卤过氧化物酶在有机合成中的应用研究进展

卤过氧化物酶是一种特殊的过氧化物酶,可以催化多种手性化合物的合成。自上世纪60年代被发现以来,卤过氧化物酶在有机合成中的应用一直是研究热点。综述了卤过氧化物酶的种类及其在手性有机合成中的应用,重点关注了卤化、氧化、环氧化、磺化氧化等反应,并讨论了目前在该领域所面临的问题及今后的发展趋势。

新型钒卤代过氧化物酶模型化合物的合成、结构及仿生催化活性

模拟卤代过氧化物酶活性中心钒的配位环境设计合成了新的蝎型聚吡唑硼酸盐钒氧化合物VO(HB(3,5-Me2pz)3)(3,5-Me2pz)(HOOCCH2CH2COO)(1)和VO(HB(3,5-Me2pz)3)(3,5-Me2pz)(C5H4NCOO)(2),通过X射线单晶衍射确定了它们的结构.基于钒(Ⅴ)在水体系中于弱酸性条件下具有催化苯酚红溴化成溴酚蓝的特性,研究了蝎型钒(Ⅳ)氧化合物的催化性能,发现类似条件下蝎型钒(Ⅳ)氧化合物同样存在仿生催化活性,运用分子轨道理论对催化机制进行了分析.

钒卤代过氧化物酶构象模型分子的设计、合成及仿生催化活性

基于钒卤代过氧化物酶(V-HPOs)活性中心的N、O配位环境及活性中心与氨基酸残基、水分子之间的氢键作用的模拟,我们设计、合成了两种钒氧配合物:(C3H5N2)2[(VO)2(μ2-C2O4)(C2O4)2(H2O)2](1)和(VO2)2(μ2-C2O4)(C3H4N2)2(2),并通过X射线单晶衍射方法确定了它们的结构.晶体结构分析表明上述钒氧配合物的配位环境与(V-HPOs)活性中心十分相似,且在配合物的三维堆积结构中具有类α-螺旋结构.溴化反应活性研究发现这些钒氧配合物在仿生催化实验中表现出较高的催化活性.

卤过氧化物酶在绿色卤化反应中的研究进展

卤化反应是一类极其重要的有机合成反应,在实验室研究和化工生产领域占据重要地位.传统卤化反应因存在使用有毒有害试剂、反应缺乏选择性等问题而亟待改进,生物酶催化策略则为突破上述瓶颈提供了可能.自然界已经进化出多种可对有机物中催化引入卤素的卤化酶.酶催化卤化反应的突出优势在于常温常压下,可使用来源温和的卤素进行高效的催化反应.催化范围包括卤化、羟卤化、卤环合和氧化脱羧等多种具有挑战性的反应.鉴于酶催化卤化反应展示出巨大的潜力,从催化活性、酶稳定性、底物浓度、催化范围等几个方面着重介绍了卤过氧化物酶在绿色卤化反应中的最新研究进展,为进一步开发绿色的卤化酶催化卤化反应提供参考.

基于超疏水和卤代过氧化物酶活性协同防污的氧化铈纳米涂层研究

目的将特定防污功能的纳米粒子引入到环氧复合涂料中,制备具有超疏水和卤代过氧化物酶活性协同防污的氧化铈纳米涂层。方法以环氧树脂和羟基封端的聚二甲基硅氧烷为基质,球形氧化铈(CeO_(2))纳米颗粒为填料,采用溶液共混的制备方式,通过空气喷涂法构建氧化铈超疏水纳米涂层。借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、接触角测试仪等设备对涂层进行表征,并以典型海洋污损生物芽孢杆菌和三角褐指藻为研究对象分析涂层的防污性能。结果当涂层中纳米氧化铈的质量分数为55%时,氧化铈纳米涂层具有超疏水特性,接触角达到153°,接触角滞后低至3°。在防污性能方面,相比于环氧复合涂层,超疏水氧化铈纳米涂层对三角褐指藻和芽孢杆菌的防污率分别为97.5%和97.3%。在存在过氧化氢和溴化铵的条件下,失去疏水性能的氧化铈涂层通过卤代过氧化物酶的活性减少了96.2%的三角褐指藻和96.8%的芽孢杆菌贴附。结论该体系所构建的纳米涂层在初期可以利用其超疏水性能防污,后期利用其卤代过氧化物酶的活性防污,实现防污的长效性。

