雷竞技rebat催化前沿|最新文章

天然胺脱氢酶可以在无氨的情况下催化羰基化合物直接还原为醇

Aurelie Fossey-Jouenne — 2023 - 01 - 16 t00:00:00z

天然胺脱氢酶(nat-AmDHs)在高浓度氨的存在下催化(<斜体>S)各种酮和醛的立体选择性还原胺化。基于<斜体>Cfus<斜体>AmDH来自<斜体> fuscus膀胱杆菌与烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP⁺)和环己胺络合的结构，我们先前假设了一种机制，涉及氨对羰基亲电碳的攻击，然后从还原的烟酰胺辅因子向<斜体>再面传递氢化物。羰基底物直接还原成相应的醇需要类似的活性位点结构，以前报道过一些天然胺脱氢酶和变体的轻微副反应。在这里，我们描述了一组天然胺脱氢酶和变体的酮还原酶(KRED)活性，在反应介质中没有氨的情况下被证明是显著的，但在氨存在的情况下可以忽略不计。在大量底物上进行这项研究，揭示了这种次级酮还原酶活性的异质性，这取决于所考虑的酶/底物对。<斜体>硅片对接实验允许确定酮还原酶活性与酶的结构特征之间的某些关系。<斜体>MsmeAmDH的动力学研究强调了这种天然胺脱氢酶作为酮还原酶的优越性能，但同时也表明其对醇氧化逆反应的活性非常低

利用硒化半胱氨酸增强微生物细胞工厂产氢

Armaan帕特尔 — 2022 - 12 - 22 - t00:00:00z

氢气是一种清洁的可再生能源，当与氧气结合时，产生热量和电能，只有水蒸气作为副产品。此外，按重量计算，它是所有已知燃料中能量含量最高的。因此，各种策略都设计出了有效生产氢气的方法，而且生产的数量对经济有利。为了从生物学的角度探讨产生氢的概念，我们将注意力放在微生物中自然产生的氢化酶上。这些生物有产生氢的机械，如果巧妙地设计，可以在细胞工厂中大量生产氢。并不是所有的氢化酶都能有效地产生氢气，而那些有效的氢化酶往往对氧敏感。因此，我们提供了引入硒化半胱氨酸的新视角，硒化半胱氨酸是一种高活性的蛋白原氨基酸，作为一种增强产氢或增加耐氧性的氢化酶的策略

黄酮:真菌黄蛋白组的探索

比安卡Kerschbaumer — 2022 - 12 - 14 - t00:00:00z

真菌产生大量的天然产物，表现出令人着迷的化学结构的多样性，在医疗应用方面具有巨大的潜力。尽管了解天然产物的范围及其生物合成途径很重要，但尚未对所涉及的酶进行系统的分析。在我们之前的研究中，我们检测了古生菌、真细菌、酵母<斜体>酿酒酵母、<斜体>拟南芥和<斜体>智人中的黄蛋白编码基因库。在本研究中，我们选择了模式真菌<斜体>Neurospora crassa作为研究真菌王国黄蛋白组的起点。我们的分析表明<斜体>N。Crassa 含有201个黄蛋白编码基因，占总蛋白编码基因组的2%。这些黄蛋白中的大多数(133)可被分配给初级代谢，称为“核心黄蛋白组”，其余的黄蛋白(68)服务于尚未确定的反应。后一类“辅助黄蛋白”以单加氧酶、小檗碱桥酶样酶和葡萄糖-甲醇-胆碱氧化还原酶为主。尽管这些酶的确切生化作用仍未确定，但我们认为它们参与了与真菌密切相关的活动，如木质纤维素的降解、天然产物的生物合成以及环境中有害化合物的解毒。基于这一假设，我们利用mycosm数据库对真菌王国的副黄蛋白组进行了分析。 This revealed large differences among fungal divisions, with Ascomycota, Basidiomycota, and Mucoromycota featuring the highest average number of genes encoding accessory flavoproteins. Moreover, a more detailed analysis showed a massive accumulation of accessory flavoproteins in Sordariomycetes, Agaricomycetes, and Glomeromycotina. In our view, this indicates that these fungal classes are proliferative producers of natural products and also interesting sources for flavoproteins with potentially useful catalytic properties in biocatalytic applications.

