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食品与药品
F o n rg oda dD u
20 07年第 9第 0 A卷 7期
脂肪酶在手性药物制备中的应用张中义，吴新侠(州轻工业学院食品与生物工程学院，郑州 4 0 0 郑 5 0 2)摘要：手性药物在新药中越来越受重视。生物催化具有反应条件温和、高度选择性、产物纯度高等优点。在有机相中，脂肪酶催化消旋体的拆分，为制备单异构体手性药物提供了重要的技术手段。现对利用脂肪酶的对映选择
性。区域选择性技术制备手性醇、手性胺药物中间体的研究进展作一综述。 关键词：生物催化剂；脂肪酶；酶法拆分；药物中图分类号：Q5 6 5文献标识码：A 文章编号：1 7 - 7 X( 0 7 0— 0 0 0 29 9 2 0 )70 4—4 6
Pr g e so o r s nApp ia i n o p s e r t n fCh r l u l to fLi a ei P pa a o o i a c nr i Dr gZHANG on— i Zh g y .W U n— Xi r da
( ol eo o da dB o n ie r g Z e g h uIsi t ih d sr, h n z o 5 0 2 C ia C l g F o n ie gn ei, h n z o tueo Lg tn u t Z eg h u4 0 0, hn ) e f n n t f I yAbsr c: Ch r r gsa e mo e i ora ti e d gs ta t ia d l u r r mp t n n n w r u .Bi c t yssh sma y a v n a ss c s e f c i e o a a i a n d a t ge u h a f e tv l
a tv t r mi e c i n h g e e t iy a d p rt . s l t n o c m i r g y l a ec t l sso f r n c i a o, l r a t, i h s l c i t n u iy Re o u i f a e c d d o v o r u sb i s a a y i fe sa pe el n e hn l y f rt e p e a ai n o i g ei o rc ia r gsi r a i o ve . i ri l l bo ae xc le tt c o og o h r p to fsn l—s me h r ld r u n o g n c s l nt T
h sa tc e e a r t s s me g ne a s e t n e r s n a i e e a l soft s flpa e i hee nto e e tv rr g os l c i e o e r la p c sa d r p e e t tv x mp e he u e o i s n t na i s l c i e o e i e e tv p e a a o fa c h la mi ei t r d a e nt yn e i fph r c u c s r p t n o o o nd a n n e me it si he s t sso a ma e t a . r i l h i l Ke r: b o a ayss i a e e z ma cr s u o ph r a e tc y wo ds i c tl i;lp s; n y t e ol t n; a m c u i a i i l
目前单一对映体手性药物的销售额持续增长， (ia e 1 s,E .. . )应用较多。在非水相手性药 p C3 1 13过去 1 0年手性药物的市场份额已由 2%增至 6%。物合成中，脂肪酶能催化酯水解、酯交换、氨解等 7 l 上市的合成手性药物多属外消旋体药物，其中单一反应，可拆分外消旋醇类、酸类、酯类和胺类，已光学对映体手性药物仅占 1%。多数药物中只有一成为制备光学纯手性药物的重要技术手段¨ 2】 种对映体与受体的亲和力强、活性高、疗效好、不 1酶法拆分手性药物的应用 良反应小，而另一种对映体不仅没有药效，而且可 11酶法拆分醇 .能抵消部分有效对映体的作用，甚至产生严重不良
