手性卤代醇的化学-酶法合成研究(4)
20世纪末生物技术的飞跃发展，也为手性化合物的工业生产提供了新的途径。微生物或酶催化不对称合成（也称生物催化合成），能高度立体选择性地制备手性化合物。选择性生物催化合成已成为合成手性化合物的最有意义方法之一，适用于大规模的工业生产。例如早期的甾体化合物微生物氧化可的松、氢化可的松生产1l-醇和11β-醇就都是很典型的例子[20]。传统发酵、固定化细胞、固定化酶以及有机溶媒和水双相转化等技术，使选择性生物催化能适用于各种规模的工业生产。从另一角度看，应用选择性生物催化方法不会产生有毒的副产物，在环境污染问题方面比传统化学合成方法要小得多，甚至不存在污染问题，对环境是友好的。
1.2.3 外消旋体拆分
外消旋体拆分是指将外消旋混合物中的两个对映体进行分离的方法，包括物理拆分、化学拆分和生物拆分。
物理方法拆分有诱导结晶法、色谱法等。诱导结晶法是利用两个对映体在不同条件下的溶解度不同进行分离。色谱拆分法包括毛细管气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)、超临界流体色谱(SFC)、胶带电动色谱(MEKC)等[21]。先用手性色谱柱分离小量的对映异构体，进行初步的药理试验，认为有前景时再进一步开发。手性柱色谱分离对每种异构体产率，光学纯度都很高，操作费用也不高，被认为是研制对映体药物的首选方法。但商业规模放大的手性柱色谱应用例不多。据报道，在对映体选择性分离拆分中现已达到吨级规模(UOP公司，每年从消旋体生产R-3-氯-l-苯丙醇l0000 kg，作为中间体供Lilly公司制备抗抑郁药氟西汀fluoxetine)[22]。
化学拆分是利用手性试剂与外消旋体反应，生成两个非对映异构体，再利用其物理性质的差异进行分离。此法受限颇多，收率较低。但近年发展出来的包结拆分法由于其拆分效率高、操作简单和适用范围广而受到重视。包结法的主要原理是手性主体化合物通过氢键和分子问的次级作用，选择性的与客体分子中的一个对映体形成稳定的包结络合物析出，实现对映体的分离。由于主体和客体分子不发生化学反应，只存在分子问作用力，所以很容易通过柱、溶剂交换和逐级蒸馏等与客体分离和循环再利用。此外较好的化学拆分法还有利用组合化学的平行合成原理进行的组合拆分法[23]。
生物拆分法是用生物酶或含有的活性酶的微生物菌体作生物催化剂，将其中一个对映体进行选择性转化，达到外消旋体拆分分离的目的[24]。微生物酶选择性拆分反应具有高度的立体专一性，副反应少，产率高，产品分离提纯简单，产物光学纯度很高，而且反应过程大多在温和的条件下进行，可以弥补化学拆分法的许多不足[25]。目前报道的用于选择性拆分的酶类包括脂肪酶、蛋白酶、羟化酶、水解酶、裂解酶、氧化还原酶、内酰胺酶、脱羧酶、转酮酶以及连接酶等[26]。有关生物法在手性药物拆分中运用的文献报道很多。如Bevinakatti等学者[26]用LipaSe PS拆分氯代醇及其酯的方法可参入合成消旋心得安的现行生产工艺中，所得到的(S)-心得安的光学纯度达到95%以上。
1.3 手性在制药领域中的应用
目前所用的药物大多数为低于50个原子组成的有机小分子，其中有相当一部分具有手性中心，它们的药理作用是通过与体内大分子之间的严格手性匹配和分子识别来实现的[4]。含手性因素的化学药物的对映体在人体内的药理活性、代谢过程及毒性往往存在着显著的差异。有些药物的两种对映体生理活性相似，只是药效强度有所不同，如；β-受体阻断药(S)-普萘洛尔(propranolol)比其(R)-异构体的活性高98倍；非甾体抗炎药(S)-萘普生(naproxen)的活性比其(R)-异构体高35倍[5]；有些药物的两个对映体具有完全不同的生理活性，其中一种甚至有较强的毒、害作用，如巴比妥药DMBB和MPPB，左旋异构体均有抗惊厥作用，但其右旋异构体的功能却是促惊厥[4]；安眠药thatidomidel(沙利度胺)的R型异构体有镇静安眠功用，而(S)-型异构体却对胎儿有强致畸作用[5]；又如氯胺酮，(S)-异构体为麻醉剂，(R)-异构体则有致幻作用[6]；也有一些手性药物只是有不同的生理活性，两个对映体均没有很大的危害性，以心血管药β-受体阻断剂(β-blocker)中的propranolol为例，其(S)-异构体可治疗心脏病，俗称心得安，而(R)-异构体却具有抗孕作用[7]；非甾体抗炎药酮基布洛芬也是如此，(S)-对映体有消炎止痛功效，(R)-异构体则对牙周病的骨质疏松有治疗作用，可用作牙膏的添加剂[8]。因此近年来许多国家的药政部门对手性药物的开发、专利申请及注册开始作出相应的规定。美国FDA在1992年的政策规定中宣称：对于含有手性因素的药物倾向于发展单一对映体产品。后来又表示鼓励把销售的外消旋药物转化为单一对映体药物；对于申请新的外消旋药物，则要求对两个对映体都必须提供详细的生理活性和毒理数据而不得作为相同物质对待。一些国家，如荷兰、挪威等已明确规定手性药物不能再以消旋体形式上市[9]。自九十年代以来，手性药物市场一直保持快速增长的态势。1995年全球手性药物的销售额为557亿美元，比1994年增长23%，占世界药品市场总额2585亿美元的22%；1996年全球手性药物的销售额为729亿美元，增长30.9%；1998年为994亿美元，占世界药品市场总额3350亿美元的30%；1999年手性药物市场第一次超过一千亿美元，单一异构体药物销售额达到1150亿美元，比1998年增长16%，占世界药品市场3600亿美元的32%份额。这是一个重要的里程碑。1995~1999年的5年内全球单一异构体药物销售额翻了一番，占世界药品市场份额从1/5增加到1/3。而到了2003年全球单一异构体药物销售额达到1460亿美元，并以8%的速度增长[10]。手性药物的不断增加改变着化学药物的构成，成为制药工业的新宠儿。