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铜化合物的催化性质与生化活性


实验室k / 2019-06-15

铜化合物的催化性质

       铜化合物能催化在多相、均相、蒸汽相、有机溶剂和在水溶液中极为不同的一系列反应。这些许多反应中,特别在水溶液中,还包含氧化-还原体系和CuⅠ-CuⅡ氧化还原循环。分子氧常用作氧化剂,例如用铜催化氧化抗坏血酸以及在华盖(Wacker)法中将链烯转化为醛。
       虽然反应的正确机理常常不能充分知道,研究比较简单体系似乎是合适的,例如[Cu(MeCN)4]+的氧化可以包含下列几种类型的反应:
Cu++O2 → CuO2+
CuO2++H+ → Cu2++HO2
Cu++HO2 → Cu2++HO2-
H++HO2- → H2O2

       有许多铜化合物在有机化学的氧化、偶合、卤化等反应。例如用铜-胺络合物氧化酚,它为酚一氧化酶提供了模型。

生化活性

       动、植物中发现都含有铜,许多铜蛋白(包括各种含铜的酶)已经离析出来。例如(1)抗坏血酸氧化酶(分子量≈140000;平均八个克原子Cu)广泛分布在植物和微生物中,它催化氧化抗坏血酸成脱氢抗坏血酸,由O2作为电子接受体。(2)细胞色素氧化酶,是线粒体氧化途径的末端电子接受体,含有血红素和铜,比例是1:1;这表明了铜的功能。(3)酪氨酸酶,这种酶在动、植物体内催化形成黑色颜料,是表明铜的功能很重要的第一种酶。(4)许多低等动物,例如蜗牛、螃蟹含有铜蛋白作为氧载体与哺乳动物中血红蛋白作用类似。这种蛋白称为血青蛋白(虽然不含有血红素基),有很大的分子量,而且有证据证明蛋白中毎二个Cu原子结合一个O2分子。
       已知铜蛋白主要是氧化酶或可逆的氧载体,虽然只有少许详细的化学和结构的报导,但也是有用的。
       胺的铜络合物如组氨酸,乙二胺和2,2'-联吡啶等作为铜酶催化分解H2O2为O2和H2O行为的模型,都已经研究过,认为过氧基是中间物。

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