微生物藥物學(xué)第十章 生物轉(zhuǎn)化的類型和機(jī)制、應(yīng)用 1759課件

1、第十章 生物轉(zhuǎn)化的類型和機(jī)制第一節(jié) 生物轉(zhuǎn)化的定義與研究?jī)?nèi)容第二節(jié) 生物轉(zhuǎn)化的基本類型一、還原反應(yīng)二、氧化反應(yīng)三、水解反應(yīng)四、轉(zhuǎn)移和裂合反應(yīng)第三節(jié) 參與藥物制備過(guò)程重要反應(yīng)酶類的作用機(jī)制一、脂肪酶二、環(huán)氧化物水解酶三、糖苷化酶第一節(jié) 生物轉(zhuǎn)化的定義與研究?jī)?nèi)容 生物轉(zhuǎn)化的含義更強(qiáng)調(diào)的是：用微生物或酶來(lái)進(jìn)行藥物合成（或其他有機(jī)合成）過(guò)程中的某一步或幾步反應(yīng)，而那些直接來(lái)源于微生物的代謝產(chǎn)物是微生物進(jìn)行“從頭到尾”的合成過(guò)程。 在許多國(guó)外文獻(xiàn)中經(jīng)常能夠看到的描述這種技術(shù)的名詞有：microbial transformation;microbial conversion;Biotransformati

2、onBioconversionBiocatalysisenzymation等。 微生物(酶)轉(zhuǎn)化是有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中的一個(gè)特殊的分支。 微生物轉(zhuǎn)化的本質(zhì)是某種微生物將一種物質(zhì)（底物）轉(zhuǎn)化成為另一種物質(zhì)（產(chǎn)物）的過(guò)程，這一過(guò)程是由某種微生物產(chǎn)生的一種或幾種特殊的胞外或胞內(nèi)酶作為生物催化劑進(jìn)行的一種或幾種化學(xué)反應(yīng)，簡(jiǎn)言之，即為一種利用微生物酶或微生物本身的合成技術(shù)。 在研究一個(gè)微生物（或酶）轉(zhuǎn)化過(guò)程時(shí)，需要考慮的問(wèn)題：所用轉(zhuǎn)化底物的選擇；所用微生物對(duì)不同底物轉(zhuǎn)化能力的考察、轉(zhuǎn)化路線或轉(zhuǎn)化反應(yīng)的選擇等；其中最主要的是尋找適合于所設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化過(guò)程的微生物，以及如何來(lái)提高這種微生物的轉(zhuǎn)化能力，即提高這種酶活力；

3、再則是發(fā)現(xiàn)一種新的酶或一種新的反應(yīng)以便為設(shè)計(jì)一個(gè)新的微生物轉(zhuǎn)化過(guò)程提供一條線索。用于轉(zhuǎn)化的微生物或酶的多樣性 用于微生物轉(zhuǎn)化的菌株或酶的篩選的范圍應(yīng)該盡可能地廣，因?yàn)橹聊壳盀橹挂呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了3000 余種能夠催化各種化學(xué)反應(yīng)的酶，其中有些酶的催化效果比化學(xué)催化劑好；另外，微生物的多樣性和其生理生化特性的多樣性（它們能夠修飾和降解許許多多有機(jī)化合物），使我們有可能找到某種微生物或酶來(lái)催化某種特定的和所期望的化學(xué)反應(yīng)。 脫氫酶催化的還原反應(yīng)二、氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)是向有機(jī)化合物分子中引入功能基團(tuán)的重要反應(yīng)之一。生物催化的氧化反應(yīng)主要由三大類酶：?jiǎn)渭友趺?、雙加氧酶和氧化酶，它們所催化的反應(yīng)如下圖所示： 生物

