Ферменткатализируемое окисление замещенных фенолов

• Автор: Куприянович, Юлия Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ IN VIVO И IN VITRO (литературный обзор)
1.1. Оксидоредуктазные ферменты. Лакказа. Пероксидаза
1.2. Основные типы связей и структур в макромолекулах лигнина
1.3. Дегидрогенизационная полимеризация фенольных предшественников лигнина. Bulk- и end-wise- дегидрополимеры
1.4. Органический синтез в условиях in vitro ферменткатализируемых реакций
1.4.1. Окисление фенольных соединений в присутствии оксидоредуктазных ферментов
1.4.2. Ферменткатализируемая полимеризация виниловых соединений
1.4.3. Использование ферментативного катализа для получения электропроводящих полимеров
ГЛАВА 2. ФЕРМЕНТКАТАЛИЗИРУЕМОЕ ОКИСЛЕНИЕ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (Обсуждение результатов)
2.1. Субстратная специфичность и кинетические характеристики оксидоредуктазных ферментов
2.2. Дегидрополимеризация фенольных соединений, катализируемая ферментами. Исследование химической структуры полимеров
2.2.1.Ферментативное окисление 2-метоксифенола (гваякола)
2.2.2. Ферментативное окисление 2,6-диметоксифенола (сирингола)
2.2.3. Ферментативное окисление фенолов с гваяцилпропановым типом замещения кольца. Окисление феруловой кислоты
2.2.4. Ферментативное окисление эвгенола
2.2.5. Ферментативное окисление а-гваяцилпропанола

2.2.6. Роль динамических условий и природы фермента в процессах дегидрополимеризации фенольных соединений
2.3. Окислительная полимеризация пиррола в присутствии пероксидазы хрена
ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Исходные вещества
3.2. Методы определения активности ферментов
3.3. Определение биохимических и кинетических характеристик ферментов
3.4. Ферментативное окисление фенольных субстратов
3.4.1. Окисление гваякола
3.4.2. Окисление сирингола
3.4.3. Окисление феруловой кислоты
3.4.4. Окисление эвгенола
3.4.5. Окисление а-гваяцилпропанола
3.5. Окисление пиррола
3.6. Молекулярно-массовый анализ полимеров
3.7. Спектроскопия ЯМР
3.8. ЭПР
3.9. Определение электронной проводимости полипирролов
3.10. Хроматографические методы
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
В последнее время резко возрос интерес к in vitro ферментативно катализируемому органическому синтезу [1]. Несмотря на то, что эффективность и рациональность биотехнологических методов проверена столетиями, возможность использования индивидуальных ферментных препаратов появилась не так давно. Связано это как с совершенствованием методик скрининга продуцентов ферментов, методов выделения и очистки, так и с появлением рекомбинантных ферментов [2]. В настоящее время промышленное получение технических ферментов является экономически выгодным, о чем свидетельствует возрастающий объем продаж на мировом рынке. Ужесточение требований к экологической безопасности химических процессов также является одной из причин все возрастающего интереса к ферментативному катализу [3].
Использование ферментов в органическом синтезе имеет ряд преимуществ:
- катализируемая ферментами реакция протекает в мягких в отношении температуры, давления, pH условиях и не является энергоемкой;
- ферменты как катализаторы имеют высокую энантио-, регио- и хемоселективность, что обеспечивает возможность получения новых функционализированных соединений, в том числе и лекарственных препаратов;
- ферменты являются природными нетоксичными катализаторами, а ферментативный катализ представляет собой пример "зеленой" химии и является экологически обоснованным [4, 5].
В промышленных биокаталитических процессах широко используются различные ферменты [1, 6-8]. Особый интерес представляют собой
оксидоредуктазные ферменты, основными субстратами которых являются фенолы и ароматические амины. Каталитические свойства этих ферментов дают возможность их использования в целлюлозно-бумажной промышленности

водорастворимости полимера в ходе реакции. Проводимость пленок и волокон на основе комплекса полианилин / СПС была определена как 10'4 и КГ3 С/см, соответственно. Авторы связывают достаточно низкие значения электропроводности полученного комплекса по сравнению с химически синтезированным полианилином (1-10 С/см) со снижением межцепочечной диффузии заряда из-за пространственного разделения цепей полианилина молекулами СПС, в результате чего полианилиновый комплекс оказывается недостаточно допирован. Действительно, обработка полученных волокон парами НС1 приводила к увеличению электропроводности до 10'2 С/см. Возможно, оптимизация условий полимеризации и формирования волокон будет способствовать дальнейшему улучшению электропроводящих характеристик полимера.
Аналогичный подход был применен при ферментативном синтезе водорастворимого комплекса поли(о-толуидина) / СПС [126]. Пероксидаза катализировала полимеризацию о-фенилендиамина в водном диоксане, давая растворимый полимер с молекулярным весом 20 кДа. По данным ЯМР полученный полимер состоял из иминофениленовых единиц. В литературе имеются данные о том, что пероксидаза способна катализировать полимеризацию и других аминопроизводных, таких как и-аминобензойная кислота, и-аминофенилметилкарбитол, 2,5-диаминобензсульфонат,
производных анилина [56].
Роль подложки при синтезе проводящих форм полианилина обсуждается в работе [127]. Локальное молекулярное окружение, создающее определенный pH и плотность заряда, отличается от такового в основной массе раствора и является своего рода "нанореактором", который однозначно контролирует и направляет ферментативный синтез полианилина. Так, водные мицеллы, образующиеся в присутствии додецилбензеульфоната натрия, служат нанореактором и обеспечивают более низкие значения pH и гидрофобное окружение, что способствует формированию именно проводящих форм полианилина. Аналогичным "нанореактором" служит и ДНК: образующийся в