生物酶催化合成手性化合物第1頁(yè)/共29頁(yè)鏡平面對(duì)映體

A對(duì)映體

B生物分子皆具有手性。手性藥物，香料，食品添加劑等精細(xì)化學(xué)品的合成是目前有機(jī)化學(xué)和催化化學(xué)的前沿研究方向。此外，手性非線性功能材料和手性仿生材料的研究也受到人們重視。手性×100第2頁(yè)/共29頁(yè)沙利多胺(Thalidomide)*第3頁(yè)/共29頁(yè)全世界手性化合物需求逐年上升Chem.&Eng.News,2001,Vol.79,No.40,pp793504526147068129341180133017182000030060090012001500180021001993199419951996199719981999200020052008(Unit:100million$)第4頁(yè)/共29頁(yè)獲得手性化合物途徑：拆分衍生化學(xué)手性催化生物酶催化生物酶催化的優(yōu)越性(與化學(xué)催化相比)：催化條件溫和催化效率高1010倍高選擇性(底物，區(qū)域，位點(diǎn)，立體)低能耗綠色過(guò)程第5頁(yè)/共29頁(yè)酶活性位特點(diǎn)：三維立體結(jié)構(gòu)位于酶分子表面的一個(gè)裂隙內(nèi)由幾個(gè)氨基酸組成，占酶分子體的2％具有柔性和可運(yùn)動(dòng)性底物與酶以次級(jí)鍵結(jié)合催化為誘導(dǎo)契合機(jī)理第6頁(yè)/共29頁(yè)氧化還原酶(細(xì)胞)11%裂解酶及其他酶10%脂肪酶25%其他水解酶2%酯酶15%氧化還原酶4%蛋白酶18%腈水合酶5%加氧酶10%合成手性化合物的酶的比例(系統(tǒng)命名)第7頁(yè)/共29頁(yè)所有酶催化不對(duì)稱(chēng)反應(yīng)

脂肪酶催化不對(duì)稱(chēng)反應(yīng)酶催化的不對(duì)稱(chēng)反應(yīng)發(fā)表的文章數(shù)第8頁(yè)/共29頁(yè)脂肪酶來(lái)源第9頁(yè)/共29頁(yè)手性酸醇胺酯酰胺脂肪酶動(dòng)力學(xué)拆分去對(duì)稱(chēng)化水解酯化第10頁(yè)/共29頁(yè)動(dòng)力學(xué)拆分

酯化水解偶合其他反應(yīng)針對(duì)外消旋底物選擇其中一種構(gòu)型反應(yīng)保留另一種構(gòu)型選擇性與酶有關(guān)理論轉(zhuǎn)化率50％第11頁(yè)/共29頁(yè)動(dòng)力學(xué)拆分-酯化JOC,2003,68,6899第12頁(yè)/共29頁(yè)動(dòng)力學(xué)拆分-酯化Ee%>95%

T.

2002,58,2973.40%yie,93%eeT.A.

2002,13,511.第13頁(yè)/共29頁(yè)動(dòng)力學(xué)拆分-水解一步法制備兩類(lèi)有價(jià)值的中間體b-胺基酸和b-內(nèi)酰胺(Ee%>98%)O.L.

2003,5,1209.第14頁(yè)/共29頁(yè)動(dòng)力學(xué)拆分-偶合加氫和外消旋化反應(yīng)Pd/C和Lipase偶合，底物定量轉(zhuǎn)化為純手性產(chǎn)物O.L.

2001.3.4099.第15頁(yè)/共29頁(yè)去對(duì)稱(chēng)化

水解酯化針對(duì)內(nèi)消旋底物只與一側(cè)反應(yīng)選擇性與酶有關(guān)產(chǎn)物對(duì)稱(chēng)面消失產(chǎn)物產(chǎn)生手性理論產(chǎn)率100%第16頁(yè)/共29頁(yè)去對(duì)稱(chēng)化-水解酶選擇性的水解一個(gè)酯基產(chǎn)率57％,ee>99%.JOC,

2004,69,2478.第17頁(yè)/共29頁(yè)去對(duì)稱(chēng)化-酯化JOC,2002,67,411用EtO-，可避免產(chǎn)物的消旋化.第18頁(yè)/共29頁(yè)酶催化的不足：

穩(wěn)定性差易失活催化過(guò)程的操作范圍通常較窄通常僅在水溶液中表現(xiàn)出高活性分離循環(huán)使用較難第19頁(yè)/共29頁(yè)解決方法：

從生物角度考慮，生物培養(yǎng)生物篩選生物工程改造利用化學(xué)的優(yōu)勢(shì)，化學(xué)修飾

固載化第20頁(yè)/共29頁(yè)酶的固載化：包囊吸附共價(jià)鍵合膜反應(yīng)器超臨界流體離子液第21頁(yè)/共29頁(yè)固載化-包囊酶存在下，酸堿催化水解硅酯Si(OR)4與RSi(OR)3之比為1:5，形成疏水空穴熱穩(wěn)定性增加活性增加2－8倍；循環(huán)20次，保留70％活性。Adv.Synth.Catal.2001.343.711第22頁(yè)/共29頁(yè)T.A.

2002,13,2039.固載化-吸附Alcohol

Acetate

Lipases

Time

h

Yield%

Ee％

Yield%

Ee%

PS

180

46

>99

44

>99

PS-硅藻土

75

45

>99

46

>99

PS-陶瓷

13

46

>99

46

>99

第23頁(yè)/共29頁(yè)固載化-膜反應(yīng)器聚酰胺膜：固載酶不對(duì)稱(chēng)反應(yīng)分離產(chǎn)物滲透水保留微乳微乳：有機(jī)相含底物大反應(yīng)界面水相萃取產(chǎn)物膜反應(yīng)器96%ee未固載98%ee兩相反應(yīng)90%eeBioEng

2003,

84,

677.第24頁(yè)/共29頁(yè)固載化:超臨界流體和離子液Chem.Commun.

2000,1367.J.M.C.A.

2004,214,113.IonicLiquids第25頁(yè)/共29頁(yè)總結(jié)酶(脂肪酶)水解或酯化外消旋底物動(dòng)力學(xué)拆分內(nèi)消旋底物去對(duì)稱(chēng)化固載化可提高穩(wěn)定性和活性對(duì)不對(duì)稱(chēng)誘導(dǎo)影響