酶催化在制药领域的应用实例.ppt

一、氨基酸的制备,1,）食品添加剂,阿斯巴甜（,L-,天冬氨酰,-L,苯丙氨酸甲酯）,2,）饲料添加剂,（蛋氨酸、赖氨酸、色氨酸）,3,）医药领域,复合氨基酸输液,非蛋白氨基酸,牛磺酸,-,解热镇痛,羟化脯氨酸,-,坏血病,-,氨基己酸,-,止血,-,氨基丁酸,-,脑障碍和癫痫,其他药物前体,L-,脯氨酸,-,胆碱酯酶抑制剂,L-,缬氨酸、,D-,苯甘氨酸、,D-,对羟基苯甘氨酸,-,抗生素,L-,苯丙氨酸,-,HIV,蛋白酶抑制剂；紫杉醇,L-,苯丙氨酸的酶法制备,用途：营养增补剂，抗病毒、抗癌新药；,1.L-,氨基酸的制备,1,）,苯丙酮酸转氨酶法,以,苯丙酮酸,为前体，,L-,天冬氨酸,为氨基 供体,转氨酶,L-,天冬氨酸,+,苯丙酮酸,L-,苯丙氨酸,+,草酰乙酸,2),苯丙氨酸解氨酶法生产,以,反式肉桂酸,为前体，由,苯丙氨酸解氨酶,氨化,3),苄基海因酶法,海因酶是一种使海因及其,5-,取代衍生物,开环生成,N-,氨甲酰基,-,氨基酸,的酶,属于水解环酰胺键的一类,酰胺水解酶,。,海因酶催化底物的光学活性不同,分为,D-,型、,L-,型和,DL-,型三种,4,）,苯丙酮酸脱氢酶法,NH3,苯丙酮酸,L-,苯丙氨酸,通过与甲酸脱氢酶反应体系相偶联，使辅酶,NADH,得以再生。,5,）酶催化拆分,外消旋氨基酸的,-,氨基经乙酰化或羧基酰胺化,后，用,酰化酶、羧肽酶或氨肽酶,等水解由,L-,氨基酸形成的酰胺键，将,L-,氨基酸游离出来，与不能水解的乙酰,D-,氨基酸实现分离。,2,、,D-,氨基酸,多肽类抗生素及其他含,D-,氨基酸的肠胃药、腹泻药、酶抑制剂、止痛镇痛药等。,含,D-,丙氨酸的阿力甜,(,天丙二肽,),，,D-,缬氨酸合成的缬氨酸杀虫菊酯。,1,）酶催化拆分,2,）微生物或酶选择性降解法,利用微生物或酶选择性地优先降解,L-,氨基酸来去除,L-,型异构体。,不对称降解制备获得的,D,型氨基酸有：,Met,、,Val,、,Leu,、,Ile,、,His,、,Trp,、,Glu,、,Pro,等。,3,）,D-,氨基酸转氨酶法,D-,氨基酸转氨酶，,D-氨基酸作为氨基供体。,-,酮酸作为氨基受体。,4,）海因酶法,二、手性,2-,芳基丙酸,2-,芳基丙酸类抗炎药是一类重要的非甾体消炎镇痛药，,布洛芬,(1),、萘普生,(2),、酮洛芬,(3),、氟比洛芬,(4),、氟诺洛芬,(5),吲哚洛芬,(6),1,）,微生物或酶立体选择性水解,2-,芳基丙酸酯,脂肪酶水解产生,(S)-,芳基丙酸。,2,）腈、酰胺的酶水解,主要两条路线,腈水解酶,(nitrilase),直接立体选择性水解拆分,2-,芳基丙腈为光学纯的,2-,芳基丙酸；,腈水合酶,(nitrilehydratase),和酰胺酶,(amidase),立体选择性水解拆分消旋,2-,芳基丙腈制备,(S)-,芳基丙酸。,酶催化水解芳基丙睛（酰胺）,3,）酶催化酯化,4,）酶催化氧化,利用氧化还原酶直接由芳烃氧化制备,5,）微生物去消旋。,三、手性环氧化物及手性醇,环氧化物及其开环邻二醇是重要的手性中间体（称为,手性砌块,）。,1,）生物环氧化不对称合成途径,直接加氧合成途径,通过,单加氧酶,类的催化,直接将氧原子加到底物烯烃双键上从而形成环氧化物。,间接环氧合成途径,通过酶反应催化或微生物细胞转化生成环氧化物的手性前体物质，如手性醇等，然后合成手性环氧化物。常用的酶主要为,醇脱氢酶、过氧化物酶、卤代醇环氧化物酶,等。,2),环氧化物水解酶,环氧化物水解酶能,选择性水解特定构型的环氧化物,并生成相应的,二醇,因此,既可以利用该酶水解消旋的环氧化物，获得,单一手性的环氧化物,外,，,也可获得,单一构型的邻二醇,化合物,五、,-,内酰胺类抗生素,6-,氨基青霉烷酸,7-,氨基,-3-,脱乙酰氧基头孢烷酸,六 天然产物的生物转化与结构修饰,(1),解决天产药物的来源问题，把相对价廉易得的化合物转化为稀缺的、更有价值的化合物。,(2),提高活性、降低毒性、及改善其他药效学性质。,(3),产生新的活性,麻黄碱的生物合成途径，通过丙酮酸脱羧酶，将丙酮酸脱羧，而后与苯甲醛缩合成苯基乙酰基甲醇。,1.,半生物转化,(,1),利用全细胞转化,:,利用酵母直接进行生物转化,R-PAC,(2)利用部分纯化的,PDC,转化,2.,直接生物转化,以,1-,苯基,-2-,甲胺基丙酮作为底物进行，从自然界中筛选特定的微生物转化得到四种不同构型的麻黄碱。,鬼臼毒素由于毒副反应比较严重,水溶性差无法用于临床，引人糖苷 而得到衍生物依托泊苷和替尼泊苷，降低了毒性而成为抗癌药用于临床。,雷公藤甲素的结构修饰,结构修饰涉及开环反应，羟基化，另外还观察到糖苷化反应。,17,种产物中,11,种为新化合物，除,19,位羟基化产物外，大多数转化产物表现出较弱的毒性。,Rg1,、,Rg3,、,Rh1,、,Rh2,等含量极少,为稀有人参皂苷,。,某些稀有人参皂苷、次级苷、苷元对于细胞凋亡的保护、逆转白血病细胞耐药、抑制肿瘤细胞的增殖具有更强的效应。,人参皂苷的结构修饰,