芳香烴化反應

芳香烴化反應是酶固定技術中常用到的偶聯方法。就是將具有鹵素取代的芳香環或含有鹵素取代的雜環的高聚物以及含有鹵乙醯基的高聚物，通過烷基化和芳香基化。然後在鹼性條件下，與酶分子上的氨基、酚基、巰基等進行反應。

基本介紹

• 中文名：芳香烴化反應
• 外文名：Aromatization of aromatics
• 類型：一種偶聯方法
• 套用：酶固定技術
• 反應過程：烷基化、芳香基化等
• 載體：鹵乙醯

芳香烴

芳香烴(aromatic hydrocarbon)簡稱芳烴，是芳香族化合物的母體。最初人們從樹脂和香精油等天然產物中取得一些具有芳香氣味的物質，研究發現它們在化學性質上與脂肪族化合物有顯著差異，例如，從組成上看它們雖然高度不飽和，但不容易發生加成反應而容易發生取代反應。為了區別於脂肪族化合物，將此類化合物稱為芳香族化合物。後來發現，許多芳香族化合物大多含有苯環結構而且並無香味，甚至還具有難聞的氣味，因此“芳香”這一術語已失去原有的含義。芳香族化合物指的是具有“芳香性”的化合物，所謂芳香性(aromaticity)是指有機化合物中不飽和環狀結構的特殊的穩定性：一般不容易發生加成反應和氧化反應。易發生環上氫原子的取代反應。並具有一定的光譜特徵。具有芳香性的碳氫化合物稱為芳香烴。

酶固定化中的偶聯反應

下面重點介紹幾種常用的偶聯方法。

(1)重氮化反應

重氮化方法就是將帶有芳香族氨基的載體，先用NaNO₂和稀鹽酸進行酸處理，然後形成重氮鹽衍生物，再在中性偏鹼(pH 8～9)的條件下與酶(蛋白)發生偶聯反應而將酶進行固定化的。圖1為重氮化反應的化學式。

圖1

重氮化反應中常用的載體一般有一下幾種：

①多糖類的芳香族氨基衍生物：我國獨創的使用對—β—硫酸酯乙碸基苯胺(ABSE)一多糖(纖維素、葡聚糖、交聯瓊脂糖、交聯瓊脂及澱粉)屬於此類載體。在鹼性：條件下利用對—β—硫酸酯乙碸基苯胺活化多糖，製得的醚鍵連線的乙碸基苯胺衍生物，經重氮化後再偶聯到酶上。

②胺基酸共聚體：如L一Leu和對氮基一DL一苯丙氨酸共聚物。將1 mol/L的L一Leu和對氮基一DL一Phe的N一羧基酐的苯溶液在少量水存在及室溫下進行反應製成。共聚物與亞硝酸作用變為重氮鹽，可供酶固定化用。用此法製備的固定化酶有蛋白酶、脲酶、核糖酸酶等、

③聚丙烯醯胺衍生物：該類衍生物的商品名稱為Bio—Gel或Enzacry。如Enzacry是含有芳香氨基的聚丙烯醯胺衍生物，經重氮化後可固定酶。用此法製備的有氨基醯化酶、α—澱粉酶等固定化酶。

④苯乙醯胺樹脂：這是聚氨基苯乙烯和一種異丁烯一間—氨基苯乙烯的共聚物，通過重氮化後可固定酶，如胃蛋白酶、核糖核酸酶等。

⑤多孔玻璃的氨基矽烷衍生物：就是對多孔玻璃的利用，例如玻璃的化學改造物多孔玻璃在丙酮中與γ一氨基丙基三氧乙矽烷同流加熱。生成烷基胺玻璃等。

(2)芳香烴化反應

就是將具有鹵素取代的芳香環或含有鹵素取代的雜環的高聚物以及含有鹵乙醯基的高聚物，通過烷基化和芳香基化，然後在鹼性條件下，與酶分子上的氨基、酚基、巰基等進行反應。此法常用的載體有鹵乙醯、三嗪基或鹵異丁烯基衍生物。鹵乙醯衍生物包括氯乙醯纖維素、溴乙醯纖維素等。圖2為芳香烴化反應化學式。

圖2

(3)戊二醛反應

戊二醛最初是作為分子間的交聯劑，現在廣泛地套用於酶在各種載體上的固定化。此種雙功能醛與含有伯氨基的聚合物相反應，可以生成具有醛功能的聚合物。蛋白質可與用戊二醛處理過的聚合物相作用，進行不可逆的結合，例如使用氨基乙基纖維素和戊二醛，可使胰蛋白酶等固定化。常用載體有氨基乙基纖維素、DEAE一纖維素、瓊脂糖的氨基衍生物，部分乙醯化甲殼質、氨基乙基聚內烯醯胺、多孔玻璃的氨基矽烷衍生物等。圖3為戊二醛反應化學式。

圖3

(4)巰基一二硫基交換反應

就是將帶有SH或二硫基的載體，通過巰基一二硫基的交換反應，可以和酶分子上非必需巰基偶聯來固定化酶。若載體的功能基團為一SH時，可先用2，2'—二吡啶二硫化物處理，生成的二硫基中間產物在酸性條件下能與酶分子的巰基發生交換反應，從而產生固定化酶。圖4為巰基偶聯反應化學式。

圖4

(5)四組分縮合

利用四元化合物(羧酸、胺、醛和異氰酸)發生縮合反應，形成N一取代的醯胺。在反應中羧酸(R₁)和胺化合物(R₂)形成醯胺鍵，醛(R₃)和異氰酸(R₄)結合形成醯胺氮的側鏈。圖5為四元化合物縮合反應化學式。

圖5

選擇適當的條件、適當的載體和反應液中的添加物，可直接使酶的氨基或羧基得到偶聯，而避免有害反應。例如，在乙醛和小分子的3一(二甲氨基)一丙基異氰酸存在下，用0.5 mol/LHCl維持pH 6.5，攪拌反應6 h，用帶氨基的聚合物，可以與酶分子上的羧基進行偶聯。而帶COOH的高聚物在醛和異氰酸存在下，可與酶分子上的—NH₂進行偶聯。

(6)溴化氰亞胺碳酸基反應

含有羥基的載體(如纖維素、葡聚糖、瓊脂等)在鹼性條件下，載體的羥基與CNBr反應，生成活潑的亞胺碳酸基，在弱鹼條件下，可與酶分子的氨基偶聯，產生固定化酶。

(7)醯氯化反應

若載體含羧基如羧基樹脂，可先用氯化亞碸處理，然後生成醯氯衍生物，再與酶分子的氨基進行偶聯，產生固定化酶。圖6為醯氯化反應化學式。

圖6