4、催化的氧化反應(yīng)類型 三、水解反應(yīng) 水解酶（hydrolases，EC 3.x.x.x）是最常用的生物催化劑，占生物催化反應(yīng)用酶的65%左右。它們能夠水解酯、酰胺、蛋白質(zhì)、核酸、多糖、環(huán)氧化物和腈等化合物，這些反應(yīng)的形式如圖所示。 其中酯酶、脂肪酶和蛋白酶是生物催化手性合成中最常用的水解酶。生物催化的水解反應(yīng)的類型四、轉(zhuǎn)移和裂合反應(yīng)在生物催化中最為常用的酶為氧化還原酶和水解酶，其在催化手性合成反應(yīng)中約占90%左右。然而，其他四大類酶-轉(zhuǎn)移酶、裂合酶、異構(gòu)酶和連接酶（合成酶）在生物催化中也有著重要的應(yīng)用，它們能催化CC、CN、CO以及C=C和C=O等化學(xué)鍵的生成或裂解反應(yīng)。第三節(jié) 生物轉(zhuǎn)化與手性藥

5、物合成 生物催化劑為高度手性催化劑，催化反應(yīng)效率高、立體選擇性好，反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)映體過(guò)量率（e.e）有時(shí)可達(dá)100%，生物催化法是實(shí)現(xiàn)手性合成的有效途徑，而很多藥物的藥理活性與毒性與藥物手征性結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。 利用生物轉(zhuǎn)化技術(shù)制備手性藥物（關(guān)鍵中間體）的一些實(shí)例 酶關(guān)鍵中間體制藥工業(yè)實(shí)例脂肪酶抗抑郁藥帕羅西汀， 脂肪酶拆分得到(S)-甲基-乙酰硫代丙酸抗高血壓藥卡托普利氧化酶選擇性氧化得到(R)-甲基-羥基丙酸脂肪酶拆分得到(2R,3S)-4-甲氧苯基縮水甘油酸甲酯抗心絞痛和高血壓藥地爾硫卓脂肪酶拆分得到手性側(cè)鏈-氨基-N-苯甲?；?(2R,3S)-3-苯基異絲氨酸抗腫瘤藥紫杉醇脂肪酶拆分消旋體非甾

6、體消炎藥（S）-奈普生脂肪酶拆分消旋體非甾體抗炎藥（R）-氟比洛芬脂肪酶拆分得到D-泛酸內(nèi)酯輔助藥D-泛酸單加氧酶（R）-3-（對(duì)氯苯基）-4-丁內(nèi)酯解痙藥(R)-（-）-巴氯酚-胰凝乳蛋白酶拆分得到（R）-3-(對(duì)氯苯基)戊二酸甲酯單加氧酶（S）-(+)-內(nèi)酯維生素類藥（R）硫辛酸單加氧酶甾體單加氧酶不對(duì)稱醇類的酶法拆分-受體阻滯藥美托洛爾、阿替洛爾單加氧酶-受體阻滯藥阿替洛爾單加氧酶-受體阻滯藥普瑞特羅（prenalterol）單加氧酶磷霉素利用生物轉(zhuǎn)化技術(shù)制備手性藥物（關(guān)鍵中間體）的一些實(shí)例 一、有關(guān)手性合成的幾個(gè)基本概念 1、手性或手征性（chiral或chirality） 所謂手征性

7、是指實(shí)物與其鏡像不能相互重合的性質(zhì)，如同人的左手和右手的關(guān)系，互為鏡像，但不能重合。判斷分子是否具有手征性，必須考慮它缺少哪些對(duì)稱因素。通常只要一個(gè)分子既沒(méi)有對(duì)稱面又沒(méi)有對(duì)稱中心時(shí)，就可以斷定它是手征性分子。造成分子有手征性的一個(gè)最通常的因素是含有手性碳原子（常用*C表示），即和四個(gè)不同原子或基團(tuán)相連的碳原子。 2、手性藥物（chiral drug） 所謂手性藥物是指單一異構(gòu)體藥物。 近年來(lái)人們對(duì)手性藥物愈來(lái)愈關(guān)注的重要原因是它們的治療活性主要存在于一種異構(gòu)體，而另一（些）異構(gòu)體或是無(wú)活性的、或是具有不同的藥理活性，甚至有嚴(yán)重的毒副作用。3、對(duì)映體、對(duì)映異構(gòu)體（enantiomer）對(duì)映異構(gòu)和

