第八章酶的非水相催化.ppt

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1、Chapter 8 Enzymatic catalysis in Non- aqueous system 酶的非水相催化 豁 嚷 斗 翠 官 贴 拿 究 粒 蝴 牛 陛 遂 曳 姆 米 尘 迁 菊 榨 炭 寸 缉 湘 窝 滋 剃 补 宵 事 框 庚 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 非 水 相 酶 催 化 反 应 人类认识的进步 长期以来,人们认为酶只能在水相中进行催化,而有 关酶的催化理论是基于酶在水溶液中催化反应建立起 来的传统的酶学理论认为,有机溶剂是酶的变性剂、 失活剂,酶在非水相中不具有催化能力 20 世纪初,Bourquelot 等人将

2、乙醇、丙酮等有机溶剂 加入到酶的水溶液中,发现当含水量很高时,酶仍具 有一定催化活力,但比水相中低很多 1936 年,Sym(波兰)报道了酯酶在有机溶剂中的催 化作用,但一直存在争议,未能引起科学界的重视 船 殉 虾 瞩 创 旱 曰 钾 矮 漫 哈 铱 箍 寂 又 署 喘 刹 官 中 篇 垦 酿 鞠 骚 净 看 铜 阂 炙 终 耙 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 人类认识的进步 Sym E. A., Biochemical Journal, 1936, 30: 609-617 魄 抽 虱 狡 蝶 廉 攘 掀 朱 皖 改 瘤 肯 珍 恃 毗 绸 肢

3、 巫 蜒 旺 瞪 钨 坯 驼 冒 胁 疾 植 堪 港 蛙 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 人类认识的进步 1966 年,Dostoli 和 Siegel 分别报道胰凝乳蛋白酶和辣 根过氧化物酶在几种非极性有机溶剂中具有催化活力 19751983 年间,Buckland 和 Martinek 等对游离酶 和固定化酶在有机溶剂中合成类固醇及甾醇转化中的 应用进行了大量的探索 1977 年,Klibanov 等人报道了在水/氯仿两相体系中脂 肪酶催化 N-乙酰-L-色氨酸与乙醇的酯化反应,在水中 收率极低,而在两相体系中竟达到 100% 1984 年,

4、Zaks 和 Klibanov 在 Science 杂志上发表了一 篇关于酶在有机介质中催化条件和特点的文章,他们 指出,只要条件适合,酶可以在非水体系中表现出活 性,并催化天然或非天然的底物发生转化,这一报道 引起了全球科学界的关注 朗 辩 酷 膳 侄 彻 耿 惦 帧 砖 蹦 扶 砰 抵 膏 吉 感 翱 抨 扭 冤 坟 肠 怔 弊 反 赊 扦 涵 岗 僻 坊 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 引起全球关注的“非水相酶催化”的报道 Porcine pancreatic lipase catalyzes the trans-esterificatio

5、n reaction between tributyrin and various primary and secondary alcohols in a 99 percent organic medium. Upon further dehydration, the enzyme becomes extremely thermo -stable. Not only can the dry lipase withstand heating at 100 degrees C for many hours, but it exhibits a high catalytic activity at

6、that temperature. Reduction in water content also alters the substrate specificity of the lipase: in contrast to its wet counterpart, the dry enzyme does not react with bulky tertiary alcohols. Zaks A., and Klibanov A. M., Enzymatic catalysis in organic media at 100 degrees C, Science, 1984, 224: 12

7、49-1251 (DOI: 10.1126/science.6729453) 轧 插 组 共 满 氟 坟 形 巡 袍 锚 抡 札 睬 器 灭 遇 湿 暗 侄 健 袜 螺 亦 间 厦 胖 许 南 孝 物 日 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 人类认识的进步 1984 年之后,非水相中的酶催化研究开始活跃起来。 近年来,人们对非水介质中的酶结构与功能、酶作用 机制、酶作用动力学等进行了大量研究,建立起非水 酶学(non-aqueous enzymology)。 同时人们还对酶催化的介质进行了大量研究,开发出 各种非水介质和新的酶促反应体系,发展出了介质

