酶非水相催化理论讲义及应用特性.pptVIP

这些孩子出生时就四肢短小，像海豹。这是因为他们的妈妈在怀上他们的早期，往往是刚刚怀孕的头3个月，吃了一种人工合成的叫“反应停”的药，这是一种在50年代末60年代初全球46个国家(主要是西方国家、日本、一些南美和非洲国家)最为广泛使用的抗妊娠反应的药物。中国因正被西方国家围堵，幸免于难。全球共有大约1万2千个这种四肢短小的孩子，现在他们大都已人到老年。因为四肢短小，他们的生活很难自理。 不幸的是，这些海豹肢症的患者结婚后生下的孩子也可能出现一模一样的症状! 人类由于自身的原因造成的灾难有时竟要下一代来承担! * 第七章 酶非水相催化 1、酶非水相催化的几种类型 2、有机介质反应体系 3、有机溶剂中酶催化作用的影响因素 6、有机介质中酶催化的应用 Go Go Go Go 本章内容： √ 4、酶在有机介质中的催化特性 5、有机介质中酶的应用形式 Go Go √ √ 水是酶促反应最常用的反应介质。 但对于大多数有机化合物来说，水并不是一种适宜的溶剂。因为许多有机化合物(底物)在水介质中难溶或不溶。 由于水的存在，往往有利于如水解、消旋化、聚合和分解等副反应的发生。 是否存在非水介质能保证酶催化？？ 1984年，克利巴诺夫（Klibanov）等人在有机介质中进行了酶催化反应的研究，他们成功地在利用酶有机介质中的催化作用，获得酯类、肽类、手性醇等多种有机化合物，明确指出酶可以在水与有机溶剂的互溶体系中进行催化反应。 长期以来，人们一直认为酶是水溶性生物大分子，只能在水溶液中发挥其催化功能，而有机介质会使酶活性丧失。这种传统思想极大地限制了酶学的发展。1984年Zaks A和 Klibanov A.M 首次发表了关于非水相介质中脂肪酶的催化行为及热稳定性的研究报道，引起了广泛的关注。传统的酶学领域迅速地产生了一个全新的分支——非水酶学(nonaqueous enzymology)。 早在20世纪初，Ｅ.Ｂourquelot等曾经将乙醇、丙酮类的有机溶剂加到酶的水溶液中，进行非水介质中酶催化的尝试。 1975～1983年间Ｂ.Ｃ.Ｂuckland和Ｋ.Ｍartinek等做了将微生物细胞、游离酶和固定化酶用于有机溶剂中合成酯和类固醇及甾醇转化的探索。 一、非水介质酶催化发展情况 第一节　酶非水相催化的概况 直到1984年，非水溶剂中酶催化的研究才取得了突破性的进展。 此后十几年来，酶在非水介质中催化反应的研究十分活跃。 二、酶非水相催化的几种类型 1、有机介质中的酶催化 2、气相介质中的酶催化 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、产物两者或其中之一为疏水性物质的酶催化作用。 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。 温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体(supercritical fluid)。 超临界流体的许多物理化学性质介于气体和液体之间，并具有两者的优点，如具有与液体相近的溶解能力和传热系数，具有与气体相近的黏度系数和扩散系数。同时它也具有区别于气态和液态的明显特点： （1）可以得到处于气态和液态之间的任一密度； （2）在临界点附近，压力的微小变化可导致密度的巨大变 化。 3、超临界介质中的酶催化 离子液（ionic liquids）是由有机阳离子与有机（无机）阴离子构成的在室温条件下呈液态的低熔点盐类，挥发性低、稳定性好。 与传统的有机溶剂不同的是，离子液体没有蒸汽压，但是有很好的溶解性，热稳定范围很宽，超过液态温度范围（≤300℃） 。 4、离子液介质中的酶催化 氯化1-甲基-3-乙基咪唑盐 1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐 酶非水相催化的几种类型 1、有机介质中的酶催化 2、气相介质中的酶催化 3、超临界介质中的酶催化 4、离子液介质中的酶催化 小结： √ 第二节 有机介质反应体系 有机溶剂与水形成均匀的单相溶液体系 酶、底物和产物都能溶解在这种体系中。 一、常见的有机介质体系 用非极性有机溶剂取代所有的大量水，使固体酶悬浮在有机相中。 酶的状态可以是结晶态、冻干状态、沉淀状态，或者吸附在固体载体表面上。 2、水－与水互溶有机溶剂（均一体系） 1、微量水－非极性有机溶剂(微水介质体系) . . . . . . . . . . . . . . . 　 　“水包油”和“油包水” 由含有溶解酶的水相和一个非极性的有机溶剂(高脂溶性)相所组成的两相体系。 3、水－非极性有机溶剂（两相体系） 4、胶束体系和反胶束体系 . . . . . . . . . . . . . . . E E E S 水相 E （正）胶束体系：表面活性剂的极性段朝外，非极性端朝内