钴催化剂研究进展毕业论文

钴的化学性质与铁、镍相似，在常温下与水和空气都不起作用；在300°C以上发生氧化作用，极细粉末状钴会自动燃烧；钴能溶于稀酸中，在浓硝酸中会形成氧化薄膜而被钝化；在加热时能于氧、硫、氯、溴发生剧烈反应。

钴对生物的营养作用是从1934年开始被人们认知的。在世界一些地方包括丹麦、美国、奥大利亚、新西兰等国，牛、羊患一神怪病，体重减轻、奶量减少、流产甚至死亡。在这一年，研究人员弄清了其原因是因为饲料中缺乏钴，在饲料中补充钴，就可以防止或治愈，从而认识到钴是生物体的必需微量元素之一。 钴的作用主要以维生素B12和B12辅酶形式储存于肝脏发挥其生物学作用。由于世界范围对维生素B12作了大量的研究，积累了丰富的资料，发现钴缺乏常表现为维生素B12缺乏的一系列症状。但是体内的钴只有一少部分以维生素B12形式存在于体内，非维生素B12中的钴以何种形式存在于体内至今还不清楚。有人证实，钴可与氨基酸与蛋白质结合，如人体心肌中的钴就是与心肌蛋白结合在一起的;也可与血浆蛋白、血纤维蛋白原结合。钴可激活很多酶，如能增加人体唾液中淀粉酶的活性，能增加胰淀粉酶和脂肪酶的活性。钴参与造血，在胚胎时期就参与造血过程，可以治疗多种贫血症，最常见的是恶性贫血，但补钴不能得到纠正，必需增加肠道对维生素B12的吸收才能有效。

钴锰催化剂是一种常见的氧化催化剂，其催化原理主要包括以下几个方面：1. 活性中心：钴锰催化剂中的活性中心主要是由钴和锰离子组成的，这些离子可以在反应中吸附和解离氧分子，从而促进反应的进行。2. 活性位点：钴锰催化剂中的活性位点是指催化剂表面的特殊位置，这些位置具有较高的反应活性，能够吸附和激活氧分子，从而使氧分子更容易与反应物发生反应。3. 氧化还原能力：钴锰催化剂具有较强的氧化还原能力，能够将反应物中的某些化学键断裂，并在表面上吸附和激活氧分子，从而使反应物更容易被氧化。综上所述，钴锰催化剂的催化原理主要是通过活性中心、活性位点和氧化还原能力等多种因素的协同作用，促进反应物与氧分子之间的反应，从而实现反应的催化。