不同波长脉冲调制UV led对大气中甲苯和NO光催化降解的影响

克莱门斯Ehm — 2022 - 12 - 12 - t00:00:00z

荧光灯管是UVA辐射的连续来源，越来越多地被紫外线发光二极管(UV led或UVEDs)所取代，后者发射几乎离散的光谱(5 nm带宽)。从光催化的角度来看，这既带来了问题，也带来了机遇。在本文中，我们报告了UVED辐射对工业生产的TiO₂光催化涂层性能的影响，通过在实验室测试设置中测量氮氧化物(NO)和甲苯(C₆H₅CH₃)的降解。比较了四种商用UVED (365 nm、385 nm、395 nm和415 nm)对常用光催化剂性能的影响。在随后的研究中，我们从连续切换到脉冲调制LED操作，并研究了其对组件光催化活性的影响。我们可以证明，当仔细选择所使用的光催化剂的吸收光谱时，UVEDs是荧光灯的合适替代品。此外，LED电流的脉宽和脉频调制与所产生的光催化活性呈非线性相关性。活动仍然出乎意料地高与短脉冲宽度和低频。通过相应调整UVEDs的控制，可以在不降低催化活性的情况下节省大量的能量

胺转氨酶的蛋白质工程

青龙孟 — 2022 - 11 - 22 - t00:00:00z

蛋白质工程是一个强大的和广泛应用的工具，剪裁酶的性质，以满足特定的应用要求。一类具有吸引力的生物催化剂是依赖plp的胺转氨酶，它能够通过不对称催化将前手性酮转化为相应的手性胺。酶通常表现出高对映选择性，并接受各种胺供体。这些胺转氨酶的实际应用可能受到酶的不稳定性和它们有限的底物范围的阻碍。各种提高胺转氨酶稳健性和重定向其底物特异性的策略已经被探索，包括定向进化，合理设计和计算支持工程。本文综述了所使用的方法和得到的结果，表明不同的策略可以互补地使用，并可以扩大胺转氨酶在生物催化中的适用性

高效太阳能光催化碳纳米颗粒

迭戈Flores-Ona — 2022 - 11 - 01 - t00:00:00z

在本研究中，分析了碳纳米颗粒(CNPs)在阳光降解亚甲基蓝(MB)中的光催化活性。通过溶剂辅助水热炭化(HTC)合成CNPs，并通过各种光谱技术进行了表征:TEM和SEM显微镜，UV-Vis, FTIR，荧光和XPS。通过改变HTC过程的条件，CNPs的表面化学被功能化，从而产生了大量的含氧官能团，最终影响了光催化过程。接下来，用不同类型的纳米颗粒进行测试，改变染料的浓度和用于照射的光的类型。因此，在20分钟的阳光照射下，超过93%的MB降解得以实现。这一结果是很有希望的，因为其他纳米材料还没有达到这一结果。这项研究可能是开发新型太阳能光催化剂的一个潜在起点

非水多步生物催化关键技术:皮克林乳剂

玛丽恩·b·安索奇-舒马赫 — 2022 - 10 - 14 - t00:00:00z

考虑到生物催化在化学合成中的重要性，迫切需要能够充分利用其潜力的技术。11年前，我们的团队提出了皮克林乳剂的概念，以克服对水存在的一般要求所设定的严格限制。在这个简短的观点中，我们证明了对生物活性皮克林乳剂的见解，同时强烈指定它是非水和多步骤生物催化的关键技术。这主要涉及到该系统与不同溶剂、材料、生物催化剂、反应和生产使用需求的广泛兼容性。我们在这里简要概述了最相关的细节，包括我们自己的最新研究结果

