酶催化合成enzymatic synthesis

利用酶的催化作用，在生物体外使 一种有机物质变成另一种有机物质的方法。对合成不对称立体构型化合物和深入进行立体化学研究，具有重要意义。
酶是一种生物细胞产生的、以蛋白质为主要成分的生物催化剂。生物体内的化学反应，几乎都是在酶催化下进行的。在酶催化下一切反应都是在比较温和的条件下进行的，而同样的反应，若用化学方法则往往需要在高温或高压、强酸或强碱条件下才能进行。酶催化反应可分别在生物体内或体外进行，其中直接利用生物活体在生物体内进行的酶催化合成，一般就称为微生物合成；若将酶从生物体中提取出来，在生物体外进行催化合成反应，就称为酶合成。近年来，利用酶进行有机合成反应，尤其是催化不对称合成反应，进行光活性化合物或天然产物的合成，在医药、农药、生物化学研究等许多领域内均取得了较大的进展。但目前，酶在有机合成上的应用，仍处于研究室和初级阶段。
催化特性 酶在有机合成中具有高效的催化作用，特点为：❶高度的选择性。酶具有很强的专一性，包括化学类型专一性、立体专一性、结构专一性和区域专 一性等。因此在一定的反应条件下，反应往往可按人们的意志，向分子特定的位置进攻和作用，获得定向的化合物。
❷催化效率高。其催化速率比非酶催化速率高109到1012倍，而且反应条件温和。
❸应用范围广。酶能广谱性地催化水解、氧化、还原、加成、缩合等多种有机化学反应，并具有很高的效率。
❹酶催化合成中所用的酶，来源方便，价格低廉，有时甚至可直接利用含酶的生物体本身来进行。
催化酶 在酶催化合成中常用的酶有以下几类：❶ 水解酶。主要用于各种水解反应，如酯、酰胺、含碳氮双键的化合物、多肽、酸酐和糖甙等的水解反应；
❷氧化还原酶。主要用于催化氧化还原反应，如使醇氧化为酮等；
❸转移酶。主要催化各种基团的转移或转化；
❹裂解酶。主要催化裂解反应，如醇裂解为烯和水；
❺异构化酶。能催化各种异构化反应，包括消旋化反应、双键的转移、顺反异构化等反应；
❻连接酶。又称合成酶，它们能够催化形成碳氧、碳氮、碳硫和碳碳等键。以上各类酶中，有些酶可以单独进行催化反应，如猪肝脂酶、脂肪酶、酰胺酶和异构化酶等； 有些虽不需要辅酶参与，但需要其他一些辅助化合物如卟啉等的参加才能进行催化反应；另一些酶，则必须有辅酶的参加才具有催化活性，不同的酶需要不同的辅酶，即使用一种酶，在催化不同的反应时，所需的辅酶也各不相同。有辅酶参加的反应必须是可逆的，只有这样，才能保证酶具有连续催化的效果。
催化机制 酶能催化各种有机反应，主要是它与底物形成 一个活泼的、不稳定的中间体，而大大降低反应所需的活化能，加速反应。如过氧化氢分解需要活化能75240焦耳，若反应中使用过氧化氢酶，只需7106焦耳(即原来的1/10)，因而大大加快了过氧化氢的分解反应。因为酶催化反应是一个可逆反应，反应速率常受酶或底物浓度、反应温度和pH的影响，一般在40℃上下及中性为宜，还受激活剂或抑制剂等多种因素的影响，所以在酶催化合成中可根据具体反应的需要，采取不同的条件，促进或抑制酶反应的进行与平衡。
应用 酶用于农药合成的实例还不多。可利用马肝脱氢酶对化合物进行不对称氧化，制备光活性内酯，此内酯经化学处理即可获得光活性菊酯中间体菊酸。