các sản phẩm trung gian và cuối có ích thu ðýợc từ các phản ứng oxi hóa khử sử dụng xúc tác sinh học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM KHOA SINH HỌC – CÔNG NGHỆ SINH HỌC Môn: CHUYỂN HÓA SINH HỌC VÀ CÁC SẢN PHẨM TRAO ĐỔI CHẤT Chủ đề: CÁC SẢN PHẨM TRUNG GIAN VÀ CUỐI CÓ ÍCH THU ĐƯỢC TỪ CÁC PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ SỬ DỤNG XÚC TÁC SINH HỌC GVHD: TS Nguyễn Thị Mỹ Lan TS Nguyễn Thị Thanh Kiều Mục lục 4.1 Giới thiệu Như thảo luận chương 1, Các phản ứng oxi hóa khử xúc tác vi sinh vật quan tâm nhiều năm Những trình sản xuất cồn, giấm vitamin C thu hút nhà nghiên cứu thời gian dài Ngày có nhiều quan tâm việc khám phá tế bào enzyme xúc tác tinh chế từ tế bào Như mô tả chương 3, quan tâm sản xuất sản phẩm trung gian sản phẩm cuối (thường dạng hoạt động quang học) để ứng dụng cho ngành công nghiệp dược phẩm, hương liệu hay nông nghiệp Trong nhiều phản ứng oxi hóa khử, việc lựa chọn sử dụng toàn tế bào hay enzyme tách chiết từ tế bào (với co-factor cần thiết) cho phản ứng chuyển hóa sinh học điều quan trọng Thuận lợi khó khăn việc sử dụng toàn tế bào hay enzyme thảo luận chương 2, bảng 2.3 4.2 Sự khử ketone sử dụng toàn tế bào Ví dụ trình khử đơn giản ketone tạo thành cồn bậc Dĩ nhiên trình tiến hành phương pháp hóa học sodium borohydride Sự chuyển hóa tương tự đạt cách sử dụng nấm men bánh mì, lợi ích việc sử dụng chất xúc tác sinh học thấy (ví dụ thu cồn chứa cacbon thủ tính dạng hoạt động quang học) Nguyên nhân đơn giản là: khử sinh học diễn hố chọn lọc đối quang enzyme Ví dụ, cyclohexyltrifloromethyl ketone dễ dàng bị khử thành rượu hiệu Tương tự, ethyl-3-oxobutanoate tạo 3(S)-hydroxybutanoate với chọn lọc cao sử dụng chất xúc tác sinh học (sơ đồ 4.1) Sơ đồ 4.1 Nấm men bánh mì sử dụng để khử hợp chất có nhóm carbonyl, chất phái sinh cyclopentane-1,3-dione Nếu nguyên tử carbon nằm hai nhóm carbonyl mang nhóm khác chất thường chuyển hóa hiệu suất cao tạo sản phẩm hợp chất có carbon thủ tính (sơ đồ 4.2) Sơ đồ 4.2 Nếu ketone ester ketone ban đầu có trước carbon thủ tính, sau khử bất đối xứng hỗn hợp đồng phân quang học ban đầu cho sản phẩm hỗn hợp mà đồng phân không đối quang nhiều Ngoài ra, đồng phân đối quang chất phản ứng bị khử cho hỗn hợp đẳng mol đồng phân không đối quang (sơ đồ 4.3) Sơ đồ 4.3 Kết trình khử xúc tác nấm men ketone dự doán trước cách tương đối chắn Ví dụ dialkyl hay aralkyl ketone sản phẩm thu luôn (S)- alcohol (Hình 4.1) Trong trình khử B-ketoester nấm men kết khó đoán trước (sơ đồ 4.4), kết dự đoán dựa vào mô hình đơn giản (Hình 4.2) Sơ đồ 4.4 Và phụ thuộc vào nhóm methyl hay lượng acid acetic lại thuộc loại nhóm (CH3: nhỏ; CH2COOC2H5: trung bình; ClCH2, BrCH2: lớn; CH2COOC8H17: lớn) Quá trình khử cetoester có nhóm xúc tác nấm men thường làm phát sinh đồng phân không đối quang, sản phẩm tạo thành tất có cacbon thủ tánh cấu hình dạng S Tỉ lệ đồng phân không đối quang thường 50:50, trình enol hóa, racemic