第三章 酶催化在制药领域的应用实例..

② 间接环氧合成途径
通过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)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
洋地黄皂苷的酯化修饰
• 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。
• 组合生物催化（combinatorial biocatalysis）： • 利用天然催化剂(酶或完整细胞)丰富的多样 性，对一些有希望的先导物直接进行衍生化。
运用广泛的生物催化反应对类黄酮矮茶素进行衍生化 ,可以 自动、反复地合成得到一个含 600个衍生物的库。
4） 海因酶法
二、手性2-芳基丙酸
布洛芬(1)、萘普生(2)、酮洛芬(3)、氟比洛芬(4)、氟诺洛 芬(5) 吲哚洛芬(6)
• 2-芳基丙酸类抗炎药是一类重要的非甾体消 炎镇痛药，
1 ）微生物或酶立体选择性水解 2芳基丙酸酯
脂肪酶水解产生(S)-芳基丙酸。
2）腈、酰胺的酶水解
主要两条路线
• ①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-芳基丙酸； • ② 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。
1）酶催化拆分
2）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）D-氨基酸转氨酶法
D-氨基酸转氨酶，D-氨基酸作为氨基供体。α酮酸作为氨基受体。
2)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
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。 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
NH3
苯丙酮酸 L-苯丙氨酸
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。
• 通过与甲酸脱氢酶反应体系相偶联，使辅酶 NADH得以再生。
5）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ催化拆分
外消旋氨基酸的 α - 氨基经乙酰化或 羧基酰胺化后，用酰化酶、羧肽酶或氨 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、D-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。
酶催化水解芳基丙睛（酰胺）
3）酶催化酯化
4）酶催化氧化
利用氧化还原酶直接由芳烃氧化制备
5）微生物去消旋。
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
①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。
五、β-内酰胺类抗生素
6-氨基青霉烷酸
7-氨基-3-脱乙酰氧基头孢烷酸
六 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、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。
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。
人参皂苷的结构修饰 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。
L-脯氨酸-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 L-苯丙氨酸-HIV蛋白酶抑制剂；紫杉醇
1.L-氨基酸的制备
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）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
第三章 酶催化在制药领域 的应用实例
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 ε-氨基己酸-止血 γ-氨基丁酸-脑障碍和癫痫
• 其他药物前体