酶的非水相催化ctgu-閱讀頁(yè)
2025-01-21 09:42本頁(yè)面
【正文】 酶分子的必須水層，催化反應(yīng)速度也不高。 ?有機(jī)溶劑與反應(yīng)的匹配性 （即相容性）（包括反應(yīng)產(chǎn)物與溶劑的匹配性，極性產(chǎn)物傾向于保留在酶附近，可能引起產(chǎn)物抑制或不必要的副反應(yīng)發(fā)生。 ?有機(jī)溶劑對(duì)酶催化反應(yīng)是惰性的 例：酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)涉及到醇對(duì)于酯的親核攻擊而產(chǎn)生另一種酯，如果溶劑也是酯，就會(huì)生成以溶劑為基礎(chǔ)的酯，如果溶劑是醇，也會(huì)得到類(lèi)似結(jié)果。 ?要通過(guò)試驗(yàn)確定反應(yīng)體系的最適水含量。 ?在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)控制反應(yīng)體系的水活度在～ 。在最適溫度下酶催化的反應(yīng)速度達(dá)到最大。 ?要注意的是酶與其它非酶催化劑一樣，溫度升高時(shí)，其立體選擇性降低。 ?在有機(jī)介質(zhì)中，酶的催化活性與酶在緩沖溶液中的 pH值和離子強(qiáng)度有密切關(guān)系。 ?通過(guò)調(diào)節(jié)緩沖溶液 pH和離子強(qiáng)度的方法對(duì)有機(jī)介質(zhì)中酶催化的 pH值和離子強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 手性藥物兩種對(duì)映體的藥理作用 藥物名稱(chēng) 有效對(duì)映體的作用 另一種對(duì)映體的作用 普萘洛爾（ Propranolol） 萘普生（ Neproxen） 青霉素胺（ Penicillamine） 羥基苯哌嗪 (Dropropizine) 反應(yīng)停（ Thalidomide） 酮基布洛芬（ Ketoprofen） 喘速寧（ Trtoquinol） 乙胺丁醇（ Ethambutol） 萘必洛爾（ Kebivolol） S構(gòu)型，治療心臟病 ,β 受體阻斷劑 S構(gòu)型，消炎、解熱、鎮(zhèn)痛 S構(gòu)型，抗關(guān)節(jié)炎 S構(gòu)型，鎮(zhèn)咳 S構(gòu)型，鎮(zhèn)靜劑 S構(gòu)型，消炎 S構(gòu)型，擴(kuò)張支氣管 S,S構(gòu)型，抗結(jié)核病 右旋體，治療高血壓 ,β 受體阻斷劑 R構(gòu)型，鈉通道阻滯劑 R構(gòu)型，療效很弱 R構(gòu)型，突變劑 R構(gòu)型，有神經(jīng)毒性 R構(gòu)型，致畸胎 R構(gòu)型，防治牙周病 R構(gòu)型，抑制血小板凝集 R,R構(gòu)型，致失明 左旋體，舒張血管 1992年，美國(guó) FDA明確要求對(duì)于具有手性特性的化學(xué)藥物，都必需說(shuō)明其 兩個(gè)對(duì)映體在體內(nèi)的不同生理活性、藥理作用以及藥物代謝動(dòng)力學(xué)情況 。這大大推動(dòng)了手性藥物拆分的研究和生產(chǎn)應(yīng)用。 概念 ⒈ 光學(xué)活性物質(zhì)：能使平面偏振光旋轉(zhuǎn)的化合物為光學(xué)活性物質(zhì)。 ⒋ 外消旋體：等量對(duì)映異構(gòu)體的混合物沒(méi)有光學(xué)活性，成為外消旋體。通過(guò)外消旋體的拆分可得純的光緒活性物質(zhì)。酶是一類(lèi)具有催化活性的蛋白質(zhì)，本身就是手性物質(zhì)，因此可作為不對(duì)稱(chēng)合成的手性催化劑。 ?非生物拆分法：⑴ 機(jī)械分離法；⑵ 形成和分離對(duì)映體異構(gòu)法；⑶ 色譜分離法；⑷ 動(dòng)力學(xué)拆分。 ⑴ 非水相酶反應(yīng)的應(yīng)用研究熱點(diǎn)是手性產(chǎn)品的合成和開(kāi)發(fā)。 