1、關于生物催化與轉化的應用實例第一張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月D-泛解酸內酯是D-泛酸鈣與D-泛醇的重要手性中間體。 OHOO第二張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月維生素藥物D-泛酸和D-泛醇 D-泛酸，Pantothenic acid，又稱遍多酸、維生素B5、或B3，是構成輔酶A的成分，它是一種重要的藥物、食品添加劑和飼料添加劑。產品一般為其鈣鹽D-泛酸鈣（Calcium Pantothenate）。 D-泛醇（D-panthenol），又稱維生素原B5，是以液體形式存在的D-泛酸鈣的同效物，D-泛醇進入人體內能轉化為泛酸，進而合成輔酶A，促進人體蛋白質、脂肪、糖類的代謝

2、，保護皮膚和粘膜，改善毛發光澤，防止疾病的發生。因此，D-泛醇作為營養補劑，特別適用于醫藥、食品、化妝品行業。第三張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月1.1 D-泛解酸內酯的生物制備方法1.1.1 不對稱還原酮基泛解酸內酯 以近平滑假絲酵母Candida parapsilosis及小紅酵母Rhodotorula minuta為催化劑，葡萄糖作為能源，進行還原反應，在28，pH46下反應兩天，還原率達到100%，反應液中產品D-泛解酸內酯的濃度達到5090 g/L，光學純度達到94%98%e.e.。 第四張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月1.1.2 不對稱還原酮基泛解酸 與以前面的

3、酮基泛解酸內酯還原方法相比較，酮基泛解酸還原方法具有以下優點：酮基泛解酸還原酶的產生菌都屬于Agrobacterium屬，而許多屬的微生物具有酮基泛解酸內酯還原酶的活性。酮基泛解酸還原酶的光學選擇性很高（98% e.e.以上），而酮基泛解酸內酯還原酶的光學選擇性與產生該酶的微生物所在屬或者種無關。這些結果表明催化酮基泛解酸還原的酶為單一酶（可能是酮基泛解酸還原酶），而酮基泛解酸內酯的還原酶可能是多種具有不同光學選擇性的還原酶共同作用的。 第五張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月1.1.3 不對稱氧化和還原兩步酶法轉化消旋泛解酸內酯 Nocardia asteroides可以不對稱氧化DL

4、-泛解酸內酯中的L-型成酮基泛解酸內酯，酮基泛解酸內酯又可以由Candida parapsilosis不對稱還原成D-泛解酸內酯。在這個兩步酶催化反應體系中，D-型的泛解酸內酯始終沒有被修飾，而是L-型的泛解酸內酯經過兩步微生物酶催化，最終變成了D-型。 第六張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月OHOO 可以用來代替Candida parapsilosis，與Nocardia asteroides共同進行反應，它可以在酮基泛解酸內酯自發水解為酮基泛解酸后，將其不對稱還原成D-泛解酸，D-泛解酸再酯化得到D-泛解酸內酯。這一系列反應用洗滌過的細胞可在同一生物反應器內一步轉化完成。 第七張，

5、PPT共六十四頁，創作于2022年6月OOOHOHOHCOOHOOOH+內酯化，消旋化DL-PLL-PAD-PL 用L-立體專一性內酯水解酶水解，將L-泛解酸內酯水解為L-泛解酸，可直接得到未水解的D-泛解酸內酯。L-泛解酸可以回收，經過消旋化反應得到DL-泛解酸內酯重新用于拆分。 第八張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月+消旋化OOOHDL-PLOOOHL-PLOHOHCOOHD-PAOOOHD-PL內酯化 用鐮孢霉菌Fusarium等微生物選擇性水解DL-泛解酸內酯生成D-泛解酸，分離后的D-泛解酸在酸性條件下加熱，轉化為D-泛解酸內酯。 第九張，PPT共六十四頁，創作于2022年6

6、月 D-泛解酸內酯水解酶的串珠鐮孢霉菌Fusarium moniliformeSW-902，用于發酵生產的菌絲體作酶源，水解DL-泛解酸內酯中的D-泛解酸內酯，分離得到D-泛解酸，再經過內酯化反應，可得到很高光學純度的D-泛解酸內酯。該方法不要求水解徹底，反應時間短，得到產品D-泛解酸內酯的光學純度高，工藝控制簡單，反應容易控制，底物的濃度可以很高。此項技術已在浙江鑫富生化公司實施產業化。異丁醛等D-泛酸鈣D-泛醇內酯水解酶1.2 工業化水解酶制備D-泛解酸內酯介紹第十張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月D-泛解酸內酯的酶法拆分工藝流程L-泛解酸內酯DL-泛解酸內酯異丁醛，甲醛，HCN