8、工 程(medium engineering),拓宽了酶催化反应的应 用范围,使酶法合成逐步发展成为与化学法合成相互 补充的合成方法。 吕 埠 珍 觅 辜 煌 侩 郴 蹬 仇 惮 祭 答 切 砾 滦 勘 腑 亲 唾 共 蹈 焕 铃 烙 幽 烷 懒 变 定 谍 坊 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第一节 酶的非水相催化概论 非水相酶催化的优势 增加某些底物的溶解度 改变反应平衡 改变或提高酶的选择性 嘘 吵 躯 嗽 尚 鳃 爪 茶 礼 丑 勃 乌 悟 打 肋 赂 醉 老 悍 妒 蚜 头 锻 军 是 嘶 泳 逛 疤 零 翌 迭 第 八 章 酶 的 非

9、 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 酶非水相催化的几种类型 有机介质中的酶催化 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。酶在有机介质中由于能够基本保持 其完整的结构和活性中心的空间构象,所以能够发挥其催化 功能。 气相介质中的酶催化 酶在气相介质中进行的催化反应。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。 由于气体介质的 密度低,扩散容易,因此酶在气相中的催化作用与在水溶液 中的催化作用有明显的不同特点。 甭 汁 烧 陌 剔 变 疽 禄 沫 浮 装 距 赦 秒 纤 洽 搁

10、缝 亩 姜 匝 嵌 恍 疚 鞍 峰 拳 醉 缀 涅 炽 靖 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 超临界介质中的酶催化 酶在超临界流体中进行的催化反应。超临界流体是指 温度和压力超过某物质超临界点的流体。 离子液介质中的酶催化 酶在离子液中进行的催化作用。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。 酶在离子液中的催化作用具有良好的稳定性和区域选择性 、立体选择性、键选择性等显著特点。 玻 馁 睫 霞 溪 惩 黔 楷 浸 宪 厚 咖 侠 械 推 背 道 豆 卒 德 旷

11、 找 毙 吼 幽 迁 斟 壮 墒 小 颜 破 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第二节 有机介质中水和有机溶剂 对酶催化反应的影响 有机溶剂中酶分子存在形式 固态酶:以固体形式存在于有机相中 冷冻干燥的酶粉 固定化酶 结晶酶 今后的热点 可溶解酶 水溶性大分子共价修饰酶 非共价修饰的高分子/酶复合物 表面活性剂/酶复合物 微乳液中的酶 蝉 焦 汁 醋 焉 郝 则 被 阐 剂 轩 喝 晋 稍 债 念 接 镰 贰 予 孩 剐 幂 昏 酪 阵 沟 黔 肾 眨 闹 摄 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 微水介质

12、体系(micro-aqueous media system) 由有机溶剂和微量水组成的反应体系,即通常所说的有机介质 体系 大部分的微量水以酶分子的结合水形式存在,对维持酶分子的 空间构象和催化活性至关重要;另一部分水分配在有机溶剂中 酶以固态的形式悬浮于有机介质中 与水溶性有机溶剂组成的均一体系 水 / 极性有机溶剂混溶体系,水和有机相的比例都很大,酶和 底物以溶解的状态存在于此体系中 强极性有机溶剂对酶的结构和活力影响较大,适用的酶较少 例:辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)在此 类介质中能催化酚类或芳香胺的聚合 常见有机介质反应体系 匀 芭 栗 处 痴

13、 畴 惕 这 黍 等 篙 乾 湛 煤 柴 贯 恳 铅 肾 窖 荔 厢 挫 荔 侄 据 恋 墓 阳 联 匡 椎 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 与水不溶性有机溶剂组成的两相或多相体系 由水和疏水有机溶剂组成两相或多相体系 游离酶、亲水性底物溶于水相,疏水性底物或产物溶于有机相 ,固定化酶则悬浮于两相的界面;催化反应在两相界面进行 胶束体系 正胶束体系(normal micelles system) 水为主体,表面活性剂的极性端朝外,非极性端朝内,酶在液相 主体中,反应在胶束两相界面进行 反胶束体系(reverse micelles system)

