酶催化拆分外消旋药物的研究进展

酶催化拆分外消旋药物的研究进展
周亚梅
【期刊名称】《《化工管理》》
【年(卷),期】2019(000)007
【总页数】2页(P90-91)
【关键词】异构体; 光学; 酶催化拆分
【作者】周亚梅
【作者单位】重庆化工职业学院制药工程学院重庆401220
【正文语种】中文
1 酶催化拆分外消旋化合物的现状
药物分子的手性与药物的药效学和药动学都存在密切的联系，自反应停事件以来，凡是药物存在手性，均需评估各对映体的临床作用，以避免不良反应事件的发生。

单一的光学异构体药物相对来说，作用靶点更精准、疗效和安全性更高、毒副作用更小[1]。

如抗高血压药物甲基多巴，只有L-甲基多巴有降血压效果，而D-甲基多巴无此功效；青霉素的代谢产物青霉胺，(-)-体，能起免疫抑制，抗风湿作用，(+)-体会致癌；抗抑郁药米安色林(S)-体可以抗忧郁，而(R)-体会对细胞产生毒副
作用；(R，S)-1-苯乙醇等手性仲醇是精细化学合成的重要中间体，R-苯乙醇在化
妆品的生产中经常被用作香料、防腐剂，S-苯乙醇则通常用于抗哮喘药(S)-异丙肾上腺素、抗抑郁药物曲舍林的合成中间体。

酶作为一种天然的高效催化剂，在食品、
医药、化工行业被广泛应用，因其具有高度的立体选择性和稳定性，能催化酯水解、酯合成、酯交换和光学异构体拆分等有机合成反应。

其中，脂肪酶，也称为三酰基甘油水解酶，主要存在动植物和微生物中，因易得、底物范围广、耐受性高，在酶催化中应用较广，如荧光假单孢菌脂肪酶、南极假丝酵母脂肪酶B、洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶多用于拆分底物为外消旋二级醇和胺类化合物。

脂肪酶不同活性的发挥依赖于反应体系的特点。

在水相界面能促进酯水解，汪钊等人报道了L-泛解酸内酯水解酶水解DL-泛解酸内酯后，得到的D-泛解酸内酯，可作为辅酶A合成的前体[2]。

而非水相中，脂肪酶有着很强的对映体酯交换、酯合
成作用，因其中心的不对称结构，能够很好识别不同的对映体，进而催化其中的一个消旋体发生反应生成另外的化合物，达到拆分的目的。

José等人汇总了米赫根
毛霉脂肪酶(RML)、南极假丝酵母脂肪酶B(CALB )等脂肪酶在不同条件下拆分布
洛芬[3]。

Pilar等人研究了南极假丝酵母脂肪酶B催化合成R-普萘洛尔，ee值达
到98% [4]。

但游离脂肪酶易溶于水，稳定性差，一般所处的环境都将可能引起酶的变性甚至失活。

除此之外，对于游离酶的制备和纯化过程来说，操作复杂且原料成本较高，用于催化反应后难以对其进行回收分离和重复使用，限制了酶催化领域的发展。

而固定化酶克服了上述不足之处，不仅提高了酶的活性，还可多次重复利用，大大提高了酶催化拆分的实际应用[5]。

Han等人将荧光假单胞菌脂肪酶(PFL)固定在聚脲多孔材料上，测得固定酶的活性为375U/mg，相对活性为76%，用
于拆分(R，S)-1-苯乙醇，重复使用5次后，转化率为46.4%，eep＞99.5%，E
值仍保持200以上[6-8]。

2 影响酶法拆分效率的因素
研究表明，只有在合适的条件下，脂肪酶才能表现出其最大催化活性，反应溶剂、温度、酰基供体等因素改变都会影响酶的活性，如何获得高效的拆分效率至关重要。

2.1 反应溶剂
有机相酶法拆分反应体系中，溶剂作为反应介质，其存在是酶催化反应的重要因素之一，溶剂种类的选择对酶催化反应速率和酶的立体选择性影响甚大。

Bandeira
等利用固定化酶LipG9在不同溶剂(正己烷、正庚烷、甲基叔丁基醚、甲苯、乙腈)中催化抗老年痴呆药物中间体(R，S)-戊烷基仲醇与乙酸乙烯酯交换反应，筛选得
到正己烷是最适溶剂，转化率达到58%，E值为17 [9]。

Ferreira等人将南极假丝酵母菌脂肪酶(CAL)固定后酰化含有呋喃核噻吩结构的手性醇，优化反应溶剂后，得到(2-羟基)-2-取代呋喃和噻吩，ee＞99%，E＞200 [10]。

2.2 反应温度
对于酶催化反应来说，温度是一个重要的影响因素。

通常情况下，随着温度的升高，酶促反应速率加快，但温度过高容易使酶结构变性，导致活性下降。

Maryam等
人将CRL固定在辛基琼脂糖上并用固定的脂肪酶催化外消旋布洛芬甲酯合成(S)-
布洛芬，在30～50℃之间改变温度，得到最佳反应温度40℃下反应72h后转化
率为47.1%，eep值90.6%，E 值50.1 [11]。

2.3 酰基供体
酰基供体中脂肪酸碳链的长度影响着酶促酯交换反应的进程。

一般来说，随着脂肪酸乙烯酯碳链的加长会导致底物空间位阻的增大，对于酶-底物中间体的形成较为
不利。

周亚梅用荧光假单胞菌脂肪酶在正己烷中催化拆分(R，S)-1-苯乙醇，讨论
了底物乙酸乙烯酯和丁酸乙烯酯对酯交换体系的影响，发现以乙酸乙烯酯为酰基供体，酶的催化拆分效果更好[12]。

3 结语
手性药物因其单一对映体药理的重要性，其制备的方法主要是通过化学合成、化学催化、色谱分离法，工艺路线复杂，操作费用高，产物易被污染。

而利用酶法技术拆分外消旋药物，所需时间短，反应条件温和，副反应少。

近年来，有研究者又探究了酶动力学拆分与手性位点外消旋化过程结合，如利用钯、钌、铱等过渡金属配
合物以及有机酸、碱等有机小分子与脂肪酶一起催化拆分手性底物[1]。

El-Sepelgy等人利用铁配合物/脂肪酶双催化底物苯甲醇和脂肪族二级醇，得到了81%的产率和99%的ee值[13]。

林义等人以α-三氟甲基酮为底物，CALB酶与金属催化剂共同拆分合成苯乙醇胺-N-甲基转移酶(S)-抑制剂，产率值72%，ee值98% [14]。

这种DKR法效率高，选择性高，在拆分领域具有大的研究价值。

随着社会
的不断进步，单一对映体药物制剂需求也越来越高，酶法拆分制备手性药物也将显示出巨大的潜力。

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