支链氨基酸转氨酶的底物特异性:活性位点上甘氨酸与丝氨酸的取代决定了α-酮戊二酸的底物特异性

Jan-Moritz萨特 — 2022 - 09 - 23 - t00:00:00z

来自Thermoproteus tenax >的支链转氨酶已被鉴定、克隆、过表达和生物化学特征。分子建模方法已用于预测3D结构，使其与其他相关酶进行比较。该酶与先前鉴定的转氨酶<斜体>Thermoproteus uzoniensis具有高度相似性，但其底物特异性显示出对底物α-酮戊二酸盐的关键差异。对这两种相关酶活性位点的检测表明，造成这种差异的可能是甘氨酸残基与丝氨酸残基之间的一个氨基酸取代。当Gly104 <斜体>T。tenax突变为丝氨酸残基，并对合成酶进行了表征，这一单一氨基酸的变化导致α-酮戊二酸活性急剧降低，Vmax降低了18倍，Km增加了20倍，催化效率降低了370倍。两种相关的<斜体>Thermoproteus酶和另一种来自<斜体> geglobus acetivorans的支链转氨酶之间的结构比较揭示了丝氨酸残基影响催化参与的关键环的灵活性。这一细微的差异为我们理解这些工业上重要酶的底物特异性提供了进一步的见解

锌酸铵是室温下CO2环加成环氧化合物的合适催化剂

尼古拉·潘 — 2022 - 08 - 30 - t00:00:00z

我们最近的研究表明，在中等的反应条件下(T = 100°C, p (CO₂) = 0.8 MPa)，简单的高铁酸铵是CO与环氧化合物的环加成反应的有效催化剂。我们在这里报道了通式锌酸铵[TBA]₂ [ZnX₄] (TBA =四丁基铵盐)，简单地用两个等量的四丁基卤化铵处理适当的锌(II)盐的乙醇溶液，在较温和的反应条件下(室温和大气CO₂压力)合成环碳酸盐优于高铁酸铵。以<加粗>[TBA]_<加粗>2<加粗>[ZnBr_<加粗>4<加粗>]配合物为均相催化剂，在100℃和P(CO₂) = 0.8 MPa条件下，观察到氧化苯乙烯在15分钟内发生52%的完全选择性转化，对应的转换频率(TOF)为416 h⁻¹。同样的催化剂被证明即使在室温和常压或非常温和的CO₂压力(0.2 MPa)下也非常活跃，具有相当广泛的底物范围，特别是在末端环氧化合物的情况下，对循环碳酸盐产物具有很高的选择性。末端环氧化合物和内部环氧化合物反应活性的差异可以用4-乙烯基环己烯二氧化物来研究，其中内环环氧化合物在室温下反应时保持不变，只有在更恶劣的条件下才能观察到二碳酸酯产物的形成。实现了环氧丙烷(46 mmol)的多克级转化，通过蒸馏产物和随后加入新鲜试剂，催化剂也被证明是可回收的(3次循环)，保持了高转化率和对碳酸丙烯酯的完全选择性。这种简单的锌基催化体系，通过在更温和的条件下工作，优于最近报道的铁基催化体系，在实验室和工业规模上都具有很好的前景，结合了固有的廉价和易于合成的特点，当我们的目标是为< >废物产品提供CO₂.

时，应该深入考虑这一点

流动电池中氮掺杂石墨烯负载镍单原子催化剂满足二氧化碳还原反应制一氧化碳的工业标准

Yi-Hsuan陆 — 2022 - 08 - 30 - t00:00:00z

二氧化碳还原反应(CO₂RR)是实现CO₂净零排放的有希望的方法。在CO₂RR催化剂中，氮掺杂石墨烯负载单原子催化剂从CO₂到CO的转化率显著;然而，利用转换H电池的低产量受到限制，阻碍了其产业化发展。在这项工作中，我们合成了氮掺杂石墨烯负载镍单原子催化剂，并在流池中进行CO₂RR，表现出CO到CO的法拉第效率为96%，部分电流密度为144 mA cm⁻²。它还可以实现204 mA cm⁻²的最高局部电流密度，翻转频率为7852 h⁻¹。根据技术经济分析，这些卓越的活动符合工业标准(法拉第效率>60%和部分电流密度>100 mA cm^{- 2})。使用流动系统的活性增强可以显著加速净零CO₂排放的实现

