生物酶催化合成手性化合物课件

1、生物酶催化合成手性化合物及其固载化研究Seminar II学生：张慧东导师：李灿2004.9.18镜平面对映体 A对映体 B 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, pp793504526147068129341180133017182000030060090012001500180021001993199419

2、951996199719981999200020052008(Unit: 100 million $)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)低能耗绿色过程氧化还原酶(细胞)11%裂解酶及其他酶10%脂肪酶25%其他水解酶2%酯酶15%氧化还原酶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手性酸 醇 胺 酯 酰胺脂肪酶动力学拆分去对称化水解酯化动力学拆分 酯化 水解

3、偶合其他反应针对外消旋底物选择其中一种构型反应保留另一种构型选择性与酶有关理论转化率50动力学拆分-酯化JOC, 2003, 68, 6899动力学拆分-水解一步法制备两类有价值的中间体b-胺基酸和b-内酰胺(Ee%98%) O.L. 2003, 5, 1209.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

4、 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微乳：有机相含底物大反应界面水相萃取产物膜反应器96%ee未固载98%ee两相反应90%eeBioEng 2003, 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.Ionic Liquids1.扩充反应和底