酶在有机合成中的应用进展
酶学研究的新进展与应用前景

酶学研究的新进展与应用前景酶学作为生物化学的重要分支学科,一直受到科学家们的广泛关注。
酶是生物体内各种化学反应的催化剂,具有高效、特异性和可控性等特点,因此在医药、工业、环保等领域都具有重要的应用价值。
近年来,随着分子生物学、基因工程和生物晶体学等技术的发展,酶学研究取得了一系列突破性进展,同时也给酶学的应用前景带来了新的机遇和挑战。
一、酶学研究的新进展1. 酶的结构与功能研究生物晶体学技术的进步,使得科学家们可以高分辨率地解析酶的三维结构,加深对酶催化机制的理解和探究。
同时,在结构和功能的相关性方面也得到了深入的研究。
例如,最近一项研究发现人体中一种名为Itaconase的酶,可以将吡咯烷酮转化为丙烯酸,该过程对细胞代谢有重要意义。
这项发现揭示了酶的结构与功能之间的紧密联系,也为发掘新的生物催化反应提供了新思路。
2. 酶的进化研究生物体内的酶在长期的进化过程中,逐渐形成了丰富的多样性。
研究不同物种酶的特性和分化路径,有助于揭示酶的进化机制和适应环境的方式。
近来的研究表明,酶家族和基因家族的扩张与收缩,主要受到复制机制、自然选择和基因重组等因素的影响。
同时,比较酶家族和基因家族的演化,可以增加对生物种群进化的认识。
3. 酶的催化机理研究酶对化学反应的催化机制一直是酶学研究的中心问题。
近年来,随着理论计算、光谱学和微观动力学等技术的发展,研究人员对酶的催化机理有了更深入的认识。
例如,最近的一项研究证实了酶催化反应中的亲核攻击能够通过核子挪移(即原子的转移)的方式实现。
这一发现提供了新的理论基础,可以推动酶学的更深入研究和应用。
二、酶学研究的应用前景1. 医药领域由于酶具有高效、特异和可控的特性,成为医药领域的重要催化剂。
例如,酶抑制剂可以抑制某些疾病的发生,如癌症、糖尿病、肝炎等。
另外,酶在药物合成、药代动力学、药物传输等方面也有着重要的作用。
例如,酶可用于合成特定的药物分子,同时可以加速药物分子的代谢和排泄,从而减少不良反应和毒性。
有机合成化学新进展

有机合成化学新进展引言有机合成化学是研究有机化合物的合成方法和反应机理的学科,被广泛应用于药物合成、材料科学、农业化学等领域。
随着科学技术的不断进步,有机合成化学也不断取得新的突破和进展。
本文将介绍近年来有机合成化学领域的一些新进展。
进展一:可持续发展的绿色化学合成绿色化学合成是有机合成化学中的一个重要方向。
在传统的有机合成过程中,常常需要使用大量的有毒有害溶剂和试剂,产生大量废弃物。
然而,设计和开发环境友好的绿色合成方法已经成为有机合成化学的研究热点。
近年来,研究人员提出了许多新的绿色合成方法。
例如,使用可再生原料作为起始物质,采用催化剂或可再生能源驱动反应,减少或避免使用有毒溶剂和试剂。
此外,还有一些新的绿色合成策略,如超声波辅助合成、微波促进合成、流动化学合成等。
这些方法不仅提高了反应的效率和选择性,还减少了对环境的影响。
进展二:金属催化合成反应的探索金属催化合成反应是有机合成化学中的另一个重要领域。
金属催化合成反应可以通过引入金属催化剂来促进反应的进行,提高合成效率和反应选择性。
近年来,研究人员在金属催化合成反应方面取得了重要的突破。
例如,Palladium催化的羰基化反应在有机合成中得到广泛应用。
这种反应可以将碳氢键转化成碳氧键,从而构建复杂的有机分子。
除了Palladium,还有其他金属催化剂,如钯、钌、铑等,被用于合成化学的各个领域。
金属催化合成反应的发展不仅扩展了有机合成的反应类型,还提高了合成的效率和可控性。
金属催化反应的研究还在不断发展,可以预见,在未来的研究中,会有更多新的金属催化反应被发现和应用于有机合成化学中。
