脂肪酶催化Aldol缩合反应研究文献综述
2020-04-13 15:32:24
文 献 综 述 脂肪酶(EC3.1.1.3)是能够催化甘油三酯水解生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯的一类特殊的酯键水解酶,因其具有高选择性、高稳定性、反应条件温和、不需要辅酶、环保和经济等优点而广泛应用于能源、医药、农药、化学等有机合成当中 [1-3]。
随着脂肪酶在各个领域的广泛应用,目前已知的酶种类和性质已不能满足工业应用需求,因为酶都具有专一性,对天然底物具有高度识别能力,所以研究酶天然属性之外的催化特性对脂肪酶在工业上的规模化应用显得尤其重要。
脂肪酶是最早的发现的酶之一,早在1834 年就发现了脂肪酶至今已有一百多年的历史。
传统的观念认为脂肪酶只能在水相中才具有催化活性,然而,在1984年美国科学家Zaks和Klibanov首次发现脂肪酶在含有一定量水的有机溶剂中仍然具有催化活性即#8212;#8212;非水相酶催化[4],这一发现使得酶促合成在有机反应中有了长足的发展。
非水相酶催化反应中一般底物和产物两者之间双方或者其中之一为疏水性物质,酶在有机介质中能够保持其完整的空间构像,所以能够发挥其催化作用,但在有机介质中酶的立体专一性、稳定性等都会有所改变。
一般情况下,酶在非水相体系中的稳定性和催化活性等都要比在水相中低,非水相酶催化要实现大规模工业化,在提高酶的催化活性、稳定性及耐有机溶剂性方面至关重要。
目前,除了能催化水解、酯化、酯交换、氨解等传统反应外,脂肪酶的多功能催化特性已成功应用于Aldol 缩合、Knoevenagel缩合、Michael 加成、Henry 反应等多种反应[5-8]。
Aldol缩合反应(即羟醛缩合反应)是有机化学中形成C-C键的关键反应之一[9],因其反应生成的产物大多是有机合成的重要中间体而备受人们关注。
羟醛缩合常被用来合成一些β-羟基化合物,如1,3-丙二醇、l,3-丁二醇和新戊二醇等,可作为生产香料、药物等多聚物的单体;缩合脱水产物α,β-不饱和醛氧化得到相应的羧酸,可广泛用作精细化工生产原料,如2,2-二羟甲基丙酸可用作水性氨脂扩链剂以及制备聚酯、光敏树脂和液晶,2-甲基-2-戊烯酸是具有水果香味的食用香料,可广泛用于食品加工业和其它日化香精产业;此外,α,β-不饱和醛完全氢化时得到饱和伯醛,可用作溶剂或制造洗涤剂、增塑剂[10-11]。
Aldol缩合反应常用的催化剂为酸碱催化剂、有机催化剂和金属,此类催化剂在使用过程中容易腐蚀设备,难以回收,反应条件苛刻,易对环境造成污染使生产成本增加,因此寻找一种可持续利用,环境友好的催化剂势在必行。