手性化合物酶法拆分PPT文件格式下载.ppt

1、（图1）,一对对映体的等量混合物。它由旋光方向相反、旋光能力相同的分子等量混合而成，其旋光性因这些分子间的作用而相互抵消，因而是不旋光的。外消旋体通常用（）或 dl 表示。,3、外消旋体,对于手性药物，其构型不同它们的生理活性和毒性也不同。,自然界里有很多手性化合物，因其所具有的特殊性质和非凡功能，不仅在药物中，而且在农药，香料，食品添加剂和昆虫信息素等领域均获得了广泛的应用。,实例,手性问题的重要性！,图1对映体的不同生理活性,沙利度胺（Thalidomide）,-天使还是魔鬼？,俗名“反应停”，早期作为怀孕妇女的止呕药使用,R-（+）-沙利度胺为镇静止呕药 S-（-）-沙利度胺有致畸作用,

2、50年代末，在欧洲出现数千例短肢畸胎新生儿，一度震惊全世界,二、手性化合物的制备方法,手性合成是指从潜手性的化合物出发，通过不对称因素如手性试剂、催化剂等的作用得到单一对映体。,主要归纳为手性合成和手性拆分两种方法。,手性拆分是将对映体以1:1混合形成的外消旋体全部或部分分开得到的单一对映体的一种方法。,获取单一手性物质（对映体）的方法,可以进行化合物的结构和机理研究；可以对商业用手性产品及药物前体中单一对映体进行生物活性的研究，进而将有用的对映体和无用的甚至可能是有害的对映体进行有效分离；,手性拆分的意义：,生物拆分法！,三、酶法拆分技术,生物拆分法即生物酶拆分法,酶的活性中心是一个不对称结

3、构，有利于识别消旋体，在一定条件下，酶只能催化外消旋体中的一个对映体发生反应而成为不同的化合物，从而使两个对映体分开。,四、手性化合物酶法拆分的应用,酶法拆分技术最初是将酒石酸铵放人酵母中从 而获得光学纯的产物而建立的。,酶本身就是一个手性催化剂，它高度的专一性能选择性地作用于外消旋体中的某一对映体，从而起到拆分作用，在有机溶剂中反应稳定及易于工业化的特点，因而被广泛应用。,1、氨基酸,例如：D-苯基甘氨酸是制备抗菌素类药物的重要中间体，它由化学合成法制备得到外消旋体，利用氨肽酶成功地进行了拆分1。,非天然氨基酸,化学合成法,外消旋体,酶法拆分,对映体,多数氨基酸不易用化学法拆分，而酶法拆分比

4、较有效。,图2 D,L苯基甘氨酸外消旋体的酶拆分,O,L-氨肽酶,水解/H,广泛用于治疗关节炎等人结缔组织疾病，其活性成分是2-芳基丙酸的衍生物。该类药物的（S）-对映体比（R）-对映体有更高的抗炎止痛活性。,2、非甾体抗炎药,代表药物,萘普生,布洛芬,酮基布洛芬,Moreno 等2利用固定化Caidida cyliidracea 脂肪酶（CCL）催化萘普生乙酯的不对称水解，制备了光学纯度为95%的（S）-萘普生。BattisteI 等3利用吸附于载体AmberIite XAD-7 上的脂肪酶（CCL）对萘普生的乙氧基乙酯进行水解拆分，在500mL 柱式反应器中连续转化1200h，得到18kg

5、 光学纯的（S）-萘普生。,例如：,3、-阻断剂,Bevinakatti 等4在有机溶剂中利用脂肪酶PS催化酯的不对称水解，对现有外消旋普萘洛尔生产工艺的中间体1-氯-3-萘氧-2-丙醇进行了拆分，制备了（S）-普萘洛尔的合成子（S）-1-氯-3-萘氧-2-丙醇。,-阻断剂是治疗高血压和心绞痛的一种药物，结构式为ArOCH2CH（OH）CH2NHR，代表药物有普萘洛尔、阿替洛尔等，其（S）-对映体具有更高的药理活性。,4、5-羟色胺拮抗物和摄取抑制剂,5-羟色胺（5-HT）是一种与精神和神经疾病有关的神经递质，目前至少已发现7种不同的5-HT 受体。现有的一些药物的毒性就在于它不能选择性地与5