氮杂环丙烷和邻氨基醇是制药中常见的手性药物
反应。近年单一对映体手性药物的研究不断升温。和手性砌块。 光学纯叠氮醇是合成 1氮杂环丙烷和邻一正在开发的药物中，单一对映体手性药物占 5%。氨基醇的直接原料，在手性药物合成中具有重要作 0 临床试验药物中 8%为单一对映体。 0 用。Ka at在湿氧化铝存在的条件下，用 Na H还 m l B
近年手性技术主要用于药物中问体的制备。手性原相应的氧化叠氮化合物，获得了叠氮醇外消旋体，
技术通常是对化学合成路线中某个手性中间体进行不再用假单胞杆菌脂肪酶 ( e d mo a e a i Ps u o n s c p ca对称合成或拆分，再合成单
一手性药物。酶法拆分具 l a e S i s,P L)为生物催化剂，二异丙基乙酸酯作为 p叠有副反应少，产物易分离纯化，环境污染小等优点。酰基供体，拆分了叠氮醇的外消旋体，制备出一 酶法拆分中多使用水解酶类，其中脂肪酶氮醇单体，见图 1。
收稿日期：2 0—3 2 0 70— 1作者简介：张中义 ( 9 7 ) 1 5一，男，河南信阳人，教授，食品生物技术研究E- i z a g y 7 1 3 c m mal h n z 5@ 6 .o:
T l 3 16 6 7 9 e:0 7 - 3 2 0 6
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食品与药品NaBH4。
F o n u o da dDrg
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图 3。
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di o o n l et e I P L C i prpe y ac at s S .『 O
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R=Me R=Vn 1 i mp n 1 E o -= C ) . ’ iy . P e y . l r N C( H32 -R。=Ph R=viy nl
图 1化学 -酶促合成手性 p叠氮醇 光学纯卤代醇和氰醇是重要的药物中间体，光
图 3脂肪酶催化制备对映纯㈠ .帕罗西汀前体
拆分外消旋醇时，如以乙烯酯和烷基酯作酰基学纯卤代醇能进一步生成光学活性 p氨基醇和 Y氨供体，不利于后期产物酯和底物醇的分离】 - 。若以基醇等，是合成肾上腺素和免疫刺激剂等药物的中环状酸酐为酰基供体，反应产物为酸，进入碱液水间体。光学活性氰醇及其转化产物也是合成手性药相，而未反应的醇则进入有机相，通过液 .液提取， 物和手性农药的中间体，具有广阔的开发应用前景。很容易实现酸和醇的分离，见图 4 。利用这一反
应， 卤代醇和氰醇常用的制备方法是以 P L为催化在甲苯溶液中，以固定化 C . S AL B为催化剂，戊二酸剂，以乙酸乙烯酯为酰基供体，在二氯甲烷存在的酐为酰基供体，可提高拆分制备 ( ).一帕罗西汀的效条件下生成 s卤代醇和 s氰醇对映体。熊健【利用率，见图 5固定化脂肪酶在第 2、3次循环使用 . . 。脂肪酶为生物催化剂，乙酸乙烯酯为酰基供体，对过程中，酶基本上没有流失，对映选择性较强。在
苯乙氰醇进行转酯化拆分，反应转化率为 5%,产第 4 0、5次循环使用过程中部分酶流失，对映体选择物的对映体过量值 ( .. )为 9%,实现了苯乙性有所降低。 ee值 9氰醇的良好拆分，见图 2。ROH+
+I、 .— ( RH+ Rc/ V 0二— S O R H—旦—￣ o 0、 2。。E2 T0。
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(q e u h s ) a u o s p a e.
