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什么是酶催化反應介質(zhì)化學

化學先生 / 2019-08-05

在水溶液，中性pH的溫和條件下進行反應是酶催化的優(yōu)點之一。因為不要求特殊溶劑，以水溶液為反應介質(zhì)，不但可節(jié)省能源和降低有機化學品的消耗，而且對環(huán)境友好，減少了有毒、有害物質(zhì)的排放。

長期以來形成的傳統(tǒng)觀念認為，酶催化最好的反應介質(zhì)是水，“干酶”和在有機溶劑中進行反應，酶是沒有催化活性的。但在常溫、中性pH和大量水稀釋下反應，也降低了酶催化的生產(chǎn)效能，并給后續(xù)的酶和產(chǎn)物分離過程帶來困難。

此外，在化學催化有機合成反應中，許多反應底物都是疏水的，必須在有機溶劑中進行，這就影響了環(huán)境友好的酶催化技術在化學工業(yè)中的應用。

早在1936年A. Sym就已經(jīng)報道了酯酶在有機溶劑中的催化作用，但一直存在爭議，未能引起酶化學家的進一步研究興趣。直到20世紀70年代，石油短缺引發(fā)的能源危機和化石燃料大量消耗導致的人類生存環(huán)境日益惡化，才迫使人們不得不“反向思維”，開始探討微水有機相中的酶化學反應。

1977 年A.M.Klibanoy首先用實驗證實，酶催化反應可以在浸有緩沖溶液的玻璃珠和疏水有機溶劑組成的體系中進行，在接近無水的條件下，有利于酯化反應熱力學平衡向生成水的方向移動。1984 年他又與A. Zaks合作，在Science上發(fā)表一篇文章，發(fā)現(xiàn)“干”的脂肪酶即使在100C下仍具有很高的催化活性，在只有微量水存在的環(huán)境中，還可以改變脂肪酶的底物專一性。他們的發(fā)現(xiàn)，在世界范圍內(nèi)引起了對酶催化反應介質(zhì)的研究興趣。

20 年來，除微水有機相之外，人們還探討了超臨界和離子液等新型酶催化反應介質(zhì)，繼酶的固定化研究之后，又逐步形成了反應介質(zhì)工程這一新的研究領域，對酶催化在有機合成化學中的應用起到了推動作用。

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