甲烷单加氧酶催化反应机理和化学模拟研究进展

编辑 2019-04-04

      甲烷单加氧酶是甲烷利用细菌代谢过程中重要的酶系,也是自然界中为数不多的能够同时活化分子氧和小分子烃的酶系之一 。它是一种生物催化剂,它能够很好地催化底物分子的单加氧反应。它具有比一般催化剂高得多的催化活性和选择性,且能在常温、常压的条件下进行。该酶能够催化两种重要反应:烷烃的羟基化(合成甲醇)、烯烃的环氧化(合成环氧丙烯)。其中环氧化合物是化学合成制药工业的重要合成中间体;甲醇则是重要的基础化工产品。另外,甲烷利用细菌还可以降解水中氧代烃类化合物,具有反应速率高,底物选择性宽,不产生有毒中间体等优点。生物催化法制备化合物具有原料成本低,反应立体性和光学选择性高,且反应中无副产物生成等优点。因此它是一种具有应用前景的催化剂。

     羟基化酶是 MNO的催化活性中心, 它是一个分子质量为240ku, 亚基结构为 (αβγ)2二聚体蛋白。每个亚基上含有一个羟基氧桥的双核铁簇。据文献报道,MNO的活性中心羟基化酶与蚯蚓血红蛋白 、核糖核苷酸还原酶、紫色酸性磷酸酶等的活性中心相似, 都具有由羟基桥联的双铁单元。

     甲烷单加氧酶的生物催化反应具有高效性、反应条件温和、无污染且腐蚀性小。因此,利用甲烷单加氧酶进行烷烃的羟基化和烯烃的环氧化是很有前途的生化反应。但甲烷单加氧酶催化机理还有待于进一步的研究,这样才能更好的进行化学模拟、实现工业化。

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原文doi:10.3969/j.issn.1002-154X.2003.09.003

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