有机合成方法研究进展-课件.ppt

1、l1.1.有机合成是有机化学中最富活力的领域有机合成是有机化学中最富活力的领域l有机合成是表现有机化学家非凡创造力的有机合成是表现有机化学家非凡创造力的舞台舞台l资料：资料：l*1900-2000年的年的100年中，化学合成年中，化学合成和分离了和分离了2285万种化合物（包括天万种化合物（包括天然产物、药物、材料等）。其中大然产物、药物、材料等）。其中大部分都是有机合成的产物。部分都是有机合成的产物。l*许多天然存在的有机化合物，包括许多天然存在的有机化合物，包括复杂的天然产物，都可以用有机合复杂的天然产物，都可以用有机合成方法制得。成方法制得。l *生命科学生命科学:生物大分子，生物活性分

2、子生物大分子，生物活性分子，生化分析试剂等，生化分析试剂等*医药学医药学:药物，药理、病理分析试剂等药物，药理、病理分析试剂等*农业农业:农药、农用化学品等农药、农用化学品等*石油石油:石油化工产品等石油化工产品等*材料科学材料科学:高分子化合物，功能材料等高分子化合物，功能材料等*食品食品:食品添加剂等食品添加剂等*日用化工日用化工:染料，涂料，化装品等染料，涂料，化装品等l 有机化学家在解决有机合成问题过程有机化学家在解决有机合成问题过程中，全面发展了有机化学：化学结构理中，全面发展了有机化学：化学结构理论，反应理论，合成方法，分离纯化方论，反应理论，合成方法，分离纯化方法，结构鉴定方法等

3、。法，结构鉴定方法等。l（1 1）18281828年年WohlerWohler用典型的无机物合成了尿用典型的无机物合成了尿素。开始了近代有机化学以及有机合成的的素。开始了近代有机化学以及有机合成的的历史。历史。（2 2）19171917年，年，RobinsonRobinson合成了托品酮。开创合成了托品酮。开创了系统的有机合成方法，反应机制和化学结了系统的有机合成方法，反应机制和化学结构关系等的研究。并第一次开设了有机合成构关系等的研究。并第一次开设了有机合成课程。课程。l（3 3）2020世纪世纪5050年代年代NMRNMR技术开始应用于有机技术开始应用于有机化合物结构测定。化合物结构测定。

4、l（4 4）2020世纪世纪50-7050-70年代，年代，WoodwardWoodward合成了利合成了利血平，胆甾醇，维生素血平，胆甾醇，维生素B B1212和红霉素（和红霉素（1818个手个手性中心）等，将有机合成发展到前所未有的性中心）等，将有机合成发展到前所未有的水平。水平。l（5 5）2020世纪世纪6060年代，年代，MerrifieldMerrifield发展了固发展了固相合成技术。相合成技术。l（6 6）2020世纪世纪7070年代，年代，CoreyCorey发展了手性合成发展了手性合成理论和方法。理论和方法。l（7 7）19891989年，年，KishiKishi合成了海葵

5、毒素（分子合成了海葵毒素（分子式：式：C C129129H H223223N N3 3O O5454,分子量分子量26802680，6464个手性中心，个手性中心，7 7个骨架内双键），被称为是世纪工程。个骨架内双键），被称为是世纪工程。l（8 8）2020世纪世纪9090年代，发展了组合化学合成年代，发展了组合化学合成理论和技术。理论和技术。OOOH2NOHOHOHOOHOHMeHOOHOHOHOHOHHOOOHOHHOOHOOHOHOHOOHOHMeOHOHHOOHOHOHOOMeMeMeOHOHOHOHHOONHOHHOOHOHOHMeOHOOHNHHOOOH海葵毒素C C129129H

6、 H223223N N3 3O O5454,分子量分子量26802680，6464个手性中心个手性中心v 具有重要功能的复杂有机分子，特别是生物大具有重要功能的复杂有机分子，特别是生物大分子、天然有机化合物、药物、染料、材料、特分子、天然有机化合物、药物、染料、材料、特殊有机试剂、精细有机化学产品以及其它功能有殊有机试剂、精细有机化学产品以及其它功能有机化合物的合成需要；结构与功能关系研究需要机化合物的合成需要；结构与功能关系研究需要等是有机合成方法研究的基本动力。例如：等是有机合成方法研究的基本动力。例如：*手性纯氨基酸的合成手性纯氨基酸的合成 不对称合成法不对称合成法*多肽合成多肽合成 固

