氯過氧化物酶修飾電極在催化有機合成中的應(yīng)用.pdf

1、生物酶催化劑是一類無毒、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，完全符合綠色化學(xué)的要求。
　　 氯過氧化物酶(Chloroperoxidase，CPO)由于其結(jié)構(gòu)上的特殊性，對烯烴的鹵化、環(huán)氧化、羥基化和有機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H2O2很容易導(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CPO的方法，但大都存在CPO無法反

2、復(fù)利用、反應(yīng)裝置復(fù)雜、過程繁瑣等問題。
　　 本文借鑒生物傳感器制作方法將CPO固定在電極表面，利用電化學(xué)催化產(chǎn)生的H2O2推動CPO催化有機反應(yīng)。并通過改進CPO修飾電極的制作方法進一步增加修飾電極的穩(wěn)定性，延長酶的使用壽命，提高轉(zhuǎn)化率。
　　 首先，將氯過氧化物酶(Chloroperoxidase，CPO)與雙十二烷基溴化銨(DDAB)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Chi/CPO-DDAB/N

3、afion/GC修飾電極。原子力顯微鏡和場發(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(500～1000nm)，修飾膜的平均厚度為30nm。
　　 循環(huán)伏安測量結(jié)果表明，CPO與電極之間發(fā)生了受表面吸附控制的準(zhǔn)可逆的直接電子傳遞，電子傳遞速率ks為2.27±0.08s-1，經(jīng)估算，修飾電極上約有52％的CPO發(fā)生了直接的電子傳遞。該CPO修飾電極可有效地催化O2還原為H2O2。為在催化有機合成反應(yīng)中的應(yīng)用奠定了

4、良好的基礎(chǔ)。
　　 以Chi/CPO-DDAB-Nafion/GC修飾電極作工作電極，-0.6V進行恒電位電解，紅外光譜和核磁氫譜對產(chǎn)物的表征結(jié)果確定生成了肉桂醛，表明利用原位產(chǎn)生的過氧化氫，修飾電極上固定的CPO可以催化肉桂醇氧化為肉桂醛。進一步的試驗證明，產(chǎn)物肉桂醛的生成量隨電解時間的增加呈線性增加，肉桂醛的轉(zhuǎn)化速率為3.3μmol·h-1。該修飾電極具有穩(wěn)定的催化活性，總轉(zhuǎn)化數(shù)達到80500mol/molCPO。
　

5、　 基于Chi/CPO-DDAB-Nafion/GC修飾電極的體系還可以催化萬古霉素的氯化。但催化產(chǎn)物隨恒電位電解時間的變化而改變。反應(yīng)剛開始的1小時以內(nèi)，主要產(chǎn)物為一氯萬古霉素，4小時以內(nèi)以二氯萬古霉素產(chǎn)物為主，進一步延長電解時間，萬古霉素的轉(zhuǎn)化量不再變化。經(jīng)過固相萃取柱純化的萬古霉素氯化產(chǎn)物經(jīng)核磁氫譜鑒別確定在7號環(huán)上發(fā)生氯化反應(yīng)。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，殼聚糖封涂的電極可以增加修飾電極的穩(wěn)定性，也可以促進萬古霉素二氯產(chǎn)物的生成