生物酶催化合成手性化合物.ppt

生物酶催化合成手性化合物及其固载化研究,SeminarII,学生：张慧东导师：李灿,2004.9.18,生物分子皆具有手性。手性药物，香料，食品添加剂等精细化学品的合成是目前有机化学和催化化学的前沿研究方向。此外，手性非线性功能材料和手性仿生材料的研究也受到人们重视。,手性,100,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,pp79,获得手性化合物途径：拆分衍生化学手性催化生物酶催化生物酶催化的优越性(与化学催化相比)：催化条件温和催化效率高1010倍高选择性(底物，区域，位点，立体)低能耗绿色过程,酶活性位特点：三维立体结构位于酶分子表面的一个裂隙内由几个氨基酸组成，占酶分子体的2具有柔性和可运动性底物与酶以次级键结合催化为诱导契合机理,合成手性化合物的酶的比例(系统命名),所有酶催化不对称反应脂肪酶催化不对称反应,酶催化的不对称反应发表的文章数,脂肪酶来源,手性酸醇胺酯酰胺,脂肪酶,水解,酯化,动力学拆分,酯化水解偶合其他反应,动力学拆分-酯化,JOC,2003,68,6899,动力学拆分-酯化,Ee%95%T.2002,58,2973.,动力学拆分-水解,动力学拆分-偶合加氢和外消旋化反应,Pd/C和Lipase偶合，底物定量转化为纯手性产物O.L.2001.3.4099.,去对称化,水解酯化,针对内消旋底物只与一侧反应选择性与酶有关产物对称面消失产物产生手性理论产率100%,去对称化-水解,酶选择性的水解一个酯基产率57,ee99%.JOC,2004,69,2478.,去对称化-酯化,JOC,2002,67,411,用EtO-，可避免产物的消旋化.,酶催化的不足：稳定性差易失活催化过程的操作范围通常较窄通常仅在水溶液中表现出高活性分离循环使用较难,解决方法：,从生物角度考虑，生物培养生物筛选生物工程改造利用化学的优势，化学修饰固载化,酶的固载化：包囊吸附共价键合膜反应器超临界流体离子液,固载化-包囊,酶存在下，酸碱催化水解硅酯Si(OR)4与RSi(OR)3之比为1:5，形成疏水空穴热稳定性增加活性增加28倍；循环20次，保留70活性。,Adv.Synth.Catal.2001.343.711,T.A.2002,13,2039.,固载化-吸附,Alcohol,Acetate,Lipases,Time,h,Yield%,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,固载化-膜反应器,聚酰胺膜：固载酶不对称反应分离产物渗透水保留微乳,膜反应器96%ee未固载98%ee两相反应90%ee,BioEng2003,84,677.,固载化:超临界流体和离子液,Chem.Commun.2000,1367.,J.M.C.A.2004,214,113.,IonicLiquids,总结,酶(脂肪酶)水解或酯化外消旋底物动力学拆分内消旋底物去对称化固载化可提高稳定性和活性对不对称诱导影响不大,1.扩充反应和底物的类