氯過氧化物酶修飾電極在催化氯化有機(jī)合成中的應(yīng)用.pdf

1、生物酶催化反應(yīng)具有高效、綠色、條件溫和、專一選擇性，以及區(qū)域選擇性和立體選擇性等諸多優(yōu)點(diǎn)，也符合當(dāng)今社會(huì)關(guān)于保護(hù)環(huán)境以及綠色化學(xué)的要求。氯過氧化物酶(Chloroperoxidase, CPO)是一種特殊的具有多種不同催化活性的過氧化物酶，可以催化底物氧化、氯化、環(huán)氧化或脫鹵化等反應(yīng)。目前已有一些CPO催化有機(jī)合成反應(yīng)的研究報(bào)道，但一般都是在均相反應(yīng)體系中，需要加入大量的CPO，同時(shí)外加過氧化氫來保證生物酶催化反應(yīng)的進(jìn)行。本課題組近年來

2、直致力于生物酶在電極表面的固定化，并利用修飾電極上原位電催化氧還原反應(yīng)產(chǎn)生的過氧化氫進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)CPO對(duì)底物的催化反應(yīng)。本文在課題組前期工作的基礎(chǔ)上，嘗試進(jìn)行對(duì)藥物活性成分的催化氯化研究。
　　 首先，使用紫外可見分光光度法，分別檢測(cè)了溶液相中CPO、以及利用類生物膜分子雙十二烷基二甲基溴化銨(Didodecyldimethvlammoniun bromide，DDAB)固定化的CPO的生物催化活性。結(jié)果表明固定在電極表面的CPO

3、活性略微低于溶液相中的活性。
　　 循環(huán)伏安測(cè)量結(jié)果表明，CPO在修飾電極上的氧化還原峰電流之比近似為1，是一個(gè)準(zhǔn)可逆過程，峰電流與掃速成線性關(guān)系，CPO與電極之間實(shí)現(xiàn)了直接的電子傳遞，且該過程受表面吸附控制，大約估算得到修飾電極上具有電活性的CPO覆蓋率Γ*為3.82×10-10mol·cm-2。同時(shí)，CPO修飾電極可以催化氧還原得到過氧化氫，為后續(xù)的催化有機(jī)合成反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。
　　 利用CPO-DDAB/GC修飾電

4、極做工作電極，在-0.6V電位下嘗試對(duì)巖白菜素進(jìn)行催化氯化，產(chǎn)物經(jīng)高效液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用儀(HPLC-MS)表征分析，證明生成了巖白菜素的氯化產(chǎn)物，表明固定在電極上的CPO在有氯離子存在的情況下（實(shí)驗(yàn)中由氯化鉀提供）可催化巖白菜素的氯化反應(yīng)，得到定位的氯化產(chǎn)物。反應(yīng)2h后有22.49％的巖白菜素被催化為氯化產(chǎn)物，催化反應(yīng)總轉(zhuǎn)化數(shù)(Totaltuvnover number，TNT)達(dá)到了13600，即1 mol CPO催化13600 mo

5、l巖白菜素，且反應(yīng)設(shè)備及其操作更加簡(jiǎn)便。
　　 嘗試對(duì)萬古霉素的藥物活性成分進(jìn)行催化氯化，HPLC分析結(jié)果顯示，有兩種產(chǎn)物生成，即可能存在一氯產(chǎn)物與二氯化產(chǎn)物。探究了不同催化電位對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響，發(fā)現(xiàn)在-0.6 V的電位下催化結(jié)果最佳，且隨著電位的負(fù)移，產(chǎn)物1逐漸增加，達(dá)到一定量后會(huì)開始出現(xiàn)第二種產(chǎn)物。-0.6 V電位下電解催化不同時(shí)間的結(jié)果顯示，得到同樣的產(chǎn)物生成規(guī)律。此外，還利用DDAB和碳納米管制備了兩種不同的CPO修飾電