6、-HT受体反应，实际上，药物的立体结构在很大程度上影响其与受体结合的亲合力与选择性。,5-羟色胺 的分子式,一种新的5-HT 拮抗物MDL 100907 的（R）-对映体活性为其（S）-对映体活性的100 倍，是非手性5-HT 拮抗物酮色林活力的150 倍。Margolin 等5利用脂肪酶（CCL）催化酯的水解制备了（R）-MDL100907，产品光学纯度达99%。,5-羟色胺水平较低的人群更容易发生抑郁、冲动行为、酗酒、自杀、攻击及暴力行为。它还能增强记忆力，并能保护神经元免受“兴奋神经毒素”的损害。因此充足的5-羟色胺能在老化过程中防止脑损害发生。,五、酶法手性拆分技术的归纳,1、动力学拆

7、分,2、动态动力学拆分,3、去消旋化或对映体收敛转化,4、非水溶剂下酶法拆分,1、动力学拆分,外消旋混合物中的各组分和酶以不同速率进行反应，因此通过选择酶的种类和控制反应进程可以使其中的一种对映体转化成产物，而另一种对映异构体则不发生反应，从而达到分离的目的6-8。,热力学角度,两种对映体活化吉布斯自由能的差别,决速步骤上过渡态和基态吉布斯自由能差别,手性识别拆分能力,2、动态动力学拆分,热力学角度,对映体1,对映体2,由于动力学拆分得到的光学纯度目标产物产量低（不超过50）及大部分分离得到的另一种对映体没有实际应用价值。所以，如果将产物直接排放，则会导致环境污染。为了克服上述缺点，应该对不需

8、要的对映体进行原位消旋化。,混合,熵值,循环,消旋化,另一种对映体,动态动力学结合了动力学拆分和原位消旋化，是在对映体选择性转化的同时进行酶或非酶催化下的原位消旋化，从而使消旋的起始原料更多地转化为单一对映体。,3、去消旋化,去消旋化过程，又称为对映体收敛转化法，有别于分离两种对映体，是将两种对映体通过独立的路线转化为相同的立体异构体产物，其中一种对映体的构型保持不变，而另一种发生改变。,实例,图2 利用具有光学选择性的胺环氧化酶和化学还原试剂氨水-硼烷进行R-甲基苯胺的去消旋化,Dunsmore等人9为此创立了一种实用的去消旋过程制备手性胺，使用一种具有光学选择性的胺环氧化酶和一个无选择性的

9、化学还原试剂（如氨水硼烷）。酶只氧化（S）对映体为亚胺，后者可以被还原为外消旋胺这样重复操作，最终可以获得（R）对映体，产率和对映体过剩值都很高。,4、非水溶剂下酶法拆分,目前关于水解酶的研究较多，而研究水解酶在有机溶剂中的应用有一定的应用价值。利用这种方法不仅能合成酯和氨基化合物，而且还能将不溶性的酶从反应混合物中过滤出来而回收，因而酶的酰基化比水解反应有效。从立体选择性和对映体的富集两方面考虑，非水溶剂下酶的使用是最好的选择。,六、研究现状,酶法手性化合物制备技术中使用最多的是脂肪酶、酯酶、蛋白酶等水解酶，通过不对称水解、酯化、酯转移反应制备手性醇、酸、酯类化合物。利用微生物发酵所产酶进行

10、手性化合物制备可通过菌株的筛选及诱变获得高对映选择性的酶，其缺点是底物在发酵液中溶解度低（极少数情况例外）限制了生产能力，而且酶只能使用一次。酶法拆分已从水溶液向有机介质发展，有机相酶催化技术大大提高底物浓度，其缺点是粗酶制品中杂蛋白很多降低了酶的对映选择性。,七、展望,酶及作为酶源的微生物、动植物细胞是合成手性化合物的天然催化剂，在手性化合物的拆分中已获得了广泛应用，显示出立体选择性高、拆分效率高等优点，特别是对化学法难以解决的体系尤为适用。与已知的2000多种酶的总体相比，已在手性化合物合成中应用的酶仍是极少数。随蛋白质工程、基因工程、工业微生物的不断发展，高活性、高立体选择性及廉价的酶的不断开发，并与溶剂工程、固定化技术、膜技术有机结合，酶法拆分在手性化合物合成技术中的应用将变得更加广阔。,参考文献,谢谢大家！,