Энзимная полимеризация фенолов

• Автор: Бексаев, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил

Оглавление.

1. В ведение. .

2. Литературный обзор.

2.1 Характеристика фермента пероксидазы

2.2 Типы реакций, катализируемых иероксидазой

2.3 Механизм пероксидазного катализа.

2.4 Факторы, влияющие на скорость реакций пероксидазы

2.5 Полимеризация в водной среде.

2.6 Реакции в водноорганической среде.

2.7 Реакции в микрогетерогенных системах.

2.8 Строение и свойства продуктов

2.9 Возможные области применения
3. Обсуждение результатов.
3.1 Ферментативный синтез полимеров
ЗАЛ Влияние природы растворителя.
3.1.2 Влияние буферного раствора.
3.1.3 Влияние строения фенола
3.1.4 Влияние окислителя.
3.1.5 Влияние концентрации мономера и катализатора
3.1.6 Влияние температуры
3.2 Строение и свойства продуктов
3.3 Исследование механизма процесса
3.4 Модификация.
3.5 Сополимеризация
4. Экспериментальная часть
4.1 Объекты исследования.
4.2 Методика проведения эксперимента 1
4.3 Методы исследования.
5. Выводы.
6. Список литературы
1 Введение
В настоящее время уровень развития науки позволяет широко использовать в промышленности биологические процессы получение
аминокислот, витаминов, антибиотиков, ацетона, спиртов и органических кислот, а также пептидов и белков. Неоспоримыми преимуществом биотехнологий являются использование возобновляемого сырья, возможность отказа от применения токсичных и агрессивных реагентов, мягкие условия синтеза, низкая энергоемкость, высокая селективность процессов, в том числе стерео и энантиоселективность.
Большинство продуктов получают с использованием микроорганизмов. Однако, несмотря на то, что процессы синтеза проходят в живых клетках, они, в конечном счете, проходят с участием биологических катализаторов ферментов, которые могут использоваться в свободном виде. При этом высокая эффективность последних компенсирует их высокую стоимость.
Дальнейшее развитие химических технологий, использующих ферменты, идет преимущественно в двух направлениях физическая и химическая модификация последних, например иммобилизация, и клеточная и генетическая инженерия, позволяющие получать принципиально новые каталитические системы.
Актуальность


Каталитическая активность фермента выше активности свободного гемина. В то же время при высоких значениях они сравнимы. Отсюда следует, что белок позволяет использовать в качестве субстрата молекулярную форму перекиси, в котором она находится при физиологическом значении рКа,6. Роль гликозидных остатков в катализе окончательно не выяснена. Они предохраняют фермент от модификации активными радикалами, образующимися в ходе реакции. Эксперименты с дегликозилированными образцами фермента и рекомбинантной пероксидазой хрена показали, что такой фермент, обладая такой же начальной активностью, что и природный, быстрее инактивируется в ходе реакции. Кроме того, дегликозилироваипые образцы быстрее инактивируются под действием видимого света 6. В литературе отсутствуют упоминания о прямом участии ионов кальция в пероксидазном катализе. Предполагают, что они играют определенную роль в структурной стабильности молекулы. Удаление кальция умеренно понижает активность псроксидазы и сильно ее термостабилыюсть 1. Тины реакций, катализируемых пероксидазой. ЭН2 субстрат восстановитель, Р продукты реакции. Окисление органического субстрата приводит к образованию катион радикала ОН2 Если молекула субстрата имеет подвижный атом водорода, тотчас происходит стабилизация с образованием Н и свободного радикала ОН 1. Следующей стадией является рекомбинация или диспропорционирование радикалов ОН. Тиильные радикалы рекомбинируют между собой с образованием дисульфидов или с феноксильными радикалами с образованием сульфидов 9. Радикалы, образовавшиеся из ацетилацетона, могут инициировать полимеризацию акриламида 8, . Феноксильные радикалы не могут активировать полимеризацию непредельных соединений, например, при совместном окислении крезола и стирола в присутствии кислорода, последний превращается в гомополимер и частично в стиролоксид с выходом не более . Рекомбинация возможна не только между органическими, но и неорганическими радикалами. Так пероксидаза способна катализировать реакции бромирования и нитрования фенолов. В случае отсутствия подвижного атома водорода в молекуле субстрата реакция протекает по более сложному механизму с соответственно более сложной стехиометрией. Кроме пероксидов в качестве субстратовокислителей могут выступать соединения НОСЕ НОВг, ЫаС2, С2, КВЮз, КЮ4, Оз, К8, также. В то же время КС Юз, КЮз, КМп, К2Сг7, Се4, Ю3, МоО. Ю,2 не могут выступать в качестве субстратов пероксидазы . Н2, но и оксидазная окисление под действием молекулярного кислорода . Е и ЕИ формы окисленной пероксидазы, Е исходная форма фермента. ЕЕЬСЬ ЕН. Гдиметил 4,4дипиридил дихлорида . Механизм перокендазного катализа. Основной особенностью пероксидазного цикла является образование в ходе реакции ряда спектрофотомстрически различимых комплексов. Первое из них соединение 1 образуется при действии избытка пероксида на фермент. Соединение 1 содержит атом железа в формальной степени окисления V. Донорные субстраты могут восстанавливать соединение I непосредственно в природный фермент двухэлектронное восстановление или через образование промежуточного соединения II одноэлектронное восстановление. Примерами субстратов, восстанавливающих соединение I непосредственно в природный фермент, могут служить I, ШОз, 0дианизидин. Другим важным соединением пероксидазы является соединение III. Оно образуется при взаимодействии соединения II с Н2. Формальная степень окисления железа в соединении III равняется шести. Соединение III не принимает непосредственного участия в каталитическом цикле фермента, так как константы скорости его реакций с восстановителями значительно ниже, чем для соединений II и I 1 таб. II II, 4. I, 5. Образование соединения I является реакцией второго порядка первого порядка по ферменту и пероксиду соответственно. Константа скорости реакции мс1. Еа4 ккалмоль. Реакция практически необратима iiО4. В экстремальных значениях константа скорости снижается. ЕН2 Е1И. Дунфордом были исследованы скорости взаимодействия пероксидазы с пероксидами таб. Наиболее активным из гидропероксидов является пероксид водорода.