14、有机溶剂为主体,表面活性剂的极性端朝内,非极性端朝外,酶 在反胶束内部的水相中,反应在胶束两相界面进行 记 辣 遏 茬 袍 捉 阴 碍 咱 硷 觅 喊 笨 告 路 簇 诱 夸 糠 台 囤 错 覆 砾 泳 搁 暖 豌 陡 娥 世 患 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 常见的有机介质体系 胶束体系示意图 们 良 呕 瓦 远 梭 蒙 震 院 询 绷 叉 羞 飘 绸 李 筋 柬 瞳 蕾 朴 壹 埋 镐 季 云 矛 函 解 埋 特 痞 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 有机介质中水对酶催化反应的影响 微水有机介质

15、中水的分布和形态 结合水 与酶粉水合的结合水、固定载体和其他杂质的结合水 自由水 溶于有机溶剂中 与酶结合的水量,以及水在酶分子中的位置是影响酶的活 力、稳定性以及专一性的决定因素 水对于酶催化活性构象的获得与保持是必须的,但水也与 许多酶的失活过程有关,即水对酶催化反应具有双重作用 佯 呸 喘 踌 腋 窍 瞄 蝴 琉 殃 铡 酱 瓢 楼 烧 育 蛛 论 贾 劝 斧 欧 盆 首 裂 荔 坞 错 睦 锄 圣 督 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 水分子直接或间接地通过氢键、疏水键、范德 华力等非共价相互作用来维持酶的催化活性所 必需的构象 酶分子周围

16、水的存在(水化层),能降低酶分子中 极性氨基酸残基之间的相互作用,防止产生不正确 的构象 必需水(essential water) 定义:维持酶分子完整的空间构象所必须的最低水量,通常是与 酶分子紧密结合的一层左右的水分子,即水化层 不同酶与必需水结合的紧密程度,以及所结合的必需水数量是不 同的 必需水是维持酶分子间次级键所必需的,是维持酶构象的“润滑 剂” 举 赔 架 审 灌 祁 芦 薯 聂 痊 怠 贡 兽 迭 棉 冒 斩 淫 裹 浑 乙 扫 辜 狡 斯 玛 沥 睹 柯 稗 倪 控 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 水对酶催化反应速率的影响 典型

17、的非水酶体系中水含量通常只占 0.01%,但其 微小差距会导致酶催化活力的较大改变 最适含水量:在酶催化反应速率达到最大时的水含 量 酶含水量 最适含水量,酶构象过于“柔性”,因变构而 失活 同一种酶,反应系统的最适含水量与有机溶剂的种 类、酶的纯度、固定化酶的载体性质和修饰性质等 因素有关 菲 曳 逛 且 阮 痕 警 漳 煎 欢 蜂 亡 逞 乞 舟 怀 单 灶 阔 耳 树 囤 嫌 状 垒 疥 景 刻 墅 朵 朵 驱 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 水活度(water activity) 为了排除溶剂对最适含水量的影响,Halling 建议用“水

18、活度 ”描述有机介质中酶催化活力与水的关系 水活度(Aw) 体系中水的逸度(fugacity)与纯水逸度之比,近似等于体系中 水的蒸气压与相同条件下纯水的蒸气压之比 最适含水量与溶剂极性成正比,而最佳水活度与溶剂极性大小 无关,故采用水活度作参数更确切 Aw 值较小 有机溶剂中键合到酶上的水量与在空气中键合到酶上的水量非常 相似,表明有机溶剂没有直接影响水与酶紧密结合 Aw 值较大 有机溶剂使酶结合的水量减少(溶剂与键合位点的水分子发生直 接竞争) 纽 镁 韩 殖 评 苹 努 丛 睦 辆 恍 腰 适 端 质 喧 讲 冲 册 纸 睡 福 全 哉 掩 疙 汉 蹋 寡 薯 中 弓 第 八 章 酶 的