8、順?lè)串悩?gòu)一樣都是構(gòu)型異構(gòu)。要把一種異構(gòu)體變成構(gòu)型異構(gòu)體，必須斷裂分子中的兩個(gè)鍵，然后對(duì)換兩個(gè)基團(tuán)的空間位置。而構(gòu)象異構(gòu)則不同，只要通過(guò)鍵的扭轉(zhuǎn)，一種構(gòu)象異構(gòu)體就可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N構(gòu)象異構(gòu)體。4、立體異構(gòu)體（stereoisomer）其分子由相同數(shù)目和相同類型的原子組成，是具有相同的連接方式但原子的空間排列方式不同，即構(gòu)型不同的化合物。6、不對(duì)稱合成、手性合成（asymmetric synthesis, chiral synthesis） 不對(duì)稱合成常常也被稱之為手性合成。最初的定義為，不對(duì)稱合成是一個(gè)用純手性試劑通過(guò)非手性底物的反應(yīng)形成光學(xué)活性化合物（optically active compo

9、und）的過(guò)程，即從一個(gè)具有對(duì)稱構(gòu)造的化合物產(chǎn)生光學(xué)活性物質(zhì)的反應(yīng)過(guò)程。 6、不對(duì)稱合成、手性合成（asymmetric synthesis, chiral synthesis）更為廣義的不對(duì)稱合成的定義為，一個(gè)反應(yīng)，其中底物分子整體中的非手性單元由反應(yīng)劑以不等量地生成立體異構(gòu)產(chǎn)物的途徑轉(zhuǎn)化為手性單元。也就是說(shuō)，不對(duì)稱合成是一個(gè)過(guò)程，它將潛手性（prochiral）單元轉(zhuǎn)化為手性單元，使得產(chǎn)生不等量的立體異構(gòu)產(chǎn)物。 一個(gè)成功的不對(duì)稱反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)1）高的對(duì)映體過(guò)量（e.e）；2）用于不對(duì)稱反應(yīng)的反應(yīng)劑應(yīng)易于制備并能循環(huán)使用；3）可以制備得到R和S兩種構(gòu)型；4）最好是催化性的合成。 迄今，能完成最好

10、的不對(duì)稱合成的反應(yīng)劑可以認(rèn)為是生物催化劑，即自然界中的微生物和酶。 7、不對(duì)稱放大、手性合成子和手性助劑（asymmetric amplification, chiral synthon, chiral auxiliary）不對(duì)稱放大是指應(yīng)用一種具較低對(duì)映體純度的催化劑或試劑制備具較高對(duì)映體純度的產(chǎn)物的過(guò)程。手性合成子為一單對(duì)映體化合物，以其作為起始原料在反應(yīng)過(guò)程中誘導(dǎo)產(chǎn)生所需的手性化合物。手性助劑為一單對(duì)映體化合物，其通過(guò)共價(jià)鍵與底物暫時(shí)結(jié)合，在反應(yīng)過(guò)程中誘導(dǎo)出手性，最后再使共價(jià)鍵斷開得到單對(duì)映體產(chǎn)物，并回收助劑。8、外消旋、內(nèi)消旋和外消旋化（racemic, meso, racemizat

11、ion）外消旋是指一種物質(zhì)以兩種互為對(duì)映體的手性分子的等量混合物形式存在的現(xiàn)象，這種物質(zhì)即為外消旋體。外消旋體也稱為外消旋混合物（racemic mixture）或外消旋物(racemate)，其化合物名稱前用dl（不鼓勵(lì)使用）或符號(hào)（較好）或用前綴rac表示。8、外消旋、內(nèi)消旋和外消旋化（racemic, meso, racemization）內(nèi)消旋是指一種物質(zhì)的分子內(nèi)具有2個(gè)或多個(gè)非對(duì)稱中心但又有對(duì)稱面，因而不能以對(duì)映體存在的現(xiàn)象，這種物質(zhì)即為內(nèi)消旋體，其化合物用前綴meso表示。外消旋化是指一種對(duì)映體轉(zhuǎn)化為兩個(gè)對(duì)映體的等量化合物。內(nèi)消旋體和外消旋體都沒(méi)有旋光性，但它們?cè)诒举|(zhì)上是不同的。9

