酶促反应在有机合成中的应用ppt课件.ppt

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1、有机合成中的生物转化Biotransformation1内容简介酶的特性酶催化的有机反应工业中的应用2对酶的第一印象：酶是很不稳定的酶价格昂贵酶只对天然底物有活性酶只在天然环境中才起作用酶是什么？与有机化学关系不大？31950年Kendall,Reichstein与Hench因发现类固醇的消炎作用而获得诺贝尔奖1952年以化学方法以牛胆汁中的deoxycholicacid为原料合成cortisone，反应共需31个步骤，产品售价每克$200。1952年利用Rhizopusarrhizuz产生的hydroxylase将反应过程缩短为11個步骤，产品售价每克$6。1980年使用突

2、变之Mycobacterium分解植物油中的固醇以作为原料，产品价格每克$0.46。如：类固醇合成技术的演进：酶促反应在有机合成中的重要作用4（一）、什么是酶？酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，所以又称为生物催化剂Biocatalysts。绝大多数的酶都是蛋白质。5酶和一般催化剂的共性1，用量少而催化效率高；2，它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学反应平衡。3，酶能够稳定底物形成的过渡状态，降低反应的活化能，从而加速反应的进行6（二）、酶的特性1.高效性—酶是非常有效的催化剂化学催化剂：0.1~1%mol生物催化剂：10-3~10-4%mol酶的催化作用可使反

3、应速度提高106-1012倍。例如：过氧化氢分解2H2O22H2O+O2用Fe+催化，效率为6*10-4mol/mol.S，而用过氧化氢酶催化，效率为6*106mol/mol.S。用-淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65C条件下可催化2吨淀粉水解。72．反应条件温和酶促反应一般在pH5-8水溶液中进行，反应温度范围为20-40C。高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起酶的失活。3．环境可接受的生物催化剂是环境友好的试剂，可完全降解84．酶是彼此相容的几个生物催化反应可以在同一个反应器中进行可以使用多酶体系来催化几个顺序反应的进行5．酶的高度选择性酶的专一性Specifi

4、city，又称为特异性，是指酶在催化生化反应时对底物的选择性9共性：用量少，降低反应的活化能，改变化学反应的速度。酶的性质：特性：高效性—化学催化剂：1~0.1%mol生物催化剂：10-3~10-4%mol，使反应速度106~1012倍反应条件温和，环境友好酶彼此相容纳高选择性—化学、区域、立体选择性10（一）化学选择性A.deRaddt;Klempier,N;J.chem.soc.perkinTransI,1992,137只专一性地识别催化所作用基团，其它敏感基团不受影响。Y:41%Y:92%Y:41%11（二）区域选择性选择性的作用多官能团化合物中的一个基团OttoMet

5、h-Cohn,Mei-XiangWang,J.Chem.Soc.Perkin.Trans1.1997.3197Effenberger,F.;Obwald,S.Synthesis.2001,12.1866.12（三）立体选择性1.去对称化13MasahiroYokoyama,HirimichiOhta,Tetrahedron:Asymmetry.1993,4,1081腈生物转化酶对前手性二腈中的氰基有效的识别，不同的作用，得到光活性产物Wang,M.-X.;Liu,C.-S.;Li,J.-S.Tetrahedron:Asymmetry2001,12,3367.前手性二腈的去对称

6、化142.外消旋体的生物转化A.动力学拆分15外消旋体的动力学拆分Mei-XiangWang,GangLu,Tetrahedron:Asymmetry.2000.11.1123-1125Wegman,M.A.;vanLangen,L.M.;Sheldon,R.A.Biotechnol.Bioeng.2002,79,356.16B.动态动力学拆分17外消旋体的动态动力学拆分K.Yamamoto,K.Oishi,I.Fujimatsu,Appl.Environ.Microbiol.,1991.57.302818将生物催化剂应用于有机合成是目前最吸引人的研究领域。是有机化学与生物学

7、密切联系的交叉学科。符合绿色化学的发展方向。三、酶催化的有机合成反应19酶催化的有机反应类型水解反应氧化反应还原反应C-C键形成反应20区域选择性酯水解C.Dinkel,M.Moody,C.Schultz,Angew.Chem.Int.Ed.Engl.2001,40,3004.21酯酶的动态动力学拆分22区域选择性酯化M.Schudok,G.Kretzschmar,TetrahedronLett.1997,38,387.23去对称化G.M.Ramos-Tombo,X.Busquets,O.Ghisalb