第九单元 酶的非水相催化.pptVIP

第九章 酶的非水相催化 第一节 酶非水相催化的研究概况 酶的非水相催化主要包括以下几种 一、有机介质中的酶催化 二、气象介质中的酶催化 三、超临界流体介质中的酶催化 四、离子液介质中的酶催化 一、有机介质中的酶催化 有机介质中的酶催化是指酶在含有一定量水的有机溶剂中进行的催化反应。 适用于底物、产物或者其中之一为疏水性物质的酶催化作用。 酶在有机介质中由于能够基本保持其完整的结构和活性中心的空间构象，所以具有催化功能。 酶在有机介质中起催化作用时，酶的底物特异性、立体选择性、区域选择性、键选择性和热稳定性等都有所改变。 二、气相介质中的酶催化 气相介质中的酶催化是指酶在气相介质中进行的催化反应。 适用于底物是气体或者能够转化为气体的物质的酶催化反应。 由于气体介质的密度低，扩散容易，所以酶在气象介质中的酶催化作用与在水溶液中的催化作用有明显的不同特点。 三、超临界流体介质中的酶催化 超临界流体介质中的酶催化是指在超临界流体中进行的催化反应。 超临界流体是指温度和压力超过某物质超临界点的流体。 对应用于酶催化反应的超临界流体的要求： 应当对酶的结构没有破坏作用; 对催化作用没有明显的不良影响； 具有良好的化学稳定性，对设备没有腐蚀性； 超临界温度不能太高或太低，最好在室温附近或在酶催化的最适温度附近； 超临界压力不能太高，可节约压缩动力费用； 超临界流体要容易获得，价格也要便宜。 四、离子液介质中的酶催化 离子液介质中的酶催化是指酶在离子液中进行的催化作用。 离子液是由有机阳离子与有机（无机）阴离子构成的在温室条件下呈液态的低熔点盐类，挥发性低、稳定性好。 酶在离子液中的催化作用具有良好的稳定性和区域选择性、立体选择性、键选择型等显著特点。 1984年，克里巴诺夫（klibanov） 产物是:酯类、肽类、手性醇等有机化合物 结论:酶可以在水与有机溶剂的互溶体系中进行催化反应； 也可以在水和有机溶剂组成的双液相体系中进行催化反应； 还可以在只含有微量水的有机介质（microaqueous media,又称为微水介质）中进行催化反应。 此后，人们对有机介质中酶的催化作用进行了许多研究，表明酯酶、脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶等水解酶，过氧化氢酶、过氧化物酶、醇脱氢酶、胆固醇氧化酶、多酚氧化酶、细胞色素氧化酶等氧化还原酶以及醛缩酶等转移酶中的十几种酶都可以在适当的有机溶剂介质中起催化作用。 而且酶在有机介质中的热稳定性比水溶液中显著提高。 第二节 有机介质中水和有机溶剂对酶催化反应的影响 有机介质反应体系包括: （一）微水介质体系 （二）与水溶性有机溶剂组成的均一体系 （三）与水不溶性有机溶剂组成的两项或多项体系 （四）（正）胶束体系 （五）反胶束体系 （一）微水介质体系 微水介质体系是由有机溶剂和微量的水组成的反应体系，是在有机介质酶催化中广泛应用的一种反应体系。 微量的水主要是酶分子的结合水,另外有一部分水分配在有机溶剂中。 由于酶分子不能溶解于疏水有机溶剂，所以酶以冻干粉或固定化酶的形式悬浮于有机介质中，在悬浮状态下进行催化反应。 通常所说的有机介质反应体系主要是指微水介质体系。 （二）与水溶性有机溶剂组成的均一体系 这种均一体系是由水和极性较大的有机溶剂互相混合组成的反应体系。 酶和反应底物都是以溶解状态存在均一体系中。 能在该反应体系的进行催化反应的酶较少。 然而该体系近几年来却受到人们的极大关注这是因为辣根过氧化物酶(HRP)可以在此均一体系中催化酚类或芳香胺类低物聚合生成聚酚或聚胺类物质。 这些聚酚，聚胺类物质在环保黏合剂，导电聚合物和发光聚合物等功能材料的研究开发方面的应用引起了人们极大的兴趣。 （三）与水不溶性有机溶剂组成的两项或多项体系 这种体系是由水和疏水性较强的有机溶剂组成的两项或多相反应体系。 游离酶亲水性底物或产物溶解于水相，疏水性底物或产物溶解于有机溶剂相。 如果采用固定化酶，则以悬浮形式存在两相的界面。 催化反应通常在两相的界面进行。一般适用于底物和产物两者或其中一种是属于疏水化合物的催化反应。 （四）（正）胶束体系 胶束又称为正胶束或正胶团，是在大量的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水包油的微小液滴。 表面活性剂的极性端朝外，非极性端朝内，有机溶剂包在液滴内部。 反应时酶在胶束外面的水溶液中，疏水性的底物和产物在胶束内部，反应在胶束的两相界面中进行。 （五）反胶束体系 反胶束又称为反胶体团，是指在大量与水不相混溶的有机溶剂中，含有少量的水溶液，加入表面活性剂后形成的油包水的微小液滴。 表面活性剂的极性端朝内，非极性端朝外，水溶液包在胶束内部。 反应时酶分子在反胶束内部的水溶液，疏水性底物或产物在反胶束外部，催化