酶促反应在有机合成中的应用.ppt

Page1，在有机合成中的生物转化，biotification，Page2，内容，介绍酶在特性酶催化的有机反应工业中的应用，Page3，对酶的第一印象：酶是不稳定的酶价格昂贵的酶只对天然基质起活性酶的作用，酶是什么？ 和有机化学没什么关系吗？ page 4，1952年Kendall，Reichstein和Hench发现类固醇的抗炎作用而获得诺贝尔奖的1952年，用化学方法以牛胆汁中的deoxycholicacid为原料合成cortisone，反应共需31步，制品的利用1952年Rhizopusarrhizuz发生的hydroxylase，将反应过程缩短到11步，产品售价为每克$6。 1980年用变异的Mycobacterium降解植物油中的固体醇作为原料，产品价格为每克$0.46。 例如，类固醇合成技术的发展：酶反应在有机合成中的重要作用，Page5，酶是什么？ 酶是活性细胞产生的一种具有催化功能的生物分子，故又称生物催化Biocatalysts。 大多数酶都是蛋白质。 Page6，酶与一般催化剂的共性，1，用量少催化效率高2，化学反应的速度可以改变，但化学反应的平衡不能改变。 3、酶能稳定基质形成的过渡状态，降低反应的活化能，加快反应的进行，Page7，(二)，酶的特性，1 .高效-酶是非常有效的催化化化学催化剂：0.11%mol生物催化剂： 10-310-4%mol，酶的催化作用使反应速度提高106-1012倍。 例如，过氧化氢分解2H2O22H2O O2用Fe催化，效率为6*10-4mol/mol.S，过氧化氢酶催化，效率为6*106mol/mol.S . 淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶催化淀粉水解65c。 page 8，2，2 .反应条件温和，酶促反应一般在pH5-8水溶液中进行，反应温度范围为20-40C。 高温和其他严酷的物理或化学条件导致酶失活。 3 .环境接受，生物催化剂为环境友好试剂，完全可分解，page 9，4 .酶互相兼容，一些生物催化反应可在同一反应器中催化多个连续反应，5 .酶的高度选择性，酶的特异性，酶催化生物化学反应时对基质的选择性，Page10，共性：用量酶的性质：特性：高效-化学催化剂：10.1%mol生物催化剂： 10-310-4%mol，反应速度1061012倍的反应条件温和，环境友好酶互相具有高选择性-化学、区域、立体选择性、Page11、(1)化学选择性、A.deRaddt； Klempier，n； J.chem.soc.perkinTransI，1992，137唯一识别催化基团，其他敏感基团不受影响。Y:41%、Y:92%、Y:41%、Page12、(二)区域选择性、选择性作用多官能化合物之一基团、OttoMeth-Cohn、Mei-XiangWang、j.chem.SOC.Perkin.trans1. 1997.3197、effeer Obwald，s.synthesis.2001，12.1866 .Page13，(3)立体选择性，1 .不对称，Page14，MasahiroYokoyama，HirimichiOhta，tetrahedron : asymmetric y.1993，和Liu，C.-S . Li，j.- s.tetrahedron : asymmetric y 2001，12，3367 .前手性腈的不对称，Page16，2 .消旋体的生物变换，a .动力学分割，page 16，消旋体的动力学分割，Mei-XiangWang，GangLu，ti vanLangen，L.M . Sheldon，r.a.bio technol.bioeng.2002，79，356 .Page17，b .动态动力学分割，Page18，消旋体的动态动力学分割，K.Yamamoto，K.Oishi，I.Fujimatsu，Appl.Environ.Microbiol 是有机化学和生物学密切相关的交叉学科。 符合绿色化学的发展方向。三、酶催化剂有机合成反应、Page20、酶催化剂的有机反应类型、水解反应氧化反应还原反应C-C键形成反应、Page21、区域选择性酯水解、C.Dinkel、M.Moody、C.Schultz、.ed.Engl.2001，40， 3004 .Page22酯酶的动态动力学分析，Page23，区域选择性酯化，M.Schudok，G.Kretzschmar，tetrahedron lett.1986，38，387 .Page24，不对称，G.M.Ramos-Tombo，x.bb O.Ghisalba，tetrahedron lett.1986 27，5707 .Page25，不对称，T.Sugahara，K.Ogasawara，Synlett，1996，319 .Page26，动态动力学分割，M.T.Reetz，K.Schimossek 668 .Page27，氨基水解酶制备非天然氨基酸，M.Beller M.Eckert，H.