由于过氧化酶（Peroxygenases）的催化反应机理应用范围较广、底物兼容性强，因此对各种脂肪类、芳基有机物的选择性氧化反应有优势。韩国科学技术高等研究院（KAIST）Chan Beum Park、代尔夫特理工大学Frank Hollmann等设计了一种压电生物催化（piezocatalysis）概念，并实现了过氧化酶催化氧化反应中生成H₂O₂，该体系中使用BiOCl催化剂在超声作用中通过原位氧还原（ORR）反应生成H₂O₂。这种过氧化酶催化体系展现了在乙基苯生成(R)-1-苯基乙醇的反应中加速作用，实现了2202的总转化数和77.7 min^-1的转化频率，对映体选择性>99 %。底物拓展显示，该反应对丙基苯、对乙基氯苯、环己烷、cis-β-甲基苯乙烯同样有非常高的转化频率和反应选择性。作者通过过氧化酶和BiOCl空间分离提升了压电催化活性，将转化频率提升到>3900。这种压电催化反应体系实现了将超声提供的力转化为化学能。

文章要点：

（1）催化剂制备。将Bi(NO₃)₃和KCl在180 ℃水热反应生成BiOCl，透射电子显微镜结果显示，BiOCl的大小为1~3 μm，厚度为200~500 nm。XPS元素比例显示Bi-O-Cl的比例为1：0.8：1。

（2）催化反应。将1 mg/mL的BiOCl分散液置于70 W超声的O₂饱和溶液中，结果显示该体系最好达到0.42 mM h^-1生成H₂O₂速率。与之对比，在N₂气氛中，H₂O₂生成速率非常低（< 0.02 mM h^-1）。作者对不同超声功率作用下的催化反应活性进行表征，给出了超声功率和催化活性之间的线性关系。

催化反应在2 h后发生明显降低，作者认为长时间工作难以实现的原因在于：超声作用使酶变性、与活性氧物种反应使得酶失活。作者发现膜保护层策略实现了催化稳定性提高，保护膜作用的催化反应结果显示这种酶被保护体系的产物浓度是未保护体系的3倍。

参考文献

Jaeho Yoon; Jinhyun Kim; Florian Tieves; Wuyuan Zhang; Miguel Alcalde; Frank Hollmann*; Chan Beum Park*

Piezobiocatalysis: Ultrasound-Driven Enzymatic Oxyfunctionalization of C–H Bonds，ACS Catal. 2020, 10, XXX, 5236-5242

DOI：10.1021/acscatal.0c00188

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.0c00188