工業(yè)應(yīng)用：奧地利的 Chemielinz 公司已從美國(guó)MIT 購(gòu)買(mǎi)了 Klibanov 教授的非水相酶催化法拆分a鹵代丙酸的專(zhuān)利許可，并建立了中試工廠，大批量生產(chǎn)光學(xué)活性除草劑中間體。 生物拆分法 ? 快： E+A→E+P ? 慢： E+B→E+Q 表征參數(shù)：對(duì)映體選擇率 底物中一對(duì)異構(gòu)體（同一個(gè)酶的兩種競(jìng)爭(zhēng)性底物）的 Vm/Km之比；反映某一拆分過(guò)程的效果，也表征酶選擇性的大小，是酶反應(yīng)的特征參數(shù)。 ?水中反應(yīng)合成率為 %以下； ?在乙酸乙酯和微量水組成的系統(tǒng)中，合成率可達(dá) 100%。 脂肪酶 位置選擇性酯化反應(yīng) OC H 2 O HO HO HO HO H+ R C H 2 C O O H吡啶DM FOC H 2O HO HO HO HR C H 2 C O O葡萄糖苷 6O?；苌锸且环N可生物降解的非離子表面活性劑，它可以用脂肪酸和葡萄糖苷在脂肪酶催化下進(jìn)行選擇性酯化得到： 糖酯的合成 脂肪酶 消旋化合物選擇性酯化 + R 2 OHRR 1 C O O O HRorSR 1 C O O O HR 有機(jī)溶劑 脂肪酶 R1C O O R 2+H O O HR潛手性丙二醇以 2取代 1,3丙二醇和脂肪酸為原料，在有機(jī)溶劑介質(zhì)中用脂肪酶 (CCL)或豬肝酯酶（ PLE）催化酯化反應(yīng)，可得到較高光學(xué)純度的 R或 S酯?？梢员苊飧狈磻?yīng)的發(fā)生。內(nèi)酯可繼續(xù)反應(yīng)形成開(kāi)鏈寡聚物 .內(nèi)酯化產(chǎn)物形式主要取決于羥基酸的長(zhǎng)度外 ， 也取決于脂肪酶的類(lèi)型 、 溶劑及溫度等 。可以代替柴油作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料使用。 （ 3） 具有較好的潤(rùn)滑性能。 （ 5） 具有良好的燃料性能。 從生物質(zhì)到生物柴油 生物柴油生產(chǎn)裝備 美國(guó)生物柴油發(fā)展趨勢(shì) 生物柴油的生產(chǎn)方法 ? 目前生物柴油主要是用化學(xué)法生產(chǎn)， 采用酸、堿催化油脂與甲醇之間的轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，而生成脂肪酸甲酯 。但在反應(yīng)過(guò)程中使用過(guò)量的甲醇，而使后處理過(guò)程變得較為繁雜。 條件溫和，醇用量小、無(wú)污染排放。副產(chǎn)物甘油和水難于回收，不但對(duì)產(chǎn)物形成抑制，而且甘油對(duì)固定化酶有毒性，使固定化酶使用壽命短。 在有機(jī)溶劑中如何調(diào)節(jié)酶的催化活性和選擇性？ 何謂酶的非水相催化，非水相中酶的特性和酶促反應(yīng)的特點(diǎn)是什么？ 酶在非水介質(zhì)中進(jìn)行的催化作用稱(chēng)為酶的非水相催化。如底物專(zhuān)一性發(fā)生變化，具有對(duì)映體選擇性、區(qū)域選擇性、化學(xué)鍵選擇性；熱穩(wěn)定性提高，儲(chǔ)存穩(wěn)定性提高；最適 pH相近。 2．可提高酶的熱穩(wěn)定性。 4. 可控制底物專(zhuān)一性。 6. 可避免微生物污染。 什么是必需水和水活度，水如何影響非水相中酶的特性？ 緊緊吸附在酶分子表面，維持酶催化活性所必需的最少水量，稱(chēng)為必需水。 非水相酶反應(yīng)體系中水含量為水活度在— ，若水含量過(guò)高，則酶的穩(wěn)定性降低。所以，通常選用 2 ≤ lgP ≤ 5 的溶劑作為催化反應(yīng)
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