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生物手性催化反应的新发展

点击数:29632013-11-30 09:02:01 来源: 励合化学

新闻摘要:生物催化是利用生物催化体系(如细胞或酶)催化的反应过程,他是迄今为止人们所知的最高效和最具有选择性的温和催化反应体系,也是一个环境友好的体系。

生物催化是利用生物催化体系(如细胞或酶)催化的反应过程,他是迄今为止人们所知的最高效和最具有选择性的温和催化反应体系,也是一个环境友好的体系。这一方法不仅可以得到纯度高、量大的产物,而且可以获得很多常规方法难于合成的包括手性医药、农药及其中间体在内的手性化合物,从而克服化学合成中的困难和弥补化学合成的不足。近十几年来,各国科学家在生物催化的氧化还原、环氧化合物的开环、羰基化合物的氰醇化、以及腈的水解等反应方面取得了重要的进展,同时在工业应用上也获得了很大的成功。1997年,Reetz等发展了利用定向进化方法制备和筛选高效、高选择性生物催化剂的新方法。最近,Reetz[37]和Ward[38]等通过将具有催化活性的金属催化剂植入到宿主蛋白,发展了人造金属酶(artificial metalloenzyme)催化体系。这种酶与金属催化剂体系的融合与组合综合了酶和金属催化的优点。

近年来,我国科学家在具有独特立体选择性的生物催化羰基还原反应、氰醇化反应和环氧化合物的水解反应,以及在国际上尚未大量研究的细胞催化的腈和酰胺的高立体选择性反应等方面取得了一些具有特色的研究结果。如林国强等发现和建立了一种适合粗制羟氰化酶作用的微水相工作体系,并用微水相体系合成了一系列从含氮、氧、硫杂原子和含氟苯甲醛(酮)出发的手性氰醇化合物,获得了令人满意的产率和对映选择性,并实现了连续流动相反应体系,能用于公斤级产物的制备。李祖义和林国强等利用筛选出的氧化还原酶(白地霉G38)对取代芳基酮以及含杂原子的酮进行了生物催化还原反应研究,合成了一系列手性药物及其中间体。许建和等利用红酵母催化还原芳基酮衍生物制得了光学活性的二级醇。李祖义等研究了黑曲霉菌株A.niger CGMCC0496对芳基环氧丙烷的动力学拆分,结合化学转化反应合成了(S)-Atenolol和 (R)-Atenolol[42]。王梅祥等系统研究了微生物细胞Rhodococcus sp. AJ270催化的a-氨基腈和酰胺、取代的环丙烷腈和酰胺、环氧腈和酰胺、氮杂环丙腈和酰胺以及含b-位手性中心的腈和酰胺等化合物的立体选择性生物转化反应,初步揭示了腈水合酶和酰胺水解酶对底物的作用规律,提出了腈和酰胺的生物转化反应的预测模型,并经腈水合酶的晶体结构得到了验证;建立和发展了由腈和酰胺的生物催化和生物转化合成光学活性的非天然a-氨基酸、b-氨基酸、b-羟基酸以及g-氨基酸及其衍生物的方法,并在此基础上发展了化学-酶(chemo-enzymatic)方法,合成了黄皮酰胺类生物碱及其类似物。

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