第二十六章生物转化技术在现代制药工业中的应用课件.ppt

1、利用生物转化技术制备手性药物（关键中间体）的一些实例利用生物转化技术制备手性药物（关键中间体）的一些实例 NCCNHOHOOO1234NCCNHOOOO123H4S 型R 型OHOH2NHOHO沙利度胺（Thalidomide）D 型OHOH2NHOHOL 型多巴（Dopa）沙利度胺和沙利度胺和L-多巴的异构体结构多巴的异构体结构 号号0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 93 34 45 56 67 73 34 4CH2OHNNNHCH2OAcCH2OHH(R)-(-)-3431%,97%ee(+/-)-33Lipase PSOAc-40(S)-(+)-3362%,46%

2、eeOOHOHOOOClClOOClHOOCNH2Rhodococcusequi(a)(b)94%ee(S)-(-)-FrontalinCunninghamellaechinulata99%ee(R)-(-)-Baclofen 环氧乙烷的生物拆分和环氧乙烷的生物拆分和frontalin以及以及baclofen的合成的合成 OOOOHORHOOHHOOHNHOH(CH2)7CH3OCH3HOHOCH2CC(CH2)3CO2CH3HOHOOHNNNNNH2(-)-PGE2D-manno-1-deoxynojirimycin4-substituted riboseR=Me,Ph,DNeptanoxi

3、n A16AnOOHHOOAnAcOOAnAnOOAcOOAcOOAnOOHOOAnOOHOOAcOOOOOOAc(+/-)-17(+)-18(-)-19(-)-20(+)-20(-)-22(+)-16(-)-21Amano PS-30(+)-21(-)-16(+)-22Three stepsTwo stepsox.ox.An=p-CH3OC2H4OHHOOAcHOOHTBSOOOLipase LIPOx.24(+)-25 99%ee(-)-23Ox.Two steps OAc(+)-23OZNH3CO2CHNZCO2CH3(-)-23NHH3CO2CNHCO2HCO2H(-)-kainic

4、acidStepsThermolysisIntramolecularene reactionSteps 逆狄尔斯逆狄尔斯-阿尔德反应和海人藻酸的合成阿尔德反应和海人藻酸的合成 OHOHOOOOOOOOOOOOOOXXXXXXXOHFN3OHOOHNHROHOHOHHOOXX=H,Br,ClE.coliJM1091OAcBrBrOAcOAcBrBrOHOAcBrBrOAc(+/-)-12(+)-11(+)-12+Amano PS-30phosphate bufferC2不对称化合物不对称化合物12的酶拆分过程的酶拆分过程O OT TI IP PS SO OT TI IP PS SH HO OO

5、OH HO OT TI IP PS SA Ac cO OO OH HO OT TI IP PS SO OT TB BS SO O2 27 7(+)-2 28 8(-)-2 26 6(+)-2 26 6T Tw wo o s st te ep ps sA Am ma an no o P P-3 30 0s st te ep ps ss st te ep ps sO OA Ac c5 53 37 73 37 7对映体纯对映体纯 化合物（化合物（+）-26和（和（-）-26的合成的合成 利用脂肪酶拆分外消旋体对甲氧基苯苷氨酰甲酯制备地尔硫关键中间体利用脂肪酶拆分外消旋体对甲氧基苯苷氨酰甲酯制备地尔硫

6、关键中间体 利用脂肪酶制备农药利用脂肪酶制备农药FRONTIER关键中间体关键中间体(S)-1-甲氧基甲氧基-2-氨基丙烷氨基丙烷 目前正在研究的一种杀虫剂关键中间体（目前正在研究的一种杀虫剂关键中间体（S）-4-羟基羟基-3-甲基甲基-prop-2-ynyl-cyclopent-2-enone也是通过脂肪酶催化获得的也是通过脂肪酶催化获得的 15-15-脱氧精胍菌素脱氧精胍菌素15-15-脱氧精胍菌素的化学结构及其关键中间体脱氧精胍菌素的化学结构及其关键中间体S-(-)-S-(-)-乙酸酯的制备路线乙酸酯的制备路线-3-3受体激动剂受体激动剂 3-3-受体激动剂的化学结构及其关键中间体（受体

