化学制药中生物催化技术的应用分析.pdf

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1、化学制药中生物催化技术的应用分析罗超(长江职业学院，湖北武汉430064)摘要：生物催化主要是指利用酶或者是生物有机体的催化作用，从而实现对生物的化学转化。随着科学技术的不断发展，生物催化逐渐被应用于人们的生产生活中，一定程度上改变了人们的生活，同时也为环境保护做出了一定的贡献。近几年，生物催化技术逐渐被用于化学制药领域中，因此，研究生物催化技术成为热点。关键词：化学制药；生物催化技术；应用1生物催化剂技术概述1．1生物计划技术的介绍生物催化技术是一项有利于可持续发展的技术，主要涉及到了化学领域与生物学领域，其中，生物催化技术应用于医药化工领域中，主要是指通过酶或者是微生物的催化作用，从而

2、使生物实现大规模的转化。可以看出，在一定程度上，生物催化技术主要是促使衍生物向着多样化的方向不断发展，实现对复杂产物的结构修饰，同时完成对简单分子化合物库的新建，进而促使产物能够延伸出自身的生理活动物质。在生物催化作用下，先导化合物具有显著的优越性，主要表现在以下几个方面：其一，生物催化作用下能够促使先导化合物可能反应的产物范围得到扩展；其二，在反应的过程中，不需要对其进行脱保护或者是基团保护，往往可以一步便实现相关的反应⋯；其三，生物催化作用下可以促使先导化合物实现生产的定向立体选择及其区域性选择；其四，生物催化的反应条件相对较为温和，因而有利于稳定复杂的分子结构进行反应；其五，在均一且

3、温和的反应条件下，生物催化技术的应用能够获得反应的重现性，同时还能够实现反应的自动化；其六，酶具有固定化的特性，因而生产过程中可以将生物催化剂进行反复多次的使用。1-2生物技术技术的发展进程生物技术技术最初提出的主要是源于科学家对活体细胞成分的认识，部分学者认为一些活体细胞中的某些成分可以用于化学转化。1990年前后，蛋白质工程技术得到了长足发展，不断扩展了酶的底物范围，促使合成非常见的合成中间物成为可能。该技术的使用促使生物催化技术逐渐扩展到了药物中间体与精细化学的生产领域”1。近几年，随着高级蛋白质工程的不断发展，再加上基因合成技术、序列分析技术以及生物信息学工具等方面的不断改善，部分

4、医药工作者在采用分子生物方法的基础上，利用体外版的达尔文进化改变了生物催化剂。这种改造后的生物催化剂，可以在含有有机溶剂60摄氏度的溶液中维持其性质的定性，同时还能够接受新的底物，并能够催化新的非天然的反应。2生物催化技术应用于化学制药的研究2．1西他列汀游离碱西他列汀游离碱的生产主要是由美国Codexis公司与德国Merck公司利用酶作为催化剂而生产出来的。美国Codexis公司与德国Merck公司发现R构型选择性转氨酶的分子结构与西他列汀酮的分子结构相类似，其中，部分分子质量相对较小的R构型选择性转氨酶能够对甲基酮产生产生一定的抑制作用，同时R构型选择性转氨酶也具有一定的活性”1。此后

5、，美国Codex．is公司改造了R构型选择性转氨酶，构建了一种催化加氢路线，并几乎不会产生存在药物活性的S构型西他列汀酮。该反应具有直接性，仅需要酶催化的反应，不需要高压氢化，也不需要金属催化剂，因而能够提高设备的生产能力，并能够提高分子的反应能，进而能够减少废弃物品的生产。2．2阿伐他汀阿伐他汀生产过程中需要6一氰一3和5一二羟基乙酸叔丁酯，而这种活性中间体的生产是由美国Codexis公司利用生物催化技术实现的。美国Codexis公司主要是在分子重组的基础上，利用最先进的直接优化技术开发了三种酶，这三种酶应用于生产中，具有较强的活性、选择性以及稳定性。其反应过程主要包括两个步骤：第一步反

6、应过程中，两种优化酶手性对前手性氯酮进行选择性催化，属于氢化反应，反应结果是形成纯手性的氯乙醇；第二步反应过程中，在温和的条件下，第三种优化酶进行新的生物催化氯化反应，反应结果是促使氯乙醇转变为氰醇。可以看出，在生物催化的作用下，进化酶的使用能够大大提高还原反应的容积产率，因此，该方法能够有效简化生过程中的操作步骤，无需对产品进行分馏处理，提高了生产的效率，增加了生产的产量，同时还能够有效保护环境与人类的健康，具有较高的安全性。2．3普瑞巴林普林巴林是美国雎zer公司利用生物催化技术的方法生产的，主要是采用基于蛋白质工程技术改造后的水解酶实现的，即采用该水解酶选择性水解S一2一羧乙基一3氰

7、基一5一甲基乙酸的钾盐，于温和的条件下发生一系列的水解反应之后，最终获得了普瑞巴林。在该反应中，首先是采用脂肪酶选择性的水解一2一羧乙基一3氰基一5一甲基乙酸，然后获得一2一羧乙基一3氰基一5一甲基乙酸的钾盐，接着再将一2一羧乙基一3氰基一5一甲基乙酸的钾盐作为原材料制备获的普瑞巴林，最终的收率达到了40％。3结语综上所述，随着现代生物科技的不断发展，生物催化技术已经逐渐得到了广泛应用，成为了制药工业实现有机合成的一种主