文档介绍：手性药物合成中生物技术的应用
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⑴，在漫长的分子进化过程中， 手性选择成为生子”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。
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，已成为国内外许多研究工作者和工艺开发者 致力研究的热点。现阶段研究的领域主要集中于医药领域、精细化学品领 域、材料科学等领域⑸。
自然界里有很多手性化合物，这些手性化合物具有两个异构体，它们 如同实物和镜像的关系，通常叫做对映异构体。对映异构体很像人的左右 手，它们看起来很相似，但是不完全相同。当一个手性化合物进入人生命 体，它的两个对映异构体通常会表现出来不同的生物活性。对于手性药物, 一个异构体可能是有效地，而另一个异构体可能是无效的甚至是有害的。⑹ 当前手性药物已成为国际新药研究与开发的新方向之一，单一对映体药物 的世界市场每年以20%以上的速度增长。目前世界正在开发的1200种新药 中有三分之二是手性的，单一异构体占51%o 1996年市场领先的300个药 物中有160个是兽性的，还有54个是消旋体。可见，手性药物大量增长的 时代正在来领。手性化学已成为制药业的重要组成部分。
药物分子的立体化学决定了其生物活性，手性已成为药物研究的一个 关键因素，生物技术在手性药物合成中具有重要意义，利用酶催化的相关 性质，通过酶拆分外消旋体、酶法不对称合成等方法合成手性药物，
自然界中有许多分子常具有相互呈镜象但不能重叠的两种结构形式， 这两种形式的分子如同人的左右手一样，这种有手性因素的化合物分子称 为对映或光学异构体，含有手性因素的药物其不同的对映异构体在活性、 代谢过程及毒性等方面往往存在着显著的差异，手性药物具有副作用小和 疗效好的优点成为药物研究的热点⑺。手性药物的制备方法包括化学制备 法和生物制备法，生物制备法反应条件温和，反应过程具有无污染和低能 耗的特点，是一种环境友好的合成方法⑻。生物合成手性药物法主要包括 酶拆分外消旋体法、酶法不对称合成和微生物发酵法⑼。采用定向进化技
术、酶分子修饰、辅酶再生等方法对手性药物合成方法进行改进，将微生 物和动物细胞作为酶源，在供给一定能量和辅因子作用下，利用细胞的多 酶系统和代谢途径获得手性化合物，在抗生素、维生素、笛体、氨基酸、 芳基丙酸、前列腺素等药物合成中均有应用，近年来已成为热点。例如：合 成VC的过程中就需要使用黑醋酸菌发酵使D-山梨醇转化为L-山梨醇，该 步如使用化学合成就很难实现⑼。王建军利用工程菌株BL21 — DE3微生 物发酵法获取5-羟基-L-色氨酸，该菌株是利用已有报道的家兔 Oryctolaguscuniculus色氨酸羟化酶基因构建重组表达载体，通过质粒转 化得到工程菌株，通过发酵成熟期添加底物质量分数50% L-色氨酸获得最 终产物5-羟基-L-色氨酸，转化率大于70%,收率大于80% ：10] o
生物催化与普通的化学催化相比，最显著的特征就