12、、光學(xué)（旋光）活性、光學(xué)（旋光）異構(gòu)體和光學(xué)純度（optically active, optical isomer, optical purity）光學(xué)活性是指由實(shí)驗(yàn)觀察到的一種物質(zhì)將單色平面偏振光的平面向觀察者的右邊或左邊旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)，通常用（+）表示右旋，用（）表示左旋。光學(xué)異構(gòu)體即為對(duì)映體的同義詞，現(xiàn)已不常用，因?yàn)橐恍?duì)映體在某些光波長(zhǎng)下并無(wú)光學(xué)活性。光學(xué)純度是指根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的旋光度，在兩個(gè)對(duì)映混合物中一個(gè)對(duì)映體所占的百分?jǐn)?shù)。 10、立體選擇性反應(yīng)和立體專一性反應(yīng)（stereoselective reaction, stereospecefic reaction）如果一個(gè)反應(yīng)不管反應(yīng)物的立

13、體化學(xué)如何，生成的產(chǎn)物只有一種立體異構(gòu)體（或有兩種立體異構(gòu)體時(shí)，其中一種異構(gòu)體占?jí)旱箖?yōu)勢(shì)），這樣的反應(yīng)被稱之為立體選擇性反應(yīng)。從立體化學(xué)上有差別的反應(yīng)物給出立體化學(xué)上有差別的產(chǎn)物的反應(yīng)被稱之為立體專一性反應(yīng)。所有的立體專一性反應(yīng)必定是立體選擇性反應(yīng)，但不是所有的立體選擇性反應(yīng)必定是立體專一性反應(yīng)，因?yàn)橛行┓磻?yīng)物是沒(méi)有立體結(jié)構(gòu)特征，而生成物是有立體結(jié)構(gòu)特征的。 11、對(duì)映體過(guò)量（enantiomeric excess, 簡(jiǎn)稱e.e）和對(duì)映選擇性（enantioselectivity） 對(duì)映體過(guò)量（e.e）是指在兩個(gè)對(duì)映體混合物中，一個(gè)對(duì)映體E1過(guò)量的百分?jǐn)?shù)，即 e.e = （E1E2） / （E

14、1 + E2） 100% 對(duì)映選擇性是指一個(gè)化學(xué)反應(yīng)（包括生物反應(yīng)等）產(chǎn)生一種對(duì)映體多于相對(duì)對(duì)映體的程度。 12、D/L、R/S和d/lD/L為分子的絕對(duì)構(gòu)型，按照與參照化合物D-或L-甘油醛的絕對(duì)構(gòu)型的實(shí)驗(yàn)化學(xué)關(guān)聯(lián)而指定。D/L標(biāo)記法應(yīng)用已久，也比較方便。但是這種標(biāo)記只能表示出分子中一個(gè)手性碳原子的構(gòu)型，對(duì)于含有多個(gè)手性碳原子的化合物不合適，有時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生名稱上的混亂。因此，其僅常用于一些常見的和天然的氨基酸或糖，對(duì)其它一些化合物目前都采用R/S來(lái)表示。 12、D/L、R/S和d/lR/S 標(biāo)記法是根據(jù)手性碳原子所連接的四個(gè)基團(tuán)的排列順序來(lái)標(biāo)記手性碳原子構(gòu)型的一種方法。因此，在化學(xué)反應(yīng)中，如

15、果手性碳原子構(gòu)型保持不變，產(chǎn)物的構(gòu)型與反應(yīng)物的相同，但其“R”或“S”標(biāo)記卻不一定與反應(yīng)物相同。反之，如果反應(yīng)后手性碳原子的構(gòu)型轉(zhuǎn)化了，產(chǎn)物構(gòu)型的“R”或“S”也不一定與反應(yīng)物相同。因?yàn)榻?jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)物的手性碳上所連接的基團(tuán)與反應(yīng)物的不一樣了，產(chǎn)物和反應(yīng)物的相應(yīng)基團(tuán)的排列次序可能相同也可能不同。“R”或“S”的標(biāo)記，決定于它本身四個(gè)基團(tuán)的排列次序，而與反應(yīng)時(shí)的構(gòu)型是否保持不變無(wú)關(guān)。12、D/L、R/S和d/ld或l是指物質(zhì)右旋或左旋，是按照實(shí)驗(yàn)測(cè)定的將單色平面偏振光的平面向右或向左旋轉(zhuǎn)而定，目前常用（+）表示右旋，用（）表示左旋。 13、拆分（resolution）拆分是指將外消旋體分離成旋

