酶的非水相催化課件

第七章酶的非水相催化

enzymenon-aqueouscatalysis第七章酶的非水相催化

enzymenon-aqueous1

主要內(nèi)容酶非水相催化研究概述酶非水相催化的介質(zhì)有機介質(zhì)中酶的催化酶非水相催化的應(yīng)用主要內(nèi)容酶非水相催化2一、酶非水相催化研究概述

長期的觀點認為:有機溶劑是酶的變性劑、失活劑。在這一傳統(tǒng)酶學思想的影響下，酶在有機介質(zhì)中催化的研究此前幾乎毫無進展。

直到1984年，美國Klibanov,A.M.在Science上發(fā)表了一篇關(guān)于酶在有機介質(zhì)中催化條件和特點的文章,酶在非水相中催化的研究才取得了突破性的進展。一、酶非水相催化研究概述

長期的觀點認為:有機溶劑是3克里巴諾夫Klibanov等的工作

在僅含微量水的有機介質(zhì)中成功地酶促合成了酯、肽、手性醇等許多有機化合物。

Ｋlibanov等提出只要條件合適，酶可以在非生物體系的疏水介質(zhì)中催化天然或非天然的疏水性底物和產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化。

研究內(nèi)容：酶不僅可以在水與有機溶劑互溶體系，也可以在水與有機溶劑組成的雙液相體系，甚至在僅含微量水或幾乎無水的有機溶劑中表現(xiàn)出催化活性。

這一觀點是對傳統(tǒng)酶學思想（酶只能在水溶液中起作用）的挑戰(zhàn)。克里巴諾夫Klibanov等的工作

在僅含微量水的4

從上世紀八十年代中期開始，酶在非水介質(zhì)中催化反應(yīng)的研究十分活躍。

現(xiàn)已報導，酯酶、脂肪酶、蛋白酶、纖維素酶、淀粉酶等水解酶類；過氧化物酶、過氧化氫酶、醇脫氫酶、膽固醇氧化酶、多酚氧化酶、多細胞色素氧化酶等氧化還原酶類和醛縮酶等轉(zhuǎn)移酶類中的十幾種酶在適宜的有機溶劑中具有與水溶液中可比的催化活性。從上世紀八十年代中期開始，酶在非水介質(zhì)中催化反應(yīng)的研究十分5酶在非水介質(zhì)中的催化反應(yīng)的新特征：

①可進行水不溶或水溶性差化合物的催化轉(zhuǎn)化，大大拓展了酶催化作用的底物和生成產(chǎn)物的范圍；

②改變了催化反應(yīng)的平衡點，使在水溶液中不能或很難發(fā)生的反應(yīng)向期望的方向得以順利進行；

eg:在水溶液中催化水解反應(yīng)的酶在非水介質(zhì)中可有效催化合成反應(yīng)的進行；

③提高了酶區(qū)域?qū)Ｒ恍院蛯τ丑w專一性，使有目的的調(diào)控酶催化的作用的選擇性成為可能；酶在非水介質(zhì)中的催化反應(yīng)的新特征：

①可進行水不溶或6

④大大提高了一些酶的熱穩(wěn)定性；

⑤由于酶不溶于大多數(shù)的有機溶劑，使催化后酶易于回收和重復利用；

⑥可有效減少或防止由水引起的副反應(yīng)的產(chǎn)生；

⑦可避免水溶液中長期反應(yīng)時微生物引起的污染；

⑧可方便地對水分敏感的底物進行相關(guān)的反應(yīng)；

⑨當使用揮發(fā)性溶劑作為介質(zhì)時，使反應(yīng)后的分離過程能耗降低.④大大提高了一些酶的熱穩(wěn)定性；7二、用于酶催化的非水介質(zhì)

(1)含微量水的有機溶劑

常用

(2)氣相研究較少

(3)超臨界流體

處于臨界溫度和臨界壓力以上，介于氣體和液體之間的流體，兼有氣體和液體的雙重性質(zhì)。

(4)離子液介質(zhì)

由有機陽離子與有機陰離子構(gòu)成的室溫下呈液態(tài)的低熔點鹽類，揮發(fā)性低，無毒性。酶在離子液介質(zhì)具有穩(wěn)定性好和選擇性強的特點。

