有机介质中酶促有机化学反应.docxVIP

有机介质中的酶促有机反应摘要: 综述了有机介质中酶促有机化学反应的优点，反应的条件，有机介质对酶反应的影响，以及有机介质酶促反应在有机反应及药物合成中的应用。关键词：有机介质 酶促反应 有机化学反应 药物合成Abstract: Review introduces the advantages of enzymatic organic chemical reactions in organic medium, reaction conditions, organic medias influence on the enzyme reaction, and organic medium enzymatic reaction in organic chemistry and the application of the drug synthesis.Key words: organic medium enzymatic reaction organic chemical reactions drug synthesis有机介质中的酶促反应概述1.1有机介质酶促反应的优点 传统观念认为[1] [3],酶促反应是在水溶液中进行的，又知道水是极性分子，酶只能在极性溶剂中反应，有机溶剂是酶的变性剂，使用有机溶剂时应尽可能短时间内去除，再把酶溶于水中，以防止酶的变性。随着酶应用技术研究的深入,酶作为一种高效催化剂逐渐向更广泛的应用方面发展，1984年猪胰脂肪酶应用于有机溶剂中进行催化反应,结果发现其具有较高的催化活性和极高的热稳定性,这一发现开辟了有机相酶促反应这一新的领域。从此酶的应用环境从水介质扩展到有机介质。酶在有机溶剂中不仅保持其生物活性,而且还有许多突出的优点[1]:(1)增加某些有机底物的溶解度从而提高底物浓度和产物浓度;(2)有机溶剂影响反应的平衡, 可控制反应向产物合成方向移动;(3)减少水介质可能带来的副反应;(4)酶在有机介质中的热稳定性增加。在有机介质中脂肪酶可催化许多类型的反应,包括酯化反应、酯交换反应、内酯化反应、多肽合成、聚酯合成、外消旋化合物的动力学拆分及前手性化合物的合成等。1.2 有机介质酶促反应的条件1.2.1必需水[1] [2] 1.概念 紧紧吸附在酶分子表面，维持酶催化活性所必需的最少量水，亦称结合水或者束缚水2.含量[1] 一般因酶分子本身，或溶剂系统不同而有所不同。如脂肪酶有几个水分子，胰凝乳蛋白酶几十个水分子，多酚氧化酶几百个水分子。另外同一个酶在不同溶剂系统中含水量也不同。如胰凝乳蛋白酶在甲苯中含水0.5%，在氯仿等系统中，含水1.0%，酶活性最高。3.重要性 水是保证酶催化反应的必需条件，酶活性构象的维系与水分子的氢键效应密切相关，与酶分子紧密结合的一单层水分子对催化作用非常重要，而其他的水则没那么重要,也就是说只要必需水不丢失，其他大部分水可由有机溶剂代替。有机介质中的酶反应从微观上说就是水的酶反应。1.2.2酶的选择1、酶种类的选择：脂肪酶、蛋白酶、次黄嘌呤氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等。除与酶有关，还与酶-底物、产物-溶剂间关系有关。2、酶形式的选择 （1）酶粉 例如：有人研究a-胰凝乳蛋白酶在酒精中转酯反应，发现催化活性随反应体系中酶量的减少而显著增加。（2）化学修饰酶 例如：SOD酶经糖脂修饰后变成脂溶性，它对温度、pH、蛋白酶水解的稳定性均高于天然SOD。（3）固定化酶 把酶吸附在不溶性载体上（如硅胶、硅藻土、玻璃珠等）制成固定化酶，其对抗有机介质变性的能力、反应速度、热稳定性等都可提高。1.2.3 溶剂及反应体系的选择1.水溶性有机溶剂：甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、甘油、丙酮、乙晴等。2.水不溶性的有：石油醚、己烷、庚烷、苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、乙醚、戊醚等。3.酶促反应有机介质体系：（1）单相共溶剂体系（水/水溶性有机熔剂）（2）两相体系（水/水不溶性有机溶剂）（3）低水有机溶剂体系（有机溶剂体系）（4） 反胶束体系1.2.4 pH选择和离子强度的影响[3] （1）pH选择：在有机溶剂的环境中，不会发生质子化及脱质子化的现象。酶在水相的pH值可在有机相中保持，同一种酶不同来源，对pH值敏感程度大不相同。（2）离子强度影响 随冻干时用的缓冲溶液离子强度增大，酶活性会增大。1.3 有机介质对酶性质的影响1.3.1 稳定性 在低水有机溶剂体系中，酶的稳定性与含水量密切相关。一般在低于临界含水量范围内，酶很稳定，含水量超出临界含水量后酶稳定性随含水量的增加而急剧下降。1.3.2 活性（1）单相共溶剂体系中，有机溶剂直接作用于酶。有些酶的活性会随着某些有机溶剂浓度升高而增大，在某一浓度（最适浓度）达到最大值；若浓度再升高，则活性下降。（2）低水有机