进展三:生物催化合成反应的应用生物催化合成反应是一种利用酶或细胞催化剂进行合成的方法。
它具有高效率、高选择性和环境友好等优点,因此受到了广泛的关注。
生物催化合成反应可以用于合成各种天然产物和药物,如激素、抗生素和酶类制剂等。
此外,生物催化合成反应还可以用于制备高附加值化学品、生物燃料和生物塑料等。
酶制剂的应用现状及发展趋势

1、生物制药:工业酶制剂在生物制药领域的应用主要包括抗生素、维生素、 氨基酸等药品的生产过程。利用工业酶制剂的催化作用,可以提高药品的生产效 率和产品质量。
2、化工:工业酶制剂在化工领域的应用主要包括有机合成、石化、精细化 工等。利用工业酶制剂的专一性和高效性,可以实现某些传统化工生产难以完成 的任务。
3、可持续发展
在可持续发展方面,酶制剂具有很好的应用前景。酶制剂的使用可以降低能 源消耗和环境污染,提高资源的利用率。未来,随着环保意识的不断提高,酶制 剂在环保、能源等领域的应用将得到更加广泛的和发展。
应用实践
1、生物医药领域
在生物医药领域,酶制剂的应用实践已经取得了显著的成果。例如,溶血栓 酶作为酶制剂的一种,可以有效治疗血栓性疾病。通过使用溶血栓酶,可以溶解 血栓并恢复血液流通,提高患者的生活质量。另外,酶制剂在抗生素、抗病毒药 物等方面的应用也在不断拓展。
4、安全性高:工业酶制剂在生产和使用过程中安全性较高,对人体和环境 危害较小。
随着环保意识的增强和生物技术的不断发展,工业酶制剂的市场需求量逐年 增加。预计未来几年,工业酶制剂市场规模将保持10%以上的增长速度。同时, 随着新产品和新应用的不断涌现,工业酶制剂的市场前景非常广阔。
五、工业酶制剂的研究现状
与传统的化工生产方式相比,工业酶制剂具有以下优势:
1、高催化效率:工业酶制剂具有极高的催化效率,能够大大缩短生产周期, 提高生产效率。
2、高度专一性:工业酶制剂具有极高的专一性,只对特定的底物进行催化 反应,有利于实现工业化生产。
3、环保友好:工业酶制剂属于生物催化剂,对环境友好,有利于降低生产 过程中的环境污染。
研究现状
1、工业领域
在工业领域,酶制剂主要应用于纺织、造纸、皮革、石化等行业。通过使用 酶制剂,可以提高生产效率和产品质量,降低能源消耗和环境污染。例如,在纺 织工业中,淀粉酶可以用于棉织物的退浆,减轻对环境的污染。
酶催化反应在有机合成中的应用

酶催化反应在有机合成中的应用第一章:引言酶催化反应被广泛应用于有机合成中,这是一种绿色、高效、高选择性的方法。
在有机化学领域,酶催化反应已经成为一项非常有前途的研究领域。
酶催化反应的广泛应用产生于现代生物化学、分子生物学和基因工程的进展,同时还得益于计算力学和分子模拟技术的发展。
本文将介绍酶催化反应在有机合成中的应用。
我将讨论酶催化反应的基本原理和反应机制,以及酶催化反应在合成天然产物、医药化学和工业化学中的应用。
此外,我将还将讨论酶催化反应与传统有机合成方法的比较和未来发展方向。
第二章:酶催化反应的基本原理和机制酶催化反应是指由酶催化剂催化的反应,酶是一类生物大分子催化剂,在酶的作用下,底物的反应速率显著增高。
酶是选择性催化剂,可以在温和的反应条件下进行快速和准确的化学转化反应。
酶催化反应的基本原理是在酶的作用下,底物分子进入酶的活性中心,形成酶底物复合物。
在复合物中,酶通过特定的作用力和相对位置、几何形态等多方面影响底物分子的反应。
酶催化反应的机理主要包括以下三个步骤:底物结合、过渡态结合和生成物释放。
在底物结合阶段,底物分子与酶活性中心上的氨基酸残基相互作用,形成酶底物复合物。
在过渡态结合阶段,酶通过调整底物分子的环境和几何条件,使得底物分子转变成一个稳定的过渡态结合物。
在生成物释放阶段,酶加速反应的倒数过程,生成物从活性中心中释放出来。
