化学生物学第八章 化学物质与酶相互作用.ppt

在酶催化下，含有活泼双键的烯烃和酮能够发生不对称加成，生成手性产物。 醛缩酶(aldolase)催化的缩合反应，能够得到手性纯多元醇醛（酮）。 6.糖苷键形成反应 许多的寡糖、多糖具有抗癌、抗氧化、抗病毒作用，但是糖类化合物的化学合成是非常困难和复杂的工作。 糖苷水解酶在水溶液中可以催化糖苷键的水解反应，而在有机介质中，糖苷水解酶可以催化水解反应的逆反应－糖苷键的合成反应。 例如β-葡糖苷酶以葡萄糖为底物在丙烯醇等有机溶剂中合成糖苷化合物，转化率达60%以上。转化酶（invertase）催化蔗糖的醇解反应可以得到果糖苷。 7.酶催化高分子合成 人工合成高分子材料的广泛应用，为人类物质文明作出了巨大的贡献。但是由于这类材料难于被微生物或细菌降解，造成了日益严重的环境问题。 应用酶催化法合成可以被微生物或细菌降解的高分子材料，已经成为高分子合成中的新课题。 脂肪酶不但可以催化羟基脂肪酸的环化形成内酯，也可以催化内酯的开环聚合以及二羧酸与多元醇化合物的缩合反应形成聚合物。 如在二乙醚中用猪胰脂肪酶催化等摩尔浓度的3,4-环氧己二酸-二(2,2,2-三氯乙基)(±)-酯与1,4-丁二酸发生缩合反应可合成高分子量聚合物(Mn=5300)，产物具有光学活性。Andida cylivdracea脂肪酶和猪胰脂肪酶在多种溶剂中可以催化寡聚碳酸酯的合成。 在脂肪酶催化下，己二酸（或癸二酸）三氟乙基酯与蔗糖在己烷溶液中进行酯化反应，能够生成聚糖酯高聚物。 结 语 酶催化反应在医药、精细化学品、高分子合成等方面已经得到广泛应用； 酶催化反应的高度专一性和反应条件吸引人们对复杂生物活性物质的合成研究。 THE END OF CHAP 8 ! （2）腈类化合物的水解 腈类化合物经酶法水解转化成相应的羧酸及其衍生物，是一种非常有用的合成方法。 催化腈水解的酶系有两种类型：一种是腈水解酶，它催化腈直接水解，一步生成羧酸及NH3； 另一种是腈水合酶，它催化腈水解生成酰胺，酰胺在酰胺酶的作用下，进一步转化成羧酸及NH3，反应过程需两步完成。 具有腈水合酶或腈水解酶活性的微生物酶可以转化腈。 腈水合酶能将腈催化转化成相应的酰胺类化合物。 如用丙烯腈生产丙烯酰胺，用3-氰基吡啶生产烟酰胺。而腈水解酶能催化腈转化成相应的羧酸和氨，如用3-氰基苯甲酸甲酯合成3-羧基苯甲酸甲酯。 （3）酰胺的水解 酰胺类化合物的酶催化水解反应广泛应用与氨基酸拆分和青霉素、头孢霉素母核的生产中，所使用的酶主要是酰化酶类。 还有一些蛋白酶、脂肪酶及酰胺酶也可以催化酰胺类化合物的水解。 青霉素是人们经常使用的一种抗生素，但是，多年的使用使得不少病原菌对青霉素产生了抗药性。 利用青霉素酰化酶，将青霉素母核（6-氨基青霉烷酸，6-APA）和侧链水解，然后，利用化学合成的方法，使青霉素的母核与其他的侧链连接起来，从而研制出氨苄青霉素等新型的青霉素。 头孢菌素类抗生素是一类抗菌谱广、抗菌活性强、疗效高、毒性低的抗生素。 7-氨基头孢烷酸(7-ACA)是医药工业生产半合成头孢菌素的重要中间体，国内外在工业上多采用化学法由头孢菌素C脱去其侧链来生产7-ACA。 戊二酰基-7-氨基头孢烷酸 利用氨基酰化酶的高效专一性水解乙酰-L-氨基酸，将混旋的乙酰-D/L-氨基酸选择性水解得到L-氨基酸产品。未反应的乙酰-D-氨基酸再经过消旋化处理可重复使用。 如蛋氨酸、苯丙氨酸等的拆分，可以得到99%ee的L-构型产物。 氨基酰化酶 某些脂肪酶也可以催化酰胺类化合物的选择性水解，得到光学活性的产物。 如A.melleus脂肪酶催化N-(2-氟丙酰)-苯丙氨酸的水解，得到(S,R)构型的产物。 脂肪酶 （4）酯的水解 除了酯酶(esterase)、脂肪酶(lipase)可以催化酯的水解以外，许多蛋白酶（如胰凝乳蛋白酶, 枯草杆菌蛋白酶, 胰蛋白酶, 胃蛋白酶和木瓜蛋白酶等）不但能选择性地催化酰胺键的水解，也能选择性地水解氨基酸酯键。 2. 酯合成反应 脂肪酶在水溶液中可催化油脂和其他酯类的水解反应，而在有机介质中它催化水解反应的逆反应－酯合成反应及酯交换反应。 脂肪酶催化酯合成反应的底物专一性取决于酶的类型，不同微生物来源的脂肪酶催化不同链长脂肪酸与不同链长脂肪醇的酯化反应。 (1)位置选择性酯化反应 除了简单的烷基二醇、氨基醇和甾族二醇外，脂肪酶也能催化碳水化合物的位置选择性酰化反应。 如猪胰脂肪酶在吡啶中，采用高活性的脂肪酸(C2～C12) 三氯乙醇酯作为酰化剂催化葡萄糖等单糖的伯酰化反应，得到高度专一性的6-O-脂酰化葡萄糖。 手性1,3-丙二醇衍生物是许多生物活性物质合成的原料。 以2-取代-1,3-丙二醇和脂肪酸为原料，在有机溶剂介质中用脂肪酶(CCL)或猪肝酯酶（