ứng dụng enzyme trong thương mại

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CNSH & KTMT TIỂU LUẬN MÔN: CÔNG NGHỆ ENZYME MỤC LỤC Ứng dụng thương mại 1.1 Tổng quát Kể từ năm 1970 chuyển hoá sinh học trở thành công cụ thiết lập ngành công nghiệp hóa chất Hệ thống xúc tác sinh học, bao gồm dầu thô enzym tinh khiết hệ thống toàn tế bào thực phản ứng có tính chọn lọc điều kiện nhẹ, sử dụng rộng rãi , đặc biệt tổng hợp sản xuất hợp chất hoạt tính sinh học lĩnh vực hố chất nơng nghiệp dược phẩm Xúc tác sinh học chứng minh nhiều trường hợp để ức chế tổng hợp sản phẩm riêng Do đó, nhu cầu thuốc thử độc hại, hình thành tạp chất cụ thể sản phẩm phụ tránh Hơn nữa, xúc tác sinh học cung cấp tuyệt vời regio stereo selectivity, số doanh thu cao nhiều so với chất xúc tác hóa học Vì vậy, khơng phải đáng ngạc nhiên xúc tác sinh học tìm thấy vị trí quan trọng phương thức cơng nghiệp để sản xuất hợp chất đối xứng tinh khiết (EPC, xem hình 94) Doanh số bán hàng báo cáo EPC vượt $ 100 _ 109 vào năm 1999 lần Trong tổng hợp quy mô lớn, hiệu chi phí giảm thiểu vấn đề môi trường yếu tố quan trọng phát triển thành cơng q trình Chi phí cho hệ thống xúc tác, tách, nhiều trường hợp phục hồi trình tổng hợp quan trọng tối ưu hóa Một yếu tố quan trọng tính tốn chi phí là'' số tiêu thụ chất xúc tác'' (so sánh với TON xúc tác đồng tinh khiết) cho kg sản phẩm sản xuất Trong trường hợp loại enzyme, số thể có đơn vị enzyme gam sinh khối ngừng hoạt động phải thay trình sản xuất kg sản phẩm Vì vậy, ổn định thường quan trọng hoạt động Các xúc tác sinh học phù hợp nhất, enzyme nội bào loại enzyme cố định, hệ thống toàn tế bào, phải lựa chọn cẩn thận Điều tra tổng kỹ thuật phản ứng (bao gồm hệ thống phản ứng) cho điều kiện phản ứng tối ưu, phản ứng bể phản ứng động học, chế biến tốt, cung cấp hội cao để thành cơng Các ví dụ lựa chọn có tính chất thương mại có liên quan tập trung vào chủ đề cụ thể thảo luận Họ chứng minh lợi xúc tác sinh học việc chuyển đổi nhóm chức cấu hình, độ phân giải đẳng phân , tổng hợp bất đối xứng 1.2 Chọn lọc phản ứng với chất xúc tác sinh học Ngay đơn giản, chuyển đổi chọn lọc nhóm chức năng, phương pháp xúc tác sinh học cạnh tranh cao so với quy trình chuẩn hóa Hình 94: Sản xuất công nghiệp áp dụng phương pháp tiếp cận để đối xứng hợp chất tinh khiết (EPC) Điều chứng minh Nitto Chemical Industries (nay Mitsubishi Rayon) với sản xuất chất xúc tác acrylamide, khối xây dựng polyme copolyme, sản xuất với số lượng 200000 / năm [1231] Các đường chuyển hóa xúc tác để acrylamide (32) sử dụng chất xúc tác giảm đồng Raney cho hydrat hóa Q trình kim loại xúc tác chứng minh để hydrat hóa axít xúc tác, ngộ độc chất xúc tác nước thải , dùng kim loại nặng gây số vấn đề [1232], [1233] Nitto cơng nghiệp hóa chất phát triển thành lập cách khác để sản xuất acrylamide bổ sung enzym xúc tác nước acrylonitrile, sử dụng cố định tế bào vi khuẩn Rhodococcus sp N-774 sau chủng đột biến tối ưu hóa Pseudomonas chloraphis B 23 [1232], [1234], [1235] Sử dụng cấu trúc