第三章酶催化在制藥領(lǐng)域的應(yīng)用實例

1、第三章第三章 酶催化在制藥領(lǐng)域酶催化在制藥領(lǐng)域 的應(yīng)用實例的應(yīng)用實例一、氨基酸的制備一、氨基酸的制備1）食品添加劑阿斯巴甜（L-天冬氨酰-L苯丙氨酸甲酯）2）飼料添加劑（蛋氨酸、賴氨酸、色氨酸 ）3）醫(yī)藥領(lǐng)域 復(fù)合氨基酸輸液 非蛋白氨基酸?；撬?解熱鎮(zhèn)痛 羥化脯氨酸-壞血病-氨基己酸-止血 -氨基丁酸-腦障礙和癲癇 其他藥物前體L-脯氨酸-膽堿酯酶抑制劑膽堿酯酶抑制劑L-纈氨酸、D-苯甘氨酸、D-對羥基苯甘氨酸-抗生素抗生素L-苯丙氨酸-HIVHIV蛋白酶抑制劑；紫杉醇蛋白酶抑制劑；紫杉醇L-苯丙氨酸的酶法制備用途：營養(yǎng)增補劑，抗病毒、抗癌新藥；1.L-1.L-氨基酸的制備氨基酸的制備1）苯丙

2、酮酸轉(zhuǎn)氨酶法苯丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶法 以苯丙酮酸為前體，L-天冬氨酸為氨基 供體 轉(zhuǎn)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產(chǎn)苯丙氨酸解氨酶法生產(chǎn) 以反式肉桂酸為前體，由苯丙氨酸解氨酶氨化 3)芐基海因酶法芐基海因酶法 海因酶是一種使海因及其5-取代衍生物開環(huán)生成N-氨甲酰基-氨基酸的酶,屬于水解環(huán)酰胺鍵的一類酰胺水解酶酰胺水解酶。 海因酶催化底物的光學(xué)活性不同,分為D-型、L-型和DL-型三種 4）苯丙酮酸脫氫酶法苯丙酮酸脫氫酶法 NH3 苯丙酮酸 L-苯丙氨酸 通過與甲酸脫氫酶反應(yīng)體系相偶聯(lián)，使輔酶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、-氨基經(jīng)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-氨基酸形成的酰胺鍵，將L-氨基酸游離出來，與不能水解的乙酰D-氨基酸實現(xiàn)分離。2 2、D-D-氨基酸氨基酸 多肽類抗生素及其他含D-氨基酸的腸胃藥、腹瀉藥、酶抑制劑、止痛鎮(zhèn)痛藥等。 含D-丙氨酸的阿力甜(天丙二肽)，D-纈氨酸合成的纈氨酸殺蟲菊酯。1 1）酶催化拆分）酶催化拆分2 2）微生物或酶選擇性降解法）微生物或酶選擇性降解法 利用微生物或酶選擇性地優(yōu)先降解L-氨基酸來去除L-型異構(gòu)體。 不對稱降解制備獲得的D型氨基酸有：Met、Val、Leu、Ile、His、Trp、Glu、Pro等。3 3）D-D-

4、氨基酸轉(zhuǎn)氨酶法氨基酸轉(zhuǎn)氨酶法 D-氨基酸轉(zhuǎn)氨酶，D-氨基酸作為氨基供體。-酮酸作為氨基受體。 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-芳基丙酸類抗炎藥是一類重要的非甾體消炎鎮(zhèn)痛藥， 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)、氟諾洛、氟諾洛芬芬(5) 吲哚洛芬吲哚洛芬(6) 1）微生物或酶立體選擇性水解微生物或酶立體選擇性水解2-2-芳基丙酸酯芳基丙酸酯脂肪酶水解產(chǎn)生(S)-芳基丙酸。2 2）腈、酰胺的酶水解）腈、酰胺的酶水解 主要兩條路線 腈水解酶(nitrilase)直接立體選擇性水解拆分2-芳基丙腈為光學(xué)純的2-芳

