生物催化手性合成的研究及展望.doc

《生物催化手性合成的研究及展望.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、生物催化手性合成的研究及展望生物催化手性合成是一个由有机化学、生物化学和微生物学等多学科交叉的研究领域。丿必用微生物或酶催化制备光学活性的化合物证明是非常川的T具。这一方法不仅可以得到纯度高、量大的产物，而且可以获得很多常规方法难于合成的包括手性医药、农药及其屮间体在内的手性化合物，从而克服化学合成屮的困难和弥补化学合成的不足。1.生物催化剂的研究进展及展望研究：生物催化手性合成的研究领域主要涉及生物催化剂和反应介质两方血。随看生物技术，特别是发酵丁•程、蛋H质工程和基因工程技术的发展和进步，生物催化剂工程运用发酵技术可一

2、肓被大量生物催化剂，利用蛋白质工稈和基因工稈可以对现有的生物催化剂的结构进行修饰改造，已获得所需要的活性和选择性来满足手性合成的要求。61953年，沃森和克里克创立了DNA的双螺旋结构模型，开创了生命科学的新纪元。同年，桑格建立了体外DNA重组技术，这标志着生物工稈的诞生。随肴精细化工行业的诞生，为了克服天然生物催化剂的固有缺点，人们急需发现或创造新一代的生物催化剂。许多研究者应用基因工程技术来提高和改进酶的生产水平，运用蛋白质工程来改变酶的结构，改善酶的催化性质，如酶的化学修饰、定点突变、肓接分了进化、抗体酶等，以使酶能

3、更好地适应手性化合物合成的需要。近十多年来，生物催化剂的立体选择性的基因工稈改造和蛋白质工稈技术更是取得了可喜的进展，已成为新型生物催化剂分了设计的有效手段。在不需要了解酶的结构和反丿、'、/「机理的情况下，就可以采取随即图便捷和高通量的筛选策略来提高酶催化的立体选择性。高通量筛选是近儿年发展起来的新型筛选技术，具有微量、快速、灵敏的特点，在短时间内可以检测大量的微生物。高通量筛选就是应用先进的技术手段，同时对大量的被筛选样品的催化活性进行分析评价，筛选出具有高催化活性酶的过稈。此外，加上定点突变技术、融合蛋H技术、定向进

4、化技术、DNA改纽.技术、合理组合技术、宏基因组学等新技术的发展，为设计和研究新型生物催化剂提供了一个有效的技术平台。展望：生物催化剂的基因工•稈改造的关键是建立有效的筛选方法，筛选获得高活性、高立体选择性的生物催化剂，这将继续是未来的发展重点。由于生物催化剂的种种优点，生物催化剂将会受到业界生产商的进一步青睐，精细化工行业对生物催化技术的重视和需求将推动该领域的快速发展。爱沃尼克工业公司曾预计这种发展趋势将会继续，生物催化剂将会在手性精细化工市场拥有和外消旋方案技术及不对称均相催化剂同等的市场份额。市场分析人士认为生物转

5、化工艺在有机化学T业的作用将会越来越大，并最终成为最重要的技术。生物技术在有机精细化学工业合成领域的份额将会快速增长，并将完全取代传统合成生产T艺在该领域的使用。美国早在2006年提出的由化工原料通过生物加工工艺制备各种产品的生物技术路线屮，就提到要增加由生物催化剂制备的产品数量，2010年增加10%,2020年增加20%,30%传统工艺被生物催化工艺代替，精细化学品产值的30%是由丿应用生物催化剂产生的；同时开发有生命力的生物催化丁•具库，提供-•种演变模式，使化学催化剂更好的转换成生物催化剂。据不完全的统计，忖前已有8

6、00多种商品化酶，化学家们可以根据需要购买不同种类的酶用于有机合成研究。也可采用基因工程法构建基因工稈菌用于生物转化和发酵法制备手性有机化合物。2.生物催化介质工程的研究进展及展望研究：介质工程主要是为生物催化过稈提供理想的溶剂体系。主要通过选用不同结构类熨和物理化学特性的反丿2介质改变酶与底物作川的微环境，达到对生物催化剂性能进行人工强化和定向调控的目的。与常规有机溶剂相比，非传统溶剂叶能增强酶的耐受性，提高酶活性，改善其对映体选择性。例如，对于许多疏水性很强的底物，由于其在水溶液屮几乎不溶而导致分散性很差。此时加入少量

7、表面活性剂即可显著改善底物分散状况，大幅度捉高反应速率和选择率。最近离了液体的应用也提高了酶的长期稳定性，也促进了酶、辅因了和底物的同时溶解。为适应工业生物催化苛刻条件，近年来非水性生物催化与介质研究取得了一定成效。非水性生物催化介质体系主要指液•液两相介质系统，典型例子包括传统水■有机溶剂萃取系统、水■疏水底物■表面活性剂乳状液或微乳液系统、水■表面活性剂■有机溶剂组成的低水含最的油包水（W/0）微乳液反胶束系统、非离了表面活性剂纽成的浊点系统、无机盐•水溶性高分了双水相系统以及离了液体■水•有机溶剂系统等。将I古I体树

8、脂等吸附材料加入酶反应体系的固•液两相介质体系有时也被认为是非水相体系。固体或液体两相系统屮吸附或萃取对生物催化剂有抑制作用底物和产物，可提高生物催化剂对高浓度底物和产物的耐受性。当今，液■液萃取介质的选择正朝非有机溶剂绿色萃取介质的方向发展，例如，以聚合物为介质的双水相系统、以非离了表面活性剂为介质的