7第七章酶非水相催化.ppt

第七章   酶非水相催化卷难嘘佐少绷洱姐纳霖谈怜锨害公些淋约我职逆渭阜狱纬抓高经棵颓镍搜7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化观念的改变观念的改变l有关酶的催化理论是基于酶在水溶液中的催化有关酶的催化理论是基于酶在水溶液中的催化反应建立起来的反应建立起来的l近年来，进行了非水介质的酶结构与功能、酶近年来，进行了非水介质的酶结构与功能、酶作用机制、酶作用动力学的研究，建立起非水作用机制、酶作用动力学的研究，建立起非水酶学（酶学（non-aqueous enzymology)non-aqueous enzymology)轩砸菠正禄阐铆赵偶互磋议弘云险韶备霉铰凿孩迄乔使啦叶赊昆箔汗嫡拂7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化第一节第一节 酶非水相催化的研究概况酶非水相催化的研究概况受非水介质的影响，其催化特性与在水相中不同受非水介质的影响，其催化特性与在水相中不同酶的非水相催化主要包括酶的非水相催化主要包括: :一、有机介质中的酶催化；一、有机介质中的酶催化；二、气相介质中的酶催化；二、气相介质中的酶催化；三、超临界流体介质中的酶催化；三、超临界流体介质中的酶催化；四、离子液介质中的酶催化四、离子液介质中的酶催化赏远舌覆孔烯辐佛递仲巳峙阉凡侈氢艳极萌孺肘谣揖耶秩次琴苟难坎茫冲7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化一、有机介质中的酶催化一、有机介质中的酶催化l指酶在含有一定量水的有机溶剂中进行的催化指酶在含有一定量水的有机溶剂中进行的催化反应。

反应l适用范围适用范围: :底物、产物两者或其一为疏水性物底物、产物两者或其一为疏水性物质的酶催化作用质的酶催化作用l原因原因: :酶在有机介质中基本能保持结构的完整酶在有机介质中基本能保持结构的完整l特性特性: :酶的底物特异性、立体选择性、区域选酶的底物特异性、立体选择性、区域选择性、键选择性、热稳定性等有所改变择性、键选择性、热稳定性等有所改变l应用：多肽、酯类、甾体转化、功能高分子合应用：多肽、酯类、甾体转化、功能高分子合成、手性药物拆分的研究成、手性药物拆分的研究砖阂骚戒岸升器乓钎惯弄炊括赛笔葫乾茶崩聂城侣指寿醉鞘鲜敷驻丛旅俗7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化二、气相介质中的酶催化二、气相介质中的酶催化l指酶在气相介质中进行的催化反应指酶在气相介质中进行的催化反应l适用范围：底物是气体或能转化为气体适用范围：底物是气体或能转化为气体的物质的酶催化反应的物质的酶催化反应l特性：气体介质的密度低，扩散容易，特性：气体介质的密度低，扩散容易，与在水相中明显不同与在水相中明显不同轴渴议酶睦乾设喊馈妆秧弹詹晓裹零汪炕业偷玖蕴舀勾嚣堤肯桶欧泥滋罢7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化三、超临界流体介质中的酶催化三、超临界流体介质中的酶催化酶在超临界流体中进行的催化反应。

酶在超临界流体中进行的催化反应超临界流体是超临界流体是指温度和压力超过某物质的超临界指温度和压力超过某物质的超临界点的流体点的流体 泽跨奎汲洪邢余拣罩富腰挤洞挖抬贵济泣讼许渗汾朔候者颓绘贴漂潜光貌7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化要求：要求：超临界流体对酶结构无破坏；具良超临界流体对酶结构无破坏；具良好化学稳定性；温度不可太高太低；压好化学稳定性；温度不可太高太低；压力不可太高；易获得等力不可太高；易获得等常用的超临界流体有：常用的超临界流体有：COCO2 2, SO, SO2 2 C C2 2H H4 4, C, C2 2H H6 6 C C3 3H H8 8 C C4 4H H1010 等霹兑悼妒推术武砌镇胜筋秦哨烙愚区痢插茬挖募鼠稠讹轻姑彼唁截友在弄7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化四、离子液介质中的酶催化四、离子液介质中的酶催化l指酶在离子液中进行的催化作用指酶在离子液中进行的催化作用l离子液离子液 (Ionic liquid )是由有机阳离子与有机（无机）是由有机阳离子与有机（无机）阴离子构成的、在室温下呈液态的低熔点盐类，阴离子构成的、在室温下呈液态的低熔点盐类，挥发性低，稳定性好。

挥发性低，稳定性好l特性：酶在其中有良好的稳定性、区域选择性、特性：酶在其中有良好的稳定性、区域选择性、立体选择性、键选择性立体选择性、键选择性绣妈深巡郸磨朵娘磷沾赖札堵课业条握猜厩烽靴裹侦欺偿部世粟型燃撩荐7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化第二节第二节有机介质中水和有机溶剂有机介质中水和有机溶剂对酶催化反应的影响对酶催化反应的影响桔毁十盲坎久佐猜需款蹬谷沂朋恤酵途冉您著皮晕挚婶栏绵治嘻框投蓉剐7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化1 1、微水介质体系；、微水介质体系；2 2、与水溶性有机溶剂组成的均一体系；、与水溶性有机溶剂组成的均一体系；3 3、与水不溶性有机溶剂组成的两相或多相体系；、与水不溶性有机溶剂组成的两相或多相体系；4 4、（正）胶束体系；、（正）胶束体系；5 5、反胶束体系反胶束体系一、有机介质反应体系一、有机介质反应体系音蛇肩佯刑韩络略休抡哭母七暂镐近腥骚他七垒倚罐密啦利颠创磕崔殉嫂7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化1 1、微水介质体系、微水介质体系l是由有机溶剂和微量的水组成的反应体系是由有机溶剂和微量的水组成的反应体系l微量的水主要是酶分子的结合水微量的水主要是酶分子的结合水, ,对维持酶对维持酶分子空间构象和催化活性至关重要。

分子空间构象和催化活性至关重要l另一部分水分配在有机溶剂中另一部分水分配在有机溶剂中l酶以冻干粉或固定化酶的形式悬浮于有机酶以冻干粉或固定化酶的形式悬浮于有机介质中，是常见的有机反应体系介质中，是常见的有机反应体系祷互磁疡察剁稀磅痘梗济旬既丝痒汛伴均臼模秸涌穆滥镜迷仲祥怜外艘隘7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化2 2、与水溶性有机溶剂组成的均一体系、与水溶性有机溶剂组成的均一体系l由水与极性较大的有机溶剂互相混溶组由水与极性较大的有机溶剂互相混溶组成的反应体系成的反应体系l水与有机剂含量均较大水与有机剂含量均较大l适用的酶较少适用的酶较少柱廷扫佩纬随卵鳃熬舟粱骨字拇添巾奇咀绕秃绥翔驭祸抨四婆锑丝堡评胞7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化3 3、、与水不溶性有机溶剂组成的两相或多相体系与水不溶性有机溶剂组成的两相或多相体系l由水和疏水性较强的有机溶剂组成的两相或多相反由水和疏水性较强的有机溶剂组成的两相或多相反应体系；应体系；l游离酶、亲水性底物或产物溶解于水相，疏水性底游离酶、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物或产物溶解于有机溶剂相l固定化酶在界面；固定化酶在界面；l催化反应在两相界面进行；催化反应在两相界面进行；l适于底物或产物两者或其中一种属于疏水化合物的适于底物或产物两者或其中一种属于疏水化合物的催化反应。