NO s oi t aHl a nci pf o an图 2脂肪酶催化转酯反应拆分苯乙氰醇 ( )-一帕罗西汀 C是常用的抗抑郁药物，生 H 1物催化制备 ( )一一帕罗西汀 C1 H中间体醇有两种方法，一种是酶促水解对应的酯衍生物，另一种是伯醇的酶促酰化。G0 z l 4究了不同脂肪酶对 n a oI研 ( )-一帕罗西汀 I HC中间体醇拆分效果的影响，结果表明，南极假丝酵母脂肪酶 A ( a dd na ci C n iaa trt a c lP s . CAL- )和南极假丝酵母脂肪酶 B i a e A, s A ( a dd na cial ae ., AL B)为生物催 C n iaa trt i ssB C - c p(。mn ±)t s (S,R 3 4 )f I ( ) P rx t eH 一 - ao e n CI i。 o\
( - 0H R) R
图 4环状酸酐为酰基供体的脂肪酶催化酰化反应
。
O I J+、/ H
L、 NPc o
(R 4 ) 3,S
I
化剂，以乙酸乙烯酯为酰基供体进行拆分的效果较好，酶的对映选择性值 (
> 0 E) 1 0。这两种脂肪酶的对映立体选择性存在明显差异，C . AL A催化 (s 3,
图 5使用环状酸酐进行化学酶促( )- 一帕罗西汀 H I C合成
4 R)酯的水解反应，生成 ( S 4 3, R)醇，cAL B .易于催化 (R 4 )醇的酰化反应，与未反应的 ( S 12酶法拆分胺 3,S 3, . 4 R)醇分离。两种酶拆分得到的 ( S 4 3,R)帕罗西胺和酰胺衍生物具有抗癌、抗病毒等生物活 ( - 2苯基环戊胺为抗抑郁药品，临床中有汀中间体醇再经过化学反应合成帕罗西汀 I HC,见性。±)反 --
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重要应用。在有机溶剂中，以 C— AL B为催化剂，乙羟基化合物的多个羟基都有可能参与酯化，产生副酸乙酯为酰基供体，Go z lz] n ae t进行了(一一一 ±)反 2苯产物，因此，化学合成中需经基团保护一化一酯基环戊胺的拆分，反应 E值> 2 0 0,转化率为 5%,脱保护基团” 3步，才能完成药物的合成。脂肪酶 0
见图6。在相同条件下，±)顺一~ (一 2苯基环戊胺的拆具有良好的专一性和区域选择性，专一催化某一位分效率较低，见图 7,若改变酰基供体，以(一一置的羟基，对其他羟基无催化作用，免去了繁冗的±)1乙苯和(一 2苯基环戊基甲氧基乙酸酯为酰基供基团保护和去保护步骤。±)顺一一体，拆分效果较好。C - ALB—
~
1【 5二羟基维生素D【 o,5 ( 2是维 ,一 o2 1【2一 oH) D】 -生素 D在体内的活性形式，能促进钙的吸收、细胞 /、 H 2\ P D h
E OA t— c
分化，抑制有害细胞增殖。此外，还可作为器官移植后的免疫抑制活性药物。为了制备它的不同衍
(S2 1,R)
一 图6酶动力学拆分(一一一±)反 2苯基环戊胺
生物，合成新的维生素 D类药物，利用脂肪酶催化 1o,5( 2 种 A一【一oH) D的4 2 -环合成子的区域选择性转化，能合成 1o,5 ( 2 生物。反应过程中， 【2一 oH) D衍 - 每一种酶
只专一性催化某一位置羟基的反应，简化
一
媸PA< 2\E=+ hC] : t O( -i±) c s (, ) 12 S S
了反应步骤，提高了产物纯度 11。以碳酸酯为原 91 - J料，利用 AL B对 2一氧核苷上 5羟基进行区—脱
图7酶动力学拆分(~一一±)顺 2苯基环戊胺效药物。人体内存在多种阿片受体，可分为， K, 6 3种。 u受体的选择性激动剂药物例如吗啡， 自 10 8 6年以来一直作为镇痛药使用，但 u受体的选
域选择性酰化，可以合成 1o,2一o 2 【 5( H) D氨基甲 -
阿片样镇痛药是用于减轻剧烈锐痛或钝痛的有酸酯衍生物，见图 9。
择性激动剂药物易上瘾，易产生抗药性，副作用较大。u 5,8 H ( a s34 dc lr—【(一yr l一 04 8 t n~,一 ihooN_2 1p ro— r iiy )y lh x 1 e z a ea d 1 dn e eo e y] n e c tmie)是高度选择性 1 b
C - S le t R。/\O AL B, o v n . B O
k受体激动剂，具有成瘾性小、副作用少等优点。 G n ae等㈣以 C— o z lz AL B为生物催化剂，乙酸乙酯为酰基供体，拆分 (±)一一一 (氢吡咯一一氨反 2四 1基 )环己胺中间体生成 ( S 2 1, S)异构体，制备了U一 04 8,见图 8 5,8 H。R=H B ( H ) _。 U。C 2。 2H2 1.