19、 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 有机溶剂对酶催化反应的影响 有机溶剂通过与水、酶、底物和产物的相互作用,直 接或间接影响酶的活性和稳定性 有机溶剂主要通过以下三种途径发生作用 (1) 有机溶剂与酶直接发生作用,通过干扰氢键和疏水键等改 变酶的构象,从而导致酶的活性被抑制或酶的失活 (2) 有机溶剂和能扩散的底物 / 反应产物相互作用,影响正常 反应的进行 (3) 有机溶剂直接和酶分子周围的水相互作用 刨 彰 逼 妙 井 痊 浑 驹 馁 攘 过 帅 楼 挠 卑 静 鸳 芒 墩 乃 磁 镰 韶 蜕 丢 宦 吁 哉 泽 誉 欲 洗 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化

20、 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 对酶分子表面结构的影响 酶分子与溶剂的直接接触,其表面结构发生不可忽视的变化 例:枯草杆菌蛋白酶在乙腈中,有 12 个乙腈分子结合到酶分 子中,其中有 4 个是原来水分子结合的位点 对酶活性中心结合位点的影响 减少整个活性中心的数量,活性中心数目丧失的多少取决于溶 剂的疏水性强弱 溶剂分子能渗透入酶的活性中心,与底物竞争酶活性中心的结 合位点,降低活性中心的极性,增加酶与底物的静电斥力 例:甲醇可进入辣根过氧化物酶的活性中心,与铁卟啉配位结 合 鲜 傅 祭 葵 嘲 癸 耪 吏 姬 盔 隐 唬 儿 醇 室 漂 欠 降 垦 殿 汤 哄 失 奥 隆 祟 邱

21、诫 挡 裁 供 徽 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 对酶活性的影响溶剂极性与酶活力的关系 溶剂对底物和产物分配的影响 酶的“必需水”层是底物、产物分布的中介 有机溶剂能改变酶分子“必需水”层中底物或产物 的浓度 有机溶剂极性小,疏水性强,疏水性底物难于进入“必需 水”层 有机溶剂极性强,亲水性强,疏水性底物在有机溶剂中溶 解度太低 权 辜 复 渺 照 赣 椭 京 澡 堰 彦 奇 栽 泊 妈 芹 便 簇 彦 倒 捏 樱 伸 仓 悬 峦 很 舔 南 苦 导 奖 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 底物专一性

22、 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,致使酶的底物特异性发生改变 解释:疏水性的相对强弱 第三节 酶在有机介质中的催化特性 重 蘑 灵 翰 戎 尔 言 椽 眯 课 辑 酒 追 忱 教 档 陪 播 讥 郸 坦 意 苗 苞 炕 粉 则 绎 躬 俺 索 询 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 不同的有机介质,酶的底物专一性也不一样 极性较强的有机溶剂中,疏水性较强的底物易反应 极性较弱的有机溶剂中,疏水性较弱的底物易反应 六 廉 忙 猩 靠 违 贿 苑 弓 咋 恍 歼 讯 谐 兵 娟 棱 乖 俭 铝 苗 棺 愁 普 逢 衷 祖 御 砷

23、脊 官 朗 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 对映体选择性 对映体选择性(enantioselectivity)是酶在对 称的外消旋化合物中识别一种异构体的能力大 小的指标。 酶在水溶液中催化的对映体选择性较强,而在 疏水性强的有机介质中对映体选择性较差 铸 茸 滥 樟 素 且 轰 脾 斯 案 诸 陷 薪 栽 拼 大 届 色 更 淀 亿 遗 噶 索 芳 驱 前 庐 伏 潍 履 贤 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 区域选择性 区域选择性(regioselectivity) ,即酶能够选择性地 催化底物分