金属氧化物异质结的协同和电荷转移特性:光催化活性

Buzuayehu Abebe — 2022 - 08 - 24 - t00:00:00z

对合成技术及其最佳性能的改进是工业可扩展应用的全球需求。溶胶-凝胶溶液燃烧合成(SG-SCS)方法是一种简单、省时/节能的方法，可以生成规则有序的多孔材料，在离子/质量传输现象中具有重要意义。此外，通过HSAB理论优化<斜体>，该方法也产生了良好的异质结。形成异质结也调整了材料的关键性质，从而通过电荷转移或/和协同作用提高光催化能力。从稳定性考察结果来看，确定500℃的煅烧温度为理想温度。x射线衍射和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)技术证实了NPs和NCs的纳米级尺寸。通过扫描电镜和BET分析揭示了材料的多孔性;选择区电子衍射和HRTEM的结果也一致。HRTEM IFFT图像上检测到的堆积故障也证实了nc的多孔性。通过HRTEM、x射线光电子能谱和能量色散x射线研究，确定了Zn/Fe(III)/Mn(III)氧化物的精确元素组成和局部异质结。 The significant charge transfer capability of the NCs more than bare ZnO was evidenced from the electrochemical analysis. The NCs were also effective on acid orange 8 (AO8) and Congo red (CR) dye degradations.

通过Strecker合成与硝化酶反应直接偶联的化学酶对映选择性合成苯甘氨酸和苯甘氨酸酰胺

埃里克埃平 — 2022 - 08 - 05 - t00:00:00z

研究了<斜体>荧光假单胞菌 EBC191 (EC 3.5.5.1)的不同变体腈酶对<斜体>rac-苯甘氨酸腈(EC 3.5.5.1)的转化，比较了所形成的苯甘氨酸和苯甘氨酸酰胺的数量和手性组成。将<斜体>rac-苯甘氨酸腈转化为异常大量的苯甘氨酸或苯甘氨酸酰胺的突变体进行了化学酶对反选择性的一锅合成(<斜体>R)和(<斜体>S)-苯甘氨酸和(<斜体>R)-和(<斜体>S)-苯甘氨酸酰胺的测试。化学酶法合成结合了传统化学Strecker合成的初始步骤，其结果是由苯甲醛、氰化物和氨形成<斜体>rac-苯甘腈，并由腈酶变体对形成的腈进行酶转化。对氨基腈的合成进行了优化，以获得在温和碱性条件下(pH 9.5)苯甘腈的产量最大的条件和<斜体>原位外消旋的化合物。外消旋苯甘腈由<斜体>大肠杆菌过表达重组腈酶变异体细胞在碱性条件下直接转化，无需任何干预纯化步骤。<斜体>E。大肠杆菌缺陷a(<斜体>S)-苯甘氨酸酰胺水解肽酶(<斜体>E。大肠杆菌 JM109Δ<斜体>pepA)表达高度反应-和(<斜体>R)特异性腈酶变体，允许合成(<斜体>R)-苯甘氨酸，<斜体>ee-值≥95%，产率与最初添加的苯甲醛相比高达81%。这些产率表明，在碱性条件下，(<斜体>S)-外消旋为(<斜体>R)-苯甘氨酸，同时(<斜体>R)-苯甘氨酸水解为(<斜体>R)-苯甘氨酸。添加<斜体>的静息细胞。 coli JM109ΔpepA synthesizing an amide forming nitrilase variant to the final product of the Strecker synthesis and/or using E. coli strains with an intact aminopeptidase gene resulted in the preferred formation of (S)-phenylglycine amide, (R)-phenylglycine amide or (S)-phenylglycine.