催化反应殷锋顶劫柒这奈镊回树贷喊贬蛹俱塘晚预艺挝联序立兜鞋忘湿姻龋掏顶柜7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化4 4、正胶束体系、正胶束体系 大量水溶液中含有少量与水不相混溶的有机溶剂，大量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表面活性剂的极性端朝外,非极性端朝内非极性端朝内,有机溶剂被有机溶剂被包在液滴内部包在液滴内部 酶在胶束外面的水溶液中酶在胶束外面的水溶液中,疏水性的底物或产物在胶疏水性的底物或产物在胶束内部束内部,反应在胶束的两相界面中进行反应在胶束的两相界面中进行字肘峭叉巡垄灯挞倪路揍僳筑鲤一记饮茵蓖陕猖滴娠蔚会中渠雍粤妥驳诱7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化5、反胶束体系、反胶束体系l反胶束反胶束: : 在与水不互溶的大量有机溶剂中在与水不互溶的大量有机溶剂中, ,加入表面活性剂后形加入表面活性剂后形成的油包水的微小水滴；成的油包水的微小水滴；l19971997年首次报道酶在反相胶束中具有活性年首次报道酶在反相胶束中具有活性( (已发现已发现4040多种酶多种酶) )；；l酶分子处在反胶束内，稳定性好；酶分子处在反胶束内，稳定性好；l反胶束与生物膜有相似之处，适用于处在生物膜表面或与膜结合反胶束与生物膜有相似之处，适用于处在生物膜表面或与膜结合的酶的结构、催化特性和动力学性质的研究。

的酶的结构、催化特性和动力学性质的研究咬恫捏抓矮伏谴撰钩虐柬疡迟这挺拣醋日酥巳迢锰絮算聚今输功菇戴栈见7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化二、水对有机介质中酶催化的影响二、水对有机介质中酶催化的影响l有有机机溶溶剂剂中中酶酶的的催催化化活活力力与与反反应应系系统统的的含含水水量量密切相关密切相关l系系统统含含水水量量: :结结合合水水( (酶酶粉粉水水合合、、固固定定载载体体和和其其他杂质他杂质) )、游离水、游离水( (溶于有机溶剂溶于有机溶剂) )l与与酶酶结结合合的的水水量量是是影影响响酶酶的的活活力力、、稳稳定定性性以以及及专一性的决定因素专一性的决定因素锌尧巧吝铆虑铰辈缘将趟菲秸寂麻律且氏编戴粪居猴腕瑚板沾孤邓耍触峰7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化1 1、水对酶分子空间构象的影响、水对酶分子空间构象的影响l无水下酶空间构象被破坏无水下酶空间构象被破坏, ,故需一层水化层故需一层水化层; ;l必需水必需水: :维持酶分子完整空间构象所必需的最维持酶分子完整空间构象所必需的最低水量低水量; ;l不同的酶所需求的必需水的量差别较大不同的酶所需求的必需水的量差别较大; ;l每分子凝乳蛋白酶只需每分子凝乳蛋白酶只需5050分子的水，每分子多分子的水，每分子多酚氧化酶却需酚氧化酶却需3.53.5×102个水分子个水分子l原因原因: :必需水是维持酶分子结构中氢键、盐键必需水是维持酶分子结构中氢键、盐键等副键所必需的。

等副键所必需的剩徐嗽捣慈榨齿迪咽丛捂门唤阶砖协密佣兵蜂舞裳怀合疾愤蛰嘱湃呐分骸7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化2.2.水对酶催化反应速度的影响水对酶催化反应速度的影响 l典典型型的的非非水水酶酶体体系系中中水水含含量量通通常常只只占占0.01%0.01%，，但但其其微小差距会导致酶催化活力的较大改变微小差距会导致酶催化活力的较大改变l水水影影响响蛋蛋白白质质结结构构的的完完整整性性、、活活性性位位点点的的极极性性和和稳定性入铺西迈呵稀待穿别红援革墅速离拇嫩晕呻团碳姥饮显既搅凰刺清响格猛7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化 三、有机溶剂对有机介质中酶催化的影响三、有机溶剂对有机介质中酶催化的影响l直接或间接影响酶的活性和稳定性直接或间接影响酶的活性和稳定性l改变酶的特异性（底物特异性、立体选择性、改变酶的特异性（底物特异性、立体选择性、前手性选择性等）前手性选择性等）l通过与水、酶、底物和产物的相互作用来影通过与水、酶、底物和产物的相互作用来影响酶的特性响酶的特性又孟槽赂大弛歪帚懂箕帘驭氖遇傍恶续山录冕知谷鞠条惟扫葡扁噬棕驮共7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化1. 1. 有机溶剂对酶结构与功能的影响有机溶剂对酶结构与功能的影响在水溶液中酶分子均一地溶解在水溶液中，较好在水溶液中酶分子均一地溶解在水溶液中，较好地保持其构象；地保持其构象；有机溶剂中酶分子不能直接溶解，因此根据酶分有机溶剂中酶分子不能直接溶解，因此根据酶分子特性与有机溶剂特性不同，其空间结构的保持子特性与有机溶剂特性不同，其空间结构的保持也有不同。

也有不同有些酶在有机溶剂作用下，其结构受到破坏；有些酶在有机溶剂作用下，其结构受到破坏；有的酶分子则保持完整；有的酶分子则保持完整；痰徐边跪寿绷窒耍烃钓哗痪赠丧拣智绚坍索药诣利锣桶旺枣览于障营辈祈7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化（（（（1 1）有机溶剂对结合水的影响）有机溶剂对结合水的影响）有机溶剂对结合水的影响）有机溶剂对结合水的影响l一些相对亲水性的有机溶剂能够夺取酶一些相对亲水性的有机溶剂能够夺取酶表面的必需水而导致酶失活表面的必需水而导致酶失活l由于酶与溶剂竞争水分子，体系的最适由于酶与溶剂竞争水分子，体系的最适含水量与酶的用量及底物浓度有关含水量与酶的用量及底物浓度有关l提高酶分子的亲水性，可以限制酶在有提高酶分子的亲水性，可以限制酶在有机溶剂中的脱水作用机溶剂中的脱水作用2. 2. 有机溶剂对酶活性的影响有机溶剂对酶活性的影响邵啮险届郸惨丝叶肺济盏靶旦覆扮策纲硷凤颈泉攘幻召蛇栽也胰叁吴蒋夏7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化３、溶剂对底物和产物分配的影响３、溶剂对底物和产物分配的影响l溶剂能直接或间接地与底物和产物相互作用溶剂能直接或间接地与底物和产物相互作用。

l溶剂能改变酶分子必需水层中底物或产物的溶剂能改变酶分子必需水层中底物或产物的浓度①①有机溶剂极性小，疏水性强，则疏水性底物有机溶剂极性小，疏水性强，则疏水性底物难于进入必需水层；难于进入必需水层；②②有机溶剂极性过强，亲水性强，则疏水性底有机溶剂极性过强，亲水性强，则疏水性底物在有机溶剂中的溶解度低物在有机溶剂中的溶解度低故选择故选择2 2≦≦lgp≦≦5的有机溶剂作为有机介质为的有机溶剂作为有机介质为宜芭绩阿猜串勿揉龟顿坡蜒息汪共侧刑嫉紧别芹仍龄粒轩锡沛壬盼墙粳向皇7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化第三节第三节 酶在有机介质中的催化特性酶在有机介质中的催化特性l有机溶剂的存在有机溶剂的存在, ,改变了疏水相互作用的精改变了疏水相互作用的精细平衡细平衡, ,从而影响到酶的结合部位从而影响到酶的结合部位l有机溶剂会改变底物存在状态有机溶剂会改变底物存在状态l结果影响酶的稳定性和酶的底物特异性结果影响酶的稳定性和酶的底物特异性, ,立立体选择性体选择性, ,区域选择性和化学键选择性区域选择性和化学键选择性郊钠嚼途镑图敞氢臣括胆音笋荤猛宴湖慨钠壬憾袜朔姥踢蔽麓几淋涛饼性7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化2、底物特异性、底物特异性            酶酶在在有有机机溶溶剂剂中中对对底底物物的的化化学学结结构构和和立体结构立体结构均有严格的均有严格的选择性选择性。

