第三章酶催化在制药领域的应用实例

1、第三章第三章 酶催化在制药领域酶催化在制药领域 的应用实例的应用实例一、氨基酸的制备一、氨基酸的制备1）食品添加剂阿斯巴甜（L-天冬氨酰-L苯丙氨酸甲酯）2）饲料添加剂（蛋氨酸、赖氨酸、色氨酸 ）3）医药领域 复合氨基酸输液 非蛋白氨基酸牛磺酸-解热镇痛 羟化脯氨酸-坏血病-氨基己酸-止血 -氨基丁酸-脑障碍和癫痫 其他药物前体L-脯氨酸-胆碱酯酶抑制剂胆碱酯酶抑制剂L-缬氨酸、D-苯甘氨酸、D-对羟基苯甘氨酸-抗生素抗生素L-苯丙氨酸-HIVHIV蛋白酶抑制剂；紫杉醇蛋白酶抑制剂；紫杉醇L-苯丙氨酸的酶法制备用途：营养增补剂，抗病毒、抗癌新药；1.L-1.L-氨基酸的制备氨基酸的制备1）苯丙

2、酮酸转氨酶法苯丙酮酸转氨酶法 以苯丙酮酸为前体，L-天冬氨酸为氨基 供体 转氨酶 L-天冬氨酸+苯丙酮酸 L-苯丙氨酸+草酰乙酸2)苯丙氨酸解氨酶法生产苯丙氨酸解氨酶法生产 以反式肉桂酸为前体，由苯丙氨酸解氨酶氨化 3)苄基海因酶法苄基海因酶法 海因酶是一种使海因及其5-取代衍生物开环生成N-氨甲酰基-氨基酸的酶,属于水解环酰胺键的一类酰胺水解酶酰胺水解酶。 海因酶催化底物的光学活性不同,分为D-型、L-型和DL-型三种 4）苯丙酮酸脱氢酶法苯丙酮酸脱氢酶法 NH3 苯丙酮酸 L-苯丙氨酸 通过与甲酸脱氢酶反应体系相偶联，使辅酶NADH得以再生。 5 5）酶催化拆分）酶催化拆分 外消旋氨基酸的

3、-氨基经乙酰化或羧基酰胺化后，用酰化酶、羧肽酶或氨酰化酶、羧肽酶或氨肽酶肽酶等水解由L-氨基酸形成的酰胺键，将L-氨基酸游离出来，与不能水解的乙酰D-氨基酸实现分离。2 2、D-D-氨基酸氨基酸 多肽类抗生素及其他含D-氨基酸的肠胃药、腹泻药、酶抑制剂、止痛镇痛药等。 含D-丙氨酸的阿力甜(天丙二肽)，D-缬氨酸合成的缬氨酸杀虫菊酯。1 1）酶催化拆分）酶催化拆分2 2）微生物或酶选择性降解法）微生物或酶选择性降解法 利用微生物或酶选择性地优先降解L-氨基酸来去除L-型异构体。 不对称降解制备获得的D型氨基酸有：Met、Val、Leu、Ile、His、Trp、Glu、Pro等。3 3）D-D-

4、氨基酸转氨酶法氨基酸转氨酶法 D-氨基酸转氨酶，D-氨基酸作为氨基供体。-酮酸作为氨基受体。 4） 海因酶法海因酶法二、手性二、手性2-2-芳基丙酸芳基丙酸 2-芳基丙酸类抗炎药是一类重要的非甾体消炎镇痛药， 布洛芬布洛芬(1)、萘普生、萘普生(2)、酮洛芬、酮洛芬(3)、氟比洛芬、氟比洛芬(4)、氟诺洛、氟诺洛芬芬(5) 吲哚洛芬吲哚洛芬(6) 1）微生物或酶立体选择性水解微生物或酶立体选择性水解2-2-芳基丙酸酯芳基丙酸酯脂肪酶水解产生(S)-芳基丙酸。2 2）腈、酰胺的酶水解）腈、酰胺的酶水解 主要两条路线 腈水解酶(nitrilase)直接立体选择性水解拆分2-芳基丙腈为光学纯的2-芳

5、基丙酸； 腈水合酶(nitrilehydratase)和酰胺酶(amidase)立体选择性水解拆分消旋2-芳基丙腈制备(S)-芳基丙酸。酶催化水解芳基丙睛（酰胺）3 3）酶催化酯化）酶催化酯化 4 4）酶催化氧化）酶催化氧化利用氧化还原酶直接由芳烃氧化制备5 5）微生物去消旋。）微生物去消旋。三、手性环氧化物及手性醇三、手性环氧化物及手性醇环氧化物及其开环邻二醇是重要的手性中间体（称为手性砌块）。 1）生物环氧化不对称合成途径）生物环氧化不对称合成途径直接加氧合成途径直接加氧合成途径 通过单加氧酶类的催化,直接将氧原子加到底物烯烃双键上从而形成环氧化物。 间接环氧合成途径间接环氧合成途径 通过

6、酶反应催化或微生物细胞转化生成环氧化物的手性前体物质，如手性醇等，然后合成手性环氧化物。常用的酶主要为醇脱氢酶、过氧化物酶、卤代醇环氧化物酶等。 2)2)环氧化物水解酶环氧化物水解酶 环氧化物水解酶能选择性水解特定构型的环氧化物并生成相应的二醇,因此,既可以利用该酶水解消旋的环氧化物，获得单一手性的环氧化物外，也可获得单一构型的邻二醇化合物 五、五、-内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素 6-氨基青霉烷酸氨基青霉烷酸 7-氨基氨基-3-脱乙酰氧基头孢烷酸脱乙酰氧基头孢烷酸 六六 天然产物的生物转化与结构修饰天然产物的生物转化与结构修饰 (1)解决天产药物的来源问题，把相对价廉易得的化合物转化为稀缺的、

7、更有价值的化合物。(2)提高活性、降低毒性、及改善其他药效学性质。(3) 产生新的活性麻黄碱的生物合成途径，通过丙酮酸脱羧酶，将丙酮酸脱羧，而后与苯甲醛缩合成苯基乙酰基甲醇。1.半生物转化(1)利用全细胞转化:利用酵母直接进行生物转化R-PAC (2)利用部分纯化的PDC转化 2.直接生物转化 以1-苯基-2-甲胺基丙酮作为底物进行，从自然界中筛选特定的微生物转化得到四种不同构型的麻黄碱。 鬼臼毒素由于毒副反应比较严重,水溶性差无法用于临床，引人糖苷 而得到衍生物依托泊苷和替尼泊苷，降低了毒性而成为抗癌药用于临床。Rg1 、Rg3、 Rh1、Rh2 等含量极少 ,为稀有人参皂苷 。某些稀有人参皂苷、次级苷、苷元对于细胞凋亡的保护、逆转白血病细胞耐药、抑制肿瘤细胞的增殖具有更强的效应。人参皂苷的结构修饰人参皂苷的结构修饰雷公藤甲素的结构修饰雷公藤甲素的结构修饰 结构修饰涉及开环反应，羟基化，另外还观察到糖苷化反应。 17种产物中11种为新化合物，除19位羟基化产物外，大多数转化产物表现出较弱的毒性。 用Novozym435作催化剂醋酸乙烯酯作酰基供体合成一系列洋地黄皂苷的酯化物，发现酯化后溶血性降低。洋地黄皂苷的酯化修饰 组合生物催化（组合生物催化（combinatorial combinator