酶在有机合成中的应用

1、酶在有机合成中的应用,制作人： 关杰雄 周建华 王天戌 梁颂辉 王芸芸 王玉海,二反应条件苛刻,一 反应产率不高,有机反应中遇到的难题,酶在有机合成中的优势,四大特点：,一 高效率,二 专一性,三 条件温和,四 调节能力,另外，对于酯水解反应，利用脂酶（PLE）进行拆解的 时候，如果水解前是手性或内消旋二脂，则酶只水解其中一个酯基，ee值达到77-88%,一、酶的选择专一性,（一）区域选择性,例如：二羧酸酯类化合物的选择性局部水解,（二 ）立体专一性,和一般的常规催化剂相比，酶在化学反应中显示了异常优越的立体选择性。某些酶可以只对特定光学特性的分子作用，而对其他分子没有影响,例如：消旋化的氨基

2、酸,消旋化氨基酸的- 氨基经乙酰化以后，用蛋白质水解酶水解。水解酶只能识别并且水解由L氨基酸形成的酰氨键。因此可以将L-氨基酸游离出来。而蛋白水解酶不能识别D-氨基酸形成的酰氨键，因此仍以乙酰氨基酸形式存在，从而达到分离的目的。,二 、对映选择性反应,酶在反应中具有很强的光学和手性识别能力，可以应用于某些光学活性物质的制造,例如： 面包酵母 面包酵母是面包中的一种发酵真菌，它可以对手性碳进行对映选择性还原，以-酮酸酯为例,在用面包酵母还原-甲基乙酰乙酸乙酯时，C3位形成S构型，C2位是R，S均有,使用面包酵母还可以制造某些光学活性化合物：,官能团异构,例如：紫杉醇（抗癌药）,三 动力学拆分,酵

3、母分解糖时，将辅酶NADP转化成NADPH，同时将羰基化合物在酵母还原酶作用下由NADPH夺取一个H，被还原成羟基，例如将乙酰乙酸乙酯在面包酵母作用下还原成S-3-羟基丁酸乙酯（将酵母悬浊液打进乙酰乙酸乙酯与乙醇的混合液中，通入空气）,以脂酶（lipase)催化手性醇为例：,利用动力学拆分，MATTSON还在CAL催化下用硫代辛酸乙酯作为酰化剂成功拆分了具C2对称性的二醇，其ee值达99%以上而且通过形成环状亚硫酸酯还能将内外消旋体分开,酶作用专一性的机制,酶分子活性中心部位，一般都含有多个具有催化活性的手性中心，这些手性中心对底物分子构型取向起着诱导和定向的作用，使反应可以按单一方向进行。

4、酶能够区分对称分子中等价的潜手性基团。 (a)“三点结合”的催化理论。认为酶与底物的结合处至少有三个点，而且只有一种情况是完全结合的形式。只有这种情况下，不对称催化作用才能实现。,胰凝乳蛋白酶结构,酶的反应机制,非酶促反应：SS#P 酶促反应： E+S ES ES# EPE+P 米氏方程： V= Vmax*S/Km+S (Km=(k2+k3)/k1) S:底物 P:产物 S#：S的过渡态 ES：酶底物中间物 EP：酶产物中间物,酶在改善反应条件中的作用,催化抗体与半抗原,抗原与抗体,他们利用这种电性互补原理在抗体结合部位引入了一个羧酸根基团,羧酸根基团在抗体影响下,吸取质子的能力增强,可用来催化-氟化酮的反应,通过夺取-氢质子而消去HF,大大降低了反应活化熵.由六个带有铵盐的半抗原形成的抗体中,四个可以起到以上的催化作用,羧酸根在生理条件下(PH=6.2)下是一个良好的碱,同位素效应表明,-氟化酮消去反应中,脱去质子的一步是决定速度的步骤,参考文献,生物化学古练权编 高等教育出版社 有机化学合成原理 催化化学吴越著 科学出版社 高分子化学林尚安等编 科学出版社 山东化工第四期 王成华 酶工程与有机合成袁其中等 有机合成基础 岳保珍，李润涛著 北医大出版社 有机合成方法研究进展古练权著 中大化工院 酶动力学 P.C.