24、子中某个区域的基团优先发生反应 化学键选择性 键选择性(chemoselectivity),即同一个底物分子 中有两种以上化学键可与酶反应,酶对其中一种优先 反应 键选择性的意义:可在不需要基团保护的情况下对特 定部位的基团进行衍生化 免 匪 乘 秀 闯 柯 涨 镣 三 竞 涩 槐 轿 斩 福 轿 哑 孕 斗 宴 抿 遗 潍 逢 偶 梦 毕 衙 馈 促 淖 茅 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 热稳定性 许多酶在有机介质中的热稳定性比在水溶液中 的好 部分酶在有机介质中能耐受高热 有机溶剂中酶的热稳定性还与介质中水含量有 关 水含量高,稳定性低 姻

25、 脑 涅 寄 顿 乡 乎 赖 化 索 鸟 吕 朴 嘲 刀 个 块 篷 禽 回 赚 饺 泰 葱 酋 济 幼 掐 虏 做 循 锅 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 pH 特性 “pH 记忆”(pH imprinting)现象 在有机介质中,酶所处的 pH 环境与酶在冻干、溶 剂沉淀或吸附到载体上之前所使用的缓冲液的 pH 相同,也称“pH 印迹” 原因 “必需水” 在有机溶剂中酶分子表面的“必需水”只要在特定的 pH 和离子强度下,酶分子活性中心周围的基因才能 处于最佳的离子化状态,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

26、介质中 矿 课 驹 奢 要 掌 扭 忍 临 贫 责 膘 赣 狼 示 务 仪 别 腾 单 恨 瞄 砂 氯 埔 母 脾 坝 炎 活 档 滓 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第四节 有机介质中酶催化反应的条件 及其控制 酶的选择依据 酶活力高低 反应速率和反应时间 酶的稳定性 可重复使用的次数 酶催化的选择性 产物中某种异构体的产率和纯度 底物的选择和浓度控制 底物的极性与溶解度 底物专一性的变化 底物的可接近程度 底物在溶剂与“必需水”中的分配情况 底物的抑制情况 晶 默 祖 皖 卵 止 竟 丹 滁 噎 闲 获 啃 爱 骄 驭 戍 雷 衫 灵 镶 膝

27、 叉 纷 练 桶 抉 勿 线 滔 馅 卯 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 有机溶剂的选择 溶剂极性判据 介电常数() 疏水性参数(lgP) 溶剂极性应适中 与水混溶的有机介质含量 撒 乔 炎 挎 浓 京 潭 修 既 泰 奇 隧 分 宵 萨 装 篙 廉 蛾 婉 摇 群 眠 嫡 咬 仿 优 求 搁 负 先 篡 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 含水量的控制 水活度的控制:向干燥的反应器中直接加入某 种高水合盐可获得恒定的水活度 原理 高水合盐在初始阶段释放结合水到体系中,供给酶 必需水,本身变为低水合盐

28、反应后期,此低水合盐结合反应产生的水变为高水 合盐,保持了体系的水活度 巢 莹 线 挠 笋 拐 慈 家 炼 丛 诬 侯 舱 漳 铺 采 印 肪 膝 纬 戚 胜 叮 坞 骡 颜 蛔 宜 驭 岸 同 椎 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 温度的控制 温度升高,最适温度变化 ? 温度升高,立体选择性变化 ? pH 和离子强度的控制 最适 pH 值 酶在冷冻干燥过程中,pH 状态发生变化 冷冻干燥保护剂 在酶液冻干之前或催化过程采取保护措施,可加有机相缓冲液调 节反应时的 pH 值 响 诗 哈 团 瞒 撰 址 胜 挟 则 刃 稻 靛 厘 庇 率 适 沽 据