7、消旋化反應D-泛解酸微生物酶D-泛解酸內酯內酯化反應orD-泛酸鈣D-泛醇第十一張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月應用例2微生物法制備抗抑郁藥R-托莫西汀中間體的研究第十二張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月2.1 研究意義 具有特定功能基團的手性醇是用于合成手性藥物和其他手性化學品重要的中間體。3-氯-1-苯丙醇是一種重要的手性藥物中間體。光學純的3-氯-1-苯丙醇可用于制備S-(+)-氟西汀，R-(-)-托莫西汀，()-尼索西汀。S-(+)-氟西汀是R-(+)-氟西汀藥效的3倍；R-(-)-托莫西汀是消旋體托莫西汀藥效的2倍，是S-(-)-托莫西汀藥效的9倍。以上三種藥物均為

8、抗抑郁藥，可通過下圖制備。第十三張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月由3-氯-1-苯丙醇制備手性抗憂郁藥 第十四張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月2.1 菌種的篩選 菌種Saccharomyces P2Saccharomyces B5Candida 104Candida 1257產率(%)305048100光學純度( ee%)7410010033*第十五張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月標準品的GC分析圖譜 A：3-氯-1-苯丙酮（31.166min），B：S-3-氯-1-苯丙醇（42.613min）第十六張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月Saccharomyce

9、s B5還原底物的GC圖譜A：3-氯-1-苯丙酮（31.166min），C: R-3-氯-1-苯丙醇(44.022min)min303234363840424446pA93.594.595.596.597.5CA第十七張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月以乙醇為共底物有助于輔酶再生的機理 第十八張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月微生物的培養條件及反應條件對還原反應的影響 strains Reaction conditionAnoxybiotic cultureOxybiotic cultureYield(%)ee(%)yield(%)ee(%)shaking0/50100stan

10、ding0/28100 Candida 104shaking0/48100standing0/26100Saccharo-myces B5 第十九張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月還原反應中微生物的重復利用重復利用次數Saccharomyces B5Candida 104yield(%)ee(%)yield(%)ee(%)1511004810025010048100350100471004371000/50/0/第二十張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月S- -氰基-3-苯氧基芐醇(S-CPBA )的合成與應用應用例3第二十一張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月3-苯氧基苯

11、甲醛（mPBA）的不對稱羥氰化反應 手性金屬復合物 生物堿催化 多肽催化 醇腈酶（Oxynitrilases）或醇氰裂解酶（hydroxynitrile lyases） 催化劑:3.1 拆分制備S-CPBA的過程第二十二張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月S-醇腈酶催化拆分合成S-CPBA 脂肪酶催化選擇性水解合成S-CPBA 第二十三張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月 酶催化不對稱酯化拆分合成S-CPBA 酶催化不對稱醇解合成S-CPBA 第二十四張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月其中R為： 化學-酶催化一鍋化合成S-CPBA 第二十五張，PPT共六十四頁，創作于202

12、2年6月脂肪酶催化醇解反應拆分（R，S）-CPBAc反應式第二十六張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月3.2 酶反應體系的確定 酶反應時間反應溶劑底物醇S-CPBAmPBA(mmol/l)Yield%e.e.%2228hrTHF甲醇48.7499.168.97乙醇49.9899.057.68二氯甲烷甲醇35.5998.9530.34乙醇34.8799.1124.11乙醚甲醇50.1396.1317.22乙醇50.7797.6912.432430hrTHF甲醇49.6095.3720.58乙醇46.2296.1515.4氯仿甲醇20.4691.5762.65乙醇21.3892.7355.3

13、4甲苯甲醇26.5274.0297.88乙醇20.8775.1992.55第二十七張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月無溶劑體系酶催化轉酯化反應式 應用例4第二十八張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月應用例 5 生物催化法制備手性2-芳基丙酸 第二十九張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月5.1 2-芳基丙酸概述 2-芳基丙酸類非甾體抗炎藥(Non-Steroid Anti-Inflamming Drugs，NSAIDs)，是一類重要的消炎鎮痛藥，可用化學通式ArCH(CH3)COOH表示。目前已經發現具有解熱、消炎鎮痛作用的2-芳基丙酸類藥物有幾十種，大多數已經工業化生產。常

