高分子試劑是人們在高分子離(lí)子(zǐ)交換樹脂的基礎上萌發形成(chéng)的一種產品,目的是想(xiǎng)使功能化以後的高(gāo)分子像普通試劑一樣參加反應,而不是(shì)簡單地進行離(lí)子交換。將有反應功能的一係(xì)列基團,如氧化還(hái)原基團、酰化基團、鹵化基團等負載在高分子上以後,可以使高分子載體在反應後與反應產物分離,簡化產品的純化精製過程,並且在反應中可以起到分散和濃縮的效果,避免不必要的副反應或(huò)加快反應(yīng),而且通(tōng)過高分子骨架的(de)空間阻礙效應或極性效(xiào)應使反應的選擇性增加,可以進行一些特殊的反應。
高分子試劑的另外一個突出優點是可以再生,或在反應(yīng)中可以重複使用。這些特性促使高分子科學家們(men)在過去的幾十年(nián)中對高分(fèn)子反應試劑進行了大量深入的研究。其中最突出的例子,是年諾貝(bèi)爾化學獎的獲得者利用高分子試劑進行固相反應人工合(hé)成肽(tài)(由酰胺(àn)基連接的(de)氯基酸單(dān)元序列稱多肽鏈(liàn),它們構(gòu)成了蛋(dàn)白(bái)質分子。對生物體內發生的各種複雜生物反應產生催化作用的酶也是蛋白質),僅用8天的時間就完成了過去用溶液法需一(yī)年才能完成的合成(chéng)。
高分子催化劑也是以高分子為載體的一(yī)種催化劑。將具有催化活性的基團接在高分子上所形成的催化(huà)劑有(yǒu)很多優點(diǎn),如反應屬非均相,有利於催化劑的回收;產物的純度高;顯著提高了催化劑的穩定性。如在製備苯乙烯單體時所使用的是脂肪族和芳香族(zú)化合物縮合反應的高效催化劑,但對水十分敏感,遇水(shuǐ)即激烈反應而放出氯化氫,將其負載於高分子以後(hòu),在空氣中放置一年仍(réng)不失活。
將有催化活性的酶固定在高分子上是高分子催化劑的(de)又一發展。通過化學鍵合的辦法,或者是通過包埋、微膠囊等辦法固(gù)定在高分子載體上,可以耐受較高(gāo)的溫度和酸堿性的變化,並且便於工業上的生產。例如使用固定化的天冬氨酸酶催化劑由(yóu)反式丁烯二酸製備L—天冬氨酸,可在常溫常壓下進行,而且產物(wù)全部為L型。而采用傳統方法,需用丁二烯(xī)在高溫(wēn)下加壓加氨,且產品為D型和L型的外消旋產物,還需將二者分離。現在,固定酶催化技術已用於(yú)生產(chǎn)果葡糖漿、低乳糖牛奶、順丁烯二酸、丙烯酰胺等產品。
固定(dìng)化酶的進一步發展是固定化細胞。其(qí)優越性是省去酶的提取工藝,便於連續化(huà)生產(chǎn)。世紀年代,日本使用固定化增殖酵母連續發酵生產(chǎn)乙醇,發(fā)酵時間比常規發酵縮短好幾(jǐ)倍,生產能力提高了倍(bèi)。這種高分子負載細胞技術已(yǐ)成為工業發酵的(de)新方向。