5、基丙酸； 腈水合酶(nitrilehydratase)和酰胺酶(amidase)立體選擇性水解拆分消旋2-芳基丙腈制備(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還原酶直接由芳烴氧化制備5 5）微生物去消旋。）微生物去消旋。三、手性環(huán)氧化物及手性醇三、手性環(huán)氧化物及手性醇環(huán)氧化物及其開環(huán)鄰二醇是重要的手性中間體（稱為手性砌塊）。 1）生物環(huán)氧化不對稱合成途徑）生物環(huán)氧化不對稱合成途徑直接加氧合成途徑直接加氧合成途徑 通過單加氧酶類的催化,直接將氧原子加到底物烯烴雙鍵上從而形成環(huán)氧化物。 間接環(huán)氧合成途徑間接環(huán)氧合成途徑 通過

6、酶反應(yīng)催化或微生物細胞轉(zhuǎn)化生成環(huán)氧化物的手性前體物質(zhì)，如手性醇等，然后合成手性環(huán)氧化物。常用的酶主要為醇脫氫酶、過氧化物酶、鹵代醇環(huán)氧化物酶等。 2)2)環(huán)氧化物水解酶環(huán)氧化物水解酶 環(huán)氧化物水解酶能選擇性水解特定構(gòu)型的環(huán)氧化物并生成相應(yīng)的二醇,因此,既可以利用該酶水解消旋的環(huán)氧化物，獲得單一手性的環(huán)氧化物外，也可獲得單一構(gòu)型的鄰二醇化合物 五、五、-內(nèi)酰胺類抗生素內(nèi)酰胺類抗生素 6-氨基青霉烷酸氨基青霉烷酸 7-氨基氨基-3-脫乙酰氧基頭孢烷酸脫乙酰氧基頭孢烷酸 六六 天然產(chǎn)物的生物轉(zhuǎn)化與結(jié)構(gòu)修飾天然產(chǎn)物的生物轉(zhuǎn)化與結(jié)構(gòu)修飾 (1)解決天產(chǎn)藥物的來源問題，把相對價廉易得的化合物轉(zhuǎn)化為稀缺的、

7、更有價值的化合物。(2)提高活性、降低毒性、及改善其他藥效學(xué)性質(zhì)。(3) 產(chǎn)生新的活性麻黃堿的生物合成途徑，通過丙酮酸脫羧酶，將丙酮酸脫羧，而后與苯甲醛縮合成苯基乙?；状?。1.半生物轉(zhuǎn)化(1)利用全細胞轉(zhuǎn)化:利用酵母直接進行生物轉(zhuǎn)化R-PAC (2)利用部分純化的PDC轉(zhuǎn)化 2.直接生物轉(zhuǎn)化 以1-苯基-2-甲胺基丙酮作為底物進行，從自然界中篩選特定的微生物轉(zhuǎn)化得到四種不同構(gòu)型的麻黃堿。 鬼臼毒素由于毒副反應(yīng)比較嚴重,水溶性差無法用于臨床，引人糖苷 而得到衍生物依托泊苷和替尼泊苷，降低了毒性而成為抗癌藥用于臨床。Rg1 、Rg3、 Rh1、Rh2 等含量極少 ,為稀有人參皂苷 。某些稀有人參皂苷、次級苷、苷元對于細胞凋亡的保護、逆轉(zhuǎn)白血病細胞耐藥、抑制腫瘤細胞的增殖具有更強的效應(yīng)。人參皂苷的結(jié)構(gòu)修飾人參皂苷的結(jié)構(gòu)修飾雷公藤甲素的結(jié)構(gòu)修飾雷公藤甲素的結(jié)構(gòu)修飾 結(jié)構(gòu)修飾涉及開環(huán)反應(yīng)，羥基化，另外還觀察到糖苷化反應(yīng)。 17種產(chǎn)物中11種為新化合物，除19位羥基化產(chǎn)物外，大多數(shù)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物表現(xiàn)出較弱的毒性。 用Novozym435作催化劑醋酸乙烯酯作酰基供體合成一系列洋地黃皂苷的酯化物，發(fā)現(xiàn)酯化后溶血性降低。洋地黃皂苷的酯化修飾 組合生物催化（組合生物催化（combinatorial combinator