化学制药中的生物催化技术

【摘 要】随着科技的发展和时代的进步,生物技术中的生物催化技术被逐渐运用于工业生产领域,一些生物催化技术已经在化学制药领域得到较好的发展和壮大.为更好的了解生物催化技术,促进化学制药产业的发展和进步,本文先从生物催化技术及其发展的角度进行阐述,研究了化学制药中的相关生物催化技术.

【关 键 词】生物催化技术发展化学制药研究

生物催化是指通过酶或生物有机体的催化作用实现生物的化学转化,故又被称为生物转化.随着科技的进步和发展,生物催化逐渐进入人们的生产生活,从根本上改善了人们的经济效益、能源消耗和原料来源,对环境保护也作出了积极贡献.生物催化技术是生物技术改革中的第三次浪潮,成为历年来生物技术中的标志性技术.

1.生物催化技术及其发展

（1）生物催化技术.经济合作与发展组织（OECD）指出,生物酶催化技术是目前工业发展中最有利于可持续发展的一项技术.生物催化技术主要涉及到化学领域和生物学领域,在医药化工领域中可通过酶或微生物的催化作用实现大规模生物的转化.生物催化技术在很大程度上促使衍生物往多样性方向发展,实现对复杂产物的结构修饰及简单分子化合物库的新建,产物在经过生物催化后能够延伸出现的生理活动物质.

先导化合物在生物催化作用下具有一定的优越性,主要体现在以下几点：①可能反应的产物范围大；②在反应过程中无需进行脱保护和基团保护,一步便可完成相关反应；⑧实现生产的定向立体选择和区域选择；④生物催化的反应条件温和,利于稳定复杂的分子结构；⑤在均一和温和的反应条件下可获取反应的重现性及实现反应的自动化；⑥由于酶具有固定化特性,故在生产过程中可反复循环使用催化剂.

（2）生物催化技术的发展.生物催化技术的提出是源于科学家对活体细胞成分的认识,一部分的专家和学者认为某些细胞成分可用于特定条件下的化学转化.例如苯甲醛从植物中提取后与氢氰酸结合可制成（R）一苯乙醇腈,半合成抗生素的生产则依靠G酞基转移酶的帮助.1980年后,随着科技的发展和进步,蛋白质工程技术得到空前的发展,使得酶的底物范围大大增加,实现了常见合成中间物的生物合成.在此科技背景之下,生物催化技术逐渐被运用于精细化化学和药物中间体生产领域.

（3）随着近年来基因合成、生物信息学、蛋白质工程和序列分析等观念的进步及电脑建模和生物学工具的更新,越来越多的专家学者在分子生物学的基础上对分子进行快速进化处理,极大的改善了原有的生物催化剂.生物催化剂经过改造后可稳定处：T-60℃的有机溶液中,在接受新的底物时可自动催化新的生物反应.

2.化学制药中的生物催化技术研究

在生物催化技术的发展背景之下,酶和微生物反应成为生物学领域的关注热点.许多长期研究微生物和酶的专家学者开始着手于有机合成的研究,促使生物催化技术逐渐发展成为一项不对称合成的生物技术.

（1）西他列汀游离碱.美国的Codexis公司和德国的Merck公司通过酶做催化剂实现西他列汀游离碱的生产.他们较早发现R构型选择性转氨酶的分子结构类似于西他列汀酮,其中一些分子质量较小的可阻断酮并具有一定活性.而后Codexis公司对转氨-酶进行改造,实现了一种催化加氢路线的构建,且在生产过程中并不产生S丰勾型西他列汀酮.由于该生物技术具有一步到位的优点,故设备的生产能力和分子的反应能力得到有效提高,且在一定程度上降低了废弃物品的产出.

（2）阿伐他汀（立普妥）.6-氰3和5一二羟基乙酸叔丁酯是阿伐他汀（立普妥）生产过程中需要的活性中间体,美国Codexis公司通过生物催化实现此种活性中间体的生产.Codexis公司以分子重组为基础,采用了最先进的直接优化技术,开发了具有稳定性、选择性和活性的3种酶.前手性氯酮在2种优化酶手性选择性的催化作用下发生氢化反应,生成纯手性的氯乙醇.

（3）普瑞巴林.美国的Pfizer公司通过生物催化的方式实现普瑞巴林的生产.基于蛋白质工程技术进行改造的水解酶问世后,运用该水解酶会对S-2-羧乙基-3氰基-5-乙酸的钾盐进行选择性水解,在温和条件下物质发生一系列水解反应,最终得到普瑞巴林.-2-羧乙基-3氰基-5-乙酸在脂肪酶的选择性水解下产出-2-羧乙基-3氰基-5-乙酸的钾盐,在此基础上进行化学合成,实现普瑞巴林的制备,可获取40%的最终收率,通过对目标产物的检测可得其ee值为99.7%.

结语

综上所述,在现有生物科技的运用下,生物催化技术已经日渐成为制药工业实现有机合成的重要方式.在生物催化技术日益发展的时代背景下,酶的使用量也会大大增加,使得越来越多化学制药工业开始运用生物学工艺进行药物的生产.生物催化虽已被运用于工业和制药领域,但其仍然具有较大的研究空间和运用价值,具有广泛的发展前景.