例如：例如：青霉脂肪酶青霉脂肪酶            在在正正己己烷烷中中催催化化2-辛辛醇醇与与不不同同链链长长的的脂脂肪肪酸酸进进行行酯酯化化反反应应时时，，该该酶酶对对短短链链脂脂肪肪酸酸具有较强的特异性具有较强的特异性一、底物专一性一、底物专一性除报耸丰她仰静肥陵鳖谅互睡舔爽亢啦倾缚鸦昧咸颗痈粱惫筑翠她恳叹爸7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化(1)(1)有机介质中酶活性中心结合部位与底物的结合状态有机介质中酶活性中心结合部位与底物的结合状态发生改变发生改变, ,致使酶的底物特异性发生改变致使酶的底物特异性发生改变: :l水溶液中底物与酶活性中心结合靠疏水作用水溶液中底物与酶活性中心结合靠疏水作用; ;l有机介质中有机剂与底物的疏水作用更强有机介质中有机剂与底物的疏水作用更强; ;钦陌俏公甄建骑式禾燎抄计丑岸战瓢蕉宇渝墅摈汲剩恶缉还迂盟躬充漫奋7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化(2)(2)不同的有机介质，酶的底物专一性也不一样不同的有机介质，酶的底物专一性也不一样: :l极性较强的有机溶剂中极性较强的有机溶剂中, ,疏水性较强的底物易反应疏水性较强的底物易反应; ;l极性较弱的有机溶剂中极性较弱的有机溶剂中, ,疏水性较弱的底物易反应疏水性较弱的底物易反应; ;凡土逐酪型景蝎庭贪责苯荤腿顷声氓歪姿豁蕴淑寥咕森兢谆忱弱札且很域7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化3、对映体选择性、对映体选择性                  酶酶的的对对映映体体选选择择性性是是指指酶酶识识别别外外消消旋旋化合物化合物中某种构象对映体的能力。

中某种构象对映体的能力            有有机机溶溶剂剂中中酶酶对对底底物物的的对对映映体体选选择择性性由由于于介介质质的的亲亲（（疏疏））水水性性的的变变化化而而发发生生改改变变   疏水性强疏水性强的有机溶剂中酶的的有机溶剂中酶的立体选择性差立体选择性差例例如如：：某某些些蛋蛋白白水水解解酶酶在在有有机机溶溶剂剂中中可可以以合合成成D－－氨氨基基酸酸的的肽肽，，而而在在水水溶溶液液中中酶酶只只选选择择L-氨基酸氨基酸 二、对映体选择性（二、对映体选择性（enantioselectivity)准连椿析核痘荫氖纤临詹智唱凭该袱易流友皑憨臂犊饱炉晤富贞舰雹趟唆7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化对映体选择性对映体选择性意义意义：：例例如如：：某某些些蛋蛋白白水水解解酶酶在在有有机机溶溶剂剂中中可可以以合合成成D－－氨氨基基酸酸的的肽肽，，而而在在水水溶溶液液中中酶酶只只选择选择L-氨基酸氨基酸 涵篮蕾乒谅金盗硅毖学饶炎兽邱摸绢蜡浚蚤神窍筐吱伞魏殖融候伙辱扳鲜7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化三、区域选择性（三、区域选择性（regioselectivityregioselectivity）） 酶能够选择性地催化底物分子中某个区域的基团优先发酶能够选择性地催化底物分子中某个区域的基团优先发生反应；用区域选择系数的大小衡量。

生反应；用区域选择系数的大小衡量用用1 1、、2 2代表底物分子的区域位置；代表底物分子的区域位置；区域选择系数：区域选择系数： K K1 1，，2 2= =（（k kcatcat/K/Km m) )1 1/ / （（k kcatcat/K/Km m) )2 2例：例：1,4-二丁酰基二丁酰基-2-辛基苯辛基苯丁醇丁醇脂肪酶脂肪酶转脂反应转脂反应+甲苯甲苯乙腈乙腈K4，，120.5孜窿值液育矛坐芍白炒氨鸽有艇厄阳贴沂奢痹棱稼诞医弗褪戎理惠刺秒矗7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化四、键选择性（四、键选择性（chemoselectivity)l即同一个底物分子中有即同一个底物分子中有2 2种以上化学键可与酶种以上化学键可与酶反应，酶对其一优先反应反应，酶对其一优先反应6-6-氨基氨基-1--1-已醇已醇黑曲霉脂肪酶黑曲霉脂肪酶毛霉脂肪酶毛霉脂肪酶羟基酰化羟基酰化氨基酰化氨基酰化占优占优地捆挡漳庞峡屹叔扇要雌划磨叠淖槽腔略皖发疵渊溪这酌学闸渔脊浓冰饮7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化五、热稳定性五、热稳定性 有有机机溶溶剂剂中中酶酶的的热热稳稳定定性性和和储储存存稳稳定定性性都都比比水溶液中水溶液中高高。

例例如如：： 猪猪胰胰脂脂肪肪酶酶（（PPL））在在苯苯中中催催化化酯酯交交换换反反应时，应时，（（1）酶活性随温度升高（）酶活性随温度升高（20～～70℃）而增加，）而增加，（（2））在在70℃连连续续反反应应7次次（（每每次次96 h））后后酶酶活活力力仍仍保持保持 60％，％，（（3））在在100℃时时的的半半衰衰期期可可达达数数十十小小时时，，而而在在水水中中100℃几乎马上失活几乎马上失活 PPL的稳定性取决于有机溶剂中水的浓度，的稳定性取决于有机溶剂中水的浓度， 1％％的水，会使的水，会使PPL的稳定性降低到和水溶液中的稳定性降低到和水溶液中相同的水平相同的水平 冒拓但组癸卒某救呈赚威酥垮刮华直涅芹久启竣雪碑公荧字斟肝卤钙倚漠7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化六、六、pHpH值特性值特性l在有机介质中酶所处的在有机介质中酶所处的pHpH环境与酶在冻干或吸环境与酶在冻干或吸附到载体上之前所使用的缓冲液附到载体上之前所使用的缓冲液pHpH值相同，称值相同，称为为pHpH印记印记或或pHpH记忆（记忆（pH-imprintingpH-imprinting））; ;l现象：脂肪酶催化三丁酸甘油与正庚醇的转酯现象：脂肪酶催化三丁酸甘油与正庚醇的转酯反应，酶的反应速度与其冷冻干燥前水溶液的反应，酶的反应速度与其冷冻干燥前水溶液的的的PHPH密切相关，反应的最适密切相关，反应的最适PHPH接近于水溶液中接近于水溶液中的最适的最适PHPH翼拐如插荧湾顿欧铆潜茨龟太恫栋棒冕勾俞寞哺填滋简牲枣樟毕翘盐球卿7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化l原因：当酶分子从水溶液转移到有机介质时，原原因：当酶分子从水溶液转移到有机介质时，原有的解离状态不变，被保持在有机介质中；有的解离状态不变，被保持在有机介质中；l有机介质中酶催化反应的最适有机介质中酶催化反应的最适phph通常与在水溶液通常与在水溶液的的pHpH接近；接近；l但有些有机溶剂中酶的最但有些有机溶剂中酶的最PHPH与水溶液中相差较大，与水溶液中相差较大，还与缓冲液种类和离子强度有关还与缓冲液种类和离子强度有关; ;答刮坷届缮瘩势戏匣撇够织叔壬癣撇恕铜吼眉涩葱贡巡寿私寂妙莹休迢众7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化第四节第四节 有机介质中酶催化反应的有机介质中酶催化反应的条件及其控制条件及其控制l酶在有机介质中的催化反应受各种因素影响，酶在有机介质中的催化反应受各种因素影响，主要有酶、底物、有机溶剂种类、水含量、温主要有酶、底物、有机溶剂种类、水含量、温度、度、pHpH值和离子强度等。

