环氧氯丙烷是一种重要的有机合成中间体,其单一对映异构体(R)-和(s)-环氧氯丙烷均是非常重要的三碳手性合成砌块,在医药、农药、化工、材料等领域有非常广泛的应用。随着生物柴油副产物甘油合成环氧氯丙烷技术的日益成熟及规模化应用,环氧氯丙烷市场价格持续走低。因此以外消旋环氧氯丙烷为原料制备手性环氧氯丙烷已成为非常经济有效的制备途径之一。本论文以环氧化物水解酶为生物催化剂,催化拆分外消旋环氧氯丙烷不对称水解合成(R)-环氧氯丙烷。本实验室前期构建了一株表达Agrobacterium radiobacter AD1环氧化物水解酶基因的重组E.co/i BL21(DE3)/pET28b-EH,本文首先考察了该重组菌的产酶条件和转化条件。通过单因素试验,确定最适产酶培养基为:胰蛋白胨10g/L,酵母提取粉7.5g/L,氯化钠10g/L,pH自然。同时选择了 IPTG为诱导剂,浓度为0.15 mM,28 ℃进行诱导,诱导10 h。此时获得的环氧化物水解酶活力最高。同时确定了最适催化条件为:30℃,pH 8.0磷酸盐缓冲液,15g/L私菌体浓度,369.9mM底物环氧氯丙烷。在以上最优条件下反应50 min,得到99.2%e.e.值的(R)-环氧氯丙烷,摩尔产率为32.6%。研究了有机溶剂/缓冲液两相体系中重组大肠杆菌全细胞水解动力学拆分外消旋环氧氯丙烷(ECH)制备(R)-环氧氯丙烷的过程。有机溶剂的选择表明异辛烷为该反应最适有机溶剂,确定最适反应条件为:异辛烷与缓冲液的体积比7:3,温度30℃,最适缓冲液pH 8.0,底物浓度574 mM,全细胞加入量70 g/L湿菌体。以上优化条件下在1 L反应器中反应45 min,(R)-环氧氯丙烷的摩尔产率、光学纯度和时空产率分别达到37.5%,99.3%e.e.和0.286M/h。与单一水相体系相比,异辛烷/缓冲液两相体系中底物浓度和(/R)-环氧氯丙烷时空产率分别提高了55.2%和 98.6%。采用包埋法对重组大肠杆菌进行了固定化研究,确定海藻酸钙是较好的固定化载体。考察了海藻酸钠浓度、CaC12浓度、钙化时间、细胞包埋量以及固定化颗粒直径对固定化细胞活性和机械强度的影响,确定优化的制备条件为:海藻酸钠2.0%,CaC12 2%,钙化10 h,包埋菌体量50 g/L,颗粒直径2.7 mm。与游离细胞相比,固定化细胞的热稳定性、pH稳定性均显著提高。利用固定化重组大肠杆菌细胞催化拆分外消旋环氧氯丙烷,得到(R)-环氧氯丙烷的产率和光学纯度(对映体过量值)分别为36.3%和100%。固定化细胞重复4批仍保持81%以上的活力,显示了良好的操作稳定性。