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在 H2/α-酮酸酶燃料电池中从 N2 到手性氨基酸的生物电催化转化
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2020-02-04 , DOI: 10.1021/jacs.9b13968
Hui Chen 1 , Matthew B Prater 1 , Rong Cai 1 , Fangyuan Dong 1 , Hsiaonung Chen 1 , Shelley D Minteer 1
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酶促电合成是一种有前途的方法,可以在需要外部电能输入的情况下生产有用的化学品。酶燃料电池 (EFC) 是通过阳极处燃料的氧化和阴极处的氧气或过氧化物的还原,将化学能转化为电能的装置。酶促电合成与 EFC 架构的集成可以同时产生自供电酶促电合成,更有价值地使用电子来生产高附加值的化学品。在这项研究中,开发了一种 H2/α-酮酸 EFC,用于将化学惰性的氮气转化为由 H2 氧化驱动的手性氨基酸。首先设计并构建了高效的阴极反应级联。由外加电压供电,阴极提供足够的还原当量以支持固氮酶和心肌黄酶催化的 NH3 生产和 NADH 循环。产生的 NH3 和 NADH 与亮氨酸脱氢酶 (LeuDH) 原位反应以生成 L-正亮氨酸,2-酮己酸作为 NH3 受体。实现了 92% 的 NH3 转化率和 87.1% 的法拉第效率。在此基础上,以超热稳定氢化酶 (SHI) 作为阳极催化剂的 H2 动力燃料电池与阴极反应级联相结合,形成 H2/α-酮酸 EFC。反应 10 小时后,L-正亮氨酸的浓度达到 0.36 mM,对映体过量 (eep) 大于 99%,法拉第效率为 82%。从广泛的底物范围和 LeuDH 的高酶对映选择性来看,



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更新日期:2020-02-04
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