7、相合成法固相合成法*大规模药效筛选大规模药效筛选 组合化学法组合化学法*特殊结构化合物合成、零污染合成特殊结构化合物合成、零污染合成 生物有机合成法（酶法和基因工程法）生物有机合成法（酶法和基因工程法）l二、有机合成方法研究进展二、有机合成方法研究进展l1合成策略及理论合成策略及理论l（1 1）逐步合成法（）逐步合成法（Stepwise Stepwise elongationelongation）和片段组合法和片段组合法 (Fragment condensation)(Fragment condensation)l 合成一个复杂的大分子化合物，可以合成一个复杂的大分子化合物，可以采用两种合成途

8、径：采用两种合成途径：la.从起始原料开始一步一步进行合成的逐步合从起始原料开始一步一步进行合成的逐步合成法成法;lb.先合成若干片段，最后将各个片段连接成目先合成若干片段，最后将各个片段连接成目标分子的片段组合法。标分子的片段组合法。l*在实际的合成中，采用何种策略，则需要进行在实际的合成中，采用何种策略，则需要进行具体的分析。例如：具体的分析。例如：l 多肽合成可以选择肽链逐步增长法，即氨基酸多肽合成可以选择肽链逐步增长法，即氨基酸残基是一个一个依次加上去的。另一种是片断组残基是一个一个依次加上去的。另一种是片断组合法，即先合成一些小的肽段，然后再将小肽段合法，即先合成一些小的肽段，然后再

9、将小肽段偶联成多肽。偶联成多肽。l 两种多肽合成策略比较两种多肽合成策略比较l （合成一个多肽a-b-c-d-e-f-g-h)l 肽链逐渐增长法 片断组合法 l gh ab cd ef ghl fgh abcd efghlefgh abcdefghldefghlcdefghlbcdefghlabcdefghl产率:a7(a8-1)a3=alog28l （为多肽中氨基酸残基数目）l比较两种合成策略的优缺点：比较两种合成策略的优缺点：l对于合成分子量不大的多肽，两种方法都可对于合成分子量不大的多肽，两种方法都可以采用。但是如果要合成分子量大的多肽，以采用。但是如果要合成分子量大的多肽，则一般应采用

10、片断组合法。例如，合成含有则一般应采用片断组合法。例如，合成含有3232个氨基酸残基的多肽，如果要求总的产率个氨基酸残基的多肽，如果要求总的产率为为30%,30%,对于片断组合法，则要求每一步的平对于片断组合法，则要求每一步的平均产率为均产率为78%78%；而对于肽链逐步增长法，则要；而对于肽链逐步增长法，则要求每一步产率为求每一步产率为96.2%96.2%。拆分法是为了解决复杂有机分子拆分法是为了解决复杂有机分子全合成的合成路线设计发展起来的全合成的合成路线设计发展起来的一种合成设计理论。它的基本思想一种合成设计理论。它的基本思想是将目标化合物分子拆分成一系列是将目标化合物分子拆分成一系列片

11、段，应用化学反应知识，确定每片段，应用化学反应知识，确定每一个片段相对应的起始原料和化学一个片段相对应的起始原料和化学反应。例如：反应。例如：l 所有的起始原料确定后，再设计全合成路所有的起始原料确定后，再设计全合成路线。在实施合成时，可以采用线。在实施合成时，可以采用逐步合成法或逐步合成法或片段组合法进行合成。片段组合法进行合成。l OHCOOCOOEtCOOEtClOOla.化学信息学和化学信息数据库化学信息学和化学信息数据库l与有机合成有关常用数据库：与有机合成有关常用数据库：l*现有化学品数据库现有化学品数据库l*有机化学反应数据库有机化学反应数据库l*合成方法和转化数据库合成方法和转