第三章:酶催化反应在天然产物合成中的应用酶催化反应在药物和化妆品行业中被广泛应用。
在天然产物合成中,酶催化反应可以用于合成复杂的分子结构和寻找具有特殊活性的分子。
酶催化反应在合成天然产物中的应用已经发展出多种方法,例如利用醇酸转移酶对羧酸和醛醇进行转化、利用脂肪酸羟化酶、细胞色素P450酶等对天然产物中的芳红酮、环醚、脱氧糖苷等进行转化。
第四章:酶催化反应在医药化学中的应用酶催化反应在医药化学中的应用范围很广,可以用于制备各种药物和生物活性分子。
由于酶催化反应具有高度选择性和效率,使得医药化学家能够开发出更多具有更好药效的药物,并能有效地降低对人体的副作用。
化学合成生物酶及其在化学合成中的应用

化学合成生物酶及其在化学合成中的应用生物酶是一类催化生物反应的蛋白质,在生物学领域有着重要的作用。
然而,在化学合成领域,化学家往往需要设计出新的反应条件或开发新的催化剂来完成一些复杂的化学合成反应。
因此,化学合成生物酶是一种具有潜在应用价值的催化剂,在有机合成和药物开发等领域上具有广泛的应用前景。
化学合成生物酶的构建为了实现生物酶在化学合成中的应用,化学家需要设计出一种通过合成的方法来构建生物酶的策略。
有两种方法可用于制备化学合成的生物酶:一种是从天然资源中提取并修饰生物酶,另一种是通过化学合成或蛋白工程技术构建新型生物酶。
第一种方法通过提取天然生物酶并进行化学修饰来构建合成酶。
通过这种方法,我们可以轻松地获得这些生物酶的化学结构信息,并使用改良的反应条件来增强它们的催化性能。
但是,在这种方法中,由于生物酶的天然来源限制了它的多样性,因此它没有太大的灵活性。
第二种方法是创造全新的生物酶。
化学家可以使用蛋白工程技术来合成或改变生物酶的催化活性。
这种方法可以用于合成一些难以获得的生物酶或在特定的催化反应中增强催化剂的活性。
但是,这种方法也需要花费大量的时间和金钱来进行深入的研究。
化学合成生物酶在化学合成中的应用化学合成生物酶在化学合成中的应用非常广泛。
在有机合成和药物开发领域,化学家们经常需要开发一些复杂和高效的化学反应,以便在有机合成中获得更高的产率和选择性。
此时,化学合成生物酶就成为了一个理想的催化剂。
以下是一些例子:1. 二氢吡喃环开闭反应二氢吡喃环的开闭反应是一种重要的化学反应,在有机合成和药物合成中具有广泛的应用。
吡啶受体生物酶是一类广泛存在于生物体中的催化剂。
它们具有良好的催化活性,在二氢吡喃环的开闭反应中发挥了重要的作用。
然而,由于吡啶受体生物酶是一种蛋白质,无法使用传统的化学合成方法进行合成。
因此,化学家们需要设计一种通过化学方法合成的生物酶来替代天然的生物酶。
2. 核苷酸基序的合成核苷酸基序是一类蛋白质和 DNA 中广泛存在的结构单元。
生物酶催化技术在有机合成中的应用

生物酶催化技术在有机合成中的应用有机合成是一门繁琐而且需要大量试验的科学,而生物酶作为催化剂可有效地缩短合成时间和改进反应选择性。
因此,越来越多的有机合成化学家开始采用酶催化技术来改进合成方法并满足更高的可控制性和效率要求。
在此篇文章中,我们将简单介绍酶催化技术在有机合成中的应用,并讨论它们的优缺点以及未来发展方向。
1. 酶催化技术在有机合成中的基本原理酶催化技术基于生物催化剂的化学反应,具有明显的差异与传统的无机催化。
酶是天然的催化剂,具有独特的化学活性和手性选择性能。
当酶与特定底物结合时,发生的化学反应可以非常快速地进行,并只产生所需反应物和产物,减少了产生副产物和废物的可能性。
此外,由于酶是高度专一性的化学催化剂,因此可以实现对底物和产物立体异构体、反应速度和选择性的高度控制。
2. 酶催化技术在有机合成中的应用酶催化技术在有机合成中的应用非常广泛,可涵盖许多化学反应,如水解、重排、氧化、还原和羧基화等。