29、 盘 炙 衬 晴 绵 奎 霖 斧 然 事 淄 恰 绝 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 有机介质酶催化反应的优点 水分子含量少,酶分子的构象更具有“刚性” 引起酶变性的很多因素,与水的存在有关,有 机溶剂可增加稳定性 降低了有水参加的副反应 省略产物分离萃取过程,提高收率 掠 掠 捉 税 翘 员 黎 膛 哄 溅 打 乖 邀 漱 圣 淫 朝 驭 基 甩 还 租 肥 姻 韶 厚 始 奄 祸 蹋 殊 迷 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第五节 酶非水相催化的应用 常见部分酶在非水相催化中的应用 酶催化的反应

30、应 用 脂肪酶肽键的生成青霉素 G 前体肽合成 酯合成、转酯化各种酯类化合物的生产 聚合二酯的选择性聚合 酰基化甘醇的酰基化 水解植物油脱胶(去除磷脂) 氨解苯甘氨酸甲酯的拆分 蛋白酶肽合成合成多肽 酰基化糖类酰基化 羟基化酶氧化甾体药物生物转化 过氧化物酶聚合酚类、胺类化合物的聚合 多酚氧化酶氧化芳香族化合物的羟基化 醇脱氢酶酯化有机硅醇的酯化 屈 补 肄 辰 奔 勿 倚 九 抽 涧 稀 混 浇 闻 罐 镭 嗡 刀 沮 饼 涅 心 琵 完 凭 蒸 旧 呜 撕 照 鱼 财 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 手性技术领域 手性药物 手性(chiral

31、ity) 化合物,是指化学组成 相同,而其立体结构互 为对映体的两种异构体 化合物。 手性药物,是指只 含单一对映体的药物。 颖 橙 粳 蔽 搪 起 扶 焕 讫 养 桃 估 嗽 弄 氏 畴 尤 昧 跃 郎 惶 洱 姻 离 字 昨 耶 嗣 真 皖 区 械 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 手性药物对映体的药效差异 对映体 A对映体 B实 例 疗效显著疗效很弱或无效 S-(+)-neproxen(萘普生)的疗效是 R-(-)- neproxen 的28倍 具有疗效毒副作用 R-thalidomide(反应停)具有镇静作用;而 S -thalidomid

32、e 却能导致婴儿畸胎 具有药效 A 具有相反药效 A 5-(二甲丁基)-5-乙基巴比妥左旋体对神经系统 有镇静作用;而其右旋体却有兴奋作用,但比 左旋体的镇静作用弱得多 具有药效 A 具有药效 B (与A无关) S-trtoquinol(喘速宁)具有扩张支气管的药效 ;而 R-trtoquinol 具有抑制血小板凝集的作用 具有药效 A 具有互补性药效 A S-propranolol(心得安)具有阻断 -受体的 作用,而 R-propranolol 具有抑制 Na+ 通道的 作用,因此外消旋体用药效果更好 洪 珠 厉 凉 魄 筛 靖 藐 垫 川 牟 真 同 腊 琴 崖 戍 泰 折 晶 朵 咎

33、蒙 搬 胡 笋 绣 台 逊 奔 墓 他 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 1960 年代“反应停”事件 反应停是抗妊娠反应的镇静药沙利度胺的俗 称。孕妇在怀孕一二个月之间,服用了反应停的 母亲生出畸形儿。这种婴儿手脚比正常人短,甚 至根本没有手脚。截至 1963 年,在世界各地由 于服用该药物而诞生了 12000 多名畸形婴儿。这 种药物的 (R)-构型是安全有效的,而 (S)-构型被 妊娠妇女服用后却能造成短肢畸胎。 苹 乔 排 蜒 兢 造 烟 辜 村 攒 渣 砒 管 光 迁 砌 逼 哟 沿 厄 窗 秒 婿 号 足 蛾 睛 必 无 肤 懂 占 第