16、光體的過(guò)程。外消旋體是有一對(duì)對(duì)映體等量混合而成。對(duì)映體除旋光方向相反外，其它物理性質(zhì)都相同，因此，雖然外消旋體為兩種化合物的混合物，但用一般的物理方法，如蒸餾、重結(jié)晶等不能把一對(duì)對(duì)映體分離開來(lái)，必須用特殊的方法才能把它們拆開。目前常用的一些方法包括有以下幾種?；瘜W(xué)拆分法：這個(gè)方法應(yīng)用最廣。其原理是將對(duì)映體轉(zhuǎn)變?yōu)榉菍?duì)映體，然后分離。外消旋體與無(wú)旋光性的物質(zhì)作用并結(jié)合后，仍是外消旋體。但是若使外消旋體與旋光性物質(zhì)作用并結(jié)合后，則原來(lái)的一對(duì)對(duì)映體變成了兩種互不對(duì)映的衍生物。于是外消旋體變成了非對(duì)映體的化合物。非對(duì)映體具有不同的物理性質(zhì)，可以用一般的分離方法把它們分開。最后再把分離所得的兩種衍生物分別

17、變回原來(lái)的旋光物質(zhì)，即達(dá)到了拆分的目的。這種拆分法最適合于酸或堿的外消旋體的拆分。目前已經(jīng)開發(fā)了許多光學(xué)異構(gòu)體分離用的介質(zhì)。生物拆分法：某些微生物或它們所產(chǎn)生的酶。對(duì)于對(duì)映體中的一種異構(gòu)體有選擇性的分解作用。利用微生物或酶的這種性質(zhì)可以從外消旋體中把一種旋光體拆分出來(lái)，但在拆分過(guò)程中，外消旋體至少有一半被消耗掉了。誘導(dǎo)結(jié)晶拆分法： 在外消旋體的過(guò)飽和溶液中，假如一定量的一種旋光體的純晶體作為晶種。由于溶液中這種旋光體的含量較高，且在晶種的誘導(dǎo)下優(yōu)先結(jié)晶析出。將這種結(jié)晶濾出后，則另一種旋光體在濾液中相對(duì)較多。再加入外消旋體制成過(guò)飽和溶液，于是另一種旋光體優(yōu)先結(jié)晶析出。如此反復(fù)進(jìn)行結(jié)晶，就可以把一

18、對(duì)對(duì)映體完全分開。選擇吸附拆分法： 用某種旋光物質(zhì)作為吸附劑，使之選擇性地吸附外消旋體中的一種異構(gòu)體，以達(dá)到拆分的目的。近年來(lái)開發(fā)用于分離光學(xué)異構(gòu)體的擬移動(dòng)床色譜就是根據(jù)這種原理設(shè)計(jì)的。逆流萃取拆分法： 在萃取液中使用合適的手性助劑，以逆流萃取的方法可以使外消旋體混合物對(duì)映體得到分離。14、外消旋體轉(zhuǎn)換（racemic switch）即從已知的外消旋體藥物開發(fā)單一異構(gòu)體藥物。這對(duì)該品種的原開發(fā)商而言可籍此延長(zhǎng)產(chǎn)品的專利保護(hù)期。對(duì)其它廠商而言是一條獲得新產(chǎn)品的捷徑，因?yàn)槠湎鄬?duì)風(fēng)險(xiǎn)小投入少。 美國(guó)FDA于1992年公布了手性藥物指導(dǎo)原則稱：制藥廠商必須確定外消旋體及各立體異構(gòu)體的特性、作用效果、質(zhì)