在这些反应过程中,酶催化反应的反应条件通常更为温和,且产生的废物更少,并且有助于避免不受组织器官化学反应的产生。
因此,酶催化技术在现代有机合成中已成为一种非常有力的手段。
举一个简单的例子,糖酵酶可以将糖化合物转化为多种化合物,这在合成糖类药物和医用材料中非常有用。
产生的产物具有较高的选择性和样品纯度,因此可以简化前处理过程和实验流程,提高发现和设计新酶偶联试剂和化合物的速度。
3. 酶催化技术的优势和劣势酶催化技术在有机合成中具有很多优势。
首先,它比其他催化方法更为灵活,能应对多种不同的底物。
其次,酶催化具有较为温和的反应条件,可以在较低的温度和压力下进行化学反应。
此外,酶催化的可控制性也非常高,这能够使合成出的化合物具有更高的选择性和样品纯度,大大提高了生物合成的效率。
然而,酶催化也存在着一些劣势。
首先,酶的生产和纯化成本通常比较昂贵。
其次,酶催化过程的条件可能较为严格,只有一部分的化学反应能够与大规模工业生产相适应。
酶在生物合成中的作用与应用

酶在生物合成中的作用与应用酶是一种生物催化剂,其作用是促进化学反应的进行,通过调控底物转化到产物的速率来完成一系列的生物合成过程。
酶在生物体内起着重要的调节和控制作用,不仅参与蛋白质、核酸等大分子物质生物合成,还与酸碱平衡、物质代谢、能量转换等各个生命活动密切相关。
本文将从酶的定义、分类、应用领域等几个方面介绍酶在生物合成中的作用与应用。
酶的定义酶是一种蛋白质分子,具有特定的分子构造和活性中心。
它们能够催化化学反应的进行,使反应速率加快并降低反应活化能,因此被称为生物催化剂。
酶可参与复杂的生物合成过程,例如消化、呼吸和代谢等,它们可以控制生命活动中的各个步骤,决定物质的转化和利用。
酶的分类酶可按照反应类型、基质类型、反应速率、速率方程等多种方式进行分类。
按照反应类型可将酶分为氧化还原酶、转移酶、水解酶、合成酶等。
按照基质类型可将酶分为蛋白质酶、核酸酶、多糖酶等。
反应速率可将酶分为快速酶、慢速酶、中速酶。
速率方程可将酶分为米氏方程和麦克板林-明彻方程等。
酶在生物合成中的作用酶作为一种生物催化剂,在生物合成中起着至关重要的作用。
酶促进底物分子的排列和在特定的位置上与其他分子的结合,从而产生新的分子。
这个过程中,酶不会被消耗,随着反应的进行,酶分子会循环利用。
下面列举几个酶在生物合成中的作用。
1. 消化酶消化酶是一类能够分解食物中的大分子为小分子的酶,包括蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。
这些酶能够在肠道内将食物消化为单糖、二糖、氨基酸等小分子,从而被吸收入血液中,供身体细胞进行生命活动所需的物质。
2. 生物合成酶生物合成酶是一类能够将小分子有机物合成为大分子有机物的酶,例如DNA聚合酶、RNA聚合酶等。
这些酶能够将核苷酸单元连接成DNA或RNA的核糖骨架,构建起一个完整的基因或转录本。
3. 代谢酶代谢酶是一类在能量转换和物质代谢中起着关键作用的酶,例如乳酸酶、ATP酶等。
这些酶能够将能量形式的分子协助转化为代谢能量,同时也能够参与化学物质的代谢和转化。
酶及其在化工等领域中的应用

酶及其在化工等领域中的应用
酶是一种系统自然界中常见的有机催化剂,是植物、动物体内发生重要生物化学反应的重要物质。
它能够有效地调节各种代谢过程和合成过程,并具有许多重要的生物活性,能促进各种生物反应,使反应更快,得到更好的产物,因此在化工领域有广泛的应用。
首先,酶在化学结构方面的作用十分重要。
很多有机反应以及有机化学的发展都取决于酶的存在,比如酶催化醛酮反应,酶还可以改变化学保护基团,提高有机反应物活性,促进有机合成反应等等。