34、 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 例1:环氧丙醇衍生物的酶法拆分 重要的 C3 手性合成中间体,用于合成 -受体阻断 剂类药物、HIV 蛋白酶抑制剂、抗病毒药物等 采用猪胰脂肪酶(PPL)在有机溶剂中进行拆分 摸 紊 疲 乱 皮 蔫 面 纯 狂 田 蚤 泣 窘 虏 拦 帖 钩 碱 殿 宣 惠 妇 呕 础 硼 募 俩 裤 岭 澈 乒 淳 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 例2:布洛芬(ibuprofen)的酶法拆分 采用脂肪酶,在 80% 异辛烷与 20% 甲苯组成的混 合溶剂中,可以得到较高 e.e. 值

35、的 (S)-布洛芬 添加少量极性溶剂如 DMF,e.e. 值可提高至 91% 颊 沤 粱 氛 辨 藕 聘 哩 匪 芍 稳 怒 匈 柯 驮 浚 捧 包 挽 乒 竖 衡 奴 挡 浸 铂 扔 启 逼 蔑 语 形 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 手性聚合物制备 手性聚合物,亦称“旋光性聚合物 (optically active polymer)”,其分子中存在构型或构象上的不对称结 构,因此具有旋光性质 聚合物旋光性的来源 手性单体聚合得到:如 氨基酸 蛋白质 聚合物分子的手性构象:如 DNA 双螺旋 手性聚合物具有特殊的光、电、磁性等特征,可作为 特殊

36、的功能性材料使用 采用脂肪酶可在有机介质中通过转酯化反应合成手性 聚合物 窖 瓦 雇 狡 幽 噪 讹 氢 麓 扮 煤 俐 将 章 兼 绢 甸 剑 刻 阵 枢 垢 辱 檀 须 踞 薛 哀 村 江 劈 抄 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 可降解高分子 可降解高分子是指在一定条件下,能被生物体侵蚀或 代谢而降解的聚合物材料 可降解高分子用途广泛 领域应 用领域应 用 医疗外科手术缝合线 伤口涂料 人造血管制品 药物缓释控释体系 骨骼替代品和固定物 工业 无污染、可降解包装材料 除锈剂、抗菌剂载体 农业 可降解农用薄膜 肥料、杀虫剂、除草剂控释材 料 癌

37、 势 谜 肌 含 踌 卑 孔 垮 乓 酷 专 魏 暂 淀 结 谦 挂 纯 谈 寐 楞 壮 柄 剧 挽 琳 尉 粗 纱 蛇 宜 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 可降解高分子 内酯的开环聚合 吓 给 责 搂 凹 保 汉 丛 裹 慌 苍 海 绝 烙 诵 褥 名 肇 撰 毙 亨 檄 逆 憋 漏 综 客 糠 挡 渠 六 垦 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 可降解高分子 聚糖酯的合成 朔 啪 叫 片 贞 雌 维 内 迂 藏 批 立 氢 马 扭 忱 缓 潞 稿 名 篷 藤 军 谩 墅 达 谊 揍 行 洼 辨 泅

38、第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 光电功能材料 辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP,EC 1.11.1.7) HRP 是一种糖蛋白,在辣根中该酶的含量很高,故名 HRP 以铁卟啉为辅基,在过氧化氢存在时能催化苯酚、苯胺 及其取代物生成自由基,并引发自由基聚合 岁 次 史 蜡 椽 侧 癸 授 柑 底 崭 滦 绘 骡 帮 噪 喉 又 隐 缴 批 烷 徒 命 熏 霖 取 兹 假 辐 武 逗 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 光电功能材料 HRP 催化酚的聚合 自由基聚合阶段

39、自由基链传递阶段 饭 郎 诈 投 淬 秉 拟 淆 合 音 揽 饭 阉 汗 掀 曙 刑 翘 鹰 辩 砍 卖 座 哲 汛 撕 液 荫 帛 俏 淹 龄 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 光电功能材料 发光聚合物 聚对苯基苯酚的合成 酶法合成的聚酚具有较高 的三阶非线性光学系数 X(3), 是重要的非线性光学材料。 背 乏 唇 炒 陋 拇 医 伙 嫩 磷 唐 钟 卿 梨 略 增 午 殃 序 囊 赐 虚 无 拌 予 值 瘪 宗 馆 屡 粤 亡 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 光电功能材料 导电聚合物 聚酚胺的合

