酶促反应在有机合成中的应用题库.ppt

Pharmaron Confidential 内 容 简介 酶的特性 酶催化的有机反应 工业中的应用 对酶的第一印象： 酶是很不稳定的 酶价格昂贵 酶只对天然底物有活性 酶只在天然环境中才起作用 如：类固醇合成技术的演进： 1950年Kendall, Reichstein与Hench因发现类固醇的消炎作用而获得诺贝尔奖 1952年以化学方法以牛胆汁中的deoxycholic acid为原料合成cortisone，反应共需31个步骤，产品售价每克$200。 1952年利用Rhizopus arrhizuz产生的hydroxylase将反应过程缩短为11個步骤，产品售价每克$6。 1980年使用突变之Mycobacterium分解植物油中的固醇以作为原料，产品价格每克$0.46。 （一）、什么是酶？ 酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，所以又称为生物催化剂Biocatalysts 。 绝大多数的酶都是蛋白质。 酶和一般催化剂的共性 1，用量少而催化效率高； 2，它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学反应平衡。 3，酶能够稳定底物形成的过渡状态，降低反应的活化能，从而加速反应的进行 （二）、酶的特性 1. 高效性—酶是非常有效的催化剂 化学催化剂：0.1~1%mol 生物催化剂：10-3~10-4%mol 2．反应条件温和 酶促反应一般在pH 5-8 水溶液中进行，反应温度范围为20-40?C。 高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起酶的失活。 4．酶是彼此相容的 几个生物催化反应可以在同一个反应器中进行 可以使用多酶体系来催化几个顺序反应的进行 酶的性质： 共性：用量少，降低反应的活化能，改变化学反应的速度。 （一）化学选择性 （二）区域选择性 （三）立体选择性 前手性二腈的去对称化 2.外消旋体的生物转化 外消旋体的动力学拆分 B. 动态动力学拆分 外消旋体的动态动力学拆分 三、酶催化的有机合成反应 酶催化的有机反应类型 水解反应 氧化反应 还原反应 C-C键形成反应 区域选择性酯水解 酯酶的动态动力学拆分 区域选择性酯化 去对称化 去对称化 动态动力学拆分 氨基水解酶制备非天然氨基酸 环氧化物的水解： 对应体会聚的特例 氧化还原反应 辅因子再生循环 还原： 氧化酶制备手性内酯 双羟基化 环氧化 酶催化的Baeyer-Viliger氧化 C=C双键的还原反应 C-C键形成反应 Aldolases催化立体选择性的c-c键形成反应 一锅法制备双羟基手性化合物 酶促D-A反应 加成反应 酶的缺陷 1, 酶催化反应只能得到一种构型（L-型或D-型）的光学产物； 2，酶常常存在着底物或产物抑制现象，造成反应转化率降低，生产能力低等问题； 3，极端的pH、较高的温度和高盐浓度的反应体系都可能使酶钝化，失去部分甚至大部分催化活性； 4，大量的氧化还原酶、转氨酶等需要等计量反应物的辅因子存在才能表现催化活性，从而限制了它们在许多有机合成反应中的应用； 5，酶通常在水溶液中实施其催化活性，对于大多数有机化学反应来说，使用的溶剂是非水溶性的有机溶剂。 (四）生物转化在工业上的应用 工业化生物转化法生产烟酰胺或烟酸(Lonza) 工业化生物转化法生产非天然氨基酸(Degussa) 工业化生物转化法生产非天然氨基酸(DSM) 工业化生物转化法生产西司他丁（Cilastatin）中间体(Lonza) 工业化生物转化法生产手性胺(BASF) 抗生素工业中的生物催化反应 制备7-ACA： 制备赖氨酸（Toray）：10000t/a 制备药物中间体： diltiazem中间体(Andeno)： 总 结 Y. Naoshima, H. Hasegawa, T.Nishiyama, A. Nakamura, Bull. Chem.Soc. Jpn. 1989, 62, 608. I. J. Jakovac, H. B. Goodbrand, K. P.Lok, J. B. Jones, J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 4659. T. Hudlicky, H. Luna, J. D. Price, F.Rulin, Tetrahedron Lett. 1989, 30, 4053. E. J. Allain, L. P. Hager, L. Deng, E. J. Jacobsen, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 4415. S. Rissom, U. Schwarz-Linek, M. Vogel, U. Kragl, Tetrahedron Asymm. 1997, 8, 2523. S. M. Roberts, P. W. H. Wa