其次,酶还可以用来处理各种有机物质,提取有用的物质。
酶可以帮助分解有机物质,加快他们的断裂反应。
同时,它也可以在药物中进行影像诊断,为药物设计包装等工作。
此外,酶还可以在养殖业生产中应用,例如在禽畜养殖业中,可以利用某些微生物的酶提高蛋白利用率,加快鸡、鸭、乌骨鸡等动物的生长。
综上所述,酶在化工领域中有着广泛的应用,可以帮助人们更准确地进行各种反应,加快反应进程,把有机物转化为高品质的产品,并且在养殖业中也有得天独厚的优势,可以为禽畜的生长提供保证。
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酶在有机合成中的应用进展许广帅(化工学院化工一班)摘要:由于有机溶剂易使酶蛋白变性、失活或抑制其反应,因此,长期以来,形成了一个概念:酶反应需在水溶液中进行。
尽量避免使用有机溶剂。
随着酶学研究的进展。
经过近十年的大量研究,人们发现。
只要条件合适,酶在有机溶剂中是完全能够起催化反应的。
1985年欧洲生物技术联合会召开了“生物催化剂在有机合成中的应用,随后又组织了“有机相中的酶催化讨论会,引起了与会科学工作者扳太的兴趣。
近年来。
有机合成化学领域的一个重大进展就是应用微生物或酶进行催化反应。
由于酶催化反应具有高度的专一性,使得这种合成与转化在合成化学领域中具有很大的理论价值和应用潜力。
关键词:酶、有机溶剂、生物催化剂、催化反应Abstract: Because the organic solvent is easy to make enzyme protein denaturation and inactivation or inhibit the reaction, therefore, for a long time, form a concept: enzyme reaction should be carried out in aqueous solution. Try to avoid using organic solvent. With the progress of the enzymology. After nearly 10 years of research, people found. As long as conditions are right, enzymes in organic solvents is fully capable of catalytic reaction. In 1985 European biotechnology federation held a \"the application of biological catalyst in organic synthesis, and then organized\" seminar on enzyme catalysis in the organic phase, aroused the interest of the scientific workers pull too. In recent years. A significant progress in the field of organic synthesis chemistry is the application of microorganism or enzyme catalytic reaction. Because the enzyme catalytic reaction are highly specific, makes the synthesis and transformation in the field of synthetic chemistry has great theory value and application potential.Key words:Enzyme, organic solvents, catalysts, catalytic reaction1 前言酶除作用于天然底物外,还可作用于与其底物结构相似的物质发生非自然催化,从而构戚了一个特殊的化学合成新锈域。
