生物催化在手性化合物合成中的应用.pdfVIP

化工科技，2007．15(1)：7l～75 综述专论 SCIENCE＆．TECHN()I。()GYINCHEMICALINDUSTRY 生物催化在手性化合物合成中的应用 王晓光1，段青1，栾兴社2 (1．山东大学生命科学学院，山东济南z5010012．山东建筑大学市政与环境工程学院，山东济南250101) 摘要：介绍了生物催化手性化合物合成中使用的催化荆种类，生物催化手性合成方法在手性药 物、手性化妆品及其它手性化合物合成中的应用，展望了这一方法在手性化合物合成方面的前景。 关键词：生物催化；生物转化；手性化合物；合成 中图分类号：()621．2文献标识码：A 文章编号：1008一0511(2007)Ol一0071一05 生物催化是指利用酶或有机体(细胞、细胞器 化法对反应条件要求更高，产物纯度不高，分离也 等)作为催化剂实现化学转化的过程，又称生物转 比较困难。 化。生物催化反应具有高度的化学、区域和立体 1．1 酶 选择性，适用于医药、食品和农药等精细化工产品 酶专一性、特异性、高效性的特点，对手性化 的合成制备。生物催化过程一般无污染或污染较 合物的合成很重要。报道较多的应用于手性化合 少、能耗相对较低，是一种环境友好的合成方法， 物合成的酶主要包括环氧化物水解酶、a一酮酸脱 将为绿色化学工业做出贡献。 羧酶、醇脱氢酶、氰醇裂解酶等。下面分别介绍这 手性是由于碳原子4个化学键上连有不同基 4种酶及其应用情况。 团而造成的整个分子的不对称性，是自然界的基 1．1．1 环氧化物水解酶 本属性之一。手性化合物是含有手性碳原子的化 环氧化物水解酶广泛存在于自然界中，在哺 合物，以专一性和特异性作为最显著特征n]。 乳动物、植物、昆虫、丝状真菌、细菌以及赤酵母中 在生物体中，大多数分子如糖，氨基酸以及由 均有发现。环氧化物水解酶是一组功能相似的酶 它们组成的生物大分子如蛋白质、DNA等，都具 系，能够立体选择性地催化水解环氧化合物生成 有手性。这使得生物体能够高度地选择识别特定 光学活性环氧化物和相应水溶性的邻位二醇[3]， 分子，进行各种反应。因此，利用特异的生物催化 因此在手性催化反应中有重要作用。 方法合成手性化合物就成为一种有效的办法。这 近年来，环氧化物水解酶的不对称催化反应 种手性化合物的合成方法又叫做不对称合成，已 已经成为合成靶物质的重要方法。Cleijn3等利用 经得到了广泛的应用。 黑曲霉环氧化物水解酶催化a一甲基一异丁基苯乙 烯环氧化物得到了光学活性的环氧化合物开环。 1 生物催化合成手性化合物中的催化剂 这个开环化合物可进一步用于合成生物活性抗炎 生物催化包括2种催化剂一一酶和细胞或细 药物(S)一异丁基苯丙酸(布洛芬)。 胞器等有机体，细胞主要指微生物细胞。本质上 1．1．2 oc一酮酸脱羧酶 说，这2种催化剂都是通过酶来发挥作用，不同的 a一酮酸脱羧酶包括丙酮酸脱羧酶、苯甲酰甲 是，在细胞中利用的是多种酶及一些辅酶组成的 酸脱羧酶和苯基丙酮酸脱羧酶，到现在为止，丙酮 酶系【zj。与单纯的酶催化法相比，通过细胞的生 酸脱羧酶是a一酮酸脱羧酶中了解最多的酶。后2 物催化具有方便快捷的特点，但是，细胞的生物催 种研究相对较少。 丙酮酸脱羧酶广泛分布于小麦、玉米、水稻、 收稿日期：2006一lO