12、化数据库l*合成方法参考文献库合成方法参考文献库l*保护基团数据库保护基团数据库l*杂环合成数据库杂环合成数据库lb.应用各种数据库设计合成路线应用各种数据库设计合成路线l*整体设计法：整体设计法：l 目标化合物目标化合物 三维结构三维结构 数据处理数据处理 搜索（从所选择的数据库中）搜索（从所选择的数据库中）修改修改 可能合成路线可能合成路线l*分步设计法：分步设计法：l 先将目标化合物分解为结构单元，再按数据库先将目标化合物分解为结构单元，再按数据库提供的信息，一步一步进行设计。提供的信息，一步一步进行设计。l2合成试剂合成试剂l（1 1）活性中间体）活性中间体l 活性中间体活性中间体 一

13、般是具有很好的离去一般是具有很好的离去基团化合物。常见的活性中间体主要有基团化合物。常见的活性中间体主要有酰氯、酸酐等。酰氯、酸酐等。l R-COCl (RCO)2 Ol这类中间体的缺点是容易引起这类中间体的缺点是容易引起-碳原子碳原子的消旋化。新发展的活性中间体很多，的消旋化。新发展的活性中间体很多，例如：例如：ONO2CCHRNHPGOl 活性酯与氨基或羟基反应。其特点是活性酯与氨基或羟基反应。其特点是不容易引起消旋化。不容易引起消旋化。OOPCH3ONHCH(CH3)2CH(CH3)2HHHHHProtonated phosphoramiditeBOCH2DMT+RCCH2ClO+NH2

14、R2R1NHR2R1H2CCROl（2 2）基团活化试剂）基团活化试剂l 在有机合成中，需要活化的基团主要在有机合成中，需要活化的基团主要是羧基和羟基等。常用的羧基活化剂有是羧基和羟基等。常用的羧基活化剂有SOCl2和酸酐等；羟基的活化剂有对甲基和酸酐等；羟基的活化剂有对甲基苯磺酰氯等。苯磺酰氯等。l 新发展的基团活化剂主要是使反应条新发展的基团活化剂主要是使反应条件温和，减少副反应的发生。件温和，减少副反应的发生。CH COOHNHR1PG+ClCOOEtEt3NCH COONHR1PGCOOEtCl-NH2CH COO PGR2:R1HCC OOCORNHPGHCCNH2R2OO PGl

15、例如芳香磺酰氯广泛用于醇羟基的活化：例如芳香磺酰氯广泛用于醇羟基的活化：l l 通常使用的芳香磺酰氯是通常使用的芳香磺酰氯是2,4,6-三甲基苯磺三甲基苯磺酰氯酰氯(MS),2,4,6-三异丙基苯磺酰氯三异丙基苯磺酰氯(TPS)和和对甲基苯磺酰氯对甲基苯磺酰氯（p-toluenesulfonyl chloride）。不同的芳香磺酰氯对不同的羟基不同的芳香磺酰氯对不同的羟基有选择性有选择性。SO2Cl(CH3)2CH(CH3)2CHCH(CH3)2SO2ClCH3CH3CH3SO2ClCH3l对甲基苯磺酰氯 三甲基苯磺酰氯(MS)2,4,6-三异丙基苯磺酰氯(TPS)l CCOH +ClSCH3

16、OOpyridingOSCH3OOCCTsO-a good living groupCCNucCCNuc:SN2 reaction base(B:-)NCN NCN.+CHCOOHNHR1PG.H+CHCOONHR1PGCNHNR2CHCOOCH3NH2.CHCONHR1PGNHCHCOCOOCH3R2NHC NHO+DipeptideDCU(Dicyclohexylurea)C OOCOl（4）其它重要合成试剂其它重要合成试剂l Grignard 试剂：l Wittig 试剂：COCRRPPhPhPhRR:-+CRRCRRl（5 5）基团保护和去保护试剂）基团保护和去保护试剂l 基团保护和去

17、保护是复杂有机合成中基团保护和去保护是复杂有机合成中的重要问题。需要保护的基团主要包括的重要问题。需要保护的基团主要包括羧基、巯基、羟基和氨基等。已有的保羧基、巯基、羟基和氨基等。已有的保护基团种类很多，去保护基条件也各不护基团种类很多，去保护基条件也各不相同。基团保护和去保护试剂研究的发相同。基团保护和去保护试剂研究的发展方向是反应条件温和，具有高选择性。展方向是反应条件温和，具有高选择性。例如：例如：PhH2COCClH2NHCCOO-RO basePhH2COCOHNHCCOO-R+benzyl chloroformateamino acidCBz-amino acidPhH2COCCl