hóa thể vi sinh vật, khử nhiều đồng phân không đối quang, dẫn tới ưu đồng phân lập thể (sơ đồ 4.5) Nấm men có sẵn nhiều tự nhiên việc dễ dàng sử dụng toàn tế bào nấm men trình khử đặc điểm thu hút trình Một số sinh vật khác sử dụng để khử kentone thành alcol bậc Một số nấm (như Mortierella isabellina) cho kết nhiều đồng phân hóa học lập thể, giống với nấm men, số khác (Aspergillus niger) cho sản phẩm đồng phân lập thể ngược lại với dạng hình thành trình khử nấm men (sơ đồ 4.6) Cái cần phải quan tâm số lượng lớn (3) thu từ số lượng lớn vi sinh vật chứa polyhydroxybutyrate Polymer chuyển thành monoester ống nghiệm, sử dụng acid sulfuric điều kiện có mặt alcol 4.3 Sự khử liên kết đôi C=C Nấm men số vi sinh vật khác sử dụng để khử liên kết đôi C=C Các liên kết đôi nhạy cảm với nhóm hút electron (electron-withdrawing) Vì acid chưa bão hòa (có liên kết đôi) bị chuyển hóa thành hợp chất có nhóm khác với hoạt động quang học cao Chú ý cấu hình liên kết alken xác định cấu hình Carbon thủ tánh vừa hình thành (phương trình 4.7) Trong trình khử rượu có liên kết đôi có tạo thành aldehyde không bão hòa sản phẩm trung gian không nhìn thấy Một ví dụ geraniol bị khử thành (R)-citronellol thông qua aldehyde tương ứng (phương trình 4.8) Một phái sinh cyclohexane-1,4-dione, chất sử dụng tổng hợp nhiều carotenoid tự nhiên nay, tạo thành khử hợp chất en-dion tương ứng (phương trình 4.9) TÌM HIỂU THÊM e.e Lượng thừa đối phân hiệu số tỉ lệ phần trăm đồng phân sản phẩm (tổng đồng phân xem 100%) Phản ứng chọn lọc lập thể (stereoselectivity) phản ứng mà chất ban đầu điều kiện xác đinh cho nhiều sản phẩm thường có sản phẩm ưu tiên Bất kỳ phản ứng có sản phẩm hình thành hay ưu tiên sản phẩm gọi phản ứng chọn lọc lập thể Hoạt động quang học: khả quay mặt phẳng dao động ánh sáng Hoạt động quang học cao làm quay mặt phẳng dao động ánh sáng nhiều (Hình) Electron-withdrawing nhóm có khả rút elecctron từ trung tâm phản ứng Ví dụ electron-withdrawing: halogens (F, Cl); nitriles CN; carbonyls RCOR'; nitro groups NO2 4.4 Sự khử ketone hợp chất carbonyl (α, β không no) sử dụng enzyme Tất phản ứng sinh học nêu chương đòi hỏi tham gia tế bào nguyên vẹn (thường nấm men) Enzyme dehydrogenas xúc tác phản ứng chuyển hóa ketone thành alcohol thứ cấp dễ dàng tinh Những enzyme thu nhận từ vi sinh vật, phận động vật Trong trình tinh sạch, đòi hỏi co-factor, NAD(P) tạo từ protein Để khôi phục hoạt tính xúc tác enzyme, co-factor phải tái tạo Điều bất khả thi sử dụng hệ số tỷ lượng lượng co-factor, vài lý do, mà lý giá thành cao NAD(P) Do đó, phải giảm lượng co-factor sử dụng cần có tái tạo lại co-factor (hình 4.3) Hình 4.3 Tái tạo NAD(P)H phản ứng khử xúc tác enzyme Câu hỏi cách thức tái tạo co-factor đặt nhiều nhà khoa học vài giải pháp tìm Một giải pháp trình bày hình 4.4, đặc trưng nhóm đầu hoạt động co-factor (woking head-group), hình vẽ mô tả việc sử dụng loại enzyme thứ hai, formate dehydrogenase, enzyme giúp