离子液体介导的层状钙钛矿增强可见光光催化活性的微观结构调控

Reshalaiti Hailili — 2022 - 08 - 04 - t00:00:00z

污染物的存在，例如药物残留和工业污染物，会对公众健康和生态平衡造成严重的风险和不可逆转的损害。基于半导体的光催化技术是一种很有吸引力的污水处理方法。合理设计具有可见光吸收和突出表面的半导体的纳米结构可以加强表面-界面反应，从而改善光催化降解。本文采用离子液体[1-丁基-3-甲基咪唑碘化物(Bmim)I]辅助合成了层状结构钙钛矿Bi₄Ti₃O₁₂ (BTO)。对合成条件的精确调整允许形成各种微结构，分别包括球形纳米颗粒、纳米板和纳米棒。光学分析表明，样品是典型的窄带隙能量(2.96 ~ 2.73 eV)的可见光吸附剂，在可见光光照下对药物残留具有明显的降解作用。从独特的结构、光学取向、偶极子诱导的载流子分离和活性自由基的形成等方面讨论了BTO光催化剂高效的原因。在所研究的样品中，纳米棒形BTO对四环素和布洛芬的降解表观速率常数分别为球形纳米颗粒和纳米板的1.31和1.46倍。纳米棒较好的性能归因于其较高的可见光收集能力。重要的是，BTO纳米棒对药物残留和工业污染物的多种污染物表现出非选择性降解活性。 This work demonstrates the unique strategy of microstructure regulation and a wide range of applications of layered perovskites for environmental remediation.

模拟核磁共振中用于能量储存和转换的催化材料中的复杂分子相互作用

天涯问答胡 — 2022 - 07 - 19 - t00:00:00z

核磁共振(NMR)是一种非破坏性和原子特异性的工具，已成为一种新兴的分析方法，用于理解催化和储能材料中详细的分子相互作用。然而，复杂分子相互作用引起的各种化学变化的观察使得核磁共振波谱的解释越来越具有挑战性，特别是对于一个没有比较标准的新系统。密度泛函理论- nmr (DFT-NMR)是缓解这些挑战的必不可少的工具，并提供详细的三维分子结构，涉及材料和反应中间结构，以及关于化学相互作用、动力学和反应机制的信息。这篇综述提供了DFT-NMR的基本背景，涉及理论发展、计算NMR性质的关键参数、计算精度和当前能力。总结了催化和能量存储领域的各种实际例子，包括CO₂捕获，以说明DFT-NMR应用到目前为止的能力。最后但并非最不重要的是，对这些策略的应用提出了警告，以供研究人员建模他们自己的系统

二醇生物催化氧化制香精用羰基产物的研究

伊娃穿孔ľ卵子 — 2022 - 06 - 30 - t00:00:00z

非对映选择性醇脱氢酶(ADHs)在生物催化组合中很少发现。通常，高对映选择性的adh被寻找。使用这种ADHs氧化外消旋醇通常会导致起始材料的动力学分解，如果酮代表感兴趣的产物，这是不利的。在当前的贡献中，我们报道了<斜体>Sphingobium yanoikuyae(<斜体>SyADH)中的ADH作为完全氧化的非对映选择性ADH或<斜体>rac-庚烷-2-ol(代表进一步的2-烷醇)

h2驱动的氢化酶还原黄素使亚硝基还原胺的亚硝基还原酶操作更清洁

米格尔·a·拉米雷斯 — 2022 - 06 - 17 t00:00:00z

氢化酶介导的黄素单核苷酸由H<亚>2被利用，使硝基还原酶的应用更清洁，以还原芳香族硝基官能团。这就把整个反应变成了生物催化氢化。在工业生物技术中，含有黄素的硝基还原酶的使用通常依赖于NADH或NADPH作为还原剂，以及葡萄糖脱氢酶和葡萄糖作为还原烟酰胺辅因子的再生系统，单个6电子硝基到胺的转化需要3等量的碳密集型葡萄糖。我们在这里表明，还原黄素单核苷酸是硝酸还原酶的替代还原剂，通过将其与H₂驱动的还原黄素循环结合，我们避免了葡萄糖，从而实现了原子高效的生物催化硝基还原。我们将该生物催化体系(<斜体>via绿色化学指标)与现有的生物催化硝基还原策略进行比较，特别是关于用H₂气体取代葡萄糖。我们采取措施证明工业可行性:我们报告了<斜体>E的过表达系统。大肠杆菌氢化酶1，酶产率提高12倍;我们展示了一个反应，其中氢化酶显示>26000酶周转;我们证明了氢化酶和黄素还原体系的合理的溶剂耐受性，这将使反应增强

