什么是酶催化反应介质化学

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什么是酶催化反应介质化学

化学先生 / 2019-08-05

在水溶液，中性pH的温和条件下进行反应是酶催化的优点之一。因为不要求特殊溶剂，以水溶液为反应介质，不但可节省能源和降低有机化学品的消耗，而且对环境友好，减少了有毒、有害物质的排放。

长期以来形成的传统观念认为，酶催化最好的反应介质是水，“干酶”和在有机溶剂中进行反应，酶是没有催化活性的。但在常温、中性pH和大量水稀释下反应，也降低了酶催化的生产效能，并给后续的酶和产物分离过程带来困难。

此外，在化学催化有机合成反应中，许多反应底物都是疏水的，必须在有机溶剂中进行，这就影响了环境友好的酶催化技术在化学工业中的应用。

早在1936年A. Sym就已经报道了酯酶在有机溶剂中的催化作用，但一直存在争议，未能引起酶化学家的进一步研究兴趣。直到20世纪70年代，石油短缺引发的能源危机和化石燃料大量消耗导致的人类生存环境日益恶化，才迫使人们不得不“反向思维”，开始探讨微水有机相中的酶化学反应。

1977 年A.M.Klibanoy首先用实验证实，酶催化反应可以在浸有缓冲溶液的玻璃珠和疏水有机溶剂组成的体系中进行，在接近无水的条件下，有利于酯化反应热力学平衡向生成水的方向移动。1984 年他又与A. Zaks合作，在Science上发表一篇文章，发现“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环境中，还可以改变脂肪酶的底物专一性。他们的发现，在世界范围内引起了对酶催化反应介质的研究兴趣。

20 年来，除微水有机相之外，人们还探讨了超临界和离子液等新型酶催化反应介质，继酶的固定化研究之后，又逐步形成了反应介质工程这一新的研究领域，对酶催化在有机合成化学中的应用起到了推动作用。

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