7、激动剂的化学结构及其关键中间体（S S）-单酯化合物的制备路线单酯化合物的制备路线（R,R）-福莫特罗的制备路线福莫特罗的制备路线抗抗Alzheimers药物关键中间体药物关键中间体S-2-戊醇和戊醇和S-2-庚醇的制备路线庚醇的制备路线 鲨烯合成酶抑制剂鲨烯合成酶抑制剂BMS188494关键手性中间体关键手性中间体S-（+）-二乙酯化合物的制备路线二乙酯化合物的制备路线紫杉醇紫杉醇C-13关键手性中间体（关键手性中间体（R）-醇化合物的制备路线醇化合物的制备路线 法尼基转移酶抑制剂法尼基转移酶抑制剂法尼基合成酶抑制剂关键中间体（法尼基合成酶抑制剂关键中间体（R R）-77-77化合物的制备路

8、线化合物的制备路线CH2CONHNSCH3CH3COOHONSCH3CH3COOHOH2NHCCOCH3NH2+酶水解大肠杆菌酰基酶无侧链青霉素HCCONHNH2NSCH3CH3COOHO酶法酰基化假单孢型酰基酶氨苄青霉素青霉素母核青霉素母核6-APA和半合成产品氨苄青霉素制备过程和半合成产品氨苄青霉素制备过程CH2CONHNSCH3CH3COOHO青霉素GCH2CONHNSCH3COOHONSCH3COOHOH2NCHCOOCH3NH2+CHCONHNSCOOHONH2化学扩环或基因工程菌扩环酶水解大肠杆菌酰基酶酶酰基化里假单孢菌酰基酶头孢氨苄CH3头孢菌素母核头孢菌素母核7-ADCA和半合

9、成产品头孢氨苄的制备过程和半合成产品头孢氨苄的制备过程 MeOOOOHOMeOOOOHOHOPenicillium citrinumStreptomycescarbophilusPenicillium citrinumP450 scaPravastatinCompactinOCH3OHHOH3COHCH3CH3OOH3CH3CH3COOOOH3CCH3OHOCH3CH3OHNCH3H3COCH3OHOH3COHCH3CH3OOH3CH3CH3COOOOH3CCH3OHOCH3CH3OHNCH3H3CCH3目前的化学工艺酶法红霉素Erythromycin克拉红霉素ClarithromycinN取

10、代取代1脱氧野尻霉素的合成方法一脱氧野尻霉素的合成方法一 十三、十三、-糖苷酶抑制剂米格列醇和伏格列波糖的生物转化糖苷酶抑制剂米格列醇和伏格列波糖的生物转化（一）利用生物转化技术制备米格列醇关键中间体的主要方法（一）利用生物转化技术制备米格列醇关键中间体的主要方法OHOHOHOHNHR葡萄糖HOHOROHOHOHOHNP保护微生物氧化PNROHOHOHHOO去保护氢化RHOOHOHNHON取代取代1脱氧野尻霉素的合成方法二脱氧野尻霉素的合成方法二 葡萄糖胺化OHOHOHHOHOHR N微生物氧化CH2OHOHHOOHONRHRCH2OHHOOHOHN氢化NN取代取代11脱氧野尻霉素的合成方法三

11、脱氧野尻霉素的合成方法三有效霉素发酵液分离纯化伏格列波糖分离纯化有效霉素A，G生物转化valienamine有效霉素发酵液分离纯化水中氢解N取代valiolamineD-葡萄糖valioloneNa2BHHCl催化剂过柱提纯HSNHONSOOOHHGlucose acidGlucoseNADHNAD+Glutamate DehydrogenaseGlucose Dehydrogenase2Hydroxytetrahydropyran2carboxylic acid，sodium salt2Keto6hydroxyhexanoic acid，sodium salt 3L6Hydroxynorle

12、ucine 2NH3OOHCO2NaHOO NaOOHOOHONH2第一种方法：利用牛肝谷氨酸脱氢酶将第一种方法：利用牛肝谷氨酸脱氢酶将2-keto-6-hydroxyhexanoic acid（化合物（化合物3）还原胺化为还原胺化为L-6-hydroxynorleucine（化合物（化合物2）。）。+H2O2+NH3H2O+O2Glucose acidGlucoseNADHNAD+Glucose DehydrogenaseT.variabilisD a m i n o a c i d oxidaseGlutamate Dehydrogenaserac 6Hydroxynorleucine2K