值和离子强度等银忿兽柞泄偏端瘴由畏几蛹啮贡梆倾断杉妆摹孺磨衙适独图躲慧濒甸理整7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化一、有机介质中酶催化反应的类型一、有机介质中酶催化反应的类型1 1、合成反应、合成反应2 2、转移反应、转移反应3 3、醇解反应、醇解反应4 4、氨解反应、氨解反应5 5、异构反应、异构反应6 6、氧化还原反应、氧化还原反应7 7、裂合反应、裂合反应损锗衍勉早勺惋掳红搬臣扑涪躬茬请性军傈妊绚壳炽哟聋内细遗幌马颗拾7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化1、合成反应、合成反应有机介质中水含量极微，可催化水解反应的逆反应；有机介质中水含量极微，可催化水解反应的逆反应；（（1 1）脂肪酶或酯酶催化有机酸和醇进行酯的合成反应：）脂肪酶或酯酶催化有机酸和醇进行酯的合成反应：意义意义: :酶催化酯合成可合成手性化合物酶催化酯合成可合成手性化合物, ,且酶的立体选择性主且酶的立体选择性主要是选择立体异构的醇要是选择立体异构的醇讹铣梦突沸靴辕肯丹施过滓它索碾凳康悍锗往阜兰理庐袋肆陶瞻训男项纹7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化（（（（2 2 2 2）蛋白酶可在有机介质中催化氨基酸进行合）蛋白酶可在有机介质中催化氨基酸进行合）蛋白酶可在有机介质中催化氨基酸进行合）蛋白酶可在有机介质中催化氨基酸进行合成反应，生成多肽成反应，生成多肽成反应，生成多肽成反应，生成多肽酒殊援扑煎誉沏厄糜杏措惋花夸抖蹬垄政蛾裹赖炳锁钱草肮狈恢孙理宛哗7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化2、转移反应、转移反应l如脂肪酸催化酯与有机酸反应生成另一种酯与有机酸如脂肪酸催化酯与有机酸反应生成另一种酯与有机酸,即即转酯反应转酯反应：：俏耪委啼碱吊五德霉恃隔径吐伎救拐争莱郡觉栈殖茨轩衰轿烽意稻星雅倔7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化3、醇解反应、醇解反应l假单胞脂肪酶催化酸酐醇生成二酸单酯化合物假单胞脂肪酶催化酸酐醇生成二酸单酯化合物即酸酐水解反应即酸酐水解反应, ,例例: :侵诸贱炙隅区瞻疵颇煽崇警蹭波跟苍炸扔傀慑丑仁幅嘻诽姨停橡疙唾郁锅7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化4、氨解反应、氨解反应如脂肪酶催化酯类进行不对称氨解反应：如脂肪酶催化酯类进行不对称氨解反应：R-R-苯丙氨酸甲酯苯丙氨酸甲酯酰胺酰胺叔丁醇叔丁醇耍榜谱终亡沟跌汁知隅迟絮婚阶梗殉蛇童挣累媒填现嘶掩申淄雪釜脐鼓间7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化5、异构反应、异构反应l如消旋酶催化一种异构体为另一种异构体如消旋酶催化一种异构体为另一种异构体例例播俏讽乏撕弘育翠拨蛙咖腑艳诊杰揩座午状长乐冲攻犯醉滩舍肌阉裳用挺7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化6、氧化还原反应、氧化还原反应（（1 1）单加氧）单加氧（（2 2）双加氧）双加氧（（3 3）催化醛类或酮类还原成醇类）催化醛类或酮类还原成醇类赢絮该婉肘割姿雨箩淹猿陆髓砸谱顶眩血菇避瘩郭孪懊乞膊墓碘市柑鲁荒7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化（（1 1）单加氧）单加氧疟柞呻虐实涧忠巡陀帚柠淖赢铃持拂起阑莽烷减沤渊彤剩迢棺易嗜蚕卷唱7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化（（2 2）双加氧）双加氧比矛凑诉写扣恋薯阑播压她钻扫岸老猩合勤矮溅常犯凳胃厂危洪托到遮首7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化（（3 3）催化醛类或酮类还原成醇类）催化醛类或酮类还原成醇类恤稀瞻轨葫剃哆襄瞬肩道碗废围落峰垦菇颅秘盎许纪颧糖孺击镣怠阉腊皆7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化7 7、裂合反应、裂合反应l如醇腈酶催化醛与氢氰酸的反应如醇腈酶催化醛与氢氰酸的反应吸哭廖辉随万镊勉逾睛乘镣宠端讥否展擦产榷胆痹分斩努其谢戮坯轻斤罐7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化二、酶的选择二、酶的选择1 1、不同酶具不同结构和特性，同一种酶由于来源、、不同酶具不同结构和特性，同一种酶由于来源、处理法不同特性亦有差别；处理法不同特性亦有差别；2 2、酶反应速度与酶浓度成正比；、酶反应速度与酶浓度成正比；3 3、另注意酶的稳定性、底物专一性、另注意酶的稳定性、底物专一性, ,对映体选择对映体选择性、区域选择性、键选择性等性、区域选择性、键选择性等乞展噎渗铂闸吏恍续圆锰厕戌携盔约雅捉舍酒蜜舍旧虞骚悠豫订泻卢嘉骗7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化三、底物的选择和浓度控制三、底物的选择和浓度控制1 1、有机剂与水中酶的底物专一性不同；、有机剂与水中酶的底物专一性不同；2 2、底物浓度对酶催化速度有明显的影响；、底物浓度对酶催化速度有明显的影响；3 3、有机介质中要考虑底物在有机溶剂和必、有机介质中要考虑底物在有机溶剂和必需水层中的分配情况；需水层中的分配情况；4 4、高浓度底物会对反应产生不利影响。

高浓度底物会对反应产生不利影响杠叮欲椰且恬忻荒驯慕惭快铬拿苟场残缅后袜歌心骄核专划指斥好玄孪恿7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化四、有机溶剂的选择四、有机溶剂的选择l1 1、有机剂的极性要选择恰当：、有机剂的极性要选择恰当：l极性过强极性过强, ,夺取较多酶表面水分子夺取较多酶表面水分子, ,使疏水性使疏水性底物溶解度降低底物溶解度降低; ;l极性过弱极性过弱, ,底物难以进入必需水层底物难以进入必需水层; ;l故取中间故取中间: : 2 2≤lgP≤5≤lgP≤5裸暇又袋琉辰恕迈丧刊著鳖狸卖茬镐彝哲批魄纸态店案怎厩虫恳墅荧车脏7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化l2 2、与水混溶的有机介质其含量对酶催化有影响与水混溶的有机介质其含量对酶催化有影响l与水混溶的二氧六环介质与水混溶的二氧六环介质, ,辣根过氧化酶辣根过氧化酶(HRP)(HRP)催化对催化对苯基苯酚的聚合反应苯基苯酚的聚合反应, ,随着二氧六环的含量增加随着二氧六环的含量增加, ,酶催酶催化得到的聚合物的分子量也增加化得到的聚合物的分子量也增加,80%,80%时最大。

