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1、课 题 综 述手性化合物的酶法合成与拆分系 院 药学院 专 业 09制药工程 学 号 0945253233 姓 名 章传义 二零一二年四十一月十五日1 / 20摘 要手性是三维物体的基本特性，手性又称不对称性。如果一个物体不能与其镜像重合，该物体就称手性物体。这两种互成镜像的形态被称为对映体，手性分子的立体构型即为对映体结构。由于手性化合物的两种对映异构体通常具有不同的生物活性，因此制备对映体纯的手性化合物在生命科学、药物化学、精细化学、材料化学等领域具有重要意义。其中酶法手性化合物的制备（包括酶法不对称合成及外消旋体的不对称合成）具有立体专一性强、拆分效率高、产生条件温和、无环境污染等特点，
2、在化学工艺中的应用越来越广，主要在两个方面：第一方面作为常规催化剂，合成高e.e.（对映体过量）值和好收率的单一对映体；第二个方面是用于消旋体拆分，就是用酶把两个对映体分离开来。1本文综述了以酶作为催化剂，进行手性化合物合成的研究进展。关键词：手性化合物；酶；合成与拆分chiral compound of the compound of enzyme synthesis and splittingAbstractChirality is a three-dimensional object of the basic characteristics, chirality palmtop asym
3、metry. If an object cant coincide with the mirror, The objects in the hands of the objects. The two mutually into the mirror of forms are called for the hands of terrorists and three-dimensional style for the construction of a compound of hand. the nature of the two businesses are often different fr
4、om the body of the activity and prepare for the pure chemical compounds in life science, medications chemical, fine chemistry， material chemical and other areas of great significance. these enzyme the hands of the compound （ include preparation of the enzyme synthesis is symmetric and external and t
5、he synthesis of the asymmetry ）a solid professional nature is strong, high efficiency, a mild conditions and environmental pollution and other features, The chemical process the application of more widely, primarily on two fronts ：the first way as general catalyst, into high e. e. （ to the body exce
6、ssive ） value and that the yield to the body of a single; the second aspect is to use the split, that use enzyme separation the two of the physical.The text summarize use enzyme as catalgst .conductmicroma about chiral compound composite.Key Words：Chiral compound; enzyme; synthesis and split目录摘 要IAb
7、stractII引 言11 手性化合物的性质和意义21.1 手性化合物的性质21.2 手性化合物的意义22 生物催化合成手性化合物的研究进展壳的利用现状42.1单一对映体手性化合物的制备方法42.2 生物催化合成手性化合物的研究进展42.2.1医药领域42.2.2精细化学品领域52.2.3材料化学53 生物催化手性化合物合成中的应用53.1手性化合物的拆分53.1.1水解反应63.1.2酯化反应73.2 手性化合物的催化合成83.2.1氧化还原反应83.2.2 氨基转换反应93.2.3加氨反应104 结语与展望11结 论12参考文献13引 言手性是由于碳原子4个化学键上连有不同的集团而造成整个
8、分子的不对称性，是自然界的基本属性之一。手性化合物是含有手性碳原子的化合物，以专一性和特异性作为最显著的特征【2】，在漫长的分子进化过程中，手性选择成为生物进化的基础，构成生命的的基础物质核苷酸、氨基酸、单糖以及由它们组成的大分子如蛋白质、DNA都具有手性，这使得生物体能高度的选择识别特定的分子，进行各种反应。凡是手性分子，必有互为镜像的构型。互为镜像的两种够行的异构体叫做对映体。这两个对映体不仅具有不同的光学性质和物理化学性质而且具有不同的生物活性。近年来，手性化合物的制备已成为国内外热门研究课题之一。传递手性给一个分子有很多种不同的途径，人们最感兴趣的是生物催化，因为生物催化有非常高的的立
