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手性化合物的生物法合成与拆分姚传义张金红俞耀庭 (南开大学分子生物学研究所，国家教委生物活性材料开放研究实验室，天津300071)手性化合物的研究已成为立体化学、药物化学研究中最重要最担胝的部分。由于手性化合物的两种对映异构体通常具有不同的生物活性，因此制各对映体纯的手性化合物在生物科学、 药物化学、精细化学、材料化学等领域均具有重要意义。获得光学活性化合物的方法包括：从 天然存在的光学活性化合物(手性池)中获得或经化学改造合成：外#i旋体的化学拆分；外消旋 体的生物拆分：色谱分离法及不对称台成法。其中酶法手性化台物的制备(包括酶催化不对称合 成及外消旋体的不对称酶拆分)具有立体专一性强、拆分效率高、生产条件温和、无环境污染等 优点。1生物法制备手性化合物的应用1_1氨基酸非天然存在的氨基酸多由化学合成法制备，通常得到外消旋体．必须通过拆分才能得到旋 光纯的对映体。多数氨基酸不易用化学法拆分，而酶法拆分比较有聋[。D_苯基甘氨酸是制各抗 菌素类药物的重要中间体，它由化学台成法制各得到外消旋体．利f目氪肽酶成功地进行了拆分：先把外消旋苯基甘氨酸用醋酐乙酰化，然后用氨肽酶水解，只有L-N一乙酰化苯基甘氪酸被 水解为L一苯基甘氨酸，D～构型的酰胺不变，经分离后，将D_N一乙酰，七苯基甘氨酸在酸性条件下水解得到D_苯基甘氨酸，L一苯基七氨酸经外消旋化循环使用。至今．绝大多数氨基酸都可用酶法拆分得到旋光纯的对映体。固定化生物催化剂在氨基酸生产中获得了成功应用。旱在1969年．日本的TanabeSeiyaku公司利用离子交换法固定化酰化氩基酸水解酶，进行蛋氨酸、缬氨陵、苯丙氨酸的拆分，并使该工艺工业化。3．这也是固定化生物催化剂在实际生产中应用的第一仍。四年后，该公司利用聚丙烯酰胺固定化含有高活性天冬酶的大肠杆菌细胞，催化富马酸与无机氨合成L一天冬氮酸，1982年TanabeSeiyaku公司又对L-天冬氨酸的生产工艺进行丁改进．采用诱变所得高活性菌株EAPc7，并改用卡拉胶固定化技术，进一步提高产量、降低生产成本。另外，该公司还相继开发了固定化生物催化剂生产L一苹果酸、L-丙氨酸、D一天冬氨酸自j新工艺，取得了巨大的经济效益。 1．2非甾体抗炎药非甾体抗炎药广泛用于治疗关节炎等人结缔组织疾病，其活性成分是2一芳基丙酸的衍生 物，代表药物有萘普生、布洛芬、酮：基布洛芬等。该类药物的(s)一对映体比(R)一对映体有更高的抗炎止痛活性。Moreno等。。利用固定化Candidaeylindracea脂肪酶(CCI。)催一也萘普生乙酯的不对称水解，得到光学纯度为95％的(S)一萘普生。Battiste]等”。利用吸附于载体AmberlireXAD_7上的脂肪酶(CCL)对萘普生的乙氧基乙酯进行水解拆分，在500raL柱式反应器中连续转化1200h，得到18kg光学纯的(S)一萘普生。Tsai等”对有机溶剂中脂肪酶催化不对称酣化拆分萘普生进行了研究。Gist-Brocades公司利用微生物在发酵液中水解布洛芬甲酯制备(s)一布洛芬，产品光学纯度 达74-98％。Petsichetti等”。利用高纯度交联脂肪酶晶体在异辛摇E中催化不对称酯化法拆分布洛芬，发现交联酶晶体比粗酶制品有更高的对映选择性，且在有机溶剂中稳定性很好。1．3B一阻断剂B一阻断齐』是治疗高血压和心绞痛的一种药物，结构式为ArOCH。CH(OH)CH=NHR，代表药物有 普萘洛尔、阿替洛尔等，其(S)一对映体具有更高的药理活性。Bevinakatti等”’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卜氯-3-萘氧一2一丙醇进行了拆分，制备了(S)一普萘洛尔的合成子(s)一卜氯一3一萘氧一2一丙醇。l-45-羟色胺拮抗物和摄取抑制剂 5一羟色胺(5一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5一HT受体。现有的一些药物的毒性就在于它不能选择性地与5一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。一种新的5一HT拮抗物MDL100907的(R)一对映体为(S)一对映体活性的100倍，是非手性5一HT拮抗物酮色林活力的150倍，Margolin等”1利用脂肪酶(CCL)催化酯的水解制各了(R)一MDLl00907，产品光学纯度达99％。目前，酶法手性化台物制各技术中使用最多的是脂肪酶、酯酶、蛋白酶等水解酶，利用不 对称水解、酯化、酯交换反应制各手性醇、酸、酯类化合物，水解酶具有价格低廉、不需辅酶、拆分效率和立体选择性高等优点。氧化还原酶在手性化合物制备技术中也有广泛应用。如利用醇脱氢酶催化前手性酮的选择性还原制备了(S)一broxathero]”。(一种强效B2一肾上腺索功能激动剂，用