14、見的品種有：萘普生(Naproxen)、布洛芬(Ibuprofen)、氟比洛芬(Flurbiprofen)、酮基布洛芬(Ketoprofen)、舒洛芬(Suprofen)等等。以酮基布洛芬為例，其消炎鎮痛作用比阿司匹林強150倍，解熱作用強100倍，臨床上用于治療慢性類風濕關節炎、變形關節炎、外傷和術后疼痛。 第三十張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月第三十一張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月酶催化水解拆分芳基丙酸酯反應示意圖脂肪(酯)酶或催化抗體 研究發現來源于根霉（Rhizopus）、毛霉（Mucor）和假絲酵母（Candida）屬的胞外脂肪酶均對不同的萘普生酯具有很高的立體

15、選擇性，且穩定性和底物耐受性很高（1mol/L）。 5.2 酶法拆分工藝第三十二張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月 酶催化水解拆分芳基丙腈（酰胺）反應示意圖 腈水解酶腈水合酶酰胺酶 其路線主要有兩條：一是用微生物腈水解酶(Nitrilase)直接立體選擇性水解拆分2-芳基丙腈為光學純的2-芳基丙酸；二是腈水合酶(Nitrile Hydratase)和酰胺酶(Amidase)相結合立體選擇性水解拆分2-芳基丙腈為光學純的2-芳基丙酸。第三十三張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月酶催化酯化酶催化酯化反應拆分2-芳基丙酸反應示意圖 來源于Candida rugosa、Rhizomuco

16、r miehei、Candida antarctica等的脂肪酶均可用于2-芳基丙酸酯化的拆分。如Novo公司的Lipozyme 1000L(來源于Rhizomucor miehei)用于催化(R,S)-布洛芬與辛醇的選擇性酯化反應，優先選擇(S)-構型，對映選擇率(E)100;不過對于酮基布洛芬，優先選擇(R)-構型，而且E值僅有2.4。 第三十四張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月酶催化氧化微生物酶催化氧化芳基烷烴制備(S)-2-芳基丙酸示意圖酶催化氧化芳基丙醛制備(S)-布洛芬 微生物第三十五張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月5.3 (R, S)-萘普生酶法拆分 非水相酶促

17、酯化拆分萘普生的技術路線 產品分離消旋非水介質+ROH, Lipase水解S-萘普生第三十六張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月 酶促選擇性水解萘普生酯的技術路線 第三十七張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月5.4 布洛芬(ibuprofen)酶法拆分 +ROH, Lipase非水介質產品分離水解消旋S-布洛芬非水相酶促酯化拆分布洛芬的技術路線 第三十八張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月 酶促選擇性水解布洛芬酯的技術路線 第三十九張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月 (S)-布洛芬的提取工藝 水解反應液鹽酸酸化石油醚提取水相有機相丟棄5% NaOH溶液反應水相有機相鹽

18、酸酸化石油醚提取水相有機相丟棄S(+)-布洛芬R(-)-布洛芬乙酯布洛芬消旋乙酯第四十張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月5.5 酮洛芬(Ketoprofen) 酶法拆分+ROH, Lipase產品分離水解消旋非水相酶促酯化拆分酮洛芬的技術路線 第四十一張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月乙醇乙醇Novozym 4351,2-二氯丙烷總產率：60%Novozym 4351,2-二氯丙烷OCOOHOCOOEtOCOOHOCOOHOCOOHOCOOHOCOOR(+)-1, (500 g)(-)-2, ee 55% (322 g)(+)-1, ee 77% (209 g)(+)-1, (

19、209 g)(+)-1, ee 38% (418 g)(+)-1, ee 96% (209 g)(-)-2, ee 20% (232 g)大規模的制備（S）-酮基布洛芬 第四十二張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月OCOOHOCOOROCOOHOCOOROCOONaOCOOR+酯化lipase，水解分離有機相水相消旋化1234+酶促選擇性水解酮洛芬酯的技術路線 第四十三張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月應用例6L-苯丙氨酸的酶法制備 第四十四張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月6.1 L-苯丙氨酸的性質用途 苯丙氨酸純品為白色粉末，有苦味，微溶于醇，不溶于苯，熔點283，比