corban có chứa Nitrile hydratase cải thiện cao từ Rhodococcus rhodochrous J1, đạt tới 700 g /L acrylamide dung dịch phản ứng Nhiệt độ phản ứng cho chất xúc tác đồng hydrat hóa khoảng 100oC, q trình enzym thực 100C Sản xuất acrylamide Nitto sử dụng vi khuẩn nitrile hydratase ước tính Hình 95: So sánh vi sinh vật hóa học q trình thơng thường để sản xuất acrylamide để sản xuất khoảng 30 000 / năm, tiêu thụ lượng hơn, tránh vấn đề kim loại nặng nước thải Trong hình 95, quy trình sản xuất chất xúc tác sinh học hố học cho acrylamide so sánh Ngoài ra, việc chuyển đổi nitriles thơm để axit cacboxylic Amit áp dụng để sản xuất hóa chất tốt Ví dụ, Lonza báo cáo sản xuất chất xúc tác sinh học niacinamide cyanopyridine [1236] cho biết trình thực tương lai nhiều ngàn năm Công nghệ này, phát triển Lonza, áp dụng thành công quy mô công nghiệp sản xuất acid 5-methylpyrazine-2-carboxylic, khối xây dựng linh hoạt cho dược phẩm [1236] Đáng ý hình thành chất xúc tác sinh học nhóm methyl qua phản ứng khử carboxyl thực quy mô kỹ thuật Ứng khử carboxyl L-asparagin diện aspartate-4-decarboxylase (EC 4.1.1 12) cho phép tổng hợp L-alanine riêng [1237] Một ứng dụng khác nonstereoselective thương mại chuyển đổi chất xúc tác sinh học nhóm methyl cho axit cacboxylic Cơng nghệ này, phát triển Lonza, áp dụng thành công quy mô công nghiệp sản xuất acid 5methylpyrazine-2-carboxylic, khối xây dựng linh hoạt cho dược phẩm [1236] Đáng ý hình thành chất xúc tác sinh học nhóm amethyl thơng qua khử cacbon thực quy mơ kĩ thuật Sự khử cacbon L-asparagine diện aspartate-4-decarboxylase (E.C 4.1.1.12) cho phép loại bỏ tổng hợp L-alanine 1.3 Quá trình phân giải chất xúc tác sinh học Quy mô công nghiệp, độ phân giải hợp chất đồng đẳng nhiều trường hợp, cách thích hợp sản xuất hợp chất enantiomerically tinh khiết Nếu hợp chất bất đối xứng khơng có sẵn vật liệu bắt đầu hoạt quang, so sánh chi phí q trình giải bất đối xứng thường cho thấy lợi cho sau Trong số 15 dược phẩm có hoạt động quang học, q trình bất đối xứng hóa học thành lập trường hợp naproxen Cho tất sản phẩm khác, chất xúc tác sinh học diastereomeric độ phân giải phương pháp lựa chọn, việc lên men, để tạo hợp chất quang học tinh khiết Thơng thường, có enantiomer cần thiết, vậy, phương pháp có hiệu cao cho đồng hóa chất khơng mong muốn phải tích hợp vào q trình Bên cạnh ví dụ điển hình tách muối diastereomeric cách kết tinh, độ phân giải gốc chất xúc tác sinh học nhiều quan tâm nhiều Có số yếu tố quan trọng mà phải tối ưu hóa cho phát triển cơng nghiệp thành cơng, ví dụ, bề mặt chi phí enzyme (bao gồm thu hồi); hóa học, quang học, sản lượng không-thời gian, số lượng bước phản ứng định vị độ phân giải bước tồn q trình; chế biến sâu, với cần thiết thiết bị Trong chất xúc tác sinh học, hydrolases lớp học quan trọng enzym để thực nghị enzyme Nhiều hydrolases, chẳng hạn esteraza, lipaza, hydrolases epoxide, protease, peptidase, acylases, amidases, thương mại có sẵn, số lượng đáng kể số họ enzym số lượng lớn [1238-1240] Hệ thống tế bào nghỉ ngơi, họ không cố định , sử dụng hệ thống treo lỗng xử lý bán đồng chất xúc tác Enzyme thủy phân Amit mạch hở Sản xuất axit amin Sử dụng Amino Acylases: Các Degussa cấu trúc đặc biệt hủy phân axit N-axylamin amin acylase I từ Aspergillus oryzae (EC 3.5.1.14) tốt thành lập quy mô lớn trình cho L- axit amin Cả hai L-và axit D-amino sản xuất theo cơng nghệ Tanabe phát triển trình sử dụng loại enzyme cố định [1241], [1242], Degussa q trình sử dụng có nguồn gốc amin acylase I từ Aspergillus oryzae dung dịch đồng áp dụng Cho mục đích này, cơng nghệ sử dụng màng lò phản ứng enzyme (EMR) thiết kế, chủ yếu dựa vào công việc Kula Wandrey [1243-1245] Đặc tính chất acylase amin từ Aspergillus oryzae rộng, loạt proteinogenic nonproteinogenic N-acetyl N-chloroacetyl axit amin biến đổi enzyme Enzyme màng bể phản ứng (hình 96) vận hành liên tục bể phản ứng tái chế, enzyme giữ lại màng siêu lọc sợi rỗng (trọng lượng phân tử cắt bỏ: 10 000 Da) Sản xuất axit amin Sử dụng Amidases: Quá trình DSM, DSM phát triển q trình cơng nghiệp áp dụng rộng rãi để sản xuất enantiomerically tinh khiết, amin axit thủy phân enantioselective amit axit amin đẳng Các hợp chất tiền thân dễ dàng thu cách thủy phân kiềm aminonitriles Các enzyme L- amidase cụ thể (aminopeptidase) tìm thấy Pseudomonas putida (ATCC 12.633), cho thấy bề mặt rộng Các phương pháp cho khơng mong muốn đồng hố đồng đẳng enantiomer hợp trình (Đề án 17) [1248] Sử dụng enzyme khơng liên quan Hình 96: Rác thải lò phản ứng sử dụng cho độ phân giải amin acylase N-acetyl-D, L-amino acid Sản xuất carboxylic acid Sử dụng Amidases: (S) -2,2Dimethylcyclopropanecarboxylic Acid [(S)-Ibuprofen] (S) - axit 2,2Dimethylcyclopropanecarboxylic chất trung gian để tổng hợp cilastatin (hợp chất hóa học mà ức chế nhận enzyme dehydropeptidase), dehydropeptidase I ức chế Lonza phát triển q trình cơng nghiệp hai bước chuyển dạng sinh học đồng đẳng 2,2-dimethylcyclopropane nitrile (34; Đề án 18) Các amidase stereoselective tìm thấy vi khuẩn Comomonas acidovorans nhân vô tính thành chủng E.coli phát triển nhanh chóng sản xuất số lượng lớn chất xúc tác sinh học [1249], [1250] Để sản xuất thuốc giảm đau (S)-ibuprofen từ amide racemic ibuprofen,(S) chọn lọc có chứa vi sinh vật amidase thuộc chi Brevibacterium Corynebacterium, loài đặc biệt Brevibacterium R312, Corynebacterium N771, N774 Corynebacterium, tìm thấy chất xúc tác sinh học phù hợp [1251] Sản xuất 6-APA, 7-ADCA, 7-ACA Sử dụng Amidases: Aminopenicillanic axit (6-APA, 35), acid 7-aminocephalosporanic (7-ACA, 36), axit 7-aminodesacetoxycephalosporanic (7 -ADCA, 37) tiền chất quan trọng cho kháng sinh b-lactam bán tổng hợp hoạt động cao Trên toàn giới sản lượng chúng vượt 20 000 / năm Trước năm 1980, 6-APA, 7-ADCA sản xuất hóa học hữu penicillin G phenacetyl-7-ADCA, thu cách vòng hóa mở rộng penicillin G (Đề án 19) Từ năm 1980, trình enzym tránh việc sử dụng thuốc thử quan trọng với môi trường với số lượng lớn phát triển [1252-1254] Đáng ý là, lợi mơi