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《第七章 酶的非水相催化 to 学生ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第七章非水相生物催化第一节生物催化的非水介质体系过去人们对非生物体系内酶促反应的研究均局限于水相体系中，并且认为酶只能在水溶液中使用，而有机溶剂则是酶的变性剂。因此天然酶主要是在水溶液中催化反应。有机物一般在水溶液中溶解度较小，水作为溶剂还容易引起一些非天然有机物的水解、消旋、聚合和分解等副反应，因此有机合成反应多数选用非水介质。水相酶学的限制非极性底物和产物的溶解性PolymerizationofphenolsBruno,F.;Ayyagari,S.;Akkara,J.TrendsinBiotechnology.1999,17,67-73.
2、Reihmann,M.;Ritter,H.Syn.OfPol.UsingPeroxidases.Adv.Poly.Sci.Springer-Verlag.2006,194,1-49.3水相中的热失活（不可逆失活）分子聚集脱酰胺基作用Klibanov,A.;Ahern,T.MethodsofBiochemicalAnalysis,1988,33,91-128.水相酶学的限制45水解主导反应平衡水大大过量不能使用其他亲核试剂Limitations水相酶学的限制51984年，美国的Klibanov等用胰酯酶粉或其固定化酶在几乎无水的有机溶剂中成功地
3、合成了肽，手性醇以及酯酰胺，这些研究改变了酶促反应只能在水相中进行的传统观念，更重要的是使原来认为难以进行的反应成为可能。同时发现同一种酶在不同的溶剂中可以表现出不同的立体选择性，促进了生物催化反应溶剂工程的研究。非水相生物催化的诞生非水相酶催化的研究大大拓展了酶的可能用途。 尤其是能合成化学方法难以合成的手性化合物（如光学活性药物、农药液晶)等,被广泛应用于酯合成、手性化合物的拆分和合成、化工合成中间体的选择性基团保护、高聚物的合成、肽合成等方面，应用前景非常广阔。非水酶学(non-aqueousenzymology)目前非水介质中的生物催
4、化反应已成为有机化学合成中最为活跃的的领域之一,也产生一门全新的分支学科-非水酶学(non-aqueousenzymology)生物催化剂数据库（Bio-catalysisDatabase）中：Size:26,479reactions;18,583citations8解决方案–有机溶剂增强难溶于水的反应物的溶解性Bruno,F.;Ayyagari,S.;Akkara,J.TrendsinBiotechnology.1999,17,67-73.Reihmann,M.;Ritter,H.Syn.OfPol.UsingPeroxidases.Adv
5、.Poly.Sci.Springer-Verlag.2006,194,1-49.OvercomingLimitations二氧六环聚合物分子量比水相提高50倍89在有机溶剂中增强酶的热稳定性%ActivityofLipaseat100°CKlibanov,A.;Zaks,A.Science.1984,224,1249-1251.OvercomingLimitations910有机溶剂改变反应平衡：有利于合成反应OvercomingLimitations10酶非水相中催化的优点增强难溶于水的反应物的溶解性，能催化在水中不能进行的反应可提高酶的热
6、稳定性.可改变反应平衡可改变酶的选择性（底物专一性、对映体选择性、位置选择性和化学选择性）酶和产物易于回收。可避免微生物污染。生物催化反应中常用的非水介质体系：有机介质1、微水有机介质体系、2、与水溶性有机溶剂组成的均一体系、3、与非极性有机溶剂组成的非均相体系4、反胶束体系；超临界流体介质离子液体介质气相介质无溶剂系统一、有机介质中的酶催化1、微水有机介质：由有机溶剂和微量的水组成的反应体系。微量的水主要是酶分子的结合水，它对维持酶分子的空间构象和催化活性至关重要。另外一部分水分布在有机溶剂中。2、与水溶性有机溶剂组成的均一体系：由水和极性
7、较大的有机溶剂互溶组成的反应体系，水和溶剂含量均较大，酶和底物以溶解状态存在于均一体系。(RS)-环氧(S)-环氧+(R)-二醇(RS)-环氧酶有机相水相3.与水不溶性有机溶剂组成的两相或多相体系(S)-环氧异辛烷-水(v/v1:5)两相系统,可防止环氧自发水解,且浓度可达90g/L,对映选择率提高一倍(4094),生产效率提高近3倍(18.848.9mg.h-1.g-1)异辛烷-水两相系统防止环氧自发水解两相分配介质系统4、胶束和反胶束体系：胶束又称正胶束或正胶团，是在大量水溶液中含有少量与水不相混溶的有机溶剂，加入表面活性剂后形成的”
8、水包油”型的微小液滴。反应时，酶在胶束外面的水溶液中，疏水性的底物或产物在胶束的内部。反应在胶束的两相界面中进行。反胶束反胶束又称反胶团，在大量与水不相混溶的有机溶
