高分子催化剂分子链上的诸多功能基之间的协同效应，作为催化活性中心的金属原子在链上的高分散或高浓缩效应、取代基提供的静电场、高分子的高级结构、光活性取代基的存在等高分子效应，在静电场及立体阻碍两个方面为分子反应提供了特殊的微环境。这也是使高分子催化剂具有温和的反应条件和具有高活性、高选择性的主要原因。

高分子催化剂按其来源可分天然高分子催化剂、合成高分子催化剂、半天然高分子催化剂3大类。天然高分子催化剂是指存在于生物体内的各种具有催化功能的酶，它又可分为金属酶和不含金属的酶。合成高分子催化剂是指人工合成的各种具有催化功能的高分子，按其结构可分为不含金属原子的高分子酸碱催化剂、高分子金属络合物催化剂、高分子相转移催化剂、高分子胶体保护的金属簇催化剂等4大类。半天然高分子催化剂是将由生物体内提取的具有催化活性的酶用人工的方法固相化所制得的催化剂，固定化酶即属于此类。下面重点介绍3种工业上常用的高分子催化剂的制备应用及方法。

1.高分子金属催化剂

高分子金属催化剂通常是以带有功能基或配位原子的有机高分子或无机高分子为骨架，把高分子配位体与金属络合而制成的。高分子配位体可以是交联的有机高分子，也可以是负载于高比表面载体上的交联的高分子。使用的载体可以是二氧化硅、氧化铝或金属氧化物等。有机高分子配位体可以是合成的高分子，也可以是天然的高分子，如甲壳质、羊毛、蚕丝、纤维素等。由于合成高分子配位体花样繁多，功能基和分子结构易调控，因此这类高分子催化剂合成的种类较多。它所络合的金属原子可以是单一的一种，也可以是两种或两种以上的所谓双金属或多金属高分子催化剂，它可催化加氢反应、氧化反应、环氧化反应、硅氢加成反应、醛化、羰基化、不对称加合反应、分解反应、异构化反应、二聚、齐聚、聚合反应等。Grubbs等按下面反应合成了含铑的高分子金属催化剂，这种催化剂可在25℃,氢气压力0.1013MPa这样温和的条件下，对烯烃加氢进行催化。低分子络合溶液接触空气就会失去活性，会腐蚀金属反应器，而高分子金属络合物，在空气中相当稳定，几乎没有腐蚀性，而且反应完成后可用简单过滤的方法回收，并能再使用。反应式如下：

2.高分子相转移和高分子胶体保护催化剂

某些主链或侧链具有冠醚结构的高分子螯合金属离子后可制成高分子相转移催化剂，它能有效地催化某些有机物与无机物之间的反应。如以具有冠醚基侧链的聚酯与钾离子络合后可作为高分子相转移催化剂，催化剂的结构如下：

某些金属的原子簇也具有催化功能，可负载于固相载体上作为催化剂使用。而所谓高分子保护的金属原子簇催化剂是用某些方法把金属簇分散于可流动的高分子胶体溶液中，形成具有催化活性的溶液。例如把聚乙烯醇溶于水中形成黏稠的类似于胶体溶液的物质，而后把金属盐类溶于该溶液中，用各种方法进行还原，即可制得高分子保护的金属胶体溶液催化剂。这与前述的固相高分子金属催化剂在相态上是不同的。未交联的线型高分子水溶液可像液相反应一样分散得更均匀、效率更高。这种催化剂可进行催化加氢、醛化等反应。

3.固定化酶

酶分为含金属的酶和不含金属的酶两大类，总的来讲都归属天然高分子催化剂，其特点是高活性、高选择性。每种酶都选择性的催化一种反应，而且对反应具有很高的灵敏度。因此从生物体内提出酶用于生化工程是具有重要的意义。但酶的利用也存在许多问题。酶是水溶性的，在进行酶催化反应之后，企图使酶不变性而分离回收是困难的，因此产品会污染而且贵重的酶不再能重复使用。许多酶本身就是在放置的情况也因不稳定而失去活性。为了解决上述问题，人们想出了各种办法，使酶固相化，即把酶固定于载体上，使之不溶于水，在某些况下对酶还有保护作用。

关于酶固相化的方法可采用物理和化学两种方法。物理法通常是采用纯物理吸附或用交联高分子、微胶囊技术等包埋法；而化学法则是通过化学键把酶键连接在载体上或用适当单体、化合物把酶交联成不溶物以及高分子复合物的方法固相化。物理法可保持原来酶的活性，但有时易流失；化学法在一定程度上会影响到酶的活性，但固定化后不易流失，这两种方法各有优缺点。

固定化酶常用的载体可用多孔玻璃、硅胶等无机载体，也可以用合成的或天然的高分子作载体，这些载体上必须有一定的活性基，易与酶进行化学交联而不会或极少影响酶的活性。常用的天然高分子有聚糖、纤维素、琼脂糖等。合成高分子多用具有疏水骨架而又有可反应的亲水基团的高分子。

随着现代生物工程的发展，固定化酶也得到了广泛应用，目前除了进行酶促反应，还利用它对某些特定底物分子的选择吸附原理对蛋白、抗体和生物活性物质进行分离、精制，如氨基酸的分离纯化、医学上一些微量物质的定量测定等。