R=H B。 H ) H, H ) H, 2 O2 a ., U ( 2 O ( 2 2CHC N C 2 C N
C-E c￣, ABt ' L A i N O, u U
HCb z
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( H ) H C。H C 2 a C 2N 2 I 2O N 2 H C
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(S2 -a s 1,S)t n r
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图9 1【 5(H2 ,一 )D的氨基甲酸酯衍生物化学酶促 02 O -合成核苷类药物在抗病毒和抗肿瘤方面具有重要应
U5。8 04 8
用。与化学催化法相比，利用生物催化法进行核苷类药物的合成效果较好。C— AL B和 P L分别对 2脱 S 氧核苷中 5位和 4位羟基有选择性， AL B可催化 C
—
图 8镇痛剂 U 5, 8 -04的化学一 8酶促合成13酶法区域选择性转化 .
脱位的羟基酰化，P L可催化 4位羟 S 天然多羟基化合物及其转化产物具有多种生物活 2,氧核苷上 5 0性，是多种药物的有效前体。化学反应中，天然多基进行酰化反应，制备核苷类药物¨,见图 1。
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F o dDrg o da n u
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ofs c i i n yd i e a c a i ge o r c i lr s u c n c a h r d s a yl tng a ntf r p a tca e o— l t o r l a kyla c h s t ou h i as a a yz d a y u i n of a y l l o ol hr g lp e t l e c - - c
lt n【】 er h d o et 2 0, 5 3: 2—3 . ai J.T ta e r nL t 0 4 4 ( ) 6 7 6 0 o,+ 、 o
【】 Go z l Bre aR, a c e M, ta . h d i e s 6 n aoG, iv S n h zV e 1 An y rd saa yl tng a e s i he e ym a i es u i f a n e— c a i g nt n t nz tc r ol ton o n i t r
图 1 2一 0脱氧核苷上脂肪酶区域选择转化早 ,
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~洲
me it f( )p r x tn[】 J Or e 2 0, 8( ) daeo一 ao eieJ . g Ch m, 0 3 6 8:33 333 33 6.
【】 Go z lzSJ Goo Re old . n t e ouino 7 n ae , trV, b l oF Kiei rs lt f e c o (一r n—a d (一 i一一 h n ly lp n a a n y±)la s n±)cs2 p e y c c o e—tn mi ebCALB— a ayz d a i l i se s heke o e o h c t l e m no yssofe tr:t y r l ft e
2结语
脂肪酶虽已经应用于多种手性药物的制备，但率还达不到工业应用水平。随着现代生物技术的不早 ,
Y>= o 断进步，将会有更多稳定、廉价的脂肪酶用于手性。
目前获得
脂肪酶的成本较高，某些催化反应的转化
la igg o p【】 T t h d o: y e vn r u J. er e r n Asmm, 0 4 53: 8— a 2 0,1 () 4 1488 .