19、量、純度，比較各異構(gòu)體的體外系統(tǒng)和（或）人體中的藥理活性，如異構(gòu)體之間藥物動(dòng)力學(xué)特性有差異的需分別測(cè)定相關(guān)的數(shù)據(jù)。 二、開發(fā)手性藥物的意義另外，鼓勵(lì)開發(fā)已經(jīng)上市的外消旋體藥物的單一異構(gòu)體，即如果發(fā)現(xiàn)單一異構(gòu)體的療效提高、副作用減輕或具有新的藥理作用，就可以擴(kuò)大適應(yīng)癥范圍，并可望延長(zhǎng)專利保護(hù)期。FDA還正在考慮給此類單一異構(gòu)體部分以新化學(xué)實(shí)體的待遇，享受一定期限的市場(chǎng)獨(dú)占權(quán)。二、開發(fā)手性藥物的意義 市售的單一異構(gòu)體和外消旋體藥物 世界市售藥物制備方法手征性銷售形式總數(shù)非手性手性單一異構(gòu)體外消旋體原料藥總數(shù)（1850）生物或半合成52365175098全合成132779952861467 藥物的手

20、征性問(wèn)題在制藥工業(yè)界愈來(lái)愈受到重視。對(duì)單一異構(gòu)體藥物，即俗稱為手性藥物的關(guān)注有許多理由。最重要的一點(diǎn)是藥物的作用靶點(diǎn)-生物體的酶和細(xì)胞表面受體是手性的。外消旋體藥物的兩個(gè)對(duì)映體在體內(nèi)以不同的途徑被吸收、活化或降解后，就與具有不同手征性特性的靶點(diǎn)結(jié)合，從而出現(xiàn)這兩種對(duì)應(yīng)體可能有相同的藥理活性，或者是一種可能是活性的，另一種可能是無(wú)活性的甚至是有毒性的，或者是兩者可能有不同程度或不同性質(zhì)的活性。 二、開發(fā)手性藥物的意義在生物體系中，立體異構(gòu)識(shí)別是很明顯的。一般就手性化合物而言，可能有四種不同的生物學(xué)效應(yīng)：只有一種異構(gòu)體具有所希望的生物活性，而另一種沒(méi)有顯著的所希望的生物活性。只有一種異構(gòu)體具有所希

21、望的生物活性，而另一種不具有所希望的生物活性。只有一種異構(gòu)體具有所希望的生物活性，而另一種具有不希望的生物活性。兩種異構(gòu)體具有不同藥理作用的生物活性。二、開發(fā)手性藥物的意義三 生物轉(zhuǎn)化與手性中間體的制備 手性藥物制備的關(guān)鍵技術(shù)是不對(duì)稱合成(asymmetric synthesis)技術(shù)。多年來(lái)，有機(jī)化學(xué)工作者已經(jīng)研究開發(fā)了許多種用化學(xué)的方法進(jìn)行不對(duì)稱合成的技術(shù)，但近20多年來(lái)，很多長(zhǎng)期從事化學(xué)合成研究的工作者對(duì)微生物和酶反應(yīng)發(fā)生了興趣，與此同時(shí)，很多長(zhǎng)期從事微生物和酶的研究的工作者對(duì)如何將此應(yīng)用于有機(jī)合成發(fā)生了興趣，從而使生物催化轉(zhuǎn)化（biocatalytic transformation）成

22、為一種進(jìn)行不對(duì)稱合成的重要技術(shù)。應(yīng)用生物催化轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行不對(duì)稱合成與化學(xué)合成法相比較具有的優(yōu)越性有：1）轉(zhuǎn)化底物某一基團(tuán)的專一性強(qiáng)，即對(duì)不需要轉(zhuǎn)化的基團(tuán)無(wú)需保護(hù)；2）通過(guò)對(duì)用于某一轉(zhuǎn)化的微生物進(jìn)行菌種選育和轉(zhuǎn)化條件的優(yōu)化，可以得到極高的轉(zhuǎn)化率；3）生物催化轉(zhuǎn)化的反應(yīng)條件溫和且對(duì)環(huán)境的污染很小。特別是近年來(lái)DNA重組技術(shù)的應(yīng)用和新的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，使愈來(lái)愈多的原來(lái)使用化學(xué)方法進(jìn)行不對(duì)稱合成的化合物有可能被生物催化轉(zhuǎn)化的方法來(lái)替代。 第三節(jié)參與藥物制備過(guò)程重要反應(yīng)的酶類及作用機(jī)制 已經(jīng)研究和應(yīng)用了各種各樣的微生物來(lái)源酶于有關(guān)藥物制備和其他精細(xì)化學(xué)品的制備，特別是在消旋體的拆分、不對(duì)稱合成，以及