-P.Rebenstock，E.W.Holla，chem.EUR.j.1998，4，935 .Page28，环氧水解：Page29，体会聚集的特例，Page29 一般来说，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD(H)是辅助因子。 Page31，辅助因子再生周期，M.Wolberg，W.Hummel，M.Muller，Angew.Chem .int.ed.Engl.2000，39，4306 .Page32，还原：Y.Naoshima，H.Hasegawa，T.Nishiyama a.nakamura bull.chem.SOC.JPN.1989，62，608 .Page33，氧化酶制手性内酯，I.J.Jakovac，H.B.Goodbrand，K.P.Lok，J.B.Jones，j.am.chem.SOC.1982，104 叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔叔Page36酶催化剂的Baeyer-Viliger氧化、S.Rissom、U.Schwarz-Linek、M.Vogel、U.Kragl、tetrahedronasymm.1997、8、2523 .S.M.Roberts、P.W.H.Wan， j.mol.cata.b:enzyme.1998、4 111 .Page37、C=C双键还原反应、Page38、C-C键形成反应、醛缩合反应、迈克尔加成反应、婚姻反应、Page39、 Aldolases根据作用基质的不同分为4种，acetaldehyde-dependentaldolases，Glycine-DependentAldolases，Page40，Aldolase根据手性活性中心的作用方式分为2种，Page41， 苹果酸催化立体选择性的c-c键形成反应，W.-D.Fessner，G.Sinerius J.Badia，J.Aguilar，Angew.Chem .int.ed.Engl.1991，30，555 .P.M.St.Hilaire，m.meld ases .ed.Engl.2000，39，1162 .Page42，一锅法制备二羟手性化合物，R.Schoevaart F.vanRantwijk，R.A.Sheldon，.chem.2000，65，6940 昂贵的DHAP管制催化剂应用，Page44，M.Sugiyama，Z.Hong，L.J.Whalen，C.-H.Wong，adv.synh.cata.2006，348 2555-2559 .page 45，2001，Schurmann， Sprenger发现了fructose6-phosphate(FSA )，J.Am.Chem.Soc .2007，129 (47 )，14811-14817，Page46，G.DeSantis，J.Liu，D.P.Clark，C.-H.Wong，biorg 4352 .伐他汀手性合成子，Page47，J.Liu，G.DeSantis，C.-H.Wong，can.j.chem.2002，80，643-645，基质工程的选择性，Page48，酶促进D-A反应，H.Oikawa T.Kobayashi，k Y.Suzuki，A.Ichihara，.chem.1998，63，8748 .Page49，加成反应，氰醇的合成，Page50，酶的缺陷，1， 酶催化反应只能得到一个构型(l型或d型)的光学产物2，酶常存在底物或产物抑制现象，引起反应转化率下降、产能下降等问题3，极端pH、高温和高盐浓度反应体系使酶钝化，可能失去部分或大部分催化活性4， 存在大量的氧化还原酶、转氨酶等反应物测定辅助因子，表达催化活性，限制了其在许多有机合成反应中的应用。 5、酶通常在水溶液中实施催化活性，许多有机化学反应中使用的溶剂是非水溶性有机溶剂。Page51、工业生物转化法丙烯酰胺(MitsubishiRayon )、生物转化的工业应用、Page52、工业生物转化法烟酰胺或烟酸(Lonza )、3000t/y、Page53、工业生物转化法非天然氨基酸(Degussa ) Page54工业生物转化法非天然氨基酸(DSM )、Page55、工业生物转化法的胱氨酸中间体(Lonza )、Page56、工业生物转化法的手性胺(BASF )、Page57、抗生素工业中的生物催化反应、Page58、制造7-ACA : Page59赖氨酸(Toray):10000t/a，Page60，药物中间体： Anti-HIV，GlaxoWellcome，Page61，diltiazem中间体(andeno ):page 62，生物催化剂在有机合成和制药工业中的应用尚处于初步阶段，总结生