【】 Go zlzSJ Goo Re old . e e z mai rp— 8 n￣e, tr i V, b l oF Ch mo n y t pe a e cr t on of o i ly a t v r a i ptca l c i e l ans- y l e ne-, i m i e c oh xa 2 a n c 1 d
洲
药物的制备。脂肪酶催化制备手性药物反应条件温和、选择性强，能催化很多化学方法不能完成的反
d rv tv s nefce t y te i o ea ag scU一一一 e iaie:a fiin n h ss ft n le i () s h 5,8【】Ch m Eu 2 0,1 (2:5 8— 7 4 04 8 J . e r 0 4 O2 ) 7 859 .【】 Goo-ena d zV, er r, e na d zS e 1S nh— 9 trF r n e F reoM F r n e, t . y te asso o oa y -ig p e uro sof1o .5 dhy r xy ia n i fm n c larn r c s r 【2一 i d o v tmi
应，在手性药物制备中具有很好的发展前景。
参考文献【】 Gh n m Ab u— n i Y. p s— d ae hrl e o 1 a e A, o l enH Liaeme itdc ia s— E r l t n o a e tsi r a i o v ns【】T ta e r n u i fr c mae n og n cs le t J .er h d o: o As mm,2 0, 5 2 ) 3 3— 3 1 y 0 4 1 ( 1: 3 13 5 . 【】 Ka lA,S ak A 2 ma h i A,S n b o ,e 1 y t e i f a d h rM ta .S n h ss oe ntopu e be a a doac na i r t— zi loho s fom he rk oa i sby l r t i et z de r du to t BH4 i he p e e c l e c i n wih Na n t r s n e ofa umi a a d n s t n n i iu
D h o g ee t ee z mai y rl ss【】JOr h m,
tr u hs lci n y t h d oy i J. g C e v c2 0,6 ( ) 2 6— 2 0 0 2 7 4:1 6 17 .
【0 1】Ov s Goo—enad zV, e n e,t 1R go eet e e D, tr r n e F r ad zS ea. e islci F n ve y ai y h i fC nd C- a bo a eA i g se e- nz m tc s ntesso a - c r n t n tr 3 5 r
osmei rc roso i mi J. erh d o: y io r pe u sr f t nD【】 T ta e r n Asmm. c v a2 0,1 ( 8: 8 1 2 8 . 0 4 5 1 ) 2 8— 8 7
【1 1】D￣a Go o— en a d zV, err e 1 CAL— c zM, trF r n e F re oM, t . a B—ca a y ed a k t l z 1 Oxy r ca bOn a i n Of a r ng t r i omer c yl t O - i s e eo s i s ynt hons of o,一 i 1【 25 d hyd ox r yvi a i t m n D an 1【 25一 d o,
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【】熊健，季峥，吴坚平，等.有机介质中脂肪酶催化转酯化 3反应拆分苯乙氰醇的研究【】生物加工过程，2 0,3 J. 05() 53 . 3:3— 7【】 Go z l 4 n aoG,Bre aR,S n h z V M,e 1 iv a c e ta .En y tc z mai rs lt no r n一一4一l o o h n 1一一y rx meh l e ou i fla s4 r’ u r p e y )3 h d o y ty o f pp rd n s k y itr dae n t es nh sso一) i ei ie, e ne me itsi h y t e i f(一 p r x t e【】 JOr h m,2 0, 6 (6: 9 7— 9 3 a o ei J. g C e n 0 16 2)84 85 .【】 Bo zm De b c eH, iiZ uo e 1 On teu e 5 u e N, b e h Ar— o iuL, t . h s i b a
diyd o一 9一 o—p e ia i:
ac m p r tv t d Fis h r xy 1 n r r v tm nD o a a ie su y. rtr gi s e t v he e o el c i e c moe ym a i y h i 9 o i g nz tc s nt es s of 1 r - n n ar
c r o ae J. Or h m. 0 1 6 (2, 2 7— 2 2 ab n ts【】 g C e,2 0, 6 1 )4 2 4 3 . 【2 1】GacaJ F ra d zS F reoM, t 1Buligbo k o e r f, e n e, err e . i n lc s rh n a d f ts u i as y he i f O i nu l Otd s e i s l c i e ol ton ph e s nt s s o lgO c e i e:r g o e e tv
h r l ssof3, -— lvu iyl ce i e sn n e z— yd o y i ’ DiO—e ln nu lOsd su ig a n y 5'
mai p ra h【】 JOr e 2 0, 7(3: 5 3—5 9 t a p o c J. gCh m, 0 2 6 1 ) 4 1 4 1 c