通过酶催化可以完成各种各样的化学反应,如:氧化、脱氢、还原、脱氨、羟基化、甲基化、环氧化、脂化、酰胺化、磷酸化、开环反应、异构化、侧链切除、缩合以及卤代等反应。
由于酶催化较化学法催化具有区域选择性、立体选择性、条件温和、反应速度快等优点,因此形成了生物学与化学边缘领域中十分引人注意的,研究非常活跃的重要课题,并已出现许多科研成果。
实际上,酶催化已经应用于制药、精细化工、食品添加剂以及日用化合物等的合成。
2 酶在有机合成中的应用多肽合成、脂类合成、抗生素的修饰、有机酸、光学活性氨基酸的制备、日用化合物生产。
2.1卤过氧化物酶2.1.1卤化反应氯是目前地球上含量最多的卤素,其次是溴和碘。
卤素被有机体用来产生卤素代谢产物,从哺乳动物体内的甲状腺激素到某些植物产生的有毒的氟化脂肪酸。
藻类,特别是海藻是目前最丰富的卤素代谢产物的来源1221。
海藻在卤过氧化物酶的帮助下合成了卤化合物。
这些化合物包括吲哚、萜、酚类、挥发性的卤代烃等。
卤化酶所产代谢物大都具有生物学的抗真菌、抗细菌、抗病毒和抗炎的活性,例如卤代的吲哚,具有抗炎和抗癌的活性。
卤化反应可以被亚铁血红素卤过氧化物酶以及钒卤过氧化物酶和细菌卤过氧化物酶所催化。
早在1961年,Hager等∞l就报道了CPO能和B一酮酸发生卤化反应。
卤化作用的代表是氯过氧化物酶催化的卡尔里霉素的生物合成1241。
近年来,由于具有可以卤化一系列有机化合物的力,卤过氧化物酶引起了商业和药学界的浓厚兴趣。
由卤过氧化物酶催化的卤化反应缺乏立体特异性,这与无酶卤化反应是一致的,具体的细节仍有争论闭,但某些糖烯的区域选择性溴化反应例外倒。
糖烯在氯过氧化物酶、HX(卤化氢)和H:O:存在下反应生成相应的2一脱氧一2一溴糖,且具有高的区域和立体选择性。
该化合物是非常有用的生物活性糖类和合成纤维,此方法对于卤代糖类的合成是一种新的方法。
2.1.2氧化反应炔在各种化合物的合成中是一个非常重要的中间体。
已经研究了很多炔上三键的氧化反应。
然而,对于氧化炔丙基的例子并不多。
手性丙炔醇是对应选择性合成复杂分子(特别是生物学活性物质)的重要标准部件。
Hager等[271报道了CPO在H20:或TBHP(叔丁基氢过氧化物)的存在下,催化氧化2一炔到醛的反应。
从炔到醛的炔丙基氧化过程中,不对称的炔丙醇作为一个中间体。
在H:0:和CPO的水溶液中,醇完全、快速地转化成了醛(92%~95%)。
在己烷(或乙酸乙酯)和缓冲溶液(pH=5.0)的两相体系里,CPO可以催化一系列伯醇生成相应的醛阎。
CPO也可以不对称地催化前手性的l,3一环己二烯,反应有高的对应选择性,且有很高的产率。
2.1.3环氧化作用环氧化合物是非常重要的有机合成中间体。
通过官能团转化反应,可以从环氧化合物制备一系列不同结构的手性化合物。
目前,工业应用的烯烃环氧化合成环氧化合物的方法主要有氯醇法和Halcon法。
在氯醇法中,合成反应会产生大量含CaCl:及各种有机氯化物的废水,造成严重的环境污染,而且设备腐蚀严重;Halcon法工艺流程太长,投资大,对原料质量要求较高,操作条件严格,且联产品多,故这两种生产方法均不能满足可持续发展的要求。
随着人们对环保的日益重视及对环氧化产品需求的不断增加,发展工艺简单、污染小的绿色环氧化合物合成新工艺显得更为迫切1291。