co-factor trở dạng khử, giải phóng CO2 Hình 4.4 Vai trò NAD(P)H phản ứng khử xúc tác dehydrogenase Phương pháp để tăng hiệu suất phản ứng thêm vào lượng lớn alcohol phân tử lượng thấp ví dụ ethanol isopropanol cho phép dehydrogenase xúc tác hai phản ứng (Hình 4.5) Dehydrogenase minh họa cho TBAD - enzyme phân lập từ vi sinh vật sống gần dòng chảy núi lửa; sinh vật, điều kiện bắt buộc, enzyme có hoạt tính ổn định nhiệt độ 800C cao Hình 4.5 Sự tái tạo NADPH nhờ isopropanol Việc sử dụng enzyme tinh với co-factor cần thiết hạn chế việc sử dụng hệ thống toàn tế bào, cần tránh phản ứng phụ xảy (xem phần 2.3.5) Vì tế bào nấm men chứa enzyme xúc tác trình thủy phân, oxi hóa/khử, phản ứng khác Các enzyme dehydrogenase xúc tác cho trình oxi hóa –khử Hình 4.6 yeast alcohol dehydrogenase (YAD), Thermoanaerobium brocki alcohol dehydrogenase (TBAD), horse liver alcohol dehydrogenase (HLAD) bổ sung lẫn mặt kích thước ưu tiên chất Các ketone cao phân tử xử lý tốt 3α,20β- hydroxysteroid alcohol dehydrogenase (HSAD) Hình 4.6 Dãy chất bốn enzyme dehydrogenase Hình 4.7 Một số chu trình khử ketone HLAD nghiên cứu chi tiết Cơ chế khử tuân theo quy luật Prelog mô hình vị trí hoạt động enzyme đề xuất, cho thấy vùng ưu tiên bị cấm chất tiềm (hình 4.7) Vì 2(S)-alkylcyclohexanone, sản 10 Sơ đồ 4.13 4.5 Sự oxy hóa alcohol thành aldehyde ketone Sự oxy hóa alcohol thành aldehyde ketone Không sử dụng nhiều oxy hóa hóa học thông thường oxy hóa thường loại bỏ trung tâm bất đối xứng khỏi chất tái tạo co-factor NAD(P) + dạng oxy hóa thường khó sử dụng tế bào, thực vài loại tế bào chuyên biệt NAD + coenzyme mang electron bên tế bào Tuy nhiên, vài ví dụ mà sử dụng chuyển hóa sinh học có lợi như: polyol D-sorbitol bị oxy hóa thành L-sorbose vi khuẩn Acetobacter suboxydans thông qua trình lên men (hình 4.14), L-sorbose chất dùng để sản xuất acid ascorbic (vitamin C) Galactose oxidase oxy hóa xylitol thành (L)-xylose nhờ HLAD xúc tác (hình 4.15) Quy trình hóa học để sản xuất xylitol thương mại phát triển vào năm 1970 Phần Lan Kể từ đó, sản xuất xylitol nhờ vi sinh vật nghiên cứu giải pháp thay cho quy trình hóa học Nghiên cứu cung cấp thông tin cân oxy hóa - khử chủng S cerevisiae Candida, việc sử dụng nguồn chất carbon không ưu tiên Xylitol loại đường hiếm, tồn với lượng thấp tự nhiên Xylitol sản xuất công nghiệp khử hóa học đường D-xylose tinh khiết với hiệu suất 50-60% (bằng sáng chế Phần Lan No.589.388) Mặc dù hiệu suất khử xylitol vi sinh vật tăng lên phương pháp sản xuất khác (vd: sản xuất fed-batch lặp lại (Kwon et al 2006; Granström 2002)) khử hóa học chiếm ưu quy mô sản xuất công nghiệp Các phản ứng thủy phân trình khử vi sinh vật xem lợi Có thể tinh loại đường hemicellulose khác sử dụng chúng nguồn nguyên liệu thô cho chuyển hóa sinh hóa quy mô công nghiệp Để sản xuất loại đường khác quy mô công nghiệp xylitol nguồn nguyên liệu tương đối rẻ tiền Mặt khác, xylitol polyol đồng phân quang học bất