浅谈生物催化在精细有机化工中的应用

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1、浅谈生物催化在精细有机化工中的应用江苏新源水务有限公司江苏宿迁223809【摘要】木文重点介绍了生物催化技术及其在精细有机化工中的应用情况，对牛物技术的发展存在的问题进行反思，希望对我国牛物化工领域产品研发提供一些借鉴。【关键词】生物催化；精细；有机化工；应用牛物催化在精细有机化工中的应用己成为21世纪全球重点发展高新技术领域之一。化学工业领域资金投入占牛物技术约1/3,并且世界著名化学公司，如德国巴斯夫、荷兰淸曼斯等都致力于化工牛物催化的开发和研究工作，并在医药、农药及中间体等领域实现了规模化生产，生物催化技术在精细有机

2、化工中的应用前景十分广阔。一、生物催化技术及发展牛物催化也称为牛物转化，指以酶或全细胞、细胞器等作为催化剂进行的反应过程。牛物催化技术源于人们对活细胞成分的研究，随着蛋白质工程的进一步发展，酶反应底物种类大大增加，常见中间物质得以利用生物技术合成，随之生物催化技术逐渐被应用于精细化工、药物中间体等的生产领域。生物催化技术主要是酶催化技术，分为两种，一种是酶催化剂，如氧化还原酶、裂解酶、合成酶等类别；一种是催化抗体，酶与底物结合，而抗体则与抗原基态结合。牛物催化技术具有如下特点：反应条件温和，可以降低不良副反应发生率；固定酶

3、可以重复利用，从而节约了资源；酶的转化、催化效率极高,且底物专一性强，对底物结构及类型选择较为严格；酶促反应不产生废弃物、相关污染少；催化反应类型很多，适用于多种行业；底物可为非天然物质；合成对象多样，手性化合物、大分子及高分子均可［1］。二、生物催化与精细有机化工生物催化技术真正应用于有机化工合成领域是在上世纪八十年代，到九十年代引领有机合成最前沿领域的发展，化学生物技术应用而生。生物催化技术目标，是采用酶等生物催化剂大规模生产新型药物、清洁能源、材料等精细化学品。2010年，全球利用生物催化技术生产的化学品占到销售总额

4、的15%,预测到2030年这一数字将达到39%。化学生物技术将生物技术与化学生产巧妙结合，与绿色化学关系密切,并口能有效应用可再生能源。化工生产与生物技术结合即可获得新产品、新方法,又能改进生产技术、节约成本，提高能源利用率，减少化工生产队环境造成的负面影响。（-）高分子化学领域生物催化反应是绿色化学研究的一个重要分支，可用于高分子合成及改性反应。高分子领域研究主要包括高分子的改性、合成、修饰和降解技术等。生物催化技术中的蛋白酶法，能够解决天然高分子因主链含人量疑基而不易进行化学加工的难题，同时具备反应条件温和、副产物少、

5、成本低等优点。（二）不对称合成领域生物催化的不对称合成技术原理，-•般指利用纯酶或一些微生物催化无手性、潜手性等化合物，转变为具有手性的化学产物的过程。该技术催化剂有微生物酶、固定化酶，固定有关细胞使得生物催化反应得以连续转化。该技术具备较高的工业应用价值，也称手性合成或微生物转化技术。应用微生物或酶等催化合成的光学活性化合物污染小、立体选择性高，这一技术已引起行业人士的广泛关注⑵。（三）合成药物领域与传统化学制药方法不同的是，生物催化法主要合成不对称手性化合物,应用于制药、药物中间体的生产过程。到目前为止，生物催化的应用

6、已生产出很多高冋报、立体控制效果好的药物或活性成分，比如Lipitor（抗高血脂症首选药物、Pregabalin（治疗神经痛及癫痫）、普瑞巴林（美国辉瑞公司利用生物催化技术生产）及6■氧・3和5■二瓮基乙酸叔丁酯，该药物是阿伐他汀生产活性中间体，通过生物催化生产得到。（四）生物表面活性剂利用传统化学方法合成的表面活性剂对环境污染较严重，而且受产品合成材料及性能的影响较大。利用生物催化技术合成的表面活性剂无污染、几乎无毒害、生物降解效率高，得到广泛的推广应用。目前，生物表面活性剂合成方法主要包括微生物法和酶催化法。利用酶催化

7、法主要合成一些分子结构简单的产品,如单酰化甘油脂类、氨基酸类、磷脂类生等。（五）石油生物催化脱硫九十年代，石油生物催化脱硫技术就已在国外引发热潮。该技术利用微生物的多种酶类催化特定碳硫键，从而释放岀可溶性硫，仅保留碳氢化合物。与细菌脱硫技术相比，生物催化脱硫允许在低温、低压下操作，成本较低、操作灵活；可处理油的品种丰富，如原油、石脑油、残渣燃料油等；减少C02排放量，对环境有利；能有效脫除含硫杂环化合物，这是该技术的最大优势所在，酶催化反应脱硫法应用前景非常广阔。生物催化技术应用面临问题虽然我国生物技术水平在实验研究方面已

8、同国际接轨，但与发达国家相比，将生物技术转化为生产力的水平还有待进一步提高，具体来说，要注意以下两个方面的内容。（-）增强战略意识、资源与技术要素集成发展我国每年在生物技术领域的投资较大，但生产的目标产品种类分散，没有明确的产品定位和战略意识，导致缺乏有世界影响力的品牌。制定产品发展战略与是得以生存的竞