绿色化学与技术文献综述和参考文献(2)
由此可见，仿生催化技术及理论主要基于模拟酶（人工酶）或酶模型，其特征主要是用酶活性中心结构相似的化合物作为催化剂，依靠与酶催化反应相似的机理实现催化过程，通过比传统催化简单的工艺完成化学反应。因此，仿生催化又是生物有机化学的一个重要分支，是从分子水平上模拟生物功能的一门边缘科学。
目前，较为理想的分子仿酶体系主要有环糊精、冠醚、环番、环芳烃和卟啉等大环化合物；大分子仿酶体系有聚合物酶模型、分子印模型和胶束酶模型等。
探讨生命过程中细胞色素P-450单加氧酶催化行为，始终是仿生化学领域非常吸引人的工作之一。因为细胞色素P-450是一种含有血红素的单加氧酶，而血红素的辅基就是卟啉类化合物。因而金属卟啉化合物可以用来模拟单加氧酶细胞色素P-450，实现温和条件下对分子氧的催化活动，并且表现出较高的催化活性和选择性，尤其是取代金属卟啉在催化氧化反应中表现出较高的催化活性和选择性。因此，取代金属卟啉被广泛用作模拟酶催化剂，在温和条件下高选择性地催化分子氧对烷烃、芳烃的氧化，烯烃的环氧化以及酮类的内酯化等。从理论上讲，几乎所有的烃类催化氧化都可以通过仿生催化技术来实现。
由于仿生催化的关键是从结构和功能上模拟生物酶，目前尚无系统的理论指导，而且仿生催化烃类氧化是典型的绿色化学化工技术。因此，研究仿生催化技术及其理论不仅具有重要的学术价值，而且具有广阔的应用前景。
2.2 细胞色素P-450催化底物机理
细胞色素P-450是一种血红蛋白，它的活性部位是可与氧结合的血红素Fe（Ⅱ）原卟啉，它通过对氧的活化催化分子氧对底物的加成，即可以催化各种饱和的烃类和烯烃的环氧化。下图是细胞色素P-450催化底物循环的过程[11]。
细胞色素P-450催化反应循环过程中（如上图），高价铁氧酰活性配合物F被认为是反应中间体，它能将氧原子传递给靠近蛋白质疏水部位的底物，实现烷烃的羟基化、烯烃和芳香环的环氧化、硫醚中硫原子的氧化等。由于采用单氧给体（PhIo）可以代替还原剂和分子氧以实现短循环，从而为细胞色素P-450酶功能模拟研究的发展奠定了基础。从上世纪70年代末到80年代初开始，由于均相催化氧化反应的飞速发展，基于对金属卟啉在酶体系氧化作用的认识以及温和条件下实现细胞色素P-450所具有的功能性反应的需要，故而科学家们对金属卟啉作为潜在的氧化反应催化剂进行了大量的研究。利用金属卟啉配合物来构造细胞色素P-450模拟酶体系，开发在温和条件下脂肪烃和芳香烃选择性的羟基化的均相催化剂，设计能够在精细有机化学中具有区域选择性或不对称氧化反应功能的有效催化剂。
虽然细胞色素P-450酶具有高效活化分子氧氧化烃类的能力，但是天然生物酶的结构复杂，分离困难而且在生物体外容易失活，这给研究工作带来了很大的难度。
由于酞菁和卟啉的结构相似性，也可以把它看作是四氮杂四苯并卟啉的衍生物。因此，该大环配体的许多性质与卟啉的十分相似：
1. 大环配体呈现出的高度平面性，使催化反应可以在该平面的轴向位置发生；
2. 大环配体既具有电子给体的特性，也具有电子受体的特性，而其给受电子的能力可以通过变更中心金属原子及酞菁周边苯环上的取代基进行调节；
3. 化学性质非常稳定。
这些特性决定了金属酞菁衍生物优良的催化性能，是典型的金属辅酶模型，能够催化大多数细胞色素P-450 单加氧酶的反应，具有优良的催化活性。目前，使用金属酞菁做催化剂涉及的反应很多，包括脱氢反应，加氢反应，Fisher-Tropsch反应，氧化物以及乙炔的还原反应，芳烃的羧基化反应，合成氨反应，脱卤反应，脱羧反应，聚合反应，分解反应和氧化反应。
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