hoạt nên chuyển từ cấu hình dạng D sang L (ví dụ: D-xylose sang L-arabinose) L-xylulose L-ribulose sản xuất từ xylitol, nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất nhiều phân tử đường nhánh khác, mà ứng dụng để sản xuất thuốc kháng virus tương lai 14 Sơ đồ 4.14 D-Sorbitol bị oxy hóa thành L-Sorbose lên men nhờ A suboxydans Sơ đồ 4.15 Sự chuyển đổi từ Xylitol sang (L)-xylose nhờ enzyme galactose oxidase 15 Hình: Sơ đồ sản xuất đường từ D-Xylose Theo sơ đồ trên, xylitol bị oxy hóa thành L-xylulose nhờ xylitol dehydrogenase; tiếp theo, L-xylulose chuyển thành L-lyxose L-xylose L-rhamnose isomerase (Granström et al 2005) Enzyme L-rhamnose isomerase từ Pseudomonas stutzeri xúc tác chuyển đổi dạng đồng phân L-rhamnose L-rhamnulose, L-mannose L-fructose, D-allose D-psicose, D-gulose D-sorbose, L-talose L-tagatose, D-ribosevà D-ribulose (Leang et al 2004) Tiếp theo, L-xylulose chuyển đổi thành Lribulose nhờ enzyme D-tagatose 3-epimerase (Itoh et al., 1994), cuối cùng, chuyển thành L-arabinose L-arabinose isomerase (Izumori et al 1997) Các pentoketuloses, ví dụ: L-xylulose L-ribulose, tiền thân cho số chuyển hóa trung gian tạo thành aldopentoses, ketopentoses pentitols (Granström et al.2004) 4.6 Oxy hóa ketone thành ester lactone Nhiều loại ester xem hợp chất có hương thơm tự nhiên quan trọng, dùng làm dung môi, chất trung gian hóa học Tổng hợp sinh học ester từ Acyl-CoA nhờ vi sinh vật Chất thơm họ lactone phổ biến loại thực phẩm đồ uống, chúng sản xuất thông qua đường chuyển hóa acid béo thông qua trình trao đổi chất tế bào nấm men Một số ví dụ: Gamma-butyrolactone (oxolan-2-one) sản xuất từ chủng Streptomyces, có mùi bơ, dùng làm chất tạo mùi dung dịch tẩy rửa; sản xuất g-decalactone từ Pichia, Aspergillus, Cladosporium,…nhờ enzyme acyl-CoA-oxidase (Aox) Sự chuyển đổi ketone acyclic thành ester hay ketone mạch vòng thành lactone thông qua phản ứng Baeyer – Villiger thực phương pháp hóa học sử dụng peracid (hình 1,2) Phản ứng Baeyer – Villiger xảy 16 cho aldehid hay ketone tác dụng với peracid môi trường acid, có gắn thêm nguyên tử ôxy vào vị trí nhóm carbonil nhóm alkil hay aril aldehid ketone, cho sản phẩm ester Hình 1: phản ứng Baeyer-Villiger Hình 2: phản ứng Baeyer-Villiger xúc tác Mono-oxygenase Sự so sánh phương pháp hóa học sinh học ghi nhận oxy hóa peracid dẫn xuất cyclobutanone tạo hỗn hợp đồng phân lactone có tính triền quang Ngược lại, oxy hóa vi khuẩn Acinetobacter calcoaceticus tạo số lượng hai lactones, loại có hoạt tính quang học (>95% e.e.) 17 Sử dụng vi khuẩn cho phản ứng có nhiều khó khăn, thấy chuyển đổi sinh học lactone Do đó, enzyme mono-oxygenase tinh có coenzyme NADPH sử dụng Tuy nhiên, hạn chế hướng tiếp cận cần thiết để tái tạo coenzyme Để giải vấn đề này, enzyme dehydrogenase enzyme mono-oxygenase sử dụng, đồng thời cho sản phẩm phụ H 2O giúp đơn giản trình tinh sản phẩm 4.7 Sự hydroxyl hóa hợp chất béo thơm Sự hydroxyl hóa hợp chất