微生物卤化酶及其应用研究进展

由于卤素原子具有强大的电负性,它的存在可以改变化合物的物理化学性质和生物活性。尽管我们可以通过化学反应合成卤化物,但能量消耗大,易对环境造成污染。许多天然化合物含有卤素原子,自然界演化出多种卤化酶来负责这些化合物的卤化。本文综述了目前发现的各种卤化酶及其特征以及催化机理,简介了如何通过人工改造拓宽卤化酶的催化底物和提高其热稳定性两方面的研究进展,为进一步促进卤化酶在工业催化方面的应用提供理论依据。

GO-CeO_(2)防污剂的制备及性能研究

为了满足海洋装备绿色抗菌防污需求,具有卤代过氧化物类酶活性的氧化铈(CeO_(2))纳米颗粒可作为绿色高效的新型防污剂,利用氧化石墨烯(GO)的负载以提高CeO_(2)卤代过氧化物类酶活性。采用水热法,将GO作为CeO_(2)晶核生长的负载层,成功制备了GO质量分数分别为1%、2%、4%的3种GO-CeO_(2)复合材料。从形貌、成分、卤代过氧化物类酶活性、抗菌性能等方面探讨了不同GO含量的GO-CeO_(2)基于卤代过氧化物类酶活性的抗菌性能。结果表明:GO质量分数为2%的GO-CeO_(2)复合材料中短棒型CeO_(2)均匀致密地分布在GO负载层,具有最高的Ce^(3+)和氧空位浓度,能带间隙为2.76 eV,卤代过氧化物类酶活性能力最强,抑菌率达到98.47%,达到新型防污剂的预期要求。与商品化的CeO_(2)相比,GO-CeO_(2)复合材料具有更强的卤代过氧化物类酶活性,可为CeO_(2)绿色高效新型防污剂的应用提供新参考。

过氧钒配合物的合成、结构及模拟过氧化酶催化溴化动力学

根据模拟钒卤代过氧化物酶(V-HPOs)活性中心的配位环境,设计并合成了2种新型过氧钒配合物:Na[VO(O2)2(C10H8N2)]·8H2O(1)和K3H[(VO)2(O2)4(μ2-O)]·H2O(2),通过元素分析、红外光谱和紫外光谱对其进行了表征,并通过X射线单晶衍射方法确定了其结构。配合物1晶体属于三斜晶系,空间群:P-1,a=0.7213(2)nm,b=1.1269(4)nm,c=1.3728(4)nm,α=68.349(4)°,β=89.178(4)°,γ=88.050(4)°,V=1.0365(6)nm3。配合物2的晶体属于单斜晶系,空间群:P21/c,a=0.67047(12)nm,b=0.99503(18)nm,c=1.5817(3)nm,α=γ=90°,β=93.739(2)°,V=1.0530(3)nm3。配合物1和2分别是五角双锥和八面体配位构型。通过催化溴化反应活性研究发现,2种配合物均可作为潜在的钒卤代过氧化物酶模拟物。

纳米酶:对抗细菌的新策略

由细菌引发的相关疾病和环境污染等问题引起了人们的高度重视,同时随着抗生素的使用,细菌的耐药性逐渐增强,人们急需开发新型抗菌剂。诸如溶菌酶、髓过氧化物酶等天然酶具有显著的抗菌能力,但其作为抗菌剂存在保质期短、生产成本高等缺点,很难大规模生产。因此,人们正探索寻求天然酶的替代品。纳米酶是新一代人工模拟酶,兼具纳米材料独特的理化性质和类酶催化活性,因其结构稳定、生产成本低等优点受到广泛关注。本文综述了纳米酶的抗菌机制和近期抗菌纳米酶的主要研究进展,并对未来该领域的研究进行展望。