催化率100%，北京化工大学 新型催化剂实现非天然底物高效转化

来自 实验室仪器网

北京化工大学黎晓阳课题组与清华大学戈钧团队合作，在《Nature Communications》发表重要成果，首创酶-金属杂化活性口袋构建策略，提出“一次结合、两步反应”全新级联催化模式，从根源解决级联反应中的扩散控制瓶颈。

酶-化学级联催化兼具酶催化与金属催化优势，可实现非天然转化，是生物催化前沿方向。但中间体在不同催化模块间的扩散阻力，长期限制反应效率。受天然多酶复合物底物通道启发，研究团队突破传统思路，将金属模块与酶精准组装，构建空间结构确定的单一活性口袋，让底物结合后连续完成多步反应，中间体几乎不扩散，理论上完全消除扩散阻力。

团队采用金属有机框架（MOFs），通过Zr簇与金属原子、酶催化模块共配位，自组装形成高稳定性的漆酶–Pt/Pd杂化活性位点，实现同一位点同步催化转移氢化与氧化反应。借助密度泛函理论计算与电子顺磁共振表征，研究揭示了漆酶与Pt/Pd双原子间的强化电子传递机制，解决了天然漆酶电子传递限速问题。

该杂化体系显著拓宽漆酶底物适用范围，让原本无法催化的5种低浓度真菌毒素类非天然底物实现100%高效定向转化，催化性能较天然酶实现质的飞跃。与传统多模块催化相比，新体系减少中间产物扩散与再结合步骤，大幅提升反应速率与原子经济性，稳定性更适配工业催化场景。

此项研究开创了单一位点并行催化多步反应的新范式，为高效生物-化学杂化催化剂设计提供全新思路，在精细化工、环境治理、生物检测等领域具备广阔应用前景。研究得到国家自然科学基金等项目支持，为高端催化材料与绿色合成技术发展提供重要支撑。

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