béo vi sinh vật ảnh hưởng đến chức phân tử vị trí cách xa nhóm chức tồn từ trước Nhiều phản ứng vị trí bất hoạt phân tử chất béo thơm khó thực phương pháp hóa học thông thường Khá nhiều nghiên cứu lĩnh vực liên quan đến chức steroid, vi sinh vật có khả oxy hóa hầu hết vị trí không hoạt động phân tử steroid Ví dụ: nhà nghiên cứu khám phá phương pháp hydroxyl hóa vi trí 11 vòng tetracyclic 18 Progesterone tiền chất hóa tổng hợp cortisone Cortisone steroid hormone điều chỉnh trạng thái trao đổi chất khác động vật, kể người Thuốc có tác dụng làm giảm đau có liên quan đến bệnh viêm khớp Các dẫn xuất cortisone khác làm dịu triệu chứng liên quan đến bệnh dị ứng viêm Nhiều loại steroid hormone điều chỉnh hoạt động giới tính người, số sản xuất thành dạng thuốc uống để tránh thu thai Các đặc tính sinh lý steroid phụ thuộc vào chất vị trí xác thành phần hóa học nằm cấu trúc vòng steroid gốc Việc sử dụng cortisone thiết yếu nên việc sản xuất trở nên cấp bách Tuy nhiên việc tổng hợp hóa học chất lại diễn phức tạp, đòi hỏi đến 37 bước, có nhiều bước xảy điều kiện cực trị Điều làm cho giá thành cortisone trở nên đắt đỏ (200 đô-la/gram) Sau nhiều nghiên cứu nhà khoa học vào năm 1951, hãng Upjohn công bố loài vi khuẩn có tên Rhizopus arrhizus có khả oxy hóa progesteron thành 11α-hydroxyprogesterone với hiệu suất 80 – 90% Từ đó, 11α-hydroxylprogesterone biến thành cortisone cách dễ dàng giải vấn đề phức tạp hóa tổng hợp đưa nguyên tử oxygen vào vị trí 11 cấu trúc steroid vòng Việc chuyển hóa progesteron thành 11α-hydroxyprogesterone vi sinh vật rút ngắn trình tổng hợp cortisone từ 37 bước xuống 11 bước, giá thành lúc đô-la/gram Các bước trình chuyển hóa steroid điển hình bao gồm lên men vi sinh vật môi trường không chứa steroid Sau bổ sung steroid với nồng độ 0,050,1% chất hòa tan trung gian vào cuối pha tăng trưởng Thời gian chuyển hóa từ 648 giờ, nhiên người ta thường kết thúc trình chuyển hóa sau 20h cách tách tế bào chiết sản phẩm (sản phẩm ngoại bào) Theo hướng khác, phản ứng hydroxyl hóa kế cạnh đơn vị giàu điện tử cho có ích Cho ví dụ, hydroxyl hóa benzyl dẫn xuất tetrahydro – quinolone cho oxamniquine, loại thuốc trừ giun sán sử dụng châu Phi Nam Mỹ để chống lại dòng kí sinh người 19 Bên cạnh đó, trình hóa học tương đương cyclohexadienediol tạo điểm bắt đầu tốt cho tổng hợp hữu Sự chuyển hóa benzene thành cyclohexadienediol nghiên cứu vào đầu năm 1970 Một nhóm nhà khoa học Imperial Chemical Industries (ICI) phát triển trình sau 10 năm, Pseudomonas tìm thấy đáy bể dự trữ benzene Sinh vật tận dụng benzene nguồn lượng để oxy hóa thành diendiol, tạo thành catechol oxy hóa rộng rãi cho mảnh nhỏ Pseudomonas putida có khả oxy hóa hợp chất phenol thành catechol tương ứng Ví dụ: tạo thành catechol từ phen Catechol tổng hợp sử dụng sản xuất thuốc trừ sâu, nước hoa dược phẩm Catechol sử dụng màu đen trắng việc phát triển nhiếp ảnh Sự thay đổi vai trò enzyme chuyển hóa diendiol thành