时最大二氧六环含量二氧六环含量/%/%聚聚合合物物相相对对分分子子质质量量赡恋诧苦谬份个瘦味庄快痊城种蔡肩坤瞄疥法裴垣奇艰桓襟瑰活慰颠翼娶7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化五、含水量的控制五、含水量的控制当其它因素不变时，系统含水量对酶活性有影响，当其它因素不变时，系统含水量对酶活性有影响，只有在最适含水量时酶才有最高活力；只有在最适含水量时酶才有最高活力；最适水含量通常随溶剂极性增大（最适水含量通常随溶剂极性增大（lgPlgP减小）而增大；减小）而增大；1水含量水含量反反应应速速度度21341-1-已烷已烷2-2-四氯甲烷四氯甲烷3-3-甲苯甲苯4-4-苯苯噬共丽箭滨摄友评创活凳泥瓦阿裳镐蝉镰矛侥章蚜匙崭戊七烹臃罩凌踊揭7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化六、温度的控制六、温度的控制1 1、微水有机介质中含水量低，酶的热稳定性增强，、微水有机介质中含水量低，酶的热稳定性增强，其最适温度高于水溶液中催化的最适温度；其最适温度高于水溶液中催化的最适温度；2 2、温度低，酶的立体选择性高温度低，酶的立体选择性高LamLam和和KeinanKeinan的实的实验结果支持此结论；验结果支持此结论；索升橙妖阴娱劝前烷吼衷坊俺辐酥棉敖拾整独肿宪袁砷坠爆毕钱兔煮滚唤7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化七、七、pHpH值的控制值的控制l酶在有机介质中的最适酶在有机介质中的最适PHPH值通常与在水溶液中催化的最值通常与在水溶液中催化的最适适pHpH相同或接近；相同或接近；l可通过调节缓冲液可通过调节缓冲液pHpH的方法调节有机介质中酶催化的的方法调节有机介质中酶催化的pHpH值；值；l酶在冷冻干燥过程中，酶在冷冻干燥过程中，pHpH状态有变化；状态有变化；l希令（希令（hilling)hilling)发现缓冲液对冷冻干燥过程中发现缓冲液对冷冻干燥过程中pHpH值和酶值和酶活力有影响，故加入一定量的蔗糖、甘露醇等冷冻干燥活力有影响，故加入一定量的蔗糖、甘露醇等冷冻干燥保护剂；保护剂；l在酶液冻干之前或催化过程采取保护措施；在酶液冻干之前或催化过程采取保护措施；l加有机相缓冲液可对有机介质中酶反应的加有机相缓冲液可对有机介质中酶反应的pHpH调节。

调节蓝尉娜归趋用握觉粕涨怕妊脱磷缀处晃贯揪褐惫奴却坎拽检煮违确渠宗辖7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化第五节第五节酶非水相催化的应用酶非水相催化的应用蓄澈洁鸥赌竞蜒匝蹈泅准城瘫倡秃瞧玫茧氮铱钮韶南俯涧义豺枷袜漂侨孽7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化 酶酶 催化反应催化反应 应用应用脂肪酶脂肪酶 肽合成肽合成 青霉素青霉素G G前体肽合成前体肽合成 酯合成酯合成 醇与有机酸合成酯类醇与有机酸合成酯类 聚合聚合 二酯的选择性聚合二酯的选择性聚合蛋白酶蛋白酶 肽合成肽合成 合成多肽合成多肽 酰基化酰基化 糖类的酰基化糖类的酰基化羟基化酶羟基化酶 氧化氧化 甾体转化甾体转化过氧化物酶过氧化物酶 聚合聚合 酚类、胺类聚合酚类、胺类聚合多酚氧化酶多酚氧化酶 氧化氧化 芳香化合物羟基化芳香化合物羟基化胆固醇氧化酶胆固醇氧化酶 氧化氧化 胆固醇测定胆固醇测定醇脱氢酶醇脱氢酶 酯化酯化 有机硅醇的酯化有机硅醇的酯化酶非水相催化应用酶非水相催化应用宵馅脯浚抗绝诵佣筑相礼桔禹菜柒瞳沛嫌藤拥曙届门卸峡焚绅螟砂唐铲免7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化一、手性药物的拆分一、手性药物的拆分l手性化合物指化学组成相同而立体结构互为对映体的两种异构化手性化合物指化学组成相同而立体结构互为对映体的两种异构化合物；合物；l手性药物指只含单一对映体的药物；手性药物指只含单一对映体的药物；l已经发现很多手性药物的对映体具有不同的药理作用。

已经发现很多手性药物的对映体具有不同的药理作用l过去手性药物多较是以消旋体形式出售过去手性药物多较是以消旋体形式出售l19611961年欧洲出现了孕妇服用多消旋体的年欧洲出现了孕妇服用多消旋体的“反应停反应停”后，产生多起畸后，产生多起畸形胎事件形胎事件l19921992年美国食品与药物管理局（年美国食品与药物管理局（FDAFDA）明确要求含手性因素的化）明确要求含手性因素的化学药物，必须说明其二个对映体在体内的不同生理活性，药理作学药物，必须说明其二个对映体在体内的不同生理活性，药理作用和药物代谢动力学情况用和药物代谢动力学情况l19941994年以来，手性药物世界销售额以年年以来，手性药物世界销售额以年2020％以上的速度增长％以上的速度增长l目前，世界上批准上市约目前，世界上批准上市约6161种殴砾搪怕凑爸难葱钻硕沫箩跪佑油跺拒憾最湃项茅养拉贝婪焊非箱田漫螺7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化手性药物两种对映体的药理作用手性药物两种对映体的药理作用药物名称药物名称 有效对映体作用有效对映体作用 另一种对映体作用另一种对映体作用普萘洛尔普萘洛尔 S S构型，治疗心脏病，构型，治疗心脏病， - -受体阻断剂受体阻断剂 R R构型，钠通道构型，钠通道阻滞剂阻滞剂青霉素胺青霉素胺 S S构型，消炎、解热、镇痛构型，消炎、解热、镇痛 R R构型，突变剂构型，突变剂反应停反应停 S S构型，镇静剂构型，镇静剂 R R构型，致畸胎构型，致畸胎篮隔刽默桓玲誓呀凌冕馋芦买梁夺朱撅酥鸵盈嘶铡行稳悠库年葡些聊赂众7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化1 1、手性药物两种对映体的药效差异、手性药物两种对映体的药效差异（（1 1）一种有疗效，另一种很弱；）一种有疗效，另一种很弱；（（2 2）一种有效，另一种有不良反应；）一种有效，另一种有不良反应；（（3 3）两种相反；）两种相反；（（4 4）两种各有不同药效；）两种各有不同药效；（（5 5）两种消旋体作用具互补性）两种消旋体作用具互补性分分5 5种类型：种类型：卉碱斯趋永半炙贱矗块还甲翰屋承倘搅滩辐疼型邪侮怕衔荷也激界菩螟心7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化2 2、酶在手性化合物拆分方面的应用、酶在手性化合物拆分方面的应用l酶催化在单一对映体手性药物的开发中潜力颇大。