9、体选择性，它在手性化合物（制药、精细化学品、材料科学）制造中得到广泛的应用，而且生物催化技术可变成本低，容易大规模生产，成本效益比更好【3】多项研究已证明酶作为催化剂与化学试剂相比具有更多优点。它的催化条件温和，在接近中性的水溶液和室温下就可以完成催化反应；有很高的催化效率，比化学催化反应高1010倍【4】，尤为重要的是，酶催化具有高度的底物、区域、位点和立体化学性，因此副产物少产率高【5】故酶催化合成手性化合物又称“绿色合成”，其主要方法有酶法拆分和酶法不对称合成两种。1 手性化合物的性质和意义1.1 手性化合物的性质手性是指一个物体不能与其镜中的影像重合，就如同人的左右手，彼此互为实物与镜
10、像的关系但不能重叠。自然界中很多物质都是具有手性的，天然存在的糖都是D型的，氨基酸是L型的，蛋白质和DNA是右旋的，因此手性是自然界的基本属性之一。【6】有机化合物是含碳的化合物，一个碳原子的最外层上有四个电子，若以单键成键时，可以形成四个共价单键，共价键指向四面体的顶点，当碳原子连接的四个基团各不相同时，与这个碳原子相连接的四个基团有两种空间连接方式,这两种方式如同左右手，互为“镜像”，也是不能完全叠合在一起的，因此，这样的分子叫做“手性分子。这种构成手性关系的分子之间，把一方叫做另一方的“对映异构体”。许多有机化合物分子都有“对映异构体”，即是具有“手性”。构成生物体的许多有机化合物都有“
11、手性”。如-氨基酸，在碳连接有一个羧基、一个氨基、一个烃基和一个氢原子（或一个不同于前边的烃基），由这些手性氨基酸组成的蛋白质也就与“手性”有密切的关系，因此，生命生理活动中的许多现象与“手性”密不可分。手性物质具有一特殊性质旋光性，将纯净的手性物质的晶体，或是将纯净的手性物质配成一定浓度的溶液，用平面偏振光1照射，通过手性物质的偏振光平面会发生一定角度的旋转，这称为旋光性。这种偏振光的平面旋转可左可右，以顺时针方向旋转的对映体，称为右旋分子，用“+”或“d”表示；以逆时针方向旋转的对映体，称为左旋分子，用“-”或“l”；如果将互为对映体的手性物质等物质的量混合后，以偏振光照射，而偏振光不发生
12、旋转，称为外消旋体或外消旋混合物，另外，许多物质分子中并不是只有一个决定手性的碳原子，在分子内也会存在互为对映体的碳原子，这样的分子如果用偏振光照射，偏振光也不会发生旋转，称之为内消旋体，因为是分子内部的互为对映镜像原子对偏振光的旋转相互抵消，而使偏振光的旋转不被检出。1.2 手性化合物的意义手性物质的对映体之间有许多相同的理化性质，如熔点、溶解度、发生相同类型的化学反应等等，但也有一些理化性同有极大的差异，如旋光性、气味、与手性物质相互作用产生不同的产物，特别是许多与生物体密切相关的生化反应中，均和物质的手性相关联，就是因为生命活动的生化反应与有机物的手性相关性，目前对物质的手性、物质的手性
13、反应以及物质的手性合成和分离等，对人类来讲具有不可轻视的重大意义。由于手性物质的不同对映体对生物体的生理活性不同，那分离和合成出纯净的对映体就是人类梦昧以求的事业。但是大自然并没有给予我们现成的恩赐，只给我们人类一些提示纯净的手性物质在大自然中含量有限，甚至极其稀有，人类知道了它们的用途，大量需要时，就得由人工合成，而工业合成的对映体，得到的是两种对映体的1:1混合物，即是外消旋体，由于对映体之间理化性质的相近，使我们要真正得到纯净的一种对映体，目前对我们人类来说还有不少的合成和分离上的难题需要解决。当一种对映体有益的生理活性被发现，并开始使用，就需要大量生产，而在工业合成中，不能得到单一的对
14、映体，一方面，有一半没有生理活性将成为废物，浪费原料、增加产品成本，难实现规模化生产，另一方面，若是有一半在生理活性方面有害，使用时就得不偿失。“手性分子”对生命生理活动有其特殊的活性，以期今后能找出对癌症和一些目前难症的药品，也期望“手性分子”合成和分离的大工业化，能制造出利于细菌利用。“手性分子”作为高分子聚合物的单体，用以合成易降解高分子合化物，减少环境污染。2 生物催化合成手性化合物的研究进展2.1单一对映体手性化合物的制备方法单一对映体手性化合物的制备可通过很多途径实现如物理法、化学法，生物合成与转化等而采用哪种方法需要选择。拆分是制备手性化合物最经典的方法。拆分分为物理拆分（机械分
15、离、结晶、手性色谱柱分离等）、化学拆分和生物拆分（直接诱导结晶、动力学拆分）。【7】外消旋化合物拆分是目前手性药物制备的经典方法和主要途径。其缺点是需要先合成外消旋的目标产物，单次拆分的最高效率不超过50%另一对映体若是拆分废物则须有适当的消旋方法【8】。“化学不对称合成”是指在不对称催化剂作用下，利用化学反应动力学和热力学不对称进行单一对映体合成。它是近年来有机化学的研究热点，发展迅速。它虽然工艺简单，但适用范围有限，因需要手性试剂、手性催化剂、或手性溶剂、成本高。【9】还有就是手性催化剂往往是含有重金属的可能造成对环境的污染，同时催化反应需要很高的氢气压，能耗高，且产物非天然型。生物合成和转化是利用生物催化剂（酶）催化的反应，包括外消旋体的拆分和不对称合成，由于酶有非常 高的立体选择性，故催化效率高，副反应少，同时它可以通过减少溶剂量，热量来减轻对环境的影响。由此可知生物合成有更多的优点，更适合大规模工业化生产。2.2 生物催化合成手性化合物的研究进展随着人们对手性化合物研究的不断不深入，其在各个领域的作用也越来越明显，近年来各类旋光性化合物的制备、合成、性能和外消旋体得手性拆分方面的研究相当活跃，已成为国内外许多