18、+H3NHCCOOHRO basePhH2COCOOHCNH3+R+Bzl-amino acidHHMeOCClHOCH2HH+BaseOHOHOHHHOHOHBaseOHMeOCOCH2C20o吡啶l 取代的取代的-酮酰基酮酰基(-keto acyl)保护醇羟基保护醇羟基:l*在中性条件下在中性条件下,用水合肼处理可以方便地除去。用水合肼处理可以方便地除去。RC(CH2)COOCH2OOHOHHHBaseNNH2.HHCH2OBaseOHOHHHHHNH2NH2.COO(CH2)2OCR2RNNO+HOCH2OOHOHHHBaseHHHl*是保护醇羟基广泛应用的方法。是保护醇羟基广泛应用的方

19、法。该保该保护基的引入和除去均在酸性条件下进行，护基的引入和除去均在酸性条件下进行，保护产物对碱稳定。保护产物对碱稳定。(四氢吡喃醚)(2,3-二氢吡喃)O+ROHH+OOR2,3-dihydropyranTetrahydropyranyl etherCysCH2SHHgCOO-SCH2CysHO CH2CH2SHCH2SHCys+COO-HgSCH2CH2HO对羟基汞苯 甲 酸-巯 基 乙 醇HO-Hg+COO-l（1 1）催化剂类型）催化剂类型la.a.单功能催化剂单功能催化剂：常见的催化剂，如酸碱：常见的催化剂，如酸碱催化剂等，大多数都是单功能催化剂。催化剂等，大多数都是单功能催化剂。l

20、 在在吡啶酮存在下，吡啶酮存在下，O O四甲基四甲基D D葡萄糖葡萄糖的变旋速度可以提高的变旋速度可以提高70007000倍。而用相同浓度的酸倍。而用相同浓度的酸或吡啶则对反应速度影响很小。这是由于或吡啶则对反应速度影响很小。这是由于 吡吡啶酮与啶酮与 O O四甲基四甲基D D葡萄糖之间发生了多功葡萄糖之间发生了多功能团相互作用的结果。能团相互作用的结果。NHOOOH.CH3OCH3OCH3OCH3OOHCH3OCH3OCH3OCH3OCOHNOH.lc.c.多功能催化剂多功能催化剂：酶是典型的多功能催化剂。：酶是典型的多功能催化剂。酶通过它的催化活性中心的空间构型和活性基团，酶通过它的催化活

21、性中心的空间构型和活性基团，对底物进行全方位的影响：价键形变、极化，定对底物进行全方位的影响：价键形变、极化，定向、定位，减低形成过渡状态的张力等。使反应向、定位，减低形成过渡状态的张力等。使反应可以在温和条件下高效率进行。可以在温和条件下高效率进行。l（2 2）选择性催化剂）选择性催化剂l l 发展各种类型的选择性催化剂，特别发展各种类型的选择性催化剂，特别是手性催化剂是近年来最受重视的研究是手性催化剂是近年来最受重视的研究领域之一。例如：领域之一。例如：l l FNOOOOPhNB OPhPhBH3.SMe2,CH2Cl2FNOOOPhOHE-3E-4l基本原理基本原理：创造一个不对称的反

22、应条件或环境，创造一个不对称的反应条件或环境，使取代或加成按一定的方向进行，从而得到手性使取代或加成按一定的方向进行，从而得到手性纯化合物。纯化合物。la.应用不对称前体合成法应用不对称前体合成法：设计构建一个不对设计构建一个不对称前体，由于前体分子的不对称性，使分子的一称前体，由于前体分子的不对称性，使分子的一侧空间位阻增大，进攻试剂只能从位阻小的一侧侧空间位阻增大，进攻试剂只能从位阻小的一侧进攻。此法又分为不对称加成途径和不对称取代进攻。此法又分为不对称加成途径和不对称取代途径。途径。NYXH2NOH*NYXNCCOOR*HydrogenationNYXNCCOOHRH*Hydrogeno