13、eto6hydroxyhexanoic acid，sodium salt 3L6Hydroxynorleucine 2O2+CataslaseNH3L6Hydroxynorleucine 2HOH2NOHOHOO NaOOHOOHONH2HOOHONH2第二种方法：为了避免上述制备第二种方法：为了避免上述制备2-酮酸化学合成的过程太长，利用来自于猪肾或酮酸化学合成的过程太长，利用来自于猪肾或Trigonopis variabillis 的的D-氨基酸氧化酶处理外销旋的氨基酸氧化酶处理外销旋的6-hydroxynorleucine 1211BMS-199541-01NSOOOHRHNHCompo

14、und 11DCCDTT,NaOMeR=Benzyloxycarbonyl or tButoxycarbonylCH3SO3H13SOCl2CH3OHOHSSH2NOOOHH2NOHSSRHNOOOHRHNHNSSRHNOONHRHNCOOCH3H3COH3COCOOCH3OCH3OCH3SHOHNRHNOOCH3OCH3OOCOOHH2NOCH3OCH3COOMeH2NCO2A m m o n i u m formateNADHNAD+Formate dehydrogenasePhenylalanise dehydrogenaseOOOCOOH6OOH2NCOOH5NH3利用生物转化方法将化

15、合物利用生物转化方法将化合物6转化为化合物转化为化合物5的过程的过程 HNSSPHNOONHPHNCO2HH2NCO2HNH2D ip e p tid e D im e rB M S-2 0 1 3 9 1-0 1P=C b zD i t h i o t h r e i t o l o r TributylphosphineSHONHPHNCO2HH2ND ip ep tid e M o n o m erSNOCOOHPHNB M S-199541-01P=OOACIDSHONHPHNCO2HCHOGlutamateOxidaseS.noursei-keto glutarateGlutamat

16、eL-lysine-aminotransferase S.paucimobili or rec E.coilSHONPHNCOOHHO利用利用L-赖氨酸赖氨酸-氨基转移酶生物转化二肽化合物氨基转移酶生物转化二肽化合物BMS-201391-01至产物至产物BMS-199541-01的过程的过程CHOCOOH+NH2CONH2+OHSpontaneousracemizationAmidoalkylationHNHCONH2COOHHOHNH2COOHHOD-HydantoinaseD-DecarbamoylaseHNCONHOCHHOHNCONHOCHHO从从DL-5(p-羟基苯基羟基苯基)乙内酰

17、脲生产乙内酰脲生产D-p-羟基苯甘氨酸的化学和酶促过程羟基苯甘氨酸的化学和酶促过程 NHHNOORHNH2COOHHNORHH2OHNNHOOHNNH2COOHOH2ONHOONH2COOHOH2ONHNOONH2COOHNOCH3CH3NHHNOONH2COOHHNOHHRRD-specificATP+2H2OADP+PiL-specificD-HydantoinaseATP+2H2OADP+PiN-Methylhydantoin amidohydrolaseImidase涉及到乙内酰脲水解反应的有关酶的作用过程涉及到乙内酰脲水解反应的有关酶的作用过程HNNHOROH2OCOOHHNNH2R

18、OH2ONH3+CO2RCOOHNH2COOHHNNH2ORH+H2ONH2COOHRH+Hydantoin transformation pathwayD-DecarbamoylaseNH3+CO2COOHHNNH2OHR+H2ONH2COOHHR+L-DecarbamoylaseNH3+CO2HNNHOOHNNH2COOHONH2COOHH2OPyrimidine transformation pathwayHNNH2COOHONH2COOHNH3CO2H20NH3 +CO2-Ureidopropionase+H20+NH2COOHNH3CO2+H20+HNNH2COOHONH2COOHN