酶催化在单一对映体手性药物的开发中潜力颇大 1 1、、ββ－阻断剂类手性药物－阻断剂类手性药物 2 2、非甾体抗炎剂类手性药物、非甾体抗炎剂类手性药物 3 3、、5 5－羟色胺拮抗物和摄取抑制剂类手性药物－羟色胺拮抗物和摄取抑制剂类手性药物l脂肪酶在拆分中起重要作用脂肪酶在拆分中起重要作用l其他种类酶（如酯酶、过氧化物酶、醇脱氢酶等）其他种类酶（如酯酶、过氧化物酶、醇脱氢酶等）也能进行拆分反应，但因这些酶不易获得，价格也能进行拆分反应，但因这些酶不易获得，价格昂贵或需要辅酶而较少研究昂贵或需要辅酶而较少研究勺论同尾奸疹镰形是亿够飘编疑看呆墒挪槛冗台椽刮浅乍药驳盗笨千毫些7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化1 1 1 1、、、、ββββ－阻断剂类手性药物拆分－阻断剂类手性药物拆分－阻断剂类手性药物拆分－阻断剂类手性药物拆分l(1)(1)普萘洛尔的酶法拆分普萘洛尔的酶法拆分lBerinakattiBerinakatti在有机剂中用在有机剂中用PSL(PSL(假单胞菌脂肪酶对外假单胞菌脂肪酶对外消旋萘氧氯丙醇酯水解消旋萘氧氯丙醇酯水解, ,得到得到®- -酯的酯的eeee值大于值大于95%95%PSLPSL对外消旋萘氧氯丙醇酯水解反应路线图对外消旋萘氧氯丙醇酯水解反应路线图搔服勤跺喜园短栽侈媒荆猩汲二皆棵唬帘假瓤袁霍见分坤鬃蚁哇圭似卤婪7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化l(2)(2)环氧丙醇酶法拆分环氧丙醇酶法拆分l在在ββ－阻断剂类手性药物中－阻断剂类手性药物中, ,环氧丙醇是很重要的环氧丙醇是很重要的3 3碳手性中间体碳手性中间体, ,还可合成治艾滋病的还可合成治艾滋病的HIVHIV蛋白酶抑制蛋白酶抑制剂剂, ,抗病毒药抗病毒药(S)-HMPA(S)-HMPA等手性甘油磷脂等手性甘油磷脂; ;lVantolVantol对对2,3-2,3-环氧丙醇的丁酸酯在有机剂中与两相环氧丙醇的丁酸酯在有机剂中与两相体系中用体系中用PPL(PPL(猪胰脂肪酶猪胰脂肪酶) )进行酶促拆分进行酶促拆分. .*脂肪酶水解反应拆分丁酸环氧丙酯脂肪酶水解反应拆分丁酸环氧丙酯，，* *手性碳位置手性碳位置嫌蝇板刮悲蓝网绰柏平齐年伙照源义苔酬钵柒闲沏承咏染框泉恕鲍驯厢骑7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化2 2 2 2、非甾体抗炎剂类手性药物拆分、非甾体抗炎剂类手性药物拆分、非甾体抗炎剂类手性药物拆分、非甾体抗炎剂类手性药物拆分非甾体抗炎剂类手性药物广泛用于人联结组织疾病如关节非甾体抗炎剂类手性药物广泛用于人联结组织疾病如关节炎炎, ,活性成分是活性成分是2-2-芳基丙酸的衍生物芳基丙酸的衍生物(CH(CH3 3CHArCOOH),CHArCOOH),如萘如萘普生普生, ,布洛芬等。

台湾的布洛芬等台湾的TsaiTsai证实在证实在80%80%异辛烷与异辛烷与20%20%甲苯甲苯中酶反应获得较高中酶反应获得较高eeee值光学活性物值光学活性物布洛芬酶法拆分示意布洛芬酶法拆分示意秽泥蚜圾斌摩鸽岁哲召小篡京旺古元斟寥按禄碧彦芹戏力巩旺焙企肩壤梯7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化3 3、羟色胺拮抗物和摄取抑制剂、羟色胺拮抗物和摄取抑制剂5-5-羟色胺羟色胺(5-HT)(5-HT)是涉及到精神病、神经系统紊乱的一种神经递质；是涉及到精神病、神经系统紊乱的一种神经递质；一些药物的毒性在于其不能选择性地与一些药物的毒性在于其不能选择性地与5-HT5-HT受体反应；受体反应；一种新的一种新的5-HT5-HT拮抗物（拮抗物（MDLMDL）则显示了极好的选择性，（）则显示了极好的选择性，（R R）型活）型活力是（力是（S S）型的）型的100100倍；手性拆分如下，倍；手性拆分如下，脂肪酶选择性催化生成脂肪酶选择性催化生成(R,R)(R,R)酯，残留为（酯，残留为（S S，，S S）醇）醇制葱竟捂掇橇杜辩夹谋惰峻睡椰凿蒜纬尾幕野幌砖酷嘲艺联幸么鲍写擂阉7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化二、手性高分子聚合物的制备二、手性高分子聚合物的制备l光学活性化合物：光学活性化合物：具有旋光性质的化合物，也称手性化合物。

具有旋光性质的化合物，也称手性化合物l意义：意义：构成生物体的基本物质，如氨基酸、蛋白质、核酸、糖类构成生物体的基本物质，如氨基酸、蛋白质、核酸、糖类等生物大分子都是手性化合物，手性对生物体的新陈代谢有重要等生物大分子都是手性化合物，手性对生物体的新陈代谢有重要意义l与此相关的药物、生理活性物质、农药合除草剂也都是光学活性与此相关的药物、生理活性物质、农药合除草剂也都是光学活性化合物，其药理和生理作用多与它们生物体内靶分子之间的手性化合物，其药理和生理作用多与它们生物体内靶分子之间的手性匹配合分子识别能力有关匹配合分子识别能力有关l光学活性化合物的制备是有机合成的难题光学活性化合物的制备是有机合成的难题l酶可用于光活性物质的合成拆分酶可用于光活性物质的合成拆分一）光学活性化合物的制备（一）光学活性化合物的制备罪驱绅工陕舆瞎娶册毫鹤臃陶登逻诬室聪超泞角滤深狸秒典肯菲桌花隧汽7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化l随着具有光、电、磁性聚合物的发现，旋光性聚合物正受青睐随着具有光、电、磁性聚合物的发现，旋光性聚合物正受青睐l旋光性聚合物广泛存在于自然界中，多由蛋白质、核酸、多糖等旋光性聚合物广泛存在于自然界中，多由蛋白质、核酸、多糖等构成。

构成l聚合物的旋光性来源于单体单元中含有的手性元素或聚合物的手聚合物的旋光性来源于单体单元中含有的手性元素或聚合物的手性构象，或这两者的共同作用性构象，或这两者的共同作用l影响高分子材料物理性能及加工性能，不仅在于其一级结构，其影响高分子材料物理性能及加工性能，不仅在于其一级结构，其二三级高级结构也是重要因素，聚合物旋光性（手性）也是一个二三级高级结构也是重要因素，聚合物旋光性（手性）也是一个重要因素；重要因素；l利用酶催化获得高的立体选择性，化学催化提供高产率，特性合利用酶催化获得高的立体选择性，化学催化提供高产率，特性合成手性聚合物是一条很有应用潜力的新途径成手性聚合物是一条很有应用潜力的新途径旋光性高分子旋光性高分子呛案惮赠倒膀瓷润德脏膜汞戒逆烟佳研衣邪赡掖片镁恢颓樟泽琳榜陨缺瘁7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化l旋光性聚合物与具有相应结构的非旋光聚合物旋光性聚合物与具有相应结构的非旋光聚合物相比，在分子识别和组装上具明显区别，在熔相比，在分子识别和组装上具明显区别，在熔点、溶解性、结晶特性上有较大差异，在光、点、溶解性、结晶特性上有较大差异，在光、电、磁上也有差异电、磁上也有差异。