二、用于酶催化的非水介質(zhì)

(1)含微量水的有機溶劑常8三、有機介質(zhì)中酶的催化（一）有機介質(zhì)反應(yīng)體系類型微水有機介質(zhì)體系與水溶性有機溶劑組成的均一體系與水不溶性有機溶劑組成的兩相或多相體系膠束體系和反膠束體系（二）水對有機介質(zhì)中酶催化的影響（三）有機溶劑對有機介質(zhì)中酶催化的影響（四）酶在有機介質(zhì)中的催化特性（五）酶在有機介質(zhì)中的催化類型（六）有機介質(zhì)中酶催化反應(yīng)條件的控制三、有機介質(zhì)中酶的催化（一）有機介質(zhì)反應(yīng)體系類型9

（一）有機介質(zhì)反應(yīng)體系類型

1微水有機介質(zhì)體系

有機溶劑＋微量的水（酶結(jié)合水）

水：維持酶分子的空間構(gòu)象和催化活性

酶：凍干粉或固定化酶，懸浮于有機介

質(zhì)之中進行催化反應(yīng)。

應(yīng)用最為廣泛

（一）有機介質(zhì)反應(yīng)體系類型

1微水有機102與水溶性有機溶劑組成的均一體系

水＋極性較大的有機溶劑互相混溶

其含量均較大。

酶和底物：溶解狀態(tài)

由于極性大的有機溶劑對一般酶的催化活性影響較大，所以能在這類反應(yīng)體系中進行催化反應(yīng)的酶較少。2與水溶性有機溶劑組成的均一體系

水＋極性較大的有機溶113與水不溶性有機溶劑組成的兩相或多相體系

水＋疏水性較強的有機溶劑

游離酶、親水性底物或產(chǎn)物溶解于水相，而疏水性底物或產(chǎn)物則溶解于有機溶劑相中。

僅適用于底物和產(chǎn)物或其中的一種是疏水化合物的酶催化反應(yīng)。其中，最常用的是兩相體系。3與水不溶性有機溶劑組成的兩相或多相體系

水＋疏水124膠束和反膠束體系

當水和有機溶劑同時存在于反應(yīng)體系時，加入表面活性劑后，兩性的表面活性劑會形成球狀或橢球狀的膠束，其大小與蛋白質(zhì)分子在同一數(shù)量級上。4膠束和反膠束體系

當水和有機溶劑同時存在于反應(yīng)體13酶的非水相催化ppt課件14

當體系中水濃度遠高于有機溶劑時，形成膠束。表面活性劑的極性端朝向膠束的外側(cè)，而非極性端則朝向膠束的中心，有機溶劑就被包在膠束的內(nèi)部，此時的膠束就稱為正相膠束或簡稱為膠束；水包油微滴

當體系中水濃度遠低于有機溶劑時，形成反膠束。表面活性劑的極性端朝向膠束的中心，而非極性端則朝向膠束的外側(cè)，水就被包在膠束的內(nèi)部，此時的膠束就稱為反相膠束或簡稱為反膠束。油包水微滴當體系中水濃度遠高于有機溶劑時，形成膠束。表面活性劑15

一般而言，在不同的非水介質(zhì)中進行酶催化時所表現(xiàn)出的催化行為是有區(qū)別的。

一般而言，在不同的非水介質(zhì)中進行酶催化時所表現(xiàn)出的催16不同反應(yīng)體系中酶的一些催化行為比較參數(shù)微水有機介質(zhì)體系水-有機溶劑兩相體系反膠束體系酶活力酶負載量產(chǎn)率產(chǎn)物回收酶重復使用連續(xù)操作低高低容易可能可能低高低一般難可能高低高難難難不同反應(yīng)體系中酶的一些催化行為比較參數(shù)微水有機介質(zhì)體系水-有17（二）水對非水介質(zhì)中酶催化的影響

酶只有在一定量水的存在下，才能進行催化反應(yīng)，特別是在有機介質(zhì)中的酶催化反應(yīng)，水含量的多少對酶的空間構(gòu)象、催化活性、穩(wěn)定性、催化反應(yīng)的速度、底物和產(chǎn)物的溶解度等都有密切關(guān)系。（二）水對非水介質(zhì)中酶催化的影響

