【手性科学新技术 28.】
(28. 生物催化手性合成的氧化反应）
以手性合成为目的的氧化反应是向有机化合物分子中引入功能基团的重要反应之一。其主要有两种方法，即化学氧化方法和生物催化法。化学氧化法缺少立体选择性、副产物多，而且其产生的金属氧化剂会对环境造成极大的污染。而生物催化氧化法正好或以解决这些问题。并且它可以使不活泼的有机化合物发生氧化，如催化烷烃中的碳-氢键羟化反应，而且反应具有区域和对映选择性。但是目前其反应效率和催化剂的稳定性普遍较化学法低，因此说这种方法尚有很大的发展空间。
生物催化氧化主要有三大类酶系：①单加氧酶；②双加氧酶；③氧化酶。单加氧酶和双加氧酶能直接在底物分子中加氧，而氧化酶则是脱去底物分子中的氢，脱下的氢再与游离的氧结合生成水或过氧化氢。氧化反应表明面上看是加氧或脱氢，其本质就是电子的转移。单加氧酶、双加氧酶和氧化酶实质是催化底物氧化失去电子，并将电子交给氧，形成过氧化氢，同时俘获氢原子 ，从而生成氧气和水。
单加氢酶催化的氧化反应：单加氧酶（mono-oxygenases）可以催化氧分子（O2）中的一个氧原子加到底物分子中，而另一个氧原子使还原型辅酶（NADH & NADPH）氧化并与游离的氢原子结合产生水（H2O）。单加氧酶催化在生物催化的手性合成中有着十分重要的应用，其主要类型包括如下几种：（1）烯烃的环氧化；（2）硫原子的氧化反应；（3）拜尔-维利格反应。
双加氢酶催化的氧化反应：能催化氧分子中两个氧原子，使其都加入一个底物分子中的酶叫做双氧酶或者双加氧酶。这种酶一般含有紧密结合的铁原子，如血红铁素。双氧酶催化的典型反应有以下二种：（1）烯烃的氢过氧化反应；（2）芳烃双羟基化反应。
脱氢酶催化反应：脱氢酶可以催化氧化和还原的双向可逆反应。一般以催化还原为主，但根据需求设定反应条件可以使还原反应转化为氧化反应。当底物为还原态物质，辅酶是氧化态时，脱氢酶则催化氧化反应为主；而在相反条件下脱氢酶则以催化还原反应为主，伯醇和仲醇氧化是常见的氧化反应。
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