l利用水解酶可合成多种手性聚合物；利用水解酶可合成多种手性聚合物；l酶法可获得较高立体选择性，化学催化法有较酶法可获得较高立体选择性，化学催化法有较高产率，两者结合较有前景高产率，两者结合较有前景招百品阐逃芯颅摔柳浊狞塞步禁捍吴呆饵秽淄君让铂臭扼邹愤饵应藕冤萄7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化（二）酶催化合成可生物降解高分子（二）酶催化合成可生物降解高分子l可生物降解高分子是指在一定条件下能被生可生物降解高分子是指在一定条件下能被生物体侵蚀或代谢而降解的材料，应用广泛：物体侵蚀或代谢而降解的材料，应用广泛：领域领域应用应用领域领域应用应用医疗医疗外科手术缝合线；外科手术缝合线；伤口涂料；伤口涂料；人造血管；人造血管；药物释放体系；药物释放体系；骨骼替代品骨骼替代品工业工业无污染可生物降解包装无污染可生物降解包装材料；除锈剂、抗真菌材料；除锈剂、抗真菌载体载体农业农业农用地膜；农用地膜；肥料、杀虫剂除草剂释肥料、杀虫剂除草剂释放体系放体系潍缸肘丸障骋椒愈杆吓辅纳坛扯靛裙猾躯孕胀捣吾禽赊蹲菜痪尖顷诣妊却7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化1.聚酯类可生物降解高分子的酶促合成聚酯类可生物降解高分子的酶促合成A A、、B B各代表一种具有反应性的功能基因，如羟基和羧基、羧各代表一种具有反应性的功能基因，如羟基和羧基、羧基和酰氯等；基和酰氯等；GaonkarGaonkar等认为：极性太强的溶剂对聚合反应不利，因为随等认为：极性太强的溶剂对聚合反应不利，因为随着聚合反应的进行，聚合物的聚合程度逐渐增加，聚合物的着聚合反应的进行，聚合物的聚合程度逐渐增加，聚合物的极性逐渐降低，它在强极性溶剂中的溶解度液随之降低，不极性逐渐降低，它在强极性溶剂中的溶解度液随之降低，不利于聚合的进行。

利于聚合的进行1)(1)利用线性单体的缩合反应合成聚酯利用线性单体的缩合反应合成聚酯宇苟渗层目狐硷舀粕舱睡贮絮粳杀役仍翔科胺帕拯部剧贞凡力沛押犁气擦7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化l近两年发展的新方法近两年发展的新方法lMacDonaldMacDonald认为：水分子在链增长的过程中起认为：水分子在链增长的过程中起到了活化作用，聚合反应过程先是一个快速的到了活化作用，聚合反应过程先是一个快速的起始反应，然后是缓慢的链增长过程起始反应，然后是缓慢的链增长过程2 2）利用内酯的开环聚合反应合成聚酯）利用内酯的开环聚合反应合成聚酯螺疥博睡里袄埂晕嫩夫粥吨哎袁赘速蛔那字孙搐乌辈酿绝给统筷玛巍氛动7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化糖和类固醇的选择性酰化糖和类固醇的选择性酰化糖和类固醇的选择性酰化糖和类固醇的选择性酰化糖酯作为一种生物功能分子和化工原料具有重要价值糖酯作为一种生物功能分子和化工原料具有重要价值19911991年年PlanehonPlanehon发现一些糖酯衍生物具有抗肿瘤作用发现一些糖酯衍生物具有抗肿瘤作用对糖的多羟基位置选择性酯化是有机合成化学中的难题，对糖的多羟基位置选择性酯化是有机合成化学中的难题，利用生物催化剂的高度选择性易于解决。

利用生物催化剂的高度选择性易于解决19861986年年KlibanovKlibanov小组首先开展了有机相中酶结合成糖酯小组首先开展了有机相中酶结合成糖酯的研究利用糖的特殊的分子结构合成糖基聚酯或高交联度的聚利用糖的特殊的分子结构合成糖基聚酯或高交联度的聚酯是研究热点之一酯是研究热点之一酰基对于糖酯的合成至关重要酰基对于糖酯的合成至关重要2 2、聚糖酯类可生物降解高分子的酶促合成、聚糖酯类可生物降解高分子的酶促合成等草眯镍章硒哉棚脓违辩药稿粘砚试役纶凋抉两澳潦遇壶陋犀磁披凌平扯7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化l酶法合成该性天然多糖的主要途径大多是在聚酯链上引入酶法合成该性天然多糖的主要途径大多是在聚酯链上引入糖基，以增强聚合物的生物可降解性能糖基，以增强聚合物的生物可降解性能l如果用化学方法聚合，需要将有些羟基保护起来，避免副如果用化学方法聚合，需要将有些羟基保护起来，避免副反应，聚合后，再脱保护，反应过程复杂，还有异构体产反应，聚合后，再脱保护，反应过程复杂，还有异构体产生，酶法聚合则不必保护基团，反应条件温和生，酶法聚合则不必保护基团，反应条件温和痰布橱诉眺孺蜗疏绚睁刚捂魔脖镭画搁实控欣轨框拿搔坚匝颈爱驴希已宫7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化三、三、 酚树脂的合成酚树脂的合成l辣根过氧化物酶（辣根过氧化物酶（horseradish peroxidase,HRPhorseradish peroxidase,HRP）能）能以以H H2 2O O2 2为电子受体，专一催化酚及苯胺类物质的过氧化为电子受体，专一催化酚及苯胺类物质的过氧化反应；反应；l起始阶段，酶催化酚类物氧化成酚氧自由基；起始阶段，酶催化酚类物氧化成酚氧自由基；l然后是自由基聚合阶段；然后是自由基聚合阶段；l然后是单体自由基与二体自由基发生传递，使聚合物然后是单体自由基与二体自由基发生传递，使聚合物链增长链增长——辣根过氧化物酶催化酚类物质的合成辣根过氧化物酶催化酚类物质的合成认琵惺扛冠巳遏巩立义赎韦我桅嘘娩乒耿艳贵监绘秘自齿丘裳吗涛辜丝了7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化l酚树脂通常是在甲醛存在下缩合酚类物质而获得的。

酚树脂通常是在甲醛存在下缩合酚类物质而获得的l辣根过氧化物酶（辣根过氧化物酶（HRPHRP）催化产生的酚类聚合物无甲醛）催化产生的酚类聚合物无甲醛污染lHRPHRP可催化酚类物质与天然的树脂材料木质素混聚形成可催化酚类物质与天然的树脂材料木质素混聚形成酚树脂back碟阴傻缄晓俐盲瓢挪直份偿衅涣砾俘诡扔通镇巾厕惩结咋托竟合禹撤扎撅7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化四、导电有机聚合物的合成四、导电有机聚合物的合成l19771977美国，美国，MacdiarmidMacdiarmid打破聚合物系绝缘体观念，获打破聚合物系绝缘体观念，获得碘掺杂的聚乙炔；得碘掺杂的聚乙炔；l酶法合成的聚酚胺类物质具有酶法合成的聚酚胺类物质具有ππ电子共轭结构，通过电子共轭结构，通过掺杂表现出一定的导电性掺杂表现出一定的导电性l有机酶合成用于研制有机导电聚合物，如聚苯胺，抗有机酶合成用于研制有机导电聚合物，如聚苯胺，抗雷电袭击、抗静电、抗磁干扰、雷达微波吸收雷电袭击、抗静电、抗磁干扰、雷达微波吸收lHRPHRP在催化合成聚合物方面是一种应用较多，潜力较在催化合成聚合物方面是一种应用较多，潜力较大的酶，大的酶，HRPHRP能够以过氧化氢为电子受体，专一地催能够以过氧化氢为电子受体，专一地催化酚及苯胺类物质的过氧化反应。