酶只有在一定量水的181必需水

維持酶分子完整的空間構(gòu)象所必需的最低水量。

氫鍵、鹽鍵等次級鍵。

在無水的條件下，酶的空間構(gòu)象被破壞，酶將變性失活。

通過必需水的調(diào)控，可以調(diào)節(jié)有機介質(zhì)中酶的催化活性和選擇性。1必需水

維持酶分子完整的空間構(gòu)象所必需的最低水192.水活度

Aw

有機介質(zhì)反應(yīng)體系中含有的水主要有兩類:

一類是與酶分子緊密結(jié)合的結(jié)合水;

另一類是溶解于有機溶劑的游離水，可以認為，在有機介質(zhì)反應(yīng)體系中，結(jié)合水是影響酶催化活性的關(guān)鍵因素。

水活度：近似等于相同條件下體系中水的蒸氣壓（P）與純水蒸汽壓（Po）之比。

2.水活度Aw

有機介質(zhì)反應(yīng)體系中含有的水203水對酶催化反應(yīng)速度的影響

最適水含量

水間接或直接地參與了酶天然構(gòu)象中包括氫鍵、靜電作用、疏水相互作用和范德華力在內(nèi)的所有非共價相互作用。

3水對酶催化反應(yīng)速度的影響最適水含量

21

酶蛋白分子的水化過程分為四步：

①酶蛋白分子的離子化基團水化過程。水與酶蛋白分子表面的帶電基團結(jié)合；

②酶蛋白分子中的極性部分水簇的生長過程。即水與酶蛋白分子表面極性基團合；

③水吸附到酶蛋白分子表面相互作用較弱的部位；

④酶蛋白分子表面完全水化，被單層水分子所覆蓋。酶蛋白分子的水化過程分為四步：

①酶蛋白分子的離子22大量研究表明，非水介質(zhì)中酶的活性比水溶液中要低酶在有機溶劑中活力低的原因原因說明解決辦法擴散限制有機溶劑中的擴散要比水中小，限制了底物的擴散增加攪拌速度；降低酶的顆粒大小封閉活性中心導致酶活力降低幾倍用結(jié)晶酶替代構(gòu)象改變凍干過程及其他脫水過程造成的使用凍干保護劑；制備有機溶劑中可溶解的可與兩親性物質(zhì)絡(luò)合的酶底物去溶劑化疏水性底物嚴重，可導致酶活力降低至少100倍選擇溶劑以獲得有利的底物-溶劑相互作用過渡態(tài)不穩(wěn)定化當過渡態(tài)至少部分暴露于溶劑時才發(fā)生選擇溶劑以期獲得與過渡態(tài)有利的相互作用構(gòu)象柔性降低無水的親水溶劑尤為顯著，會奪取酶分子上必需的結(jié)合水，從而導致酶活力降低至少100倍使水活度(aw)最適化；水合溶劑;使用疏水溶劑；使用仿水和變性共溶添加劑最適pH值導致至少100倍的酶活力降低從酶的最適pH水溶液中脫水；使用有機相緩沖液大量研究表明，非水介質(zhì)中酶的活性比水溶液中要低酶在有機溶劑中23在低水含量的非水介質(zhì)酶催化體系中，水分的影響是至關(guān)重要的，要使酶能夠表現(xiàn)出最大的催化活力，確定適宜的水活度就顯得十分重要。不同種類的酶因為其分子結(jié)構(gòu)的不同，維持酶具有活性構(gòu)象的必需水量也就不同，即使是同一種類的酶，由于酶的來源不同，所需的水量也會有顯著不同。

最適水含量：催化反應(yīng)速度達到最大時的水含量。最適水含量隨溶劑極性的增加而增加。最佳水活度與溶劑極性大小沒有關(guān)系，可以確切研究非水介質(zhì)酶催化作用，一般控制在0.5-0.6之間。在低水含量的非水介質(zhì)酶催化體系中，水分的影響是至關(guān)重24

