the application in the field of medicine is very extensive, it can be used as a drug precursor, biological and chemical reagents, nutrient. Learned through literature, few of domestic companys produces D-allo-threonine, Most foreign countries are prepared chemically or biological methods or a combination of both methods. This text uses to L-threonine as the substrate, by amino acid racemase (AAR) and threonine deaminase (TDA) continuous action of two enzymes preparation of the final product D-allo-threonine. The entire reaction process involves recamization deamination and separation of production.

Keywords: D-allo-threonine;amino acid racemase; threonine deaminase

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 前 言 1

1.1 选题背景 1

1.2 市场前景 1

1.3 市场应用 1

第二章 实验路线设计 2

2.1 性质 2

2.2 路线设计 3

第三章 实验部分 4

3.1 材料 4

3.1.1 实验试剂 4

3.1.2 实验仪器 4

3.2 实验方法 4

3.2.1 菌种活化和发酵培养 4

3.2.2 酶活的检测 5

3.2.3 氨基酸消旋酶的酶学性质分析 6

3.2.4 苏氨酸消旋酶的酶学性质分析 6

3.2.5 双酶生物制备D-别苏氨酸 7

第四章 结果与讨论 8

4.1氨基酸消旋酶的酶学性质分析 8

4.1.1 pH对氨基酸消旋酶酶活的影响 8

4.1.2 温度对氨基酸消旋酶酶活的影响 8

4.1.3 底物浓度对氨基酸消旋酶酶活的影响 9

4.2 苏氨酸脱氨酶的酶学性质分析 10

4.2.1 pH对苏氨酸脱氨酶酶活的影响 10

4.2.2 温度对苏氨酸脱氨酶酶活的影响 10

4.2.3 底物浓度对苏氨酸脱氨酶酶活的影响 11

4.2.4 苏氨酸脱氨酶手性拆分 12

4.3 双酶生物制备D-别苏氨酸 12

4.3.1 氨基酸消旋酶转化L-苏氨酸 12

4.3.2 苏氨酸脱氨酶手性拆分外消旋体混合液 13

致谢 14

参考文献 15

第一章 前 言

1.1选题背景

2-氨基-3-羟基丁酸含有两个连续的不对称的碳原子，根据其构型可分为别苏氨酸和苏氨酸两类。别苏氨酸属于非天然氨基酸，包括D-别苏氨酸( ( 2R，3R) -2-氨基-3-羟基丁酸) 和L-别苏氨酸( ( 2S，3S) -2-氨基-3-羟基丁酸) ；而苏氨酸为天然氨基酸，包括 D-苏氨酸( ( 2R，3S) -2-氨基-3-羟基丁酸) 和L-苏氨酸( ( 2S，3R) -2-氨基-3-羟基丁酸)。

天然的苏氨酸在自然界存在量大，而非天然别苏氨酸在自然界中存在量极少。近些年以来有发现别苏氨酸的踪迹，在一些具有生物活性的天然产物中存在别苏氨酸，如：L-别苏氨酸是抗菌环肽Coibamide A^[1]和Lysobactin^[2]的重要组成部分，抗HIV 环肽酯Pumpuamides A-D^[3]的重要组成部分是D-别苏氨酸。除此之外，别苏氨酸可以作为不对称合成的手性模块。^[4]基于别苏氨酸在生物活性以及合成上的重要性，光学纯别苏氨酸的合成是非常必要的。

目前，国内D-别苏氨酸的制备方法主要有利用樟脑作为手性模板通过不对称羟醛缩合法、^[5]结晶拆分法；^[6,7]国外制备D-别苏氨酸的制备方法主要有利用L-苏氨酸通过ARCA技术法^[8]、利用D-丝氨酸或者L-丝氨酸进行转化法、^[9]利用L-苏氨酸通过纯氨基酸消旋酶的异构化法、^[10]通过对二氧环己酮非镜像选择性亲胺化法^[11]以及通过夏普勒斯不对称氧化法。^[12]酶法具有专一性强，反应条件温和以及催化效率高等优点，目前已经成为拆分或合成手性化合物的重要途径，因此酶法比其他方法更具优势。

1.2 市场前景

D-别苏氨酸是一种比较独特的氨基酸，它属于非天然氨基酸，因此在自然界中很少。但在它在全世界的氨基酸市场上的潜在的需求很大，每年的需求量都在大幅度提升。就国内来说，很多厂商因成本过高而宣告停产。作为生化试剂，D-别苏氨酸极其昂贵并且国内的需求很大程度上依赖于进口，就此来说其市场前景很大，开展D-别苏氨酸新工艺研究是很有必要的。

1.3 市场应用

根据查阅的文献了解到，D-别苏氨酸比较昂贵，而且很难大量生产制备，D-别苏氨酸可以作为药物前体，生化试剂，营养剂以及针对革兰氏阳性细菌和阴性细菌的抗生素噻烯霉素的中间体以及在不对称合成中作为手性试剂。^[13]因此，D-别苏氨酸的应用十分广泛。

第二章 实验路线设计

2.1 性质

（1）D-别苏氨酸

中文名称：D-别苏氨酸

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