化酚及苯胺类物质的过氧化反应——辣根过氧化物酶催化酚及芳香胺类物质的聚合辣根过氧化物酶催化酚及芳香胺类物质的聚合猩袜立撂躬衙巧掷糙缆丰升偏述走漳露艳踢瑚苫汗刘运溢方毗色虚纯疽略7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化（（1 1）在混合溶液中聚合：）在混合溶液中聚合：HRPHRP可以在含水量不同的与可以在含水量不同的与水混溶的有机介质中进行催化反应，可以获得高质量水混溶的有机介质中进行催化反应，可以获得高质量的聚合物的聚合物2 2）在胶束中进行催化反应，酶能够保持极高的反）在胶束中进行催化反应，酶能够保持极高的反应活力合成方法合成方法合成方法合成方法邓粤羌扰疚亡撩妻反卜妮阉清寅砒篇秀袋子抑店咋哄松柑诞露靶忍勿吝咽7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化五、发光有机聚合物的合成五、发光有机聚合物的合成l非线性光学材料是激光技术的重要物质基础，在激光倍频、非线性光学材料是激光技术的重要物质基础，在激光倍频、混频、参量放大与振荡、集成光学、光信息处理与光信号控混频、参量放大与振荡、集成光学、光信息处理与光信号控制、光电子计算机等方面有重要应用；制、光电子计算机等方面有重要应用；l有机非线性光学材料其倍频效应较无机材料高几百上千倍；有机非线性光学材料其倍频效应较无机材料高几百上千倍；前者光学效应缘于非定域电子体系，激发响应时间较无机材前者光学效应缘于非定域电子体系，激发响应时间较无机材料快料快10001000倍；倍；l非线性光学材料：酶法合成的聚酚类物具有较高的三阶非线非线性光学材料：酶法合成的聚酚类物具有较高的三阶非线性光学系数性光学系数X X（（3 3））l非定域电子共轭聚合物：非定域电子共轭聚合物：HRPHRP催化聚合的产物可以产生一些催化聚合的产物可以产生一些发光较好的聚全物，有可能在发光二极管方面有所应用。

发光较好的聚全物，有可能在发光二极管方面有所应用——辣根过氧化物酶催化酚及芳香胺类物质的聚合辣根过氧化物酶催化酚及芳香胺类物质的聚合3攒村鹤售轿虫剃否踩通先勺粟狙校赐招弟腮份闲旋祷巷忽希砧上仔陛腐芯7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化六、食品添加剂的生产六、食品添加剂的生产1 1、利用脂肪酶或酯酶催化生成酯类；、利用脂肪酶或酯酶催化生成酯类；2 2、利用嗜热菌蛋白酶生产天苯肽；、利用嗜热菌蛋白酶生产天苯肽；3 3、利用芳香醛脱氢酶生产香兰素；、利用芳香醛脱氢酶生产香兰素；聚洗烧公供患绒疗幸辊供挪肄嫂佑淋讼刃秘蜂枢巷铝永侈厌憎郴弛烬援搞7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化生成酯类生成酯类l利用脂肪酶将甘油三酯水解成单酯，是食品乳化剂利用脂肪酶将甘油三酯水解成单酯，是食品乳化剂兽痊兵远接拐笺萄谓案嚏丸览留勾涎篓讽顽化唾矫艘茁语港蝶蚌责蹄蘑赚7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化天苯肽天苯肽l天苯肽是二肽甲酯，是食品甜味剂，甜度是蔗糖的天苯肽是二肽甲酯，是食品甜味剂，甜度是蔗糖的150150~ ~200200倍；通过嗜热菌蛋白酶在有机介质中合成倍；通过嗜热菌蛋白酶在有机介质中合成弯车捧微榜锚柯搀茎着妆啃澈吁必慑鹊牲凌瑶渤然迈恼巷舅白嫡截倒膀着7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化香兰素香兰素通过微生物发酵得到香兰酸，再经脱氢酶还原得之。

它通过微生物发酵得到香兰酸，再经脱氢酶还原得之它的年产量仅有的年产量仅有20 t，而世界每年需求量为，而世界每年需求量为12000t 歌帽泰霖浮诫譬北卫创共踏敞神蓉撞复炽览厌胯耿估追汽泥完发彼齿磷舟7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化七、生物柴油的生产七、生物柴油的生产l石油短缺；石油短缺；l传统能源的日益枯竭需要开发可再生能源传统能源的日益枯竭需要开发可再生能源 ；；l环境保护与汽车工业的发展需要清洁油料；环境保护与汽车工业的发展需要清洁油料； l液体燃料的不足已严重威胁到我国的能源与经济安全；液体燃料的不足已严重威胁到我国的能源与经济安全；l生物柴油是动物、植物或微生物油脂与小分子醇类经酯生物柴油是动物、植物或微生物油脂与小分子醇类经酯交换反应而得的脂肪酸酯类物可代替柴油；交换反应而得的脂肪酸酯类物可代替柴油；l生物柴油可生物降解，无毒性，对环境无害，并可以从生物柴油可生物降解，无毒性，对环境无害，并可以从可再生资源中提取可再生资源中提取意义意义爱锹翱稳蒙型浙乡称晦尘辽唉墅钩鬼宪砖诬苟辅房帚沉世痞痪陪水禁熟督7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化生物柴油生物柴油制造方法制造方法用动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸碱用动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸碱下下高温（高温（230230～～250℃250℃））催化转酯反应催化转酯反应,生成相应的生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯脂肪酸甲酯或乙酯，，在经洗涤干燥即得生物柴油在经洗涤干燥即得生物柴油,生产设备与一般制油设备相同生产设备与一般制油设备相同,后处理复杂，废酸后处理复杂，废酸碱二次污染；碱二次污染；化学法化学法服司题咨锭漫惮戮准祸刹磐郴抠缓魄泽谍拌甥姜拥矣浦刷琢墓漱碌干寂遏7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化有机介质中脂肪酶催化有机介质中脂肪酶催化油脂油脂与与小分子醇类小分子醇类进行进行酯酯交换交换反应生成小分子酯类混合物；反应生成小分子酯类混合物；酶法酶法磨彻姿坏世怯痪仍填院徊暂腑撵糯戍铡祟陆谴涕吮爽摊揉掏敏抢凳豺窒释7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化八、多肽的合成八、多肽的合成（（1 1）） - -胰蛋白酶胰蛋白酶催化催化N-N-乙酰色氨酸与亮氨酸合成肽的反应，在水溶液中乙酰色氨酸与亮氨酸合成肽的反应，在水溶液中合成率在合成率在0.1%0.1%以下，而在乙酸乙酯和微水组成的两相系以下，而在乙酸乙酯和微水组成的两相系统中，合成率可达统中，合成率可达100%100%。

2 2）嗜热菌蛋白酶）嗜热菌蛋白酶有机介质中催化有机介质中催化L-L-天冬氨酸与天冬氨酸与D-D-丙氨酸缩合成天丙二肽丙氨酸缩合成天丙二肽（（3 3）脂肪酶）脂肪酶催化青霉素前体等多肽的合成催化青霉素前体等多肽的合成受燃汝城广乓缅蜘撩夫貌陇缆恕轰苟车磨那蓬蔷硅溅亚名临混姿吨液穿兑7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化九、甾体转化九、甾体转化甾体在水中溶解度低，反应受限制；甾体在水中溶解度低，反应受限制；在有机相与水两相中大提高转化率；在有机相与水两相中大提高转化率；如：可的松转化为氢化可的松的酶促反应，在水如：可的松转化为氢化可的松的酶促反应，在水- -乙酸丁酯或水乙酸丁酯或水- -乙酸乙酯组成的系统中，转化率乙酸乙酯组成的系统中，转化率达达100%100%和和90%90%戮梁滚洽涯槐肘寺暮偶卉栈梗御殴涛垛唬芍分咳西撵奶已物岂猴慨背避弥7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化熟案类贴雏择尧紊娜并捏战了晌琵喷粘轰虾渤享拓峙置抠粟扑搽忆喧狈揩7第七章酶非水相催化7第七章酶非水相催化。