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1、生物工程进展2001,Vol.21,No.6技术与方法手性化合物制备的方法121于平岑沛霖励建荣(1杭州商学院食品、生物与环境工程学院310035;2浙江大学生物工程研究所杭州310027)摘要手性是自然界最重要的属性之一,分子手性识别在生命活动中起着极为重要的作用。同一化合物的两个对映体之间不仅具有不同的光学性质和物理化学性质,而且它们具有不同的生物活性,比如在药理上,药物作用包括酶的抑制、膜的传递、受体结合等均和药物的立体化学有关;手性药物的对映体的生物学活性、毒性、代谢和药物素质完全不同。手性化合物的制备已成为当前国内外较热门的研
2、究课题之一。本文从非生物法和生物法两个方面较全面地综述了手性化合物的制备方法,希望为相关研究者提供参考。关键词手性化合物制备立体化学手性是自然界最重要的属性之一,分子手性识已合成出近千种手性配体,其中BINAP、DIOP等用别在生命活动中起着极为重要的作用。同一化合物于某些反应,光学选择性已达到或接近100%。在的两个对映体之间不仅具有不同的光学性质和物理催化反应研究方面,已在氢化、环氧化、环丙烷化、烯化学性质,而且它们具有不同的生物活性,比如在药烃异构化,氢氰化、氢硅烷化、双烯加成、烯丙基烷基理上,药物作用包括酶的抑制、膜的传递、受体结合化等几十种反应中取得成功。并在均相
3、催化剂负载[1]等,均和药物的立体化学有关;手性药物的对映体的化、水溶性配体固载化等研究中也取得了突出成[2]生物学活性、毒性、代谢和药物素质完全不同。获得果。手性化合物的方法,不外乎非生物法和生物法两种。1973年Monsanto公司用不对称催化生产L-多巴胺,开创了手性催化工业应用的新纪元。至今已1非生物法有多家公司应用不对称催化氢化、环氧化、环丙烷化[3]非生物催化主要是指采用化学控制等手段来获等反应生产光学纯医药、农药、香料等。其中日本得手性化合物,它主要包括以下几方面:高砂公司用此技术生产出L-薄荷醇9t,并生产铃1.1不对称合成法制备手性化合物兰香精等共约1500t,
4、成为目前手性催化工业应用规[4]手性合成已经历过相当长的历史,但早期的科模最大实例。学研究仅限于对天然产物的化学改性,没有商业价1.2手性源合成值。不对称合成需在反应体系中引入不对称因素,以价廉易得的天然手性物为原料,经构型保留、如手性试剂、催化剂等。在底物分子上引入手性辅构型转化或手性转换等反应,可以方便地合成新的助基团控制反应立体选择性,需要大量手性物质,操[5]手性化合物。如用乳酸可合成(R)-苯氧基丙酸作繁琐。因此化学计量型不对称合成除应用廉价天类除草剂。氨基酸、羟基酸、萜烯、糖类、生物碱等天然手性源外,均难以工业应用。然产物来源丰富,光学纯度高,是最常用的手性源,60年代
5、后期出现的手性配体过渡金属络合物不但在合成应用中颇具吸引力,并可衍生出许多手催化的不对称合成,明显优于化学计量不对称合成。性试剂和配体。同时,有机合成的发展也为手性合它仅用少量手性催化剂即可将大量前手性底物对映成提供了醇、胺、环氧化物等非天然手性源。体选择性地转化为手性产物。经过20多年研究已1.3选择吸附拆分法发展成最经济有效地合成手性物质的一种方法。现选择吸附拆分法就是利用某种旋光性物质作为吸附剂,使之选择性的吸附外消旋体中的一个异物1作者:男,26岁,博士研究生,研究方向:生物化工体,从而达到拆分的目的。1.4结晶法拆分89若外消旋体所形成的晶体是外消旋混合物,则1.6动
6、力学拆分可直接在其过饱和溶液中加入某一对映体晶种进行在手性试剂或催化剂作用下,利用两个对映体诱晶得到该对映体。依加入晶种方式的不同,可分反应速度不同而使其分离。通过调节转化率可控制为同时结晶和有择结晶两类。同时结晶是在过饱和底物(反应速度慢的对映体)的对映体过剩值溶液两个区域分别加入相反手性的晶种,同时得到(ee%)。工业应用要求两对速度常数之比E值大于两种对映体结晶。如L-甲基多巴胺、L-薄荷醇生20,才能使转化率50%左右时产物就有较高ee%。产即采用此法;有择结晶是轮流加入两对映体晶种理想的拆分技术应使非目标对映体被转化、不以更迭诱导其结晶,此法已用于生产谷氨酸、氯霉素反应或外
7、消旋。催化动力学拆分经济上更有利,在和萘普生等。这种直接结晶法拆分较方便、经济,但环氧化、氢化反应中已有成功的例子。下式即是底其应用范围有限,因为整个外消旋体中以混合物存物原位外消旋化与催化剂严格手性识别相结合,使在的仅占10%。产物达到高ee值及100%产率的一个例子。1.7色谱分离表1不对催化合成在工业中的应用手性色谱可方便、准确、迅速地测完样品的光学反应类型生产公司金属最终产物纯度和绝对构型。手性制备色谱已成为分离、纯化Monsanto,VEBR