trường, đường tìm thấy enzyme rẻ đáng kể so với q trình hóa học [1255] Enzyme bật penicillin G amidase (Pen G amidase, Sơ đồ 16 Quá trình Degussa L-methionine sử dụng acylase EC 3.5.1.11) [1255], [1256], ưu tiên thủy phân penicillin G penicilin Vas phenacetyl-7-ADCA mà khơng ảnh hưởng rộng đến vòng blactam A mơi trường sử dụng cho sản xuất quy mô lớn enzyme này, bao gồm E coli [1257] Các penicillin G amidase từ E enzyme coli nghiên cứu tốt acylases, mô tả enzyme chép ngược với trọng lượng phân tử 19 500 60 000 Đà cho hai tiểu đơn vị a, b tương ứng [1258] hai tiểu đơn vị a, b, tương ứng [1258] Ngày nay, Pen Gamidase (EC 3.5.1.11) áp dụng hình thức cố định Một hỗ trợ vững ưa thích Eupergit C, loại polymer có chứa hạt chức epoxide phản ứng mà liên kết hóa trị ràng buộc để enzyme [1259] Đáng ý với penicillin Eupergit-cố định G amidase tái sử dụng lên đến 600 lần Các phản ứng thủy phân enzym quy mô công nghiệp thực 30-40oC pH 7,5-8,0 [1260] Cho sản xuất công nghiệp 6-APA, 7-ADCA (xem Đề án 19) giá trị chuyển đổi tuyệt vời 98% báo cáo Ngồi ra, sản lượng sản phẩm bị lập chọn lọc cao Thường phản ứng công nghiệp thực hàng loạt Tóm tắt chi tiết liệu sản xuất có sẵn tài liệu [1260] Sơ đồ 17 Quá trình amidase DSM cho enantiomerically tinh khiết một-amino axit Sơ đồ 18 Sản xuất enzyme (S) -2,2-dimethylcyclopropane axit cacboxylic Sơ đồ 19 Sản xuất enzyme 6-APA, 7-ADCA 7-ACA (36) [1261] sản xuất quy trình ba bước sử dụng hai enzyme, cephalosporin C (sơ đồ 20) Sau khử amin acid oxidase D-amino, aketoadipyl-7-ACA tự decarboxylates, số lại bên glutaryl chuỗi thủy phân glutaryl-7-ACA-acylase 10 1.3.1 Enzyme acyl hóa nhóm amin Sản xuất Ampicillin Cephalexin: Ngồi việc sử dụng để sản xuất tiền thân -APA, - ADCA , amidases với penicillin vài -APA, 7-ADCAwith este D- phenylglyxin amide peptide enzyme kiểm soát động họctổng hợp để tạo thành ampicillin cephalexin ( 38,39 ) Những phản ứng (Đề án 21) có mộttiềm lớn cho sử dụng cho mục dích thương mại hóa tương lai gần [ 1262 ] Sản xuất Amin Sử dụng lipase : Quy trình BASF giải xúc tác sinh học có áp dụng có hiệu BASF cho sản xuất amin hoạt quang , chẳng hạn phenylethylamine [ 1263 ], [ 1264 ] Quá trình dựa chất đồng phân chọn lọc có độ phân giải amin đồng phân phản ứng acyl hóa diện lipase chất xúc tác (Đề án 22) Các sản phẩm thu suất cao với việc hình thành hình đối xứng đặc biệt Các hình đối xứng khơng mong muốn hỗn hợp đẳng phân sau Do ,bắt đầu từ đông đẳng, truy cập hiệu ( mặt lý thuyết với 100% suất ) đến (R) – và( S ) - amin có sẵn Công nghệ này, cho thực quy mô lớn hơn1000 t, mở rộng gần BASF cho việc sản xuất rượu chiral 1.3.2 Enzyme thuỷ phân Hydantoin Sản xuất D-Amino Acids: D- Amino axit amin đóng vai trò quan trọng tổng hợp sản xuất hợp chất hoạt tính sinh học Nổi bật Axit D-amino D- phenylglyxin hydroxyphenylglycine Đề án 20: Sản xuất 7ACA cephalosporin C 11 mà hình thức chuỗi phụ thuốc kháng sinh bán tổng hợp b -lactam ampicillin, amoxicillin, vàcephalexin Sản xuất hai axit amin , chất xúc tác