应用于烯烃环氧化的酶主要有氯过氧化物酶(chloroperoxidase)和单加氧酶(monooxygenase)。
自从发现CPO能作为一种环氧化反应的催化剂以来,这个反应的选择性和产率一直是人们关注的问题。
研究发现,CPO能催化各种烯烃的不对称环氧化,且有很高的产率和对映选择率。
另外,CPO还可以催化茚,经过茚二醇中间体。
直接衍生出手性环氧化物[30l]。
总结:卤过氧化物酶能催化多种反应,且催化的多数反应以立体特异性的方式实现。
此外,催化反应条件温和,无环境污染,应用前景广阔。
但是,当H20:氧化剂浓度高时,容易失活;且大多底物水溶性差。
近年来,已经开发了一些方法来改善这些不利因素,例如:C矿、M矿等多种离子可以提高无辅基卤过氧化物酶的稳定性、耐热性和耐有机溶剂的能力例;利用抗氧化剂来提高氯过氧化物酶的操作稳定性I拥。
因此,对卤过氧化物酶进行修饰、改进将是今后发展的重要方向。
随着研究的不断深入,相信在不久的将来,卤过氧化物酶必将成为现代合成化学和医药工业中重要的手性催化剂。
2.2氰基水解酶2.2.1氰基水解酶简介早在三十年代,为了解释一些化学合成的氰基衍生物对植物生长的促进作用,就有人提出某些植物器官能将氰化物转化成酸。
哈佛大学的 Thimann 和 Mahadeven认为这是一个酶促反应,并于1964年从大麦叶子中正式分离到这个酶,定名为氰基水解酶。
目前的研究表明,腈化物的酶水解通过两种途径:一是通过氰基水解酶将氰基直接转化成羧酸,二是先通过氰基水合酶;将氰基转化成酰胺,再通过酰胺酶的作用转化成羧酸。
通常所说的广义的氰基水解酶即包括这两种途径所涉及的三种酶。
本文除特别指出外,均指广义的氰基水解酶。
2.2.2氰基水解酶在有机合成中的应用在有机合成中,常常需要水解氰基时不伤害其它可水解基团,如酰基、缩醛、醚键等。
Faber小组在对固定化酶SP409的研究中发现,这种复合酶对乙酯,磷酸酯类底物显示出了化学选择性,而对甲酯及酰基取代的底物则不具有选择性(Figure4),酯键也水解了,这可能是由于SP409不纯,含有能使甲酯和乙酰基水解的酯酶。
氰基水解酶的工业应用氰基水解酶的温和高效特点使之在工业生产上有很重要的应用价值。
当今最主要的工程应用是日本Nitto公司的丙烯酰胺工程(Figure20),年产已达30000吨。
在这项工程中,酶催化与传统的酸水解相比具有绝对优势,不仅能有效地将反应中止在第一步,不致生成丙烯酸,而且产率可达100% ,远远高于传统酸水解的65% ,同时可以避免在中和强酸时生成的副产物硫酸铵。
2.3微生物环氧化合物水解酶2.3.1催化机理环氧化合物水解酶是一种a/B-折叠型水解酶,遵循两步催化机理:(1)酶的天冬氨酸残基亲核进攻环氧乙烷中的一个碳原子,形成一个共价结合的酯中间体;(2)在酶的作用下,一个水分子被激活,将酯中间体水解成产物。
Rink等的研究发现,细菌A.radiobacter幻妇灯环氧化合物水解酶的Aspl07(亲核进攻作用)、Asp246(辅助组氨酸残基发挥作用)和His275(活化水分子)3个氨基酸残基组成了该酶三位一体的催化功能。
2.3.2有机合成上的应用随着被发现的微生物环氧化合物水解酶种类的增多,其应用方面的研究也不断深入。
许多实验研究已经扩大到生物反应器中,光学活性环氧化合物的制备规模已经达到几十克的水平。
在这些拆分反应中,不仅使用了生物反应器,而且采用了高底物浓度、两相体系,甚至用自来水代替缓冲液等多种新的方法,展现了良好的应用前景。
WeUem等““报道了在水一有机溶剂两相体系中,利用酵母细胞硒。
出n ck咖“出环氧化合物水解酶进行了大规模的拆分反应,获得了高浓度(0.9ml,L)、高光学纯度(98%ee)的(s)一1,2一环氧己烷(6.5g,30%收率)。