中文摘要：

基于离子液体的生物催化是一个新兴的研究领域。已报道的适合于微生物催化的离子液体反应体系还很有限，离子液体种类与其生物相容性的"构效关系"，以及离子液体介质中生物催化反应机理尚不十分清楚。本课题以微生物不对称还原潜手性含氟芳基烷酮制备手性含氟芳基仲醇为模型反应，通过对离子液体种类与其生物相容性"构效关系"的研究，以及离子液体对生物催化剂活性及稳定性影响规律的考察，构建适合于水难溶性底物生物转化，且生物相容性好的离子液体共溶剂新型反应体系；阐明在该体系中微生物催化不对称还原高效制备手性含氟芳基仲醇的基本规律；通过对产羰基还原酶菌种的推理选育和定向进化，以及对代谢途径的调控，强化反应过程的辅酶原位再生；并结合反应机理和动力学研究，建立具有普适性的离子液体介导的涉及辅酶再生的复杂酶催化高效制备手性醇的新技术体系，实现对离子液体生物催化关键技术和应用研究的新突破。

结论摘要：

基于离子液体介质的生物催化是近年来国内外的研究热点，但已报道的适合于微生物催化的离子液体反应体系还很有限，并且多集中于传统的咪唑类和吡啶类离子液体。有关离子液体种类与其生物相容性的“构效关系”，以及离子液体介质中生物催化反应机理目前尚不十分清楚。本项目以微生物催化不对称还原制备手性芳基仲醇为模型反应，开展基于离子液体共溶剂体系的生物还原研究，主要研究内容和取得的成果如下(1) 分别采用琼脂扩散法、糖代谢活力保留值法，以及基于细胞生长抑制实验测得的离子液体EC50值的毒性评价方法，针对热带假丝酵母(Candida tropicalis)和雷弗松氏菌(Leifsonia xyli)等不同的还原菌株，研究了含有不同阴离子和不同阳离子侧链取代基长度的离子液体种类与其生物相容性的“构效关系”，通过比较离子液体毒性大小与其分子结构的关系，探讨了离子液体各组成部分对其毒性的影响规律，从而为筛选得到最适的离子液体种类，进而构建合适的含离子液体共溶剂新型反应体系提供依据；(2) 分别针对本实验室筛选得到的专利菌株--热带假丝酵母(Candida tropicalis)104细胞催化3,5-双三氟甲基苯乙酮还原制备(S)-1-3,5-双三氟甲基苯乙醇；以及雷弗松氏菌(Leifsonia xyli)HS0904、棘孢木霉(Trichoderma asperellum) ZJPH0810、本实验室构建的含Leifsonia xyli源羰基还原酶基因的重组E. coli工程菌细胞催化的不对称还原制备(R)-1-3,5-双三氟甲基苯乙醇的反应过程，考察了离子液体对生物催化剂活性及稳定性的影响规律，优化了生物还原过程的关键反应参数，取得了明显优于常用的缓冲液介质体系和含有机溶剂体系的还原结果。并探讨了离子液体介导的新型反应体系中微生物催化不对称还原高效制备手性芳基仲醇的反应机理；(3) 首次合成了季铵-氨基酸类离子液体和短肽类低共熔类离子液体，并将其应用于生物催化还原反应。针对本实验室设计合成的新型功能性离子液体具有的强化还原反应过程中辅酶再生的新功能，还探讨了新型离子液体介质中微生物催化不对称还原的反应机理，为基于离子液体介质的生物催化研究提供了新的思路。