sinh học bề mặt tế bào phát triển, có chứa D- hydantoinase Dcarbamoylase racemase [ 1265 ] D- hydantoinase biến đổi racemic monosubstitutedhydantoin vào axit D- hydantoic ; L- hydantoin racemize pH kiềm hỗn hợp phản ứng Khi carbamoylase Hiện racemase xảy chuyển đổi hoàn toàn với axit D-amino Các racemase hỗ trợ hydantoin raxemic hóa q trình chậm theo phản ứng điều kiện phản ứng Nếu khơng có carbamoylase giải phóng acid D-amino phải thực nitro hóa axit hydantoic Đề án 21: Enzyme tổng hợp Ampicillin cephalexin Đề án 22: Quá trình BAFS cho sản xuất amine 12 Đề án 23: sản xuất D-Cit L-Arg Đây khơng phải phản ứng mong muốn ;ngồi ra, nhóm chức HNO2 nhạy cảm bị suy thối Một ví dụ khác việc sản xuất xúc tác sinh học axit Damino liên quan đến việc ureidoamino acid D- citrulline (D- Cit , 40), cần thiết cho ( LHRH ) chất đối kháng cetrorelix , tổng hợp A Schally et al.và tiếp tục phát triển Asta Medica [ 1266-1268 ] Cetrorelix bao gồm năm D-aminoaxit , D- citrulline (D- Cit) đặc biệt khó khăn để tổng hợp, cho tổng hợp (D- Cit ,40), hệ thống hydantoinase / carbamoylase từ Agrobacteriumradiobacter lựa chọn Tổng hợp acid amin proteinogenic rẻ tiền, L-arginine ( L- Arg , thấy Đề án 23) , có độ dài chuỗi carbon thích hợp nguyên tử nitơ đính kèm vị trí Trong diện arginase , L- Arg deguanylated số lượng Lornithine ( L- Orn ) Phản ứng hiệu nhiều q trình thủy phân hóa học L- Orn sau xử lý với hai tương đương cyanate để cung cấp cho dicarbamoylatedL- Cit , dễ dàng để cung cấp cho hydantoin L- Cit Khi Agrobacterium chất xác tác sinh học với hydantoinase hoạt động carbamyolase thêm vào dung dịch nước kiềm giải pháp hydantoin , chuyển đổi hoàn toàn để D- Cit diễn Các ee 99,8% cho thấy enzym hoạt động phản ứng đặc biệt[ 1269 ] Tại Degussa D- Cit(40) sản xuất với số lượng vài chục kg 13 Hydantoinase /hệ thống cung cấp phương pháp carbamoylase tuyệt vời cho sản xuất axit D-amino racemic tiền thân phù hợp L- mà khơng có đồng hóa bổ sung bước hóa học Đặc biệt tổng hợp chuỗi bên axit - chức hóa D-amino, phương pháp chọn thay tốt [ 1270 ], [ 1271 ] Đề án 24: Quá trình Toray enzyme L-lysine sử dụng α-amino-caprolactam giống nguyên liệu ban đầu 1.3.3 Enzyme thủy phân Lactam Sản xuất L-Lysin : Các Toray - Quy trình Đối với số trình enzym thủy phân Toray củaL- lysine ( L- Lys , 41) cạnh tranh với trình lên men enzyme hóa L- Lys sản xuất thành lập với công suất 5000-10 000 / năm điều quan trọng, -amino -e -caprolactam (ACL) , sản xuất từ cyclohexanone Beckmann sửa đổi có xếp Quá trình thủy phân hình thành đối xứng đặc biệt L- Lys dựa haienzyme : L- ACL hydrolase mở vòng ACL để cung cấp cho L- Lys , diệncủa racemase ACL D- ACL racemized Bằng cách ủ D , L- ACL với tế bào củaLaurentii Cryptococcus có hoạt động lactamase L- ACL với tế bào Achromobacterobae với hoạt động racemase ACL , L- Lys đạt gần 100%trong sản lượng(Đề án 24) [ 1272-1275 ] Quá trình bị hủy bỏ vì, 100 000 / năm quy mơ , trình lên menL- Lys dựa loại đường chứng minh tốt cho trình Toray Sản xuất - Azobicyclo [ 6.2.2.1 ] hept -5 -en- 3-one Một enzyme đồng đẳng thủy phân tính chọn lọc cao azobicyclo [ 6.2.2.1 ] hept -5 -en- 3-one xây dựng 14 Chirotech[ 1276 ], [ 1277 ] Sự phân thủy phõn cú chn lc ca ( ỵ ) -lactam dn đến kết mong muốn,chưa thủy phân ( - ) hình đối xứng với ee cao > 98% hình đối xứng đơn (42)chức trung gian trình tổng hợp loại thuốc chống HIV Glaxo WellcomeABC (Đề án 25) Cũng cần lưu ý trình hoạt động nồng độ chất > 500 g / L 1.3.4 Enzyme thuỷ phân liên kết C=O Esteraza , lipase , protease sử dụng rộng rãi enzyme phân huỷ racemic cacboxylic este chất Ví dụ liên quan đến công nghiệp việc sản xuất axit (D)-bacetylmercaptoisobutyric hoạt động quang học bên chuỗi enzyme angiotesincon-verting (ACE) chất ức chế captopril (43 Đề án 26 [1278-1279] tổng hợp sản xuất axit (S)-arilpropionic giống (S)-naprosen (S)-ibuprofen, quan trọng chất chống viêm khơng có steroid thuốc giảm đau [1280-1284] Đề án 25: Phân giải racemic lactam Trong tổng hợp Andeno’s diltiazem (Đề án 27) enantioselective enzyme thuỷ phân este bước quan trọng cần thiết mặt quang học hoạt động trung gian 44 [ 1285-1287] Quá trình aspartame enzyme Tosoh coi giống phản ứng deracemization D,L-phenylalanine methyl este (D,L-Phe-OCH 3) Trong bước quan trọng metalloproteinase thermolysin (E.C 3.4.24.27) có cặp L đồng phân với axit (Z)-aspartic việc kiểm soát nhiệt động học tổng hợp peptid; phần lại D-PheOCH3 recamized tái sử dụng [1288] Nhiều ví dụ tìm thấy tài liệu [1289]-[1290] Quá trình ester hố khác mơ tả chi tiết Việc giải vấn đề quang học D-L pantoyl lacton (D,L-PL) lactonase nấm đồng phân D-là chức vitamin, axit 15 pantothenic coenzyme A D,L-PL sản xuất dễ dàng cách bổ sung HCN để sản xuất aldol, formaldehyde isobutanal axit lactonization Việc sản xuất thương mại D-pantoyl lactone (D-PL), hợp chất ramic phân tích hợp chất khơng đối xứng amin Việc khôi phục hợp chất không đối xứng triệt quang hố đồng phân L khó khăn Tuy nhiên nhiều việc hoàn thành dựa việc giải trình Đề án 26: sản xuất captopril Đề án 27: sản xuất diltiazem tổng hợp bất đối xứng YAMADA et al Kiểm tra nấm aldonolactonases với khả thuỷ phân đặc hiệu D-PL tạo thành axit D-pantoic Acid D dễ dàng tách từ phần lại L-PL, triệt quang hoá tái chế Trong số loại vi sinh vật, nấm chứa lactonase, Fusarium oxysporum KU 302 cho thấy có hoạt động cao 16 So với hợp chất bất đối xứng phương pháp sử dụng vi khuẩn giải phương pháp hố học thơng thường q trình lactonase thực hiên tốt Hình 97: So sánh việc phân giải diastereomeric salt-pairs enzyme phân giải để sản xuất D,L-pantoy lactone Đề án 28: Quá trình BAFS sản xuất ( R)-mandelic acid 17 1.3.5 Enzyme thuỷ phân Nitril Sản xuất axit (R)-Mandelic q trình BASF Việc chuyển hố nitril axit cacboxylic đại diện phù hợp cho quy trình giải cơng nghiệp báo cáo BAFS Dựa hỗn hợp đẳng phân mandelonitrile stereoselective thuỷ phân tạo axit (R)mandelic suất cao với enantioselectivity cao (Đề án 28) Đáng ý suốt trình cyanohydrin đối xứng hỗn hợp đẳng phân điều kiện pH thích hợp