酶在有机合成中的应用进展许广帅（化工学院化工一班）摘要：由于有机溶剂易使酶蛋白变性、失活或抑制其反应，因此，长期以来，形成了一个概念：酶反应需在水溶液中进行。
尽量避免使用有机溶剂。
随着酶学研究的进展。
经过近十年的大量研究，人们发现。
只要条件合适，酶在有机溶剂中是完全能够起催化反应的。
1985年欧洲生物技术联合会召开了“生物催化剂在有机合成中的应用，随后又组织了“有机相中的酶催化讨论会，引起了与会科学工作者扳太的兴趣。
近年来。
有机合成化学领域的一个重大进展就是应用微生物或酶进行催化反应。
由于酶催化反应具有高度的专一性，使得这种合成与转化在合成化学领域中具有很大的理论价值和应用潜力。
关键词：酶、有机溶剂、生物催化剂、催化反应Abstract: Because the organic solvent is easy to make enzyme protein denaturation and inactivation or inhibit the reaction, therefore, for a long time, form a concept: enzyme reaction should be carried out in aqueous solution. Try to avoid using organic solvent. With the progress of the enzymology. After nearly 10 years of research, people found. As long as conditions are right, enzymes in organic solvents is fully capable of catalytic reaction. In 1985 European biotechnology federation held a \"the application of biological catalyst in organic synthesis, and then organized\" seminar on enzyme catalysis in the organic phase, aroused the interest of the scientific workers pull too. In recent years. A significant progress in the field of organic synthesis chemistry is the application of microorganism or enzyme catalytic reaction. Because the enzyme catalytic reaction are highly specific, makes the synthesis and transformation in the field of synthetic chemistry has great theory value and application potential.Key words:Enzyme, organic solvents, catalysts, catalytic reaction1 前言酶除作用于天然底物外，还可作用于与其底物结构相似的物质发生非自然催化，从而构戚了一个特殊的化学合成新锈域。
通过酶催化可以完成各种各样的化学反应，如：氧化、脱氢、还原、脱氨、羟基化、甲基化、环氧化、脂化、酰胺化、磷酸化、开环反应、异构化、侧链切除、缩合以及卤代等反应。
由于酶催化较化学法催化具有区域选择性、立体选择性、条件温和、反应速度快等优点，因此形成了生物学与化学边缘领域中十分引人注意的，研究非常活跃的重要课题，并已出现许多科研成果。
实际上，酶催化已经应用于制药、精细化工、食品添加剂以及日用化合物等的合成。
2 酶在有机合成中的应用多肽合成、脂类合成、抗生素的修饰、有机酸、光学活性氨基酸的制备、日用化合物生产。
2.1卤过氧化物酶2.1.1卤化反应氯是目前地球上含量最多的卤素，其次是溴和碘。
卤素被有机体用来产生卤素代谢产物，从哺乳动物体内的甲状腺激素到某些植物产生的有毒的氟化脂肪酸。
藻类，特别是海藻是目前最丰富的卤素代谢产物的来源1221。
海藻在卤过氧化物酶的帮助下合成了卤化合物。
这些化合物包括吲哚、萜、酚类、挥发性的卤代烃等。
卤化酶所产代谢物大都具有生物学的抗真菌、抗细菌、抗病毒和抗炎的活性，例如卤代的吲哚，具有抗炎和抗癌的活性。
卤化反应可以被亚铁血红素卤过氧化物酶以及钒卤过氧化物酶和细菌卤过氧化物酶所催化。
早在1961年，Hager等∞l就报道了CPO能和B一酮酸发生卤化反应。
卤化作用的代表是氯过氧化物酶催化的卡尔里霉素的生物合成1241。
近年来，由于具有可以卤化一系列有机化合物的力，卤过氧化物酶引起了商业和药学界的浓厚兴趣。
由卤过氧化物酶催化的卤化反应缺乏立体特异性，这与无酶卤化反应是一致的，具体的细节仍有争论闭，但某些糖烯的区域选择性溴化反应例外倒。
糖烯在氯过氧化物酶、HX(卤化氢)和H：O：存在下反应生成相应的2一脱氧一2一溴糖，且具有高的区域和立体选择性。
