水在自然界中无处不在，在许多生物转化过程中充当溶剂或反应物。因此，了解水在这些过程中的作用一直是研究人员多年来的一个重点。例如，水分子在酶催化中起着关键的作用，如控制底物和产物的传质速率，促进活性位点的质子转移，帮助建立有利催化的分子构象。自然界利用水的普遍存在来控制许多酶的反应，利用水的独特性质，这反过来又有助于调节反应速率、选择性和传质速率。水作为溶剂、反应物或副产品的一些自然现象在合成多相催化剂催化的工业相关反应中找到了相似之处。近年来，多相催化领域的研究人员提出，从这些自然现象中获得灵感可以改进催化工艺。例如，这一概念产生了生物启发的过渡金属络合物、具有适当空间限制以稳定所需过渡状态的微孔支撑以及具有优化的亲疏水平衡的活性位点环境。另一种生物启发方法是利用无处不在的水来改变多相反应的活性和选择性。近日，美国俄克拉荷马大学Daniel E. Resasco教授和王斌教授等人综述了，介绍了水催化反应的不同机理特征，从六个方面评价水对催化活性和选择性的影响：(a)反应物(或产物)的溶解度和质量输运的影响；(b)稳定反应物、产物和过渡状态；(c)在nanospaces；(d)远距离键极化；(e) H-shuttling；(f)游离水作为助催化剂。水在催化过程中可同时起多种作用，但目前准确分析水的每一种作用仍是具有挑战性的。该工作对水的作用的基本理解，和设计模拟酶在自然界中的作用并达到高活性和选择性的反应系统具有重要的意义。

Gengnan Li; Bin Wang; Daniel E. Resasco. Water-Mediated Heterogeneously Catalyzed Reactions. ACS Catalysis, 2019.

DOI: 10.1021/acscatal.9b04637

https://doi.org/10.1021/acscatal.9b04637