chọn Mặc dù hỗn hợp đẳng phân, enzyme định lượng chuyển thành axit (R)-mandelic có hoạt động quang học đạt Việc sản xuất axit (R)-mandelic thực hiên quy mô vài Thuỷ phân nitril cho sản xuất stereoselective áp dụng Celgene [1295] 1.3.6 Enzyme phân tách sản xuất threo Aldol Q trình enzyme hố chuẩn bị cho D- L-threo-phenylisoserine dẫn xuất chúng tìm Celgene Quá trình phân tách ngưng tụ Erlen-meyer giống bước hoá học ban đầu để sản xuất hợp chất đẳng phân threo enzyme phân tách đồng hình khơng mong muốn với tái sinh vật liệu ban đầu Giống chất xúc tác sinh học enzyme D-or L-aldolase sử dụng Enantiomerically nguyên chât threo-phenylisoserines tìm thấy áp dụng phạm vi rộng 1.4 Tổng hợp khơng đối xứng có xúc tác sinh học Giảm enzyme, q trình oxi hố, ligase phản ứng ligase, cung cấp nhiều ví dụ phân tử prochiral tiền thân stereoselectively Đề án 29: Quá trình celgene để sản xuất L-threo-phenylisoserine 18 b-tyrosinase xúc tác Ajinomoto trình L-dopa hình thành L-carnitine từ butyro- crotonobetaine phát Lonza IBIS tuyến naprocen hoá isopropylnaphthalene đến axit (S)-2-arylpropionic đại diện, ví dụ cho nhiều áp dụng thành công việc tổng hợp enzyme không đối xứng quy mô công nghiệp Một lựa chọn đóng góp cho lĩnh vực cơng nghiệp tóm tắc 1.4.1 Chất xúc tác sinh học khử amin liên kết C=O Một phương pháp hiểu để tổng hợp a-amino acids với chuỗi bên lớn yếu tố phụ thuộc vào enzyme khử amin a-keto acids Được thực Degussa Ví dụ, chuỗi acid amine lớn giống L-tert-leucine (L-Tle, 46) L-neopentylglycine (LNpg) sản xuất từ a-keto acid tương ứng Trong phản ứng hai enzume cụ thể leucine dehydrogenase (LeuDH, E.C.1.4.1.9) formate dehydrogenase (FDH, E.C 1.2.1.2), yếu tố NAD+ đồng thời việc chuyển đổi keto acid thành L-amino acid Yếu tố sử dụng xúc tác tái sử dụng Việc sử dụng LeuDHas amino acid khử hidro guarantees L stereospecificity khơng D enantiomer phát Đấy loại phản ứng tạo thành L-amino acids không tự nhiên sử dụng enzyme từ trao đổi chất proteinogenic amino acids với việc bổ sung đột ngột chất linh hoạt việc chấp nhận sterically cao cản trở a-keto acids L-Tle and L-Npg có tầm quan trọng cao việc sử dụng rộng rãi giống khung xây dựng dược phẩm giống chiral auxiliaries việc tổng hợp bất đối xứng Tổng hợp chiral a-amino acids a-keto acids báo cáo NSC Technologies Trong trình L-aspartate xem amino hỗ trợ Đặc tính rộng cho phép chuyển đổi nhiều keto acid Đề án 30: Sản xuất L-Tle đồng yếu tố khử amine 19 Một loại giảm bất đối xứng loạt hợp chất cacbonyl phát triển Celgene Việc sử dụng ketones giống chất diện transaminase hiệu chất xúc tác sinh học cho amin tương ứng với suất cao dư transaminase Đáng ý transaminase tìm thấy cho trình tổng hợp (R)-amines giống (S)-amines 1.4.2 Thuỷ phân liên kết C=O chất xúc tác sinh học Một tổng hợp chất xúc tác sinh học bất đối xứng quan trọng hydrocyanation aldehydes để sản xuất cyanohydrins Là chất trung gian cho nhiều dược phẩm hố chất nơng nghiệp Ví dụ, (R)-mandelonitrile chất đa cho việc tổng hợp (R)mandelic acid (S)-m-phenoxy-benzaldehyde cyanohydrin khung xây dụng cho chuẩn bị pyrethroids Để sản xuất (S)-m-phenoxybenzaldehyde cyanohydrin (47) DSM để thiết lập quy trình hydrocyanation enzyme quy mô công nghiệp Hiệu chất xúc tác sinh học (S)-oxynitrilase phát triển Enzyme bắt nguồn từ thực vật Hevea brasiliensis nhân vơ tính biểu q mức vi sinh vật chủ Đề án 31: Thuỷ phân Asymmetric sử dụng (S)-oxynitrilase Trong diện biocatalyst sản phẩm mong muốn thu enantioselectivity cao 1.4.3.Chất xúc tác sinh học bổ sung nước tới liên kết C=O Việc bổ sung enantioselective nước tới axit fumaric cho axit malic Phản ứng chất xúc tác sinh học đạt hiệu cao xúc tác fumarase Mặc dù khả dung nạp chất enzyme bị hạn chế enantioselectivity cao thu 20 1.4.4 Biocatalytic amination liên kết C=O Bổ sung chất xúc tác sinh học enantioselective amino tới liên kết C=C hợp chất α-β-unsaturated cụ thể axit fumaric cho sản xuất axit L-aspatic quy mơ cơng nghiệp Q trình áp dụng Koyowa hakko Kogyo Tanabe Seiyako dựa việc sử dụng Aspartate ammonia lyase giống chất xúc tác sinh học Một phản ứng so sánh việc bổ sung chất xúc tác sinh học ammonia tới trans-cinnamic axit Một q trình cơng nghệ khả thi cho sản xuất L-phenylalanin Triển vọng Việc sử dụng ngày tăng chất xúc tác sinh học nghiên cứu sản xuất công nghiệp Đặc biệt phát triển chirotechnology đoán trước Những tiến lĩnh vực sau có hứa hẹn - - - Làm sáng tỏ nơi hoạt động chế phản ứng enzyme kết hợp phân tích tia X hỗ trợ mơ hình máy tính cho phép dự đốn xác tương tác enzyme chất Chiếu xạ vi sinh vật từ môi trường dẫn đến phát hoạt động enzyme Sử dụng công nghê gen đại tính chất xúc tác enzyme cải thiện tuỳ chình cho phản ứng phù hợp Ngay việc thiết kế kỹ thuật chất xúc tác trở nên khả thi Xem xét tiến đáng kể kỹ thuật vi sinh vật tầm quan trọng cơng nghệ phát triển nhanh chóng tương lai Kỹ thuật đường dẫn vi sinh vật cho phép sản xuất hợp chất mong muốn Do tương tự trình lên men phương pháp thể cho tổng hợp chất xúc tác sinh học one-pot nhiều enzyme có liên quan đến Nhiều đóng góp quan trọng cơng nghiệp có liên quan lĩnh vực thực Ví dụ kỹ thuật đường chuẩn thành cơng cho carotenoid polyketides.Ví dụ tiểu biểu sản xuất màu chàm, vitamine C 1,3-propandiol Những điều cần cho phương pháp sản xuất hợp chất xúc tác sinh học tinh khiết sở để sản xuất tổng hợp hợp chất có hoạt tính sinh học có tầm quan trọng hố chất nơng nghiệp dược phẩm 21 ... nhất, enzyme nội bào loại enzyme cố định, hệ thống toàn tế bào, phải lựa chọn cẩn thận Điều tra tổng kỹ thuật phản ứng (bao gồm hệ thống phản ứng) cho điều kiện phản ứng tối ưu, phản ứng bể phản ứng. .. sử dụng loại enzyme cố định [1241], [1242], Degussa q trình sử dụng có nguồn gốc amin acylase I từ Aspergillus oryzae dung dịch đồng áp dụng Cho mục đích này, cơng nghệ sử dụng màng lò phản ứng. .. biến đổi enzyme Enzyme màng bể phản ứng (hình 96) vận hành liên tục bể phản ứng tái chế, enzyme giữ lại màng siêu lọc sợi rỗng (trọng lượng phân tử cắt bỏ: 10 000 Da) Sản xuất axit amin Sử dụng Amidases: