非水相酶催化-综述-刘海龙（精品）.doc

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1、非水相酶催化的影响因素刘海龙吉林大学生命科学学院06级生物技术班34060213酶是一类由生物细胞产生且具有催化活性的特殊蛋白质。由酶催化的反应具有专一性强、催化效率高、在常温常压等温和条件下能进行操作等优点。但酶在实际应用中也存在一些问题，其中包括：(1)有些酶的提取和纯化繁琐，故其价格相当昂贵;(2)反应之后，要从反应混合物中回收有活性的能以重夏使用，这在技术上有一定的困难;(3)酶的稳定性较差，一般认为不能在有机溶剂、强酸、强碱或者高温下使用，而且有些酶即使在较温和的条件下使用,也会很快失去活性。绝大多数化工过程是在

2、有机相中进行的，有些底物或产物在水中不易溶解，有的不稳定，这就大大限制了酶在化工中的应用。为了克服酶的这些固有缺点，可以从酶木身的性能进行改进。这其中除了应用生物工程的方法改造微生物以使产煤成木降低外,还可以将来自生物体的酶“改性”或“修饰”以利于【门I收和提高其稳定性(例如蟾的固定化)。与在水相中进行的酶反应相比，酶在非水相中进行反应有许多优越性：(I)增加了非极性底物的浓度，很多不溶于水或在水中不稳定的产品能用有机溶剂中的酶来催化生产；(2)使水解反应平衡向合成的方向移动(酉旨合成、肤水解)，减少依赖于水的副反应发生;

3、(3)在非水相中可以使用简单的吸附法固定化酶或直接使用不溶性酶粉，有利于酶的回收;(4)非水相能保护酶免受有毒反应物和条件的伤害;(5)在非水相中能够提高酶的稳定性，尤其是热稳定性;(6)在某些情况下可以改变酶的底物专一性以用于特殊的用途等等。而非水相酶催化的影响因素一般有以下几个方面：(%1)反应溶剂的影响溶剂是影响酶的催化活性和立体选择性的重要因素.在不同的溶剂中，酶会表现出不同的甚至相反的立体选择性.朱洁等利用有机溶剂中假单胞菌脂肪酶(PSL)催化的不对称猷化反应来拆分外消旋(R,S).2-辛隔，并考察了15种溶剂对

4、PSL活性和立体选择性的影响.其研究结果表明，在强亲水性(疏水参数logP<1,P为溶剂在正辛酷水体系中的分配系数)溶剂中,前儿乎不表现催化活性，立体选择性也很低.在中等极性((23)溶剂中，酶表现出较高的活性和中等的立体选择性.在利用脂肪酶催化的猷化反应对外消旋的2.甲基J一酸甲西IIIS］和1.氯.3-(1-蔡氧)-2.丙醇(蔡氧氯丙醇)进行动力学拆分的实验中，均发现在强疏水性的异

5、辛烷(logP=4.7)中，酶催化反应的立体选择性较高.Nigam等研究了不同溶剂对脂肪酶催化的拆分(R,S)一•丙谷猷胺(Proglumide,N-苯甲酿基一N,N'一丙基一R,S.异谷氮瞅胺)的C1化反应的立体选择性的影响.研究结果表明，除辛烷外，反应的立体选择性随溶剂logP值的增大而提高.(%1)反应温度的影响反应温度对前的立体选择性有显著影响.用脂肪酶催化合成(S).2.甲基J一酸甲酷时，研究了温度与立体选择性的关系，发现在15〜20°C时，酶的立体选择性较高，但随者温度升高，选择性有所下降.这是因为酶的立体选择

6、性通常依赖活性中心的结构与构象.当温度升高时，酶的活性中心构象易发生变化，因此降低了它的立体选择性.但是，并非所有情祝都是如此.例如朱洁等⑴用脂肪酶在有机溶剂中催化(R,S)-2.辛醇的动力学拆分，并研究了反应温度对酶选择性的影响.实验结果表明，随肴温度的升高，酶的立体选择性也逐步提高.对此比较反常的结果，作者认为温度升高，对快反应即(R)•醇的猷化反应速度影响较小，但使慢反应即(S)一斡的酿化反应速度大幅度降低，从而导致快慢反应速度的差别增大，因此酶表现较高的立体选择性.Nigam等⑵用脂肪酶在不同温度(20〜50°C)

7、催化(R,S)—丙谷酝胺与不同醉的C1化反应.研究结果表明，不同的醇参与的酷化反应的立体选择性均有一个最佳反应温度范围，多数溶剂在30〜35°C具有较高的立体选择性，然后随着温度进一步升高，立体选择性降低.其中，(R,S)—丙谷猷胺与J一醇反应得到S一构型的产物，与己醇反应得到R.构型的产物;在30"C时，两个反应的立体选择性最高(ee值分别为97%和93%).(%1)酿化试剂的影响在前促酿化反应中，猷化试剂的结构对蟾的立体选择性有明显的影响.实验结果表明，不同的饱和直链脂肪酸对PSL催化的2.辛醇猷化反应的立体选择性有显

8、著影响.在正己烷、甲苯和环己烷中，随着猷化试剂(脂肪酸)链氏的增加，酶的活性和立体选择性都旱现一个由低到高、再由高到低的变化趋势.其中氏链脂肪酸［C(8)}C(18)］作为猷化试剂的效果比短链脂肪酸fC(4)}C⑹］稍强，表明该脂肪酶具有偏

9、何于选择中氏链脂肪酸的底物特异性⑶庄英萍等叫以不同的梭酸和酸皆