20、旋光D25=34.4（c=1，H2O）。25時在水中溶解度是2.97g/100g。等電點為pH5.48。結構式： L-苯丙氨酸是人體必需的八種氨基酸之一，作為一種營養增補劑，是配制氨基酸輸液和制劑及氨基酸營養食品的主要成份，L-苯丙氨酸目前最大的用途是用于天苯二肽甜味劑的合成，其中阿斯巴甜的世界銷量為4萬噸/年。阿斯巴甜以安全、美味、低熱值、高甜度而成為優秀的無糖甜味劑。 第四十五張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月6.2 L-苯丙氨酸的酶法制備路線 苯丙酮酸轉氨酶酶法 第四十六張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月 肉桂酸酶法(苯丙氨酸解氨酶（PLA） ) 芐基海因酶法橫關健三等以

21、苯甲醛和海因為原料合成得到DL-芐基海因，在L-海因酶和N氨甲酰水解酶的作用下酶法水解得到L-苯丙氨酸，該路線的關鍵是前體芐基海因的低成本制備和高活性L-海因酶的篩選。 第四十七張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月苯丙酮酸脫氫酶法 以苯丙酮酸為前體，通過還原性氨化作用合成L-苯丙氨酸。1987年，Asano等人采用從自然界中分離到的尿素芽孢八疊球菌（Sporosurcina ureae）SCRC-R04所生產的高活性苯丙氨酸脫氫酶，與用于輔酶NADH再生的甲酸脫氫酶組成共軛反應體系，L-苯丙氨酸產率達到116g/L，轉化率可以達到89%。工藝路線示意如下：第四十八張，PPT共六十四頁，創

22、作于2022年6月藥用氨基酸： L-色氨酸、 L-蛋氨酸等 1969年日本千鈾一郎首先在工業上應用固定化氨基酰化酶拆分DL-氨基酸獲得成功。被稱為酶工程的開始。有些氨基酸發酵法很難，酶工程方法是目前推崇的方法第四十九張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月天冬氨酸轉氨酶催化轉氨反應生產L-苯丙氨酸 以苯丙酮酸和L-天門冬氨酸為原料，用天冬氨酸轉氨酶催化轉氨反應，生成 L-苯丙氨酸和草酰乙酸，草酰乙酸脫羧生成丙酮酸和二氧化碳。反應式右圖。 L-天冬氨酸 E.coli SW0209-31第五十張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月應用例7酶法制備D-氨基酸 第五十一張，PPT共六十四頁，創作

23、于2022年6月7.1 D-氨基酸的應用 （1）多肽抗生素 短桿菌肽 A 第五十二張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月生長抑制素八肽類似物(oxtreotide)，用于治療VIP瘤、類癌綜合癥及胃泌素瘤等 醋酸奧曲肽(sandostatin acetate，商品名：善得定),用于治療肢端肥大癥、胰瘺、腫瘤激素性腹瀉的肽激素分泌失調、非腫瘤性腹瀉，治療胃切除后發生的腹瀉綜合癥。 第五十三張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月 半合成抗生素 以D-HPG或D-PG為側鏈的半合成抗生素，因其肽鍵很難被-內酰胺酶作用從而具有較高的穩定性，而且具有抗菌譜廣、毒性小、過敏性低、吸收快、血濃度高、

24、藥力持續時間長、口服效果好等遠優于青霉素G的藥理性能。第五十四張，PPT共六十四頁，創作于2022年6月 肽類甜味劑具有很高的商業價值。目前市售的天苯二肽（商品名阿斯巴甜，aspartame）是一種優良的甜味劑，其甜度為蔗糖的200倍，適用于肥胖癥、糖尿病和心血管病人食用。但它不適合苯丙酮酸尿患者，并且對酸堿和溫度穩定性差，限制了其在食品領域的廣泛應用。由D-Ala與L-Asp反應合成得到的天丙二肽（商品名阿力甜，alitame），其甜度為蔗糖的2,000倍，且對熱和酸堿穩定，可廣泛適用于食品工業、日用化學工業作甜味劑，具有極好的市場前景。1983年由Brennan T.M.獲得的阿力甜的美國專利，目前已在澳大