catechol cho vi sinh vật sản xuất hợp chất không thơm cần thiết 20 4.8 Quá trình oxy hóa alken sulfide Trái ngược với phát triển lĩnh vực trình oxy hóa arene, phương pháp chung cho việc kiểm soát epoxy hóa alken chưa tìm thấy Đã có báo cáo alkene chuyển đổi thành epoxit quang hoạt, để cạnh tranh với trình oxy hóa Sharpless alcol allylic sử dụng chất xúc tác titan bất đối xứng (sơ đồ 4.27) một phương pháp tổng hợp chung Sơ đồ 4.27 Tuy nhiên, cần phải nói fosfomycin tổng hợp dạng quang họat từ alken tương ứng sử dụng Penicillium spinulosum (sơ đồ 4.28) hóa học hữu cổ điển không cung cấp phương pháp đơn giản cho việc chuẩn bị hợp chất 21 Sơ đồ 4.28 Penicillium spinulosum thông qua phản ứng lên men với : • Cơ chất đường, pH = 5,6 28oC • Nuôi cấy lắc • cis-Propenylphosphonate (90% tinh khiết) với nồng độ 200 µg/ml cho trực tiếp vào môi trường trước hấp mà hại để chuyển cấu trúc không gian cis-Propenylphosphonate với chế phản ứng epoxy hóa trực tiếp thành (-)-cis-l ,2-epoxypropylphosphonic acid  Hiệu suất đạt 90% đo sau ngày Cơ chế phản ứng epoxy hóa sinh học chưa biết đến nhiều, cạnh tranh với việc sử dụng epoxy hóa Sharpless hóa học Mặc dù phương pháp , quy trình xử lí thu sản phẩm thường phức tạp khó khăn Trong điều kiện phản ứng khắc nghiệt, cần nhiệt độ thấp (dùng đá khô) Việc chuyển đổi sulfide thành sulfoxide chuyển đổi mà phải hợp chất không đối xứng với thực thể bất đối lần trình oxy hóa thực cách sử dụng toàn hệ thống tế bào loại enzyme Aryl alkyl sulfide oxy hoá Corynebacterium equi để cung cấp (R) – sulfoxide độ tinh khiết quang học từ tốt đến hoàn hảo (sơ đồ 4.29) Sản lượng thay đổi, vấn đề oxi hóa mức sulfoxide đến sulfone tương ứng Vấn đề phá vỡ việc sử dụng loại enzyme bị cô lập, horseradish peroxidase, tiếc độ tinh khiết quang học sản phẩm thấp 22 Sơ đồ 4.29 Một nghiên cứu Hiromichi OHTA, Yasushi OKAMOTO Gen-ichi TSUCHIHASHI (1984) rằng:  Ủ alkyl aryl sulfide với tế bào giai đoạn phát triển Corynebacterium equi IFO 3730 cho sản phẩm sulfoxides tương ứng sulfones  Chất sử dụng alkyl phenyl alkyl p-tolyl sulfides với nguồn carbon hexadecane (C16H34), ủ nhiệt độ 30oC  Sự tạo thành sản phẩm diễn pha tăng trưởng tế bào Người ta dự đoán thời điểm này, hoạt động enzyme oxi hóa dựa giảm hexadecane cao bình thường  Từ thí nghiệm trên, suldife 1a cho vào ủ với dịch nuôi Corynebacterium equi sulfoxide 2a sulfone 3a tạo sau 3-5 ngày 23 Các sulfoxide hình thành có ích tổng hợp hóa hữu cơ, thông qua việc hình thành phản ứng x-carbanion tương ứng (ví dụ với aldehit), trung tâm bất đối xứng tiếp giáp với đơn vị sulfoxide 4.9 Kết luận tổng quan Xúc tác enzyme trình oxy hóa qua trung gian toàn tế bào phản ứng khử nói chung không dễ dàng thực hơn, ví dụ, phản ứng thủy phân Có trường hợp ngoại lệ cho quy tắc này, ví dụ phản ứng men xeton nấm men số quy trình đạt ý nghĩa thương mại, ví dụ thay đổi progesterone, việc chuẩn bị trung gian vitamin E tổng hợp oxamniquine Tuy