利用生物质衍生磺化橘皮催化剂从油酸中生产生物柴油

Manoj Kumar Kumawat — 2022 - 06 - 08 - t00:00:00z

生物柴油作为一种石油基燃料的替代燃料，最近得到了极大的关注。目前的研究重点是利用生物废料生产低成本生物柴油制造的催化剂。用橙皮(OP)制备碳基固体酸催化剂，磺酸基团(-SO ₃H)密度为1.96 mmol g⁻¹<斜体>，经“一锅”碳化-磺化处理。在优化的反应条件下(MeOH与油酸摩尔比15:1，催化剂用量7wt .%油酸，反应温度80℃，反应时间60 min)，油酸转化为油酸甲酯(一种生物柴油组分)的转化率为96.51±0.4%。该催化剂在重复使用时表现出较高的可回收性和稳定性，在5次催化循环后，生物柴油的转化率可以忽略不计

在高浓度水可混溶共溶剂存在下评估过氧酶介导的氧化作用

托马斯Hilberath — 2022 - 05 - 23 - t00:00:00z

在生物催化中使用水可混溶的有机助溶剂是获得对疏水底物更高的酶活性的简单步骤。然而，对活性和稳定性的影响必须仔细评估，也要考虑到各自的共溶剂的类型和浓度。在这篇文章中，我们研究和评估了一些常见的水可混溶共溶剂对重组非特异性过加氧酶r<斜体>Aae<斜体>UPO <斜体>Agrocybe aegerita生物催化性能的影响。r<斜体>AaeUPO在最佳共溶剂乙腈的高浓度存在下表现出良好的活性，这使得使用更高的底物浓度(≥100 mM)成为可能。实验证明，在制备条件下，采用高乙腈浓度将乙苯氧化为(<斜体>R)-1-苯乙醇，导致产物积累速率为31 mM h⁻¹.

愈创木酚在过渡金属催化剂上加氢脱氧的机理与趋势

费边Morteo-Flores — 2022 - 05 - 23 - t00:00:00z

理解愈创木酚催化加氢脱氧(HDO)的机制对于去除生物油中过量的氧气至关重要。本工作利用密度泛函理论计算系统地研究了愈创木酚在六种过渡金属(TM)催化剂上生成苯的HDO机制。结果表明，在Ni(111)和Co(0001)上，C_芳基−O键断裂是较好的途径，而在Fe(110)上，C_芳基 -OH键断裂是最可能的途径。由于Pd(111)和Pt(111)上的C - O分裂具有较高的激活障碍和吸热特性，因此在能量上不可行。Fe(110)还通过挑战含氧产物的解吸表现出高亲氧性。详细分析表明，Co(0001)和Ni(111)最有利于破坏酚类化合物的C−O键。采用Brønsted-Evans-Polanyi (BEP)和过渡态标度(TSS)模型对催化结果进行分析，以得出催化剂的发展趋势，并加速催化剂的设计和创新。TSS在定义离解和结合反应能方面表现出可靠的趋势。苯环-氧基和金属分子距离作为选择性描述符补充催化剂的亲氧性在HDO过程中

生物催化科学的新视野

约翰·m·伍德利 — 2022 - 05 - 17 - t00:00:00z

使用高选择性的酶在细胞外催化增值反应通常被称为生物催化。在这个简短的观点，一些未来的机会，应用的生物催化进行了讨论。首先，有机会使用多酶级联，可以独立于细胞限制创建全新的合成路线。这里的目标大多是高价产品，比如药品。其次，在低价格产品的合成中也存在生物催化的机会，其中可实现的高生产率使它们非常适合于dropin解决方案。这两种选择都提供了大量有趣的研究和开发可能性，本文也将对此进行讨论