1、生物酶催化合成手性化合物及其固載化研究生物酶催化合成手性化合物鏡平面對映體 A對映體 B 生物分子皆具有手性。手性藥物，香料，食品添加劑等精細化學品的合成是目前有機化學和催化化學的前沿研究方向。此外，手性非線性功能材料和手性仿生材料的研究也受到人們重視。 手性100鏡平面對映體 A對映體 B 生物分子皆具有手性。手性藥沙利多胺 (Thalidomide)*沙利多胺 (Thalidomide)*全世界手性化合物需求逐年上升Chem. & Eng. News, 2001, Vol. 79, No. 40, pp79350452614706812934118013301718200003006009

2、0012001500180021001993199419951996199719981999200020052008(Unit: 100 million $)全世界手性化合物需求逐年上升Chem. & Eng. New獲得手性化合物途徑：拆分 衍生 化學手性催化 生物酶催化生物酶催化的優(yōu)越性(與化學催化相比)：催化條件溫和催化效率高 1010倍高選擇性(底物，區(qū)域，位點，立體)低能耗綠色過程獲得手性化合物途徑：酶活性位特點：三維立體結(jié)構位于酶分子表面的一個裂隙內(nèi)由幾個氨基酸組成，占酶分子體的2具有柔性和可運動性底物與酶以次級鍵結(jié)合催化為誘導契合機理酶活性位特點：氧化還原酶(細胞)11%裂解酶及

3、其他酶10%脂肪酶25%其他水解酶2%酯酶15%氧化還原酶4%蛋白酶18%腈水合酶5%加氧酶10%合成手性化合物的酶的比例(系統(tǒng)命名)氧化還原酶(細胞)11%裂解酶及其他酶10%脂肪酶25%其他 所有酶催化不對稱反應 脂肪酶 催化不對稱反應酶催化的不對稱反應發(fā)表的文章數(shù) 所有酶催化不對稱反應酶催化的不對稱反應發(fā)表的文章數(shù)脂肪酶來源脂肪酶來源手性酸 醇 胺 酯 酰胺脂肪酶動力學拆分去對稱化水解酯化手性酸 醇 胺 酯 酰胺脂肪酶動力學拆分去對動力學拆分 酯化 水解 偶合其他反應針對外消旋底物選擇其中一種構型反應保留另一種構型選擇性與酶有關理論轉(zhuǎn)化率50動力學拆分 酯化 水解 偶合其他反應針對外消旋

4、底物動力學拆分-酯化JOC, 2003, 68, 6899動力學拆分-酯化JOC, 2003, 68, 6899動力學拆分-酯化Ee%95% T. 2002, 58, 2973.40%yie, 93%eeT.A. 2002, 13, 511.動力學拆分-酯化Ee%95%40%yie, 93%eeT.動力學拆分-水解一步法制備兩類有價值的中間體b-胺基酸和b-內(nèi)酰胺(Ee%98%) O.L. 2003, 5, 1209.動力學拆分-水解一步法制備兩類有價值的中間體動力學拆分-偶合加氫和外消旋化反應Pd/C和Lipase偶合，底物定量轉(zhuǎn)化為純手性產(chǎn)物 O. L. 2001. 3. 4099.動力學

5、拆分-偶合加氫和外消旋化反應Pd/C和Lipase偶合去對稱化 水解 酯化針對內(nèi)消旋底物只與一側(cè)反應選擇性與酶有關產(chǎn)物對稱面消失產(chǎn)物產(chǎn)生手性理論產(chǎn)率100%去對稱化 水解 酯化針對內(nèi)消旋底物去對稱化-水解酶選擇性的水解一個酯基產(chǎn)率57, ee99%. JOC, 2004, 69, 2478.去對稱化-水解酶選擇性的水解一個酯基去對稱化-酯化JOC, 2002, 67, 411用EtO-，可避免產(chǎn)物的消旋化.去對稱化-酯化JOC, 2002, 67, 411用EtO-酶催化的不足： 穩(wěn)定性差 易失活 催化過程的操作范圍通常較窄 通常僅在水溶液中表現(xiàn)出高活性 分離循環(huán)使用較難酶催化的不足： 解決方

6、法： 從生物角度考慮， 生物培養(yǎng) 生物篩選 生物工程改造利用化學的優(yōu)勢， 化學修飾 固載化 解決方法： 從生物角度考慮， 生物培養(yǎng)酶的固載化： 包囊 吸附 共價鍵合 膜反應器 超臨界流體 離子液酶的固載化：固載化-包囊酶存在下，酸堿催化水解硅酯Si(OR)4與RSi(OR)3之比為1:5，形成疏水空穴熱穩(wěn)定性增加活性增加28倍；循環(huán)20次，保留70活性。Adv. Synth. Catal. 2001. 343. 711固載化-包囊酶存在下，酸堿催化水解硅酯Adv. Synth.T.A. 2002, 13, 2039.固載化-吸附Alcohol Acetate Lipases Time h Yi

7、eld% Ee Yield% Ee% PS 180 46 99 44 99 PS-硅藻土 75 45 99 46 99 PS-陶瓷 13 46 99 46 99 T.A. 2002, 13, 2039.固載化-吸附Alco固載化-膜反應器聚酰胺膜：固載酶不對稱反應分離產(chǎn)物滲透水保留微乳微乳：有機相含底物大反應界面水相萃取產(chǎn)物膜反應器96%ee未固載98%ee兩相反應90%eeBioEng 2003, 84, 677.固載化-膜反應器聚酰胺膜：微乳：膜反應器96%eeBioEn固載化:超臨界流體和離子液Chem. Commun. 2000, 1367.J.M.C.A. 2004, 214, 113.Ionic Liquids固載化:超臨界流體和離子液Chem. Commun. 200總結(jié)酶(脂肪酶) 水解或酯化 外消旋底物 動力學拆分 內(nèi)消旋底物 去對稱化固載化 可提高穩(wěn)定性和活性 對不對稱誘導影響不大總