氯過(guò)氧化物酶修飾電極在催化有機(jī)合成中的應(yīng)用

1、上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文氯過(guò)氧化物酶修飾電極在催化有機(jī)合成中的應(yīng)用摘要生物酶催化劑是一類無(wú)毒、清潔、高效的催化劑，使用生物酶作催化劑，可減少有毒有害物的排放，有利于環(huán)境保護(hù)，完全符合綠色化學(xué)的要求。氯過(guò)氧化物酶( C l l l o r o p e r o x i d 繳，C P O ) 由于其結(jié)構(gòu)上的特殊性，對(duì)烯烴的鹵化、環(huán)氧化、羥基化和有機(jī)硫化合物的磺化氧化具有的手性催化活性等引起了廣泛的關(guān)注。但是作為氧供體的H 2 0 2 很容易

2、導(dǎo)致酶失活、降低酶的催化效率。所以發(fā)展了很多更加溫和而高效利用C P O 的方法，但大都存在C P O 無(wú)法反復(fù)利用、反應(yīng)裝置復(fù)雜、過(guò)程繁瑣等問(wèn)題。本文借鑒生物傳感器制作方法將C P O 固定在電極表面，利用電化學(xué)催化產(chǎn)生的H 2 0 2 推動(dòng)C P O 催化有機(jī)反應(yīng)。并通過(guò)改進(jìn)C P O 修飾電極的制作方法進(jìn)一步增加修飾電極的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)酶的使用壽命，提高轉(zhuǎn)化率。首先，將氯過(guò)氧化物酶( C h 】o r o p e r o x i d

3、 a S e ，C P O ) 與雙十二烷基溴化銨( D D A B ) 形成的類生物膜一起修飾到玻碳電極表面，再滴涂殼聚糖制得C h 此P O ．D D A B ／N a f i o I l ／G C 修飾電極。原子力顯微鏡和場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀察的結(jié)果顯示，修飾電極的表面呈現(xiàn)許多不規(guī)則的液滴( 5 0 0 ~ 1 0 0 0 I 吼) ，修飾膜的平均厚度為3 0 衄。循環(huán)伏安測(cè)量結(jié)果表明，C P O 與電極之間發(fā)生了受表面吸附控制的準(zhǔn)可

4、逆的直接電子傳遞，電子傳遞速率b 為2 ．2 7 ±0 ．0 8 s ～，經(jīng)估算，修飾電極上約有5 2 ％的C P O 發(fā)生了直接的電子傳遞。該C P O 修飾電極可有效地催化0 2 還原為H 2 0 2 。為在催化有機(jī)合成反應(yīng)中的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。以C h i ／C P O ．D D A B ．N a f i o n ／G C 修飾電極作工作電極，．0 ．6V 進(jìn)行恒電位電解，紅外光譜和核磁氫譜對(duì)產(chǎn)物的表征結(jié)果確定生成了

5、肉桂醛，表明利用原位產(chǎn)生的過(guò)氧化氫，修飾電極上固定的C P O 可以催化肉桂醇氧化為肉桂醛。進(jìn)一步的試驗(yàn)證明，產(chǎn)物肉桂醛的生成量隨電解時(shí)間的增加呈線性增加，肉桂醛的轉(zhuǎn)化速率為3 ．3 岬o J ．h ～。該修飾電極具有穩(wěn)定的催化活性，總轉(zhuǎn)化數(shù)達(dá)到8 0 5 0 0m o I ／m o lC P o 。上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文A p p l i c a t i o no f C h l o r o p e r o x i d a s em

6、 o d i f i e de l e c t r o d ei nC a t a l y t l C0 r g a n l C S y n t h e S l S· ● ·● ● J ■ ●A b s t r a c tT h eb i o l o g i c a l e n z y m ec a t a l y s t s a r eac l 笛s o fn o n —t o x i c ，c l e 鋤鋤d e

7、 衢c i e n tc 利y s t S ．T h eu s eo f b i o l o g i c a le n z y m ec 砌y s t Sc a n r e d u c ee m i s s i o n sO ft o x i ca n dh a z a r d o u S c o m p o u n d S 鋤d p r o t e c te n V i r o m n e n t a l ，W h i c h i s

8、 證如nc o m p l i a n c e 、Ⅳi m t l l er e q u i r e m e n t s o f g r e e n c h e m i s t 夠D u et 0 i t s p a n i c u l a r 鯽m c t u r e a n dc 劃如ca c t i V i t ) r i n h a l o g e n a t e d 0 1 e f i n s ，e p o x i d a t

9、 i o n ，h y d r o x y l a t i o n ，鋤d s u l f o n a t e d o x i d a t i o n o fo r g ；疝c s u l 如rC 0 m p o 岫d sC h l o r o p e r o x i d a S e ( C P O ) h 弱c a u S e dw i d e l y a t t e n t i o n ．B u tH 2 0 2 咖e a L s

10、i l y l e a d t oe n z y m ei n a c t i V a t i o n 粕d r e d u c i n gt h ec 列y t i c e 伍c i e n c yo fe m = ) ，m e s ．T h e r e f o r e ，m 觚ym o r em o d e r a t e 鋤de 街c i e n t u s e s o fC P Oh a V eb e e nd e V e l

11、o p e d ．B u t t h e s em e t l l o d su S u a l l yn e e dc o m p l e xr e a C t o r S 鋤d s p e c i a lp r o C e s s e sw M l e C P Oc 觚n o tb el l S e d r e p e a t e d l y ．I nt l l i sp 印e r C P O w 弱i m m o b i l i

12、z e d o n t 1 1 es u r f a c eo f g l a L s s yc 拍o n ( G C ) e l e C 仃o d e ，e l e C 仃o c h e m i c 出p r o d u c i n g H 2 0 2 d r i V i n gi m m o b i l i z e d C P O t 0 c a t a l ”i c o r g a l l i cr e a c t i o n s

13、 ．B yc h 鋤g i n g t h ew a y o f m o d i f i c a t i o nt h es 詘i l i t ) ，o f t 1 1 em o d i f i e de l e c t r o d ew a L s i n c r e a S e d6 m h e r ’t h et o t a lt u m o V e r 鋤dt l l el i f e o fC P O m o d i f i

14、e de l e c t r o d ew a L so b V i o u s l y i m p r o V e d ．F i r s t l y ，s u S p e n s i o no fC P O i nt h eD i d o d e c y l d i m e t h y l a m m o l l i 啪b r o m i d e ( D D A B )w a L sd r o p p e do n t ot h es

15、 u r f a c e o f G C e l e c t r o d e ．A R e rf 0 冊(cè)a t i o no f t l l ef i l m a ta I n b i e n tt e m p e r a n l r ec h i t o s a n ( C h i ) w 觴c a S t e do nt h em o d i n e de l e c 仃0 d e ．S E Mr e s u l to fC P O

16、m o d i f i e de l e c t r o d er e V e a l e di s l a n d —l i k ea g g r e g a t es t l m c t u r e sw h i c hr a n g ef ．r o m5 0 0t o1o o Or m la n d a V e r a g e 行l(wèi) m 伽c l m e s s 、V a s3 0 啪e s t i m a t e d b y A

17、 F M ．C h i ／C P O ·D D A B ，N a f i o n ／G C m o d i 6 e d e l e c t r o d e g a V e aw e l l ·d e 6 n e d p a j r o fq u a s i ．r e v e r s i b l er e d o x p e a l ( s w i t ha n e l e c t r o nt r a n s f e