对于钴的生物化学作用，由于世界范围内对维生素B12作了大量的研究，积累了丰富的资料，因此人们往往把注意力集中在维生素B12和B12辅酶的生物化学性质及它们的构-效关系，对离子钴的直接生物化学作用所知较少。 但是，这方面的知识又是我们了解钴的毒性作用的基础，所以，在这里对离子钴和生物分子的相互作用作些简单介绍。（一）与生物物质结合 1.氨基酸 钴很容易与氨基酸反应。通常认为这种结合是通过氮原子或SH进行的。 前者的例子如钴与组氨酸的咪唑环反应，产生一种非常稳定的配合物。在二氢硫辛酸中，钴能和SH基不可逆地结合形成配合物。钴也能与半胱氨酸和胱氨酸形成配合物。 2.蛋白质 钴与蛋白质的反应依赖于pH值的变化。根据所研究的蛋白质不同，在pH=7～9之间某点，这种亲和能力最大。 如与胰岛素在pH=8时亲和力最大，而对还原角蛋白，则pH=9，在血清中，二价钴与清蛋白组分牢固地结合在一起，两者的亲和力在pH=～之间有一个明显的增加。清蛋白被认为是血清中钴的转移蛋白。 钴也能与血浆蛋白如α-球蛋白、β-球蛋白和血纤维蛋白原结合。 在血纤维蛋白中，钴能引起其构象的改变，导致正常血凝的紊乱。 3.钴在生物体液里的溶解度 金属钴和钴盐可以在体液和组织液里溶解。颗粒状的金属钴容易溶解，当有氧存在时，其溶解度急剧增加。有人认为，在仔细粉碎的金属颗粒表面溶于水介质时，覆盖着一层氧化物、氢氧化物和碱式碳酸盐以及硫酸盐。 因此，钴的初始溶解度应该依赖于表面组成的溶解性。 在体外，溶解了的钴离子与蛋白质和一些弥散的小分子（可能是氨基酸和肽）结合。钴能与肌肉和其它组织匀浆中的小分子牢固地结合，90%钴离子可以在这个组分中发现。在血清中，钴也能与蛋白质结合。体液中小分子与钴结合的倾向可能影响着钴对细胞膜的渗透性。（二）对酶活性的影响 这里只讨论钴离子对酶活性和酶促反应的影响。 实验表明，在体外Co（Ⅱ）能够取代某些金属激活酶中其它的二价阳离子，如Zn2+、Mg2+和Mn2+等。钴取代后的金属激活酶的活性有一定的变化。 在碳酸酐酶和碱性磷酸脂酶中通常是含锌（Zn（Ⅱ））的，Co（Ⅱ）能替代其中的锌离子， 但是，取代后Co（Ⅱ）酶活性和溶解度均有所下降。羧肽酶A在体内含有Zn（Ⅱ），但在体外其它二价阳离子取代锌后也有催化功能。不过，Co（Ⅱ）的取代效果最佳，其活性与含锌羧肽酶A相当。 钴同样也是某些Mn（Ⅱ）酶的最佳取代剂。许多Mn（Ⅱ）激活酶（如磷酸葡萄糖酶），当被Co（Ⅱ）取代时仍有活性，但其活性通常比Mn（Ⅱ）酶为低。 钴能激活酰基转移酶的模型化合物，这说明该酶中有一种金属，它牢固地与蛋白质相结合，对酶的活性是必需的，加入钴可能是除去了所有与该金属键合的氨基酸。钴离子能增加受酰基转移模型酶催化的乙酰-L-亮氨酸的水解速度，但它却降低了氯乙酰-L-苯丙氨酸的水解速度。 钴对酶活性的影响与其浓度和酸根的种类有很大关系。 如对LupineAsotobactor和Rhizobia培养液中的脱氢酶活性，当加入钴的浓度在～之间时有增加倾向；例如，浓度的钴可使脱氢酶的活性增加40%，但当浓度达到～50mg/L时，对酶的活性有抑制作用。 在兔子的小肠中注入少量钴可使β-碱性磷酸脂酶的活性增加90%。但当钴的浓度达到～40mg/kg时，就可以部分或全部抑制葡聚糖酶的生物合成。 注入～1mg/kg的钴并不影响兔子的血清脂肪酶的活性，但浓度为2～5mg/kg的钴可使酶活性增加10%。 当钴的浓度低于10mg/kg时，可以激活磷酸酯酶。另一研究表明，～的钴能微弱增加面包酵母中的酸性磷酸脂酶的活性，但碱性磷酸脂酶的活性增加达35～55%。 豆瘤中的氢化酶极大地受钴的激活，表明钴与酶结合在一起，并参加氧化还原反应的电子转移。 CoCl2、Co（NO3）2、CoSO4能增加人体中胰脂肪酶的活性。氰化钾能抑制氧化酶，加氯化钴可以使酶的活性得到部分恢复，这可能是因为钴离子与自由氰根反应的缘故。少量钴可以激活豆科植物叶子和根瘤中硝酸还原酶的活性；但是，较高浓度的钴则使酶活性降低，导致萎黄病。在酵母细胞的培养液中加入钴可以增加细胞壁中酵母聚糖的生物合成。 Volpin，，.。根据均相催化和酶催化之间可能存在的联系，提出钴催化剂可能具有生物活性，某些钴的催化剂在亚细胞水平参与（同化作用）哺乳动物的线粒体和微生物的载色体中的电子传递，钴催化剂在氧化还原链中以醌式的组分（辅酶Q）进行生化反应，从中获得电子。在此过程中与酶存在竞争。 此外，还研究了钴螯合物作为催化剂产生活性氧自由基，它们的靶分子是DNA和RNA，故钴化合物有可能成为抗肿瘤、抗炎药物。因此，研究新的具有较高生物活性的钴化合物是很有意义的。 AndersHammershai等提出了一类新的含钴药物的模型。作者从抗癌药物顺铂能特异地与DNA结合这一点推论，有些金属配合物如能与DNA结合，也可能具有抗癌活性。 他们合成了[Co（H3CsarNHCH2PyRu（NH3）5）]（PF6）5（CoRu）这个化合物，并用吸收光谱研究了它与DNA和脂多糖的作用。从242和420nm的吸收表明它们之间发生反应，CoRu/DNA-P的摩尔比为，据此推测，这种CoRu的配合物可能成为药物。