（三）有機溶劑對酶催化反應(yīng)的影響

1有機溶劑對酶結(jié)構(gòu)的影響

2有機溶劑對酶催化活力的影響

3有機溶劑對底物和產(chǎn)物的影響

4有機溶劑對酶選擇性的影響

（三）有機溶劑對酶催化反應(yīng)的影響

1有機溶劑對酶結(jié)構(gòu)的25

酶在非水介質(zhì)中的存在形式

一、固態(tài)酶。

凍干酶粉、固定化酶、結(jié)晶酶

以固體形式懸浮在有機溶劑中

二、可溶解酶。

水溶性大分子共價修飾酶

非共價修飾的高分子—酶復合物

表面活性劑—酶復合物

微乳液中的酶等

酶在非水介質(zhì)中的存在形式

一、固態(tài)酶。

凍干酶粉、261有機溶劑對酶結(jié)構(gòu)與功能的影響

1）對酶分子表面結(jié)構(gòu)的影響

eg：枯草桿菌蛋白酶晶體，原來有119個水分子與酶分子結(jié)合。懸浮于乙腈中后，僅有99個水分子與酶分子結(jié)合，而有12個乙腈分子也結(jié)合到酶分子上，其中有4個是原來水分子的結(jié)合位點。

1有機溶劑對酶結(jié)構(gòu)與功能的影響

1）對酶分子表面結(jié)構(gòu)的影響272）對酶活性中心結(jié)合位點的影響有機溶劑滲入酶分子活性中心，與底物競爭活性中心的結(jié)合位點。eg:辣根過氧化物酶在甲醇中催化時，甲醇分子可以進入酶的活性中心，與卟啉鐵配位結(jié)合。有機溶劑滲入酶分子活性中心，降低活性中心的極性，降低酶與底物的結(jié)合力。eg:枯草桿菌蛋白酶晶體懸浮于乙腈中，有4個乙腈分子進入酶活性中心。2）對酶活性中心結(jié)合位點的影響28

2有機溶劑對酶活性的影響

極性較強的有機溶劑能夠奪取酶蛋白表面的“必需水”，擾亂酶分子的天然構(gòu)象的形成，從而導致酶的失活。極性系數(shù)lgP：P為溶劑在正辛烷與水兩相中的分配系數(shù)。lgP越小，極性越強。lgP小于2的極性溶劑不宜使用。

在有機介質(zhì)中進行酶催化時，應(yīng)選擇好所用溶劑，或通過酶分子修飾提高酶的親水性。

2有機溶劑對酶活性的影響極性較強的有機溶劑能夠奪取29

3有機溶劑對底物和產(chǎn)物分配的影響

有機溶劑能改變酶分子“必需水”層中底物或產(chǎn)物的濃度，而底物必須滲入“必需水”層，產(chǎn)物必須移出此水層，才能使反應(yīng)進行下去。有機溶劑極性很小，疏水性太強，疏水性底物雖然在有機溶劑中溶解度大，濃度高，但很難進入必需水層，與酶分子結(jié)合力低，酶催化速度降低；有機溶劑極性很大，親水性太強，疏水性底物在有機溶劑中溶解度低，底物濃度低，也使酶催化速度降低；適宜的有機溶劑極性為2≤lgP≤5。3有機溶劑對底物和產(chǎn)物分配的影響有機溶劑能改變30有機溶劑對酶催化反應(yīng)的影響是一個綜合而復雜的過程，其中包括溶劑對水-酶相互作用的擾動和扭曲、與固定化酶微環(huán)境之間的匹配以及對底物和產(chǎn)物的溶劑與擴散等因素。目前的模型都是在針對特定的酶、底物和體系的研究過程中建立起來的，尚不足以總結(jié)出普遍適用的規(guī)律。有機溶劑對酶催化反應(yīng)的影響是一個綜合而復雜的過程，其31

4有機溶劑對酶選擇性的影響

有機溶劑對酶選擇性的影響很大，由于有機溶劑的存在使酶蛋白分子的剛性得以增強，使之具有水溶液中所不可比擬的優(yōu)越性：良好的對映體選擇性或區(qū)域選擇性。4有機溶劑對酶選擇性的影響