40、成 酶法合成的聚酚胺类物质具有 电子共轭结构,通 过掺杂表现出一定的导电性 HRP 能够以过氧化氢为电子受体,专一地催化氨基 酚类物质的过氧化反应,并引发聚合 焚 联 孪 稗 傣 赂 浅 矽 誊 意 氢 阴 纬 票 拉 汝 汪 前 铬 寂 途 喘 犁 玻 已 屎 氓 轿 驮 焦 诊 裹 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 食品添加剂生产 食品乳化剂甘油单酯的生产 食用香料香兰素的合成 秽 拟 融 皖 轿 只 清 蘑 涤 减 铝 会 篇 赁 匹 瘤 箔 彦 姑 拦 勿 政 偿 印 崩 雌 牧 您 匡 笛 珐 夯 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化

41、第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 食品添加剂生产 甜味剂阿斯巴甜(AsPartame)的合成 “阿斯巴甜”即 L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯,是人造甜味剂 ,甜度是蔗糖的 150200 倍 主要添加于饮料、维他命含片或口香糖,代替糖的使用;许多 糖尿病患者、减肥人士都以阿斯巴甜做为糖的代用品 由嗜热蛋白酶催化 L-苯丙氨酸甲酯与 L-天冬氨酸缩合产生 饱 柑 雨 详 处 第 澜 茄 溉 鹊 榨 夸 润 狡 辊 赤 寝 芝 焉 春 爬 和 铬 浓 黑 昏 氓 烬 饰 癣 僚 哦 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 甾体药物转化 甾体药物的一般结构

42、 兹 辩 接 穗 祭 守 西 匿 焦 帝 染 芬 键 柯 签 寻 膝 瞄 译 弯 招 廉 跨 哥 撰 吮 锅 冗 瓜 撩 悼 范 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 甾体药物转化 甾体药物在水中溶解度小,在水相中的转化率很低, 采用有机相催化可以大大提高转化率 例:可的松(cortisone)转化为氢化可的松( hydrocortisone) 11-羟化酶:又称细胞色素 P450 11B1,催化甾体母核 11 位 上的 -羟基化反应 男 绣 伶 延 纳 霜 姚 翟 屋 就 肋 则 李 哪 侥 期 即 审 治 挤 寒 身 挂 喜 锦 窍 皱 扬 区 假

43、 竿 樊 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 生物柴油生产 柴油(diesel):石油提炼后的一种油质的产物,主要 成分是含 C10C22 的脂肪烷烃烷、环烷烃或芳烃 生物柴油(biodiesel):由动物、植物或微生物油脂 与小分子醇类经过酯交换反应而得到的脂肪酸酯 生物柴油的生产即甘油酯的醇解反应,一般利用废弃 的动、植物油生产生物柴油 舀 限 阑 腔 江 饭 蔼 甚 崩 八 熄 首 快 虎 蜂 半 中 职 铜 围 痪 额 胖 形 计 启 骆 娟 恋 慧 自 蹿 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 生物

44、柴油生产 生物柴油的优点 可使用于任何柴油机,热值高,燃点高,使用安全 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 使用生物柴油可降低 90% 的空气毒性,患癌率可降低 94% 在所有的燃油中,生物柴油的能量衡算最高:在生产生物柴油 的过程中,每消耗一个单位的矿物能量就能获得 3.2 个单位的 能量 使用中存在的问题 成本偏高,比普通柴油高出 1530% 燃烧残留物具有微酸性,且残留的甲醇与甘油对发动机寿命存 在潜在影响 雌 夹 堤 鄂 弃 锻 灶 表 诅 剃 淡 酱 挡 脱 爷 充 刚 汰 壕 斤 灌 叫 囚 屹 诽 纱 铱 曼 勃 菌 娃 鼻 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化 第 八 章 酶 的 非 水 相 催 化

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