23、lysisH2N CHRCOOH*+NYXHOH*HydrazonolactoneOptical pure amino acid.C CO OROHH2Olb.应用不对称催化剂合成法应用不对称催化剂合成法：制备：制备一种具有特殊空间结构的加氢催化一种具有特殊空间结构的加氢催化剂，这种催化剂能够识别底物分子剂，这种催化剂能够识别底物分子的潜手性面，使氢原子只能从一个的潜手性面，使氢原子只能从一个方向进行加成。方向进行加成。l实例：铑（1）络合物为催化剂的均相催化氢化法。l OPPh2OPPh2Rh+BF4R3COOR1NHR2H2催化剂R3COOR1NHR2*H,H2O+R3COOHNH2蒋 氏

24、催化剂l例例 1：l l酚的氧化反应酚的氧化反应l*等摩尔的氢醌与硝酸铈（等摩尔的氢醌与硝酸铈（IVIV）铵混合铵混合后，研磨后，研磨5-105-10小时，然后放置小时，然后放置2 2天，可得天，可得到高产率氧化产物醌。在超声辐射条件到高产率氧化产物醌。在超声辐射条件下，则反应可在下，则反应可在2 2 小时完成。小时完成。l例例 2：l无溶剂体系中的酶促反应无溶剂体系中的酶促反应l无溶剂体系中的酶促酯化反应：无溶剂体系中的酶促酯化反应：l CH3(CH2)8COOH +CH3(CH2)4CH2OHl 聚丙烯吸附脂肪酶l 研磨l CH3(CH2)8COOCH2(CH2)4CH3l l*其他反应类

25、型：肽合成、氨解、酯交换、糖苷合成等。其他反应类型：肽合成、氨解、酯交换、糖苷合成等。XAXABABCABC解 脱+AB C树脂l 适用范围适用范围：多肽、核酸、非天然大分子化合多肽、核酸、非天然大分子化合物、杂环化合物、天然有机化合物等。物、杂环化合物、天然有机化合物等。l 特点特点：可以合成大分子化合物，产物不需要分可以合成大分子化合物，产物不需要分离纯化，收率高，可以实现自动化合成操作。离纯化，收率高，可以实现自动化合成操作。l 实例实例：la.多肽的固相合成多肽的固相合成l 19621962年，美国生物化学家年，美国生物化学家 R.B.Merrifield R.B.Merrifield

26、 发展了一种新的合成方法多肽固相合成法。这发展了一种新的合成方法多肽固相合成法。这是多肽合成化学的一个重大突破。它的最大特点是多肽合成化学的一个重大突破。它的最大特点是不必纯化中间产物，合成过程可以连续进行，是不必纯化中间产物，合成过程可以连续进行，从而为多肽合成自动化奠定了基础。现在广泛应从而为多肽合成自动化奠定了基础。现在广泛应用的蛋白质自动合成仪就是在这个基础上发用的蛋白质自动合成仪就是在这个基础上发展起来的。展起来的。ResinHCHO,HClHeatedResinCH2ClC CHOO-NHtBocResinCH O COCH NHtBocR1CF3COOHHCl/CH3COOHRe

27、sinCHO COCHR1NH2C CHOO-NHtBocR2DCCResinCH O COCH NHCOCHR1R2NHtBocCH O COCHNHCOCH NHR1R2COCHRnNHtBocResinHO COCH NHCOCHNHCOCHCOCHRnNH3+CF3COOH+HBr l l 根据以上原理设计的根据以上原理设计的多肽自动合多肽自动合成仪成仪，已经成为蛋白质合成重要工，已经成为蛋白质合成重要工具。具。l lb.核酸的固相合成核酸的固相合成:l lc.天然产物的合成天然产物的合成：O COO(CH2)2CO2H +HNOHOHOMeO COO(CH2)2CO NOHOHOMe

28、1.VOCl32.CH2N2O COO(CH2)2CO NOMeOHOMel（4）组合化学法（）组合化学法（Combinatorial synthesis）l l 基本原理基本原理：将排列组合原理与固相合成技术相：将排列组合原理与固相合成技术相结合发展起来的新的合成慨念和技术。结合发展起来的新的合成慨念和技术。l 适用范围适用范围：肽库、寡聚核苷酸库以及非肽库的：肽库、寡聚核苷酸库以及非肽库的合成。合成。l 特点特点：可以同时制备大量的不同结构的异构体：可以同时制备大量的不同结构的异构体（可以同步合成一百万个以上的多肽异构体分（可以同步合成一百万个以上的多肽异构体分子），操作简单，合成操作与生