该化合物是非常有用的生物活性糖类和合成纤维，此方法对于卤代糖类的合成是一种新的方法。
2.1.2氧化反应炔在各种化合物的合成中是一个非常重要的中间体。
已经研究了很多炔上三键的氧化反应。
然而，对于氧化炔丙基的例子并不多。
手性丙炔醇是对应选择性合成复杂分子(特别是生物学活性物质)的重要标准部件。
Hager等[271报道了CPO在H20：或TBHP(叔丁基氢过氧化物)的存在下，催化氧化2一炔到醛的反应。
从炔到醛的炔丙基氧化过程中，不对称的炔丙醇作为一个中间体。
在H：0：和CPO的水溶液中，醇完全、快速地转化成了醛(92％～95％)。
在己烷(或乙酸乙酯)和缓冲溶液(pH=5．0)的两相体系里，CPO可以催化一系列伯醇生成相应的醛阎。
CPO也可以不对称地催化前手性的l，3一环己二烯，反应有高的对应选择性，且有很高的产率。
2.1.3环氧化作用环氧化合物是非常重要的有机合成中间体。
通过官能团转化反应，可以从环氧化合物制备一系列不同结构的手性化合物。
目前，工业应用的烯烃环氧化合成环氧化合物的方法主要有氯醇法和Halcon法。
在氯醇法中，合成反应会产生大量含CaCl：及各种有机氯化物的废水，造成严重的环境污染，而且设备腐蚀严重；Halcon法工艺流程太长，投资大，对原料质量要求较高，操作条件严格，且联产品多，故这两种生产方法均不能满足可持续发展的要求。
随着人们对环保的日益重视及对环氧化产品需求的不断增加，发展工艺简单、污染小的绿色环氧化合物合成新工艺显得更为迫切1291。
应用于烯烃环氧化的酶主要有氯过氧化物酶(chloroperoxidase)和单加氧酶(monooxygenase)。
自从发现CPO能作为一种环氧化反应的催化剂以来，这个反应的选择性和产率一直是人们关注的问题。
研究发现，CPO能催化各种烯烃的不对称环氧化，且有很高的产率和对映选择率。
另外，CPO还可以催化茚，经过茚二醇中间体。
直接衍生出手性环氧化物[30l]。
总结：卤过氧化物酶能催化多种反应，且催化的多数反应以立体特异性的方式实现。
此外，催化反应条件温和，无环境污染，应用前景广阔。
但是，当H20：氧化剂浓度高时，容易失活；且大多底物水溶性差。
近年来，已经开发了一些方法来改善这些不利因素，例如：C矿、M矿等多种离子可以提高无辅基卤过氧化物酶的稳定性、耐热性和耐有机溶剂的能力例；利用抗氧化剂来提高氯过氧化物酶的操作稳定性I拥。
因此，对卤过氧化物酶进行修饰、改进将是今后发展的重要方向。
随着研究的不断深入，相信在不久的将来，卤过氧化物酶必将成为现代合成化学和医药工业中重要的手性催化剂。
2.2氰基水解酶2.2.1氰基水解酶简介早在三十年代，为了解释一些化学合成的氰基衍生物对植物生长的促进作用，就有人提出某些植物器官能将氰化物转化成酸。
哈佛大学的 Thimann 和 Mahadeven认为这是一个酶促反应，并于1964年从大麦叶子中正式分离到这个酶，定名为氰基水解酶。
目前的研究表明，腈化物的酶水解通过两种途径：一是通过氰基水解酶将氰基直接转化成羧酸，二是先通过氰基水合酶；将氰基转化成酰胺，再通过酰胺酶的作用转化成羧酸。
通常所说的广义的氰基水解酶即包括这两种途径所涉及的三种酶。
本文除特别指出外，均指广义的氰基水解酶。
2.2.2氰基水解酶在有机合成中的应用在有机合成中，常常需要水解氰基时不伤害其它可水解基团，如酰基、缩醛、醚键等。
Faber小组在对固定化酶SP409的研究中发现，这种复合酶对乙酯，磷酸酯类底物显示出了化学选择性，而对甲酯及酰基取代的底物则不具有选择性（Figure4），酯键也水解了，这可能是由于SP409不纯，含有能使甲酯和乙酰基水解的酯酶。
氰基水解酶的工业应用氰基水解酶的温和高效特点使之在工业生产上有很重要的应用价值。
当今最主要的工程应用是日本Nitto公司的丙烯酰胺工程(Figure20)，年产已达30000吨。
在这项工程中，酶催化与传统的酸水解相比具有绝对优势,不仅能有效地将反应中止在第一步,不致生成丙烯酸，而且产率可达100% ,远远高于传统酸水解的65% ，同时可以避免在中和强酸时生成的副产物硫酸铵。
2.3微生物环氧化合物水解酶2.3.1催化机理环氧化合物水解酶是一种a/B-折叠型水解酶，遵循两步催化机理：(1)酶的天冬氨酸残基亲核进攻环氧乙烷中的一个碳原子，形成一个共价结合的酯中间体；(2)在酶的作用下，一个水分子被激活，将酯中间体水解成产物。
Rink等的研究发现，细菌A．radiobacter幻妇灯环氧化合物水解酶的Aspl07(亲核进攻作用)、Asp246(辅助组氨酸残基发挥作用)和His275(活化水分子)3个氨基酸残基组成了该酶三位一体的催化功能。
2.3.2有机合成上的应用随着被发现的微生物环氧化合物水解酶种类的增多，其应用方面的研究也不断深入。
许多实验研究已经扩大到生物反应器中，光学活性环氧化合物的制备规模已经达到几十克的水平。
在这些拆分反应中，不仅使用了生物反应器，而且采用了高底物浓度、两相体系，甚至用自来水代替缓冲液等多种新的方法，展现了良好的应用前景。
WeUem等““报道了在水一有机溶剂两相体系中，利用酵母细胞硒。
出n ck咖“出环氧化合物水解酶进行了大规模的拆分反应，获得了高浓度(0.9ml，L)、高光学纯度(98％ee)的(s)一1，2一环氧己烷(6.5g，30％收率)。