有機溶劑對酶選擇性32（四）酶在非水介質(zhì)中的性質(zhì)熱穩(wěn)定性底物專一性對映體選擇性區(qū)域選擇性化學鍵選擇性

pH記憶（四）酶在非水介質(zhì)中的性質(zhì)熱穩(wěn)定性33

1熱穩(wěn)定性

許多酶在非水介質(zhì)中的熱穩(wěn)定性和儲存穩(wěn)定性比相同酶在水溶液中更好，且隨著介質(zhì)中水含量的增加，熱穩(wěn)定性會降低。

這種熱穩(wěn)定性和儲存穩(wěn)定性的提高是難以用化學交聯(lián)、固定化甚至是蛋白質(zhì)工程的手段所能達到的，且這種穩(wěn)定性還與介質(zhì)中的水含量有關(guān)。1熱穩(wěn)定性 許多酶在非水介質(zhì)中的熱穩(wěn)定性和34

原因水分子會引起酶分子中Asn及Gln的脫氨基，還可能引起Asn肽鍵的水解，Cys的氧化，二硫鍵的破壞等。原因水分子會引起酶分子中Asn及Gln的脫氨基，還35eg:豬胰脂肪酶在有機溶劑中100℃時的半衰期可達數(shù)小時，而在水中100℃幾乎馬上失活。1%的水濃度會使豬胰脂肪酶的穩(wěn)定性降低到與水溶液中相同的水平。eg:胰凝乳蛋白酶在無水辛烷中20℃放置6個月后酶活力沒有降低，而在同樣溫度下酶在水溶液中的半衰期僅有幾天。eg:豬胰脂肪酶在有機溶劑中100℃時的半衰期可達數(shù)小時36酶條件熱穩(wěn)定性豬胰脂肪酶三丁酸甘油酯,水，pH7.0T1/2<26hT1/2<2min酵母脂肪酶三丁酸甘油酯/庚醇水，pH7.0T1/21.5hT1/2<2min胰凝乳蛋白酶正辛烷，100℃水，pH8.0,55℃T1/280minT1/215min枯草桿菌蛋白酶正辛烷，110℃

T1/280min溶菌酶環(huán)己烷110℃水T1/2140minT1/210min核糖核酸酶壬烷，110℃，6h水，pH8.0,90℃剩95%活性T1/2<10minF1-ATP酶甲苯，70℃水，70℃T1/2>24hT1/2<10min醇脫氫酶正庚烷，55℃

T1/2>50days酪氨酸酶氯仿，50℃水，50℃T1/290minT1/210min酸性磷酸酯酶正十六烷，80℃水，70℃T1/28.0minT1/21.0min細胞色素氧化酶甲苯，0.3%水甲苯，1.3%水T1/24.0hT1/21.7min酶條件熱穩(wěn)定性豬胰脂肪酶三丁酸甘油酯,T1/2<2637

2底物專一性水溶液中，E與S結(jié)合靠疏水作用，疏水性強的底物易與E活性中心結(jié)合，催化效率高；有機溶劑中，有機溶劑與S之間的疏水作用大于S與E之間的疏水作用，疏水性強的底物易與有機溶劑結(jié)合，催化效率低；eg:胰蛋白酶：水中辛烷介質(zhì)中N－乙酰－L－絲氨酸乙酯N－乙酰－L－苯丙氨酸乙酯高104倍快20倍催化效率低

疏水性強2底物專一性水溶液中，E與S結(jié)合靠疏水作用38

不同的有機溶劑具有不同的極性，因此在不同的有機溶劑中酶的底物專一性也不同。

一般來說，在極性較強的有機溶劑中，疏水性較強的底物容易進行反應(yīng)，而在非極性較強的有機溶劑中，親水性較強的底物容易進行反應(yīng)。 不同的有機溶劑具有不同的極性，因此在不同的有機溶劑中酶的39

3對映體選擇性（立體異構(gòu)專一）

酶的對映體選擇性是指酶在對稱的外消旋化合物中識別一種異構(gòu)體的能力，這種選擇性是由不同對映體與酶的活性中心的三維空間構(gòu)像的互補性或稱親和力決定的。

非水介質(zhì)中酶對底物的對映體選擇性由于介質(zhì)的親（疏）水性的變化而發(fā)生改變。3對映體選擇性（立體異構(gòu)專一） 酶的對映體選擇40立體選擇系數(shù)KLD越大，酶催化的對映體選擇性越強。酶在水溶液中的對映體選擇性較強，而在疏水性較強的有機溶劑中，酶的對映體選擇性較差。eg：蛋白酶在水溶液中只對含有L－aa的蛋白起作用，水解生成L－aa。而在有機介質(zhì)中，某些蛋白酶可以用D－aa為底物合成由D－aa組成的多肽，可用于手性藥物的制造。立體選擇系數(shù)41

