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脂肪酶催化动力学拆分制备S-酮基布洛芬的研究文献综述

 2020-04-10 14:42:29  

文 献 综 述

1. S-酮基布洛芬

酮基布洛芬(Ketoprofen)(其结构见图1)是2-芳基丙酸类非甾体抗炎药(Non- steroidal anti- inflammatory drug,NSAIDs),该药物具有一个手性中心,药理学研究发现,S-酮基布洛芬是酮基布洛芬的活性右旋异构体,具有较强的解热、镇痛、抗炎作用[1,2]。在多种生物模型中,S-酮基布洛芬优于酮基布洛芬。R-酮基布洛芬是酮基布洛芬的非活性左旋异构体,它与右旋体共同构成外消旋体酮基布洛芬,但前者没有解热、镇痛和抗炎作用。在某些种属的动物中,左旋体可向右旋体生物转化,但在人体临床试验研究中,没有这种转化发生。研究发现,酮基布洛芬不良反应的发生与左旋体的存在有相关性。因此酮基布洛芬拆分制备纯手性S-酮基布洛芬具有很好的市场前景。

图1 酮基布洛芬的分子结构

2. 脂肪酶

脂肪酶,全称为甘油三酸酯水解酶,其基本功能是催化甘油酯水解为甘油和脂肪酸,且被广泛用于生产医药中间体、化工、食品和化妆品等重要原料,因此脂肪酶已成为应用酶中的一枝新秀。手性药物成为国际新药研究与开发的新方向之一,而脂肪酶在手性药物的合成中具有重大的催化作用。脂肪酶催化反应除具有高度的立体选择性和区域选择性、副反应少等特点外,还具有催化反应条件温和、无环境污染等优越性,可以保证产物的光学纯度和收率,特别适合于一般化学方法难以实现的多功能化合物的合成,能很好的避免多取代产物等副产物的产生。脂肪酶作为生物催化剂为化学过程提供了更为清洁和高效的途径。

不同类型的脂肪酶具有非常相似的立体结构[3]。通常情况下,脂肪酶的活性部位被一个螺旋片段又称为”盖子”所包住。在底物如醇、酸或酯等存在的情况下,酶的构象发生变化,”盖子”打开,含有活性部位的疏水部分就暴露出来。”盖子”中α-螺旋的双亲性会影响脂肪酶与底物在油水界面的结合能力,其双亲性的减弱将导致脂肪酶活性的降低。”盖子”的外表面相对亲水,而其内表面则相对疏水。由于脂肪酶与油水界面的缔合作用,使盖子张开,活性部位暴露,这使得底物与脂肪酶的结合能力增强,此时底物就容易进人疏水性的通道而与活性部位结合,形成酶一底物复合物[4]。

与其它水解酶不同,脂肪酶只有在油水才能被活化。因此我们在做脂肪酶水解反应时除考虑缓冲体系外还需对其体系中助溶剂的种类及其含量进行考察,从而进一步使脂肪酶的催化性能得以提高。除此之外,整体反应体系中的温度、pH等条件均会对脂肪酶的构象产生影响,进而影响催化效果。因而在获得具有较好催化性能的脂肪酶之后,需通过对反应条件如离子浓度、温度、pH值等进行优化,进一步提高反应效率。

随着现代生物技术的不断进步,将会有更多稳定、廉价的脂肪酶用于手性药物的制备。脂肪酶催化制备手性药物反应条件温和、选择性强,能催化很多化学方法不能完成的反应,在手性药物制备中具有很好的发展前景。

3. S-酮基布洛芬的制备方法

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