29、物活性筛选可以子），操作简单，合成操作与生物活性筛选可以同时进行。是目前新药筛选的一种重要方法。同时进行。是目前新药筛选的一种重要方法。l*目前，组合合成法应用最广泛的是合成多目前，组合合成法应用最广泛的是合成多肽库。肽库。l*现在应用该技术可以同步合成上百万个多现在应用该技术可以同步合成上百万个多肽分子，并同时进行生物活性筛选。组合肽分子，并同时进行生物活性筛选。组合合成法与传统的合成方法相比较，最大的合成法与传统的合成方法相比较，最大的特点是可以同时制备大量不同结构的多肽特点是可以同时制备大量不同结构的多肽异构体，而且简化了百分之八十以上的操异构体，而且简化了百分之八十以上的操作步骤，是一

30、个高效率低成本的理想合成作步骤，是一个高效率低成本的理想合成法。法。l l 随着现代生物技术发展，生物技术在有机合随着现代生物技术发展，生物技术在有机合成中的应用越来越引起人们的重视。毫无疑问，成中的应用越来越引起人们的重视。毫无疑问，生物技术不可能代替传统的有机合成技术，但生物技术不可能代替传统的有机合成技术，但是，生物技术的引进，将大大扩展人们的视野，是，生物技术的引进，将大大扩展人们的视野，丰富了有机合成的内容。丰富了有机合成的内容。l 生物技术在有机合成中的应用主要包括以下生物技术在有机合成中的应用主要包括以下两个方面两个方面:l 酶学方法酶学方法 l l 基本原理基本原理：某些酶在适

31、当的条件下，具有较广：某些酶在适当的条件下，具有较广的底物适应性，可以催化非天然底物的反应。的底物适应性，可以催化非天然底物的反应。l 主要反应类型主要反应类型：水解反应、氧化还原反应、缩：水解反应、氧化还原反应、缩合反应、重排反应等。合反应、重排反应等。l 特点特点：反应条件温和，副反应少，具有优异的：反应条件温和，副反应少，具有优异的立体或区域选择性。立体或区域选择性。l l l酶在有机合成中的应用酶在有机合成中的应用：l 催化特殊有机合成反应，特别是催化特殊有机合成反应，特别是复杂手性分子的合成。复杂手性分子的合成。l 零污染有机合成。零污染有机合成。l关键是关键是：酶促反应的底物适应性

32、、：酶促反应的底物适应性、反应效率、反应条件。反应效率、反应条件。l新发展新发展：有机溶剂中的酶促反应：有机溶剂中的酶促反应。l l 酶催化有机化学反应的主要类型酶催化有机化学反应的主要类型l l反应类型反应类型 酶酶 底物底物 产物产物l 水解反应 酯酶 羧酸酯 羧酸、醇l 脂肪酶 甘油酯（脂肪）脂肪酸、甘油l 蛋白水解酶 蛋白质,多肽,L-氨基酸,羧酸,l 羧酸酯,脂肪 脂肪酸,甘油,醇l 淀粉水解酶 淀粉 D-葡萄糖l 纤维素酶 纤维素 D-葡萄糖l 溶菌酶 细胞壁多糖 N-乙酰胞壁酸、l N-乙酰葡萄糖胺等l 环氧化物水解酶 环氧化物 醇l 腈水解酶 腈化物 酰胺,羧酸l氧化-还原 脱

33、氢酶(含NAD+)醇,酚 醛,酮,醌l反应 醛,酮,醌 醇,酚l 脱氢酶(含FAD)含活泼氢烷烃 烯烃l 活泼烯烃 烷烃l 单加氧酶 烷烃,芳烃,酚 醇,酚l 烯烃 环氧化物l 双加氧酶 芳烃 酚l 二酚 二元羧酸l 氧化酶 氨基酸 -酮酸l 面包酵母 醇,酚 醛,酮,醌l 醛,酮,醌 醇,酚l 含活泼氢烷烃 烯烃l 活泼烯烃 烷烃 裂合反应 醛缩酶 多元醇 醛和酮l 醛和酮 多元醇l卤化和脱卤 卤素过氧化物酶 氯,溴,碘化合物 醇,环l 氧化物等 l 许多上述酶促反应都可以用于有机许多上述酶促反应都可以用于有机合成目的。合成目的。l la.有机合成：有机合成：丙氨酸合成丙氨酸合成l化学法化学

34、法：l lCH2=CH-CN+NH3 H2NCH2-CH2-CN lNaOH,高温 HCll H2NCH2-CH2-COONa l H2NCH2-CH2-COOHl酶法酶法：l 丙烯酸加氨酶lCH2=CH-COOH+NH3 l H2NCH2-CH2-COOHlb.b.手性化合物的拆分手性化合物的拆分l l 酶本身是一种手性分子，具有非常好的专一酶本身是一种手性分子，具有非常好的专一性催化活性。消旋化氨基酸的性催化活性。消旋化氨基酸的 氨基经乙酰化氨基经乙酰化以后，用蛋白水解酶水解。以后，用蛋白水解酶水解。水解酶只能识别并水解酶只能识别并且水解由且水解由L-L-氨基酸形成酰胺键，因此可以将氨基酸

35、形成酰胺键，因此可以将L L 氨基酸游离出来。而蛋白水解酶不能识别氨基酸游离出来。而蛋白水解酶不能识别 D-D-氨基酸形成的酰胺键，因此仍以乙酰氨基酸形氨基酸形成的酰胺键，因此仍以乙酰氨基酸形式存在，从而达到分离目的。式存在，从而达到分离目的。l CCHHCH3OCH3O re-face si-faceR-CH3CDOHCCH3OHDHNAD-Dre faceHCH3OYADH O-CCH3OO+NADH +H+LDHO-CH3OHOH+NAD+丙酮酸L-乳酸ld.d.有机介质中的酶促有机化学反应有机介质中的酶促有机化学反应l 对于大多数有机化学反应来说，水并不是一对于大多数有机化学反应来说，

36、水并不是一种适宜的溶剂。因为大多数有机化合物在水介质种适宜的溶剂。因为大多数有机化合物在水介质中难溶或不溶。而且由于水的存在，往往有利于中难溶或不溶。而且由于水的存在，往往有利于如水解、消旋化、聚合和分解等副反应的发生。如水解、消旋化、聚合和分解等副反应的发生。l 1984年年A.Zaks 和和A.M.Klibanov 首次发表了关首次发表了关于非水相介质中脂肪酶的催化行为及热稳定性的于非水相介质中脂肪酶的催化行为及热稳定性的研究报道，引起了广泛的关注。现在非水酶学方研究报道，引起了广泛的关注。现在非水酶学方法在多肽合成、聚合物合成、药物合成以及立体法在多肽合成、聚合物合成、药物合成以及立体异

37、构体拆分等方面已经显示出广阔的应用前景。异构体拆分等方面已经显示出广阔的应用前景。R1OR2OH2OR1OHOR1HNR2OR1O-OHOH2O2R2OHR2NH2R1EnzO水解醇解酶-酰基中间物氨解过氧化l 基因工程法基因工程法l l 基本原理基本原理：基本工程与组织培育方法相结合方基本工程与组织培育方法相结合方法法-产生代谢产物（天然有机化合物）。产生代谢产物（天然有机化合物）。l 适用范围适用范围：某些应用一般合成方法难于合成的某些应用一般合成方法难于合成的天然产物。天然产物。l 特点特点：从转基因生物中提取天然产物从转基因生物中提取天然产物。l例如：将含有能够合成泛醌的重组基因例如：将含有能够合成泛醌的重组基因转移到烟草植株细胞中（转基因植物），转移到烟草植株细胞中（转基因植物），即可以从烟草叶片中分离得到泛醌。即可以从烟草叶片中分离得到泛醌。OOH3COH3COCH310l 目的基因目的基因 +载体载体DNADNAl l 重组重组DNAl l 宿主细胞（转基因生物）宿主细胞（转基因生物）l l 复制复制l l 表达表达l l 蛋白质（酶）蛋白质（酶）l l 代谢产物（目标有机分子）代谢产物（目标有机分子）