生物拆分法

3.4 腈水解酶的选择性拆分 桃酸，是一种重要的医药合成中间
体。扁桃酸是一种手性分子，R-扁桃 酸是不对称半合成头孢菌素和青霉素 的重要中间体。德国BASF 公司利用 腈水解酶进行生产R-扁桃酸。国内上 海农药研究所从土壤中筛选出一株扁 桃腈水解酶菌种，成功的利用腈水解 酶立体选择性生物催化制备R-扁桃酸， 转化率达到90%以上，产物光学纯度 大于99%。
三、生物拆分法的起源
1958年，Pasteur就观察到：外 消旋酒石酸在酵母或青霉的存在 下进行发酵，天然的（+）-酒石 酸铵逐渐被消耗，而经过一段时 间之后，从发酵液中分离出纯的 （-）—酒石酸铵。这是微生物代 谢了天然的（+）-酒石酸，而留 下了（-）—酒石酸。
四、生物拆分的优点
当前用于手性化合物拆分的方 法主要有结晶法、色谱法、酶 法、化学拆分法、萃取法等.用 微生物酶拆分外消旋体，比其 他拆分法具有明显的优越性：
2 酰 胺 选 择 性 拆 分 D-对羟基苯甘氨酸( D-p-HPG)是制
备β-内酰胺类半合成抗生素的侧链重要 原料以及合成多种多肽类激素和农药的 主要侧链，广泛应用于药学领域。D-对 羟基苯甘氨酸的制备方法有化学法和生 物法，化学方法已逐渐被生物酶法所代 替。生物酶法制备D-对羟基苯甘氨酸主 要以DL-对羟基苯海因为底物，在海因 酶的作用下进行不对称水解开环成N-氨 甲酰-D-对羟基苯甘氨酸，再经过氨甲 酰水解酶作用得到D-对羟基苯甘氨酸。
获得单一对映体的途径
一、生物拆分法
生物拆分法：生物拆分法是利用生 物催化材料主要包括酶、微生物菌 体、动植物的组织及细胞等，与外 消旋手性化合物作用，得到单一对 映体，其实质是酶催化的动力学拆 分。
二、生物拆分法特点：
立体专一性强，拆分效率高和 生产条件温和。目前，酶法拆 分已从水溶液向有机介质发展。
（1）酶催化反应通常具有高度 立体专一性；(2)副反应少，产 率高，产品分离提纯简单；
（3）反应条件较温和，如0— 50。C，pH接近中性：
（4）酶无毒，易降解，不会造 成环境污染，适于规模生产。

（5）另外用酶拆分外消旋体 氨基酸特别重要。因为多数合 成氨基酸消旋体不易用化学方 法拆分，而酶法拆分却非常有 效，可用于制备旋光性氨基酸。
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六、：生物拆分的具体过程
1.菌体，酶的选择及培养
2.转化条件优化：每次只优化一 个条件, 其他条件固定为已选定结 果. 分别对菌体培养时间、转化温 度、转化时间、转化pH 和缓冲体 系、底物质量浓度及加入方式、 影响因子和乳化剂的影响进行了 研究.
3.转化产物分析 3.1转化产物的提取 3.2转化产物的测定 4.结果分析 七、展望 生物制药的研究和应用日益受到
人们的重视，它已成为生物化工的 发展前沿。当前我国生物化工产业 正面临着既要着重推进传统产业革 命、又要迎头赶上世界新技术革命 的现状。必须积极创造条件，在有
选择性地引进消化吸收国外先进 技术成果的同时，以发酵工程、 酶工程和生物化学工程的开发为 重点，以工程和装备及放大技术 为突破口．逐步开展基因工程和 细胞工程等基础研究；建立高效 能的科研开发体系，大力培养并 建立企业的开发力量，为新世纪 开创生物化工产业新局面奠定坚 实的基础。
随着科学技术的不断发展，人 们对手性药物安全性的认识逐渐深 入，手性药物的市场不断扩大，世 界医药领域对手性药物的开发正形 成一股潮流.不对称合成和拆分技 术的研究快速发展，其中化学合成 手性药物是利用手性源、手性助剂、 手性催化剂及各种中间体等，通过 不对称合成得到手性药物。
尽管化学合成方法日趋成熟， 但是手性药物种类多样、更新迅速， 化学合成的应用有一定的局限性， 并且化学合成方法造成的环境问题 不容忽视，因此，利用生物系统的 多样性和安全性来获得光学纯药物 已成为另一选择。微生物酯酶／脂 肪酶法生产手性药物的单一对映体 是除了化学合成之外的重要途径。 已经越来越受到人们关注。
3. 脂肪酶催化的拆分 普瑞巴林(pregabalin) 是治疗
神经源性疼痛的药物Lyricade有
效成分，在使用化学拆分的路线 中，在拆分步骤前70% 以上的物 料已转化为废物。2008年美国辉
瑞公司利用在水溶体系中利用脂
肪酶的生物拆分进行中间体合成， 转化率达到48%，然后进一步反 应生成普瑞巴林。
常用方法：
1. 环氧化合物选择性拆分 手性环氧氯丙烷是一种重要
的有机合成中间体，可以制备 多种药物的中间体和天然产物， 如芳氧丙醇胺类药物、环戊酮 衍生物、阿伐他汀等。通过生 物拆分外消旋环氧氯丙烷获得 手性环氧氯丙烷的经济效益明 显，其副产物3-氯-1，2-丙二醇 也是一种重要的手性合成原料。
五、 生物拆分法的现阶段特点及 常用方法
随着酶固定化、多相反应器等 新技术的日趋成熟, 越来越多的酶 已用于外消旋体的拆分。酶催化立 体选择性强、反应条件温和、操作 简便、副反应少、产率高、成本低, 且不会造成环境污染, 这些都使得 用酶拆分外消旋体成为理想的选择。

酶法拆分外消旋体在实验室制备和 工业生产中都已取得长足的进步, 但是仍然有其局限性。比如菌种筛 选困难、酶制剂不易保存、产物后 处理工作量大, 以及通常只能得到 一种对映体等缺点。尽管如此, 利 用微生物进行手性药物的合成及对 映体的拆分仍是当前研究热点。