手性化合物
3.手性化合物的药理活性ห้องสมุดไป่ตู้别
(1) 对应体之间有相同或相近的某一活性 (2)一个对应体具有显著的活性,但其对应体的活性 很低或无此活性 (3)对应体相同,但强弱程度有差别 (4)对应体具有不同性质的药理活性 A:对应体的不同活性,可起“取长补短,相辅相成” 的作用,如利尿药茚达利酮 B:对应体存在不同性质的活性,可开发成两个药物, 如丙氧芬。 C:一个对应体具有疗效,另一个对应体具有副作用或 毒性,如抗震颤麻痹症的L-多巴。 D:对应体具有相反的活性,如巴比妥类药物。
3.合成过程中遇到的难题 合成过程中遇到的难题:工业化生产的主要问题是生物催化剂 合成过程中遇到的难题 的来源和成本问题;生物催化反应的立体选择性和转化效率问题; 辅酶依赖型的氧化还原酶的不对称生物催化反应中的酶催化与辅 酶再生体系的耦联;还包括底物和产物的水不溶性和在水中的不 稳定性等问题。这些都是存在于生物催化合成手性化合物的工业 应用中的一些难题。但是最主要的是手性合成的难点在于针对不 同的手性或潜手性底物,必须找到能够与之高度匹配的专一性手 性工具(手性拆分剂、手性催化剂、手性溶剂或助剂等等),因此 最为重要的就是要寻找到或制备出高效的手性工具 。 4.主要通用的平台技术问题 主要通用的平台技术问题 (1)用于合成手性化合物的生物催化剂的筛选、酶蛋白修饰、 酶分子的定向改造; (2)生物催化反应过程中的酶催化体系与辅酶再生体系耦联的 关键技术; (3)非水相生物催化手性合成反应的介质工程、生物催化剂适 应性等特性与规律;
2.手性化合物的研究背景
10多年前,手性药物对于大多数人来说还很陌 生,随着人们对手性化合物的深入研究和不对称 合成的迅猛发展,使其在精细化学品、生命科学 及材料科学中占有极其重要的地位。因此,对手 性化合物需求量也将激增,如何廉价而又方便地 获得手性化合物己成为有机合成化学家们强烈追 求的目标。当前,手性药物已成为国际新药研究 与开发的新方向之一,手性药物的不断增加改变 着化学药物的构成,成为制药工业的新宠儿。
手性化合物的研究现状与应用
1.手性化合物的研究意义 1.手性化合物的研究意义
手性(chirality)是三维物体的基本特性。手 性也就是我们通常所说的不对称性 (asymmetry)。其实手性是参照人的左右手不 能相互重叠而来。正如我们的左手右手一样, “cheir”是古希腊语中手的意思。如果一个 物体不能与镜像重合,该物体就称为手性物 体,这两种互成镜像的形态被称为对映体。 手性分子(chiral molecules)的立体构型即 为对映体结构 。
6.其他手性化合物的开发应用
1.手性技术在农化学品中的应用 手性技术在农化学品中的应用 在农业化学品中手性问题跟其他情况类似,如杀虫剂(2R,3R)构 型为高杀菌、低植物生长控制作用,而(2S,3S)构型作用相反, 即低杀菌、高植物生长控制作用;除医药、农药外,许多手性精 细化工产品的性质与其他外消旋体或对应体也表现出相当大的不 同,例如(S)-天冬酰胺是甜的,而其对应体(R)构型却是苦的。 2.手性拆分的研究进展 手性拆分的研究进展 一般的生物转化反应都是在水中进行的,而有机合成大多是在有 机相中进行 。虽然对映异构体药物的理化性质基本相同,但由 于药物分子所作用的受体或靶位是由氨基酸、核苷、膜等组成的 手性蛋白质和核酸大分子等,后者对与之结合的药物分子的空间 立体构型是有一定要求的。因此,对映异构体在动物体内往往呈 现出药效学和药动学方面的差异。 目前,利用酶法、超临界流体色谱法、化学法、高效液相 色谱法、气相色谱法、毛细管电泳法和分子烙印法拆分对映体, 已成为新药研究和分析化学领域的重要课题 。
7.结论与展望
面对欧美日等发达国家生物催化合成手性化合物技术迅速发展的 国际形势,我们希望业内人士对生物催化合成手性化学物及其平 台技术能够给予高度的重视,这对扶持和促进我国医药与生物技 术、资源节约和环境友好等可持续发展特征的生物制造产业,将 具有重大的战略意义和巨大的经济、社会和环境效益。 多个领域兴起的手性革命不仅是庞大的市场推动的效果,而且对 环境保护也是必要的。开发手性药物不仅具有重大的科学价值, 同时蕴藏着巨大的经济效益。利用手性技术,我们可以有效地将 药物中不起作用或有毒副作用的成分去除掉,生产出具有单一对 映纯手性药物。手性药物已成为国际上新药的热点,各国政府和 各大医药公司纷纷斥巨资,在手性药物制剂、手性原材料和手性 中间体等领域进行研究开发,抢占世界手性制药市场。手性技术 在本世纪将和微电子、信息技术、生物技术等高新技术一样得到 各国政府的高度重视,手性工业必将成为本世纪的一个支柱产业。
4.生物催化合成手性化合物的研究进展
1、单一对应体手性化合物的制备方法 单一对应体手性化合物的制备方法 手性源技术、手性色谱、化学或生化拆分,生物不对称合成以 及化学不对称合成 2、生物催化合成手性化合物的研究进展 生物催化合成手性化合物的研究进展 在过去的十多年中越来越多的人开始意识到酶在高选择性催化 转化人工合成物质方面的巨大潜力,手性合成的生物催化技术 迅速发展。正在寻求新合成工具的化学家与正在寻找生物催化 剂新应用的生物学家在科技上“联姻”,形成了一门新的交叉 学科-化学生物技术(Chemical Biotechnology)。化学生物学 家致力于解决化学和生物学中诸如制造新的分子和理解活体细 胞内复杂网络的功能等问题,化学生物技术学家也会更多地关 注化学生物技术在食品、药品、材料和日用消费品生产中近期 和远期的应用,化学和生物学方法的交叉融合不仅加深和拓展 了各自的研究范围,而且开辟了全新的研究和应用领域。
5.生物催化合成手性化合物在工业方 面的应用
1.在生物催化剂的很多酶中,水解酶应用最广,大约占到了65% 左右,主要是因为它的来源广泛、不需要辅酶或者辅因子,而且 成本比较低;其次就是氧化还原酶体系了,约占25%左右;由于 在使用游离酶的时候辅酶再生相对来说比较麻烦,成本相对较高, 因此,经常使用廉价的整体细胞作为生物催化剂。而其它几种酶 (如转移酶、裂解酶、异构酶、连接酶)在工业上的应用就很少了, 总共不足10%。 之所以水解酶的利用率这么高,主要是因为它 的稳定性较好、能耐受的底物浓度较高(例如lmol/L),但是其 缺点是水解酶催化的反应多数为对映体拆分,理论收率最高只有 50% ,需要设法将不需要的对映异构体消旋后再重复的使用。 2.在手性合成中,生物催化的不对称还原反应占有极其重要的地 位。脱氢酶被广泛用于醛或酮羰基以及烯烃碳碳双键的还原,这 种生物催化反应可使潜手性底物转化为手性底物。氧化还原酶需 要辅酶来作为反应过程中氢或电子的传递体。