19、H3CO2+H20+HNNH2COOHOHRHRN-氨基甲酰氨基酸水解酶（脱氨基甲酰酶）的催化反应氨基甲酰氨基酸水解酶（脱氨基甲酰酶）的催化反应 RCCOOHHNH2NHHNNH2COOHHNRHORHOO碱性催化乙内酰脲 消旋酶假单胞菌节杆菌D5单取代的 乙内酰脲L5单取代的 乙内酰脲外消旋环状酰脲 的水解D乙内酰脲酶与二氢嘧啶酶一致假单胞菌芽生杆菌专一性D乙内酰脲土壤杆菌DL乙内酰脲酶不依赖ATP黄杆菌节杆菌依赖于ATP假单胞菌L乙内酰脲酶不依赖ATP芽孢杆菌节杆菌等依赖于ATP芽孢杆菌N甲基乙内酰脲 酰胺水解酶依赖于ATP和专一性L乙内酰脲的假单胞菌N氨甲酰D氨基酸N氨甲酰L氨基酸N-氨

20、甲酰氨基酸水解D脱氧甲酰酶丛毛单胞菌芽生杆菌土壤杆菌等N氨甲酰肌氨酸酰胺水解酶D专一性、N氨甲酰氨基酸假单胞菌L脱氧甲酰酶产碱菌黄杆菌节杆菌脲基-propinaseL专一性、N氨甲酰氨基酸假单胞菌化学脱氨甲酰反应D氨基酸L氨基酸利用乙内酰脲酶和脱氨基甲酰酶制备光学活性氨基酸的各种过程利用乙内酰脲酶和脱氨基甲酰酶制备光学活性氨基酸的各种过程 泛酸ATPADPHOH2CCCHCH3COHNHCH2CH2CH3OCOO-OH2CCCHCH3COHNHCH2CH2CH3OCOO-PO-OO-4-磷酸泛酸ADP+PiCys+ATPOH2CCCHCH3COHNHCH2CH2CH3OCPO-OO-ONHCC

21、H2COO-HSHOH2CCCHCH3COHNHCH2CH2CH3OCPO-OO-ONHCH2CH2SH4-磷酸泛酰半胱氨酸CO24-磷酸泛酰巯基乙胺脱磷酸辅酶A辅酶AATPATPPPiADP辅酶辅酶A生物合成的途径生物合成的途径 OHHNROOOHHNROOHHNCOOHOOHHOHHOHOHOOOOOHHOOOHOOOHOHHOHOHOcarbonylreductaseKPaOEt(R=COOEt)KPaCN(R=CN)chemicalD-PaOEt(R=COOEt)D-PaCN(R=CN)D-Pantothenic acidpolyketonereductase(L-PL forming

22、)polyketonereductase(D-PL forming)KPLL-PLD-PLKPA reductaseKPAD-PASpontaneous (PH7)chemicalH2NRchemicalCOOHH2NChemical (HCL)微生物转化制备微生物转化制备D-型泛酸的可能途径型泛酸的可能途径 DL-PL浓 缩 D-PL复合 物拆 分剂 提取拆 分D-PA内 酯化 提 取结 晶 D-PL 结 晶拆分 剂 L-PL复 合物拆分 剂提 取L-PA消旋 化内酯 化 提 取DL-PL化学拆分酶拆 分DL-PL酶水 解提 取D-PA内 酯化 提 取结 晶 D-PL 结 晶L-PL浓 缩消

23、旋 化DL-PL用酶法拆分用酶法拆分DL-泛酸内酯和用常规的化学法拆分的简单工艺泛酸内酯和用常规的化学法拆分的简单工艺 流程比较流程比较PL：泛酸内酯；：泛酸内酯；PA：泛解酸：泛解酸OROOOORROMeOOHOH(-)-(R)(+)-(S)OMeOOROROMeOOHBVMOOH(R)(S)(S)SSOHO(+)-(R)-硫辛酸()R.S用于用于Baeyer-villiger反应的单加氧酶（反应的单加氧酶（BVMOS）R-(+)R-(+)硫辛酸的制备过程硫辛酸的制备过程利用载有恶臭假单胞菌或人苍白杆菌利用载有恶臭假单胞菌或人苍白杆菌 酰胺酶基因的重组工程菌，酰胺酶基因的重组工程菌，对外消旋氨基酸氨化物进行拆分对外消旋氨基酸氨化物进行拆分