化学制药中生物