4區(qū)域選擇性

區(qū)域選擇性，即酶能夠選擇性地優(yōu)先催化底物分子中某一區(qū)域的基團進行反應(yīng)。酶在非水介質(zhì)中進行催化時，區(qū)域選擇性可能會發(fā)生一定變化。eg:用脂肪酶催化1，4－二丁?；?－辛基苯與丁醇間的轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，在甲苯介質(zhì)中，區(qū)域選擇系數(shù)K4,1＝2，表明酶優(yōu)先作用于底物C4位上的?；?；而在乙腈介質(zhì)中，K4,1＝0.5，表明酶優(yōu)先作用于底物C1位上的酰基。K1,2=（Kcat/Km）1/（Kcat/Km）24區(qū)域選擇性 區(qū)域選擇性，即酶能夠選擇性地優(yōu)先催化底物42

5化學鍵選擇性

當同一個底物分子中有2個以上的化學鍵都可以進行反應(yīng)時，酶對其中的一個化學鍵可以優(yōu)先進行催化反應(yīng)。

化學鍵選擇性與酶的來源與有機介質(zhì)中的種類有關(guān)。eg:脂肪酶催化6－氨基－1－己醇的?；磻?yīng)，底物分子中的氨基和羥基都可能被?；?，分別生成肽鍵和酯鍵。用黑曲霉脂肪酶催化時，優(yōu)先使羥基酰化；用毛霉脂肪酶催化時，優(yōu)先使氨基?；６诓煌挠袡C介質(zhì)中，氨基與羥基的酰化程度也不同。5化學鍵選擇性 當同一個底物分子43

6pH記憶(pH印記)

在有機介質(zhì)酶催化反應(yīng)中，酶所處的pH環(huán)境與酶在凍干或吸附到載體之前所使用的緩沖液pH值相同。

非水介質(zhì)中的酶能夠“記憶”凍干或吸附到載體之前所處緩沖液中的pH值，反應(yīng)的最適pH接近于水溶液中的最適pH。有機介質(zhì)中酶催化反應(yīng)pH的控制：1.控制凍干前緩沖溶液pH為最適pH。使非水介質(zhì)中的酶能夠“記憶”2.采用有機相緩沖液會破壞pH記憶。疏水性酸與對應(yīng)的鹽疏水性堿與對應(yīng)的鹽6pH記憶(pH印記)在有機介質(zhì)酶催化反44（五）非水介質(zhì)中的酶催化反應(yīng)類型C-O鍵的形成C-N鍵的反應(yīng)C-C鍵的形成還原反應(yīng)氧化反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)C-X的反應(yīng)鹵化反應(yīng)

（五）非水介質(zhì)中的酶催化反應(yīng)類型C-O鍵的形成45ee值(對映體過量,enantiomericexcess)手性分子的兩個對映體中，各對映體都把平面偏振光旋轉(zhuǎn)到一定的角度，其數(shù)值相同但方向相反，這種性質(zhì)稱為光學活性。化合物樣品的對映體組成可用對映體過量或“e.e.%”來描述。它表示一個對映體對另一個對映體的過量，通常用百分數(shù)表示。其光學純度(e.e.值)可從測定的比旋值來計算。ee值(對映體過量,enantiomericexcess461.C-O鍵的形成

（1）酯類：酯酶和脂肪酶可催化

酯合成反應(yīng)、轉(zhuǎn)酯反應(yīng)和酸酐水解反應(yīng)。

（2）環(huán)氧化合物

（3）糖苷鍵的水解和形成

（4）加氧氧化反應(yīng)

1.C-O鍵的形成

（1）酯類：酯酶和脂肪酶可47

酯合成反應(yīng)

酯合成反應(yīng)48

轉(zhuǎn)酯反應(yīng)轉(zhuǎn)酯反應(yīng)49

酸酐水解

酸酐水解50

環(huán)氧化合反應(yīng)