23、其他復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用。 盡管經(jīng)典的化學(xué)反應(yīng)都能夠?qū)崿F(xiàn)這些過(guò)程，但用于酶催化反應(yīng)的微生物資源的可再生性、反應(yīng)過(guò)程的環(huán)境友好性，以及其他化學(xué)反應(yīng)無(wú)法比擬的優(yōu)越性，愈來(lái)愈多化學(xué)反應(yīng)將被酶促反應(yīng)所取代。這些酶類參與的反應(yīng)涉及到如下幾個(gè)方面:1、生物催化拆分生物催化拆分（biocatalytic resolutions），即為利用酶對(duì)對(duì)映異構(gòu)體中的一種手性分子具有特異性的催化作用，而對(duì)對(duì)映異構(gòu)體中的另一種手性分子不起作用這樣的特性，將具有催化特異性的一種對(duì)映異構(gòu)體轉(zhuǎn)化為所希望的對(duì)映體純的產(chǎn)物/中間體。至今為止，在生物催化拆分中使用最多的是水解酶。1、生物催化拆分從經(jīng)濟(jì)的角度看，利用水解酶進(jìn)行拆分是不

24、合算的，因?yàn)閺睦碚撋现v，其最高得率僅為50。這一不足從理論上講，通過(guò)有效地結(jié)合外消旋化可以來(lái)彌補(bǔ)。這種通過(guò)外消旋化來(lái)得到單一對(duì)映體的方法，即為動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)拆分（dynamic kinetic resolution）。外消旋化可以自發(fā)進(jìn)行，如乙內(nèi)酰脲；也可以通過(guò)改變反應(yīng)條件，如pH和溫度；或者通過(guò)使用外消旋酶來(lái)進(jìn)行。 2、對(duì)映體會(huì)聚轉(zhuǎn)化另外一條能夠得到100%對(duì)映體轉(zhuǎn)化收率的不同路線是對(duì)映體會(huì)聚轉(zhuǎn)化（enantioconvergent transformations），即：利用兩種對(duì)映體互補(bǔ)的酶進(jìn)行不同區(qū)域特異性的轉(zhuǎn)化，或是結(jié)合使用酶催化和化學(xué)催化的方法，使得到100%的轉(zhuǎn)化收率。前一種方法的適用

25、范圍不廣，后一種方法已經(jīng)在（R）-Nifenalol（硝苯洛爾）的制備過(guò)程中獲得了成功，其利用環(huán)氧化物水解酶催化和硫酸催化相結(jié)合的方法（如下圖所示）。利用化學(xué)-酶水解對(duì)-硝基苯乙烯氧化物對(duì)映體會(huì)聚合成（R）-Nifenalol的途徑： 3、去對(duì)稱化反應(yīng)利用不同的水解酶或水合酶進(jìn)行去對(duì)稱化（desymmetrization），是一種非常有效的特異性反應(yīng)。一個(gè)對(duì)稱的前手性分子，利用某一種特定的酶促僅對(duì)分子中的一個(gè)功能基團(tuán)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，最終得到一個(gè)所期望的手性分子，這就是去對(duì)稱化。美國(guó)Schering-Plough公司利用脂肪酶，對(duì)2-取代-1,3-丙二醇進(jìn)行去對(duì)稱化轉(zhuǎn)化，最終得到合成抗真菌藥物SCH1048的關(guān)鍵手性中間體。 利用脂肪酶對(duì)2-取代-1,3-丙二醇進(jìn)行去對(duì)稱化的轉(zhuǎn)化反應(yīng) 4、不對(duì)稱合成 相對(duì)于生物催化拆分，用于生物催化不對(duì)稱合成的底物是一種前手性前體，其通過(guò)對(duì)映體加成反應(yīng)，可以被轉(zhuǎn)化為所期