[发明专利]一种氧化还原刺激响应型Pickering乳状液中酶催化有机化学反应的方法

说明书

本发明公开了一种氧化还原刺激响应型Pickering乳状液中酶催化有机化学反应的方法，其特点是在该乳状液体系中，酶负载到乳状液的界面上，极大增强了反应底物与脂肪酶的接触机会，促进反应高效地进行；反应过程中无需搅拌，静置反应，反应结束后将乳状液通电氧化或向其中加入微量的氧化剂，乳状液能实现可控分离，并能实现表面活性剂、纳米颗粒和酶的回收再用。

技术领域

本发明涉及一种氧化还原刺激响应型Pickering乳状液中酶催化有机反应，属于物理化学领域。

背景技术

酶是一类具有生物活性的重要催化剂，目前酶催化有机合成反应的研究较为普遍。但常规的酶催化反应是在纯有机溶剂或者有机/水两相体系中进行，有机溶剂直接与酶接触，导致酶活力下降，且酶回收难、循环利用率低，同时酶与反应底物的接触有限，导致反应的转化率较低，因此极大限制了酶在催化有机合成反应中的工业化应用。

Pickering乳状液是两种互不相溶的液体(如油和水)在表面活性固体颗粒界面膜作用下形成的分散体系。目前已在乳制品制备、日用化工、有机合成及纳米材料制备等领域有广泛的应用研究。在Pickering乳状液中进行酶催化有机/水两相反应，水相微环境不仅使得酶活力得以保持，也为反应提供了巨大的相界面。但由于乳状液的稳定性强，使得乳状液的破乳及固体颗粒回收成为难题。

为了满足应用需求，目前已开发出一系列具有开关性或响应性的胶体颗粒，其触发机制包括氧化-还原，CO₂/N₂，磁，pH，温度，光等。然而这类胶体颗粒大多为功能高分子颗粒，一般通过化学合成法得到且合成制备相当复杂，不具有普适性及较广的工业化应用前景。因此利用开关型Pickering乳状液作为酶催化有机/水两相反应的反应介质，不仅可以实现反应的高效转化，也可实现乳状液的简易破乳及固体颗粒、酶的回收利用。

发明内容

本发明的目的是为了解决常规酶催化反应效率低、酶回收难及循环利用率低等问题，利用一种具有氧化还原响应性能的Pickering乳状液作为脂肪酶催化有机/水两相反应的反应介质。一方面，该Pickering乳状液体系可以提供巨大的相界面来促进反应的高效进行；另一方面，当反应结束后，仅需在室温下向乳状液中通电氧化或加入微量的氧化剂，致使表面活性剂被氧化，从而实现乳状液的破乳分离，水相仍保留有酶和被氧化的表面活性剂，体系加入油相、通电还原或加入还原剂，均质后重新得到稳定的Pickering乳状液，并应用到新的反应循环中。

本发明的技术方案

本发明的技术方案：先利用二茂铁基季铵盐对无机纳米颗粒表面改性，使得纳米颗粒表面从强亲水性变成双亲性，以此改性颗粒制备Pickering乳状液，并将其应用于酶催化有机反应中，其中所用的无机纳米颗粒为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、碳酸钙、水滑石中的一种或几种颗粒，原生粒径为2-200nm，以水相为基准的使用浓度(质量分数)为0.05％～10％；氧化还原刺激响应型表面活性剂的结构如下：

R＝C₆～C₂₀直链或支链、饱和或不饱和、含有或不含有羰基的烷基；X为卤素中的氯、溴、碘、氟中的一种元素；该表面活性剂以水相为基准的使用浓度为0mol·L^-1～3×10^-3mol·L^-1。