環(huán)氧化合反應(yīng)51

糖的焦磷酸化，糖的異構(gòu)化

糖的焦磷酸化，糖的異構(gòu)化52

糖的衍生物糖的衍生物53

醇解

醇解54加氧氧化反應(yīng)

加氧氧化反應(yīng)552.C--N鍵的反應(yīng) 肽的合成2.C--N鍵的反應(yīng) 肽的合成563.C-C鍵的形成

（1）羥醛反應(yīng)

（2）酮醛和羥醛轉(zhuǎn)移反應(yīng)

（3）醛縮合反應(yīng)

（4）乙酰輔酶A參與的C-C鍵構(gòu)成反應(yīng)

（5）醛加成反應(yīng)3.C-C鍵的形成

（1）羥醛反應(yīng)

（2）酮醛和羥醛轉(zhuǎn)移反57（1）羥醛反應(yīng)（1）羥醛反應(yīng)58酶的非水相催化ppt課件59（2）酮醛和羥醛轉(zhuǎn)移反應(yīng)

（2）酮醛和羥醛轉(zhuǎn)移反應(yīng)60（3）醛縮合反應(yīng)（3）醛縮合反應(yīng)61（4）乙酰輔酶A參與的C-C鍵構(gòu)成反應(yīng)

（4）乙酰輔酶A參與的C-C鍵構(gòu)成反應(yīng)62（5）醛加成反應(yīng)（5）醛加成反應(yīng)63

4.還原反應(yīng)4.還原反應(yīng)645.氧化反應(yīng)

（1）C-H,C=C氧化

（2）醇氧化

（3）苯酚氧化

（4）羧酸氧化

（5）C-N氧化

5.氧化反應(yīng)

（1）C-H,C=C氧化

（2）醇65（１）C-H,C=C氧化（１）C-H,C=C氧化66（２）醇氧化（２）醇氧化67（3）苯酚氧化（3）苯酚氧化68（４）羧酸氧化（４）羧酸氧化69（5）C-N氧化（5）C-N氧化70

6.異構(gòu)化反應(yīng)

6.異構(gòu)化反應(yīng)71

7.C-X的反應(yīng)鹵化反應(yīng)：7.C-X的反應(yīng)鹵化反應(yīng)：72（六）有機介質(zhì)中酶催化反應(yīng)條件的控制1.酶的選擇催化速度穩(wěn)定性專一性選擇性2.底物的選擇及濃度控制極性和濃度3.有機溶劑的選擇lgP控制在5—2為宜。4.水含量的選擇水活度控制為0.5-0.65.溫度的控制適宜的溫度6.pH的控制與水相催化的最適PH相同或相近（六）有機介質(zhì)中酶催化反應(yīng)條件的控制1.酶的選擇催化速度73四、非水介質(zhì)酶催化的應(yīng)用手性藥物的拆分手性高分子聚合物的制備酚樹脂的合成導電有機聚合物的合成發(fā)光有機聚合物的合成食品添加劑的生產(chǎn)生物柴油的生產(chǎn)多肽的合成甾體轉(zhuǎn)化四、非水介質(zhì)酶催化的應(yīng)用手性藥物的拆分74

迄今為止，已有以脂肪酶、蛋白酶為典型代表的多種酶被用于非水介質(zhì)中催化酯化、酯交換、肽合成和大環(huán)內(nèi)酯合成等多種反應(yīng)，其中特別在前手性化合物的不對稱合成、對映體的選擇性拆分等方面獲得了有重要意義的應(yīng)用。迄今為止，已有以脂肪酶、蛋白酶為典型代表的多種751光學活性化合物的制備

A可以將有潛在手性的化合物和前體通過酶催化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為單一對映體的光學活性；

B可以非水介質(zhì)中的酶催化反應(yīng)合成含磷、硫、氮及金屬的光學活性化合物；

C可以利用非水介質(zhì)中的酶催化進行外消旋化合物的拆分反應(yīng)。1光學活性化合物的制備

A可以將有潛在手性的化合物和前76①普萘洛爾的酶法拆分

利用PSL（假單胞菌脂肪酶）在有機溶劑中可對外消旋的萘氧氯丙醇酯進行水解，得到了(R)－酯的ee值大于95%；而利用PSL對消旋的萘氧氯丙醇進行選擇性酰化，也得到