nhiên, việc thiếu khả dự báo số chuyển hóa sinh học, hydroxyl hóa methine, methylene nhóm methyl từ xa có sẵn chức từ trước, có nghĩa phải có vài năm nghiên cứu trước có xuất phương pháp chung Một lựa chọn tài liệu tham khảo gần tìm thấy thư mục tham khảo, danh sách gợi ý điểm khởi đầu để thu thập thêm thông tin TÌM HIỂU THÊM Phản Ứng Epoxy Hóa Epoxit ete vòng ba cạnh, thường gọi oxiran Epoxit chất trung gian tổng hợp hữu cơ, dùng để chuyển ankel thành nhóm chức khác Alken chuyển thành epoxit peoxiaxit (peaxit) Epoxi hóa anken rõ ràng phản ứng oxi hóa số nguyên tử oxi cộng vào nối đôi Peaxit tác nhân oxi hóa chọn lọc cao Một số peaxit thường gặp axit 24 peefomic HCOOH, axit peaxetic CH3COOOH, axit pebenzoic C6H5COOOH Peaxit epoxy hóa anken trình giai đoạn, đồng thời vài liên kết bị đứt hình thành vài liên kết khác, tham gia ion trung gian kiểu cation hidroxyl OH+ Hiện nay, người ta thường dùng axit m-clopebenzoic để epoxi hóa Axit bền bảo quản thời gian dài (đến năm) hoàn toàn không nguy hiểm sử dụng hiệu suất oxiran tương đối cao Ngoài epoy hóa ankel dùng tác nhân peraxit Tuy nhiên để epoxy hóa allyl ancol người ta hay sử dụng phản ứng epoxy hóa bất đối xứng Sharpless Phản ứng epoxy hóa Sharpless phản ứng hữu dùng để chuyển đổi allyl ancol đến expoxy ancol sử dụng xúc tác Titanium(IV) isopropoxide, tert–butyl hydroperoxit (TBHP) đietyl tactrat (DET) Điisopropyl tactrat (DIPT) 25 Cấu trúc Ti(OiPr)4 là: (+)- (-)-DIPT, diisopropyl tactrarte sử dụng nhiều dẫn đến độ chọn lọc cao Cơ chế xảy tóm tắt sau 26 Sơ đồ 1: chế phản ứng epoxy hóa bất đối xứng Sharpless Tuy nhiên phản ứng xảy thường không hoàn toàn, quy trình xử lí thu sản phẩm thường phức tạp khó khăn Trong điều kiện phản ứng khắc nghiệt, cần nhiệt độ thấp (dùng đá khô) Và phải chống ẩm tốt, đặc biệt xúc tác Titan (IV) isopropoxit dễ hút ẩm chức xúc tác không 27 Tài liệu tham khảo Sách Introduction to Biocatalysis Using Enzymes and Microorganisms Tác giả S M Roberts http://timtailieu.vn/tai-lieu/bai-giang-cac-san-pham-chuyen-hoa-25042/ http://chemvn.com/archive/index.php/t-111.html https://en.wikipedia.org/wiki/Catechol https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19714327 A rare sugar xylitol Part II: biotechnological production and future applications of xylitol: Tom Birger Granström & Ken Izumori & Matti Leisola 28 ... phản ứng oxi hóa khử, việc lựa chọn sử dụng toàn tế bào hay enzyme tách chiết từ tế bào (với co-factor cần thiết) cho phản ứng chuyển hóa sinh học điều quan trọng Thu n lợi khó khăn việc sử dụng. .. bào enzyme xúc tác tinh chế từ tế bào Như mô tả chương 3, quan tâm sản xuất sản phẩm trung gian sản phẩm cuối (thường dạng hoạt động quang học) để ứng dụng cho ngành công nghiệp dược phẩm, hương... sản phẩm (tổng đồng phân xem 100%) Phản ứng chọn lọc lập thể (stereoselectivity) phản ứng mà chất ban đầu điều kiện xác đinh cho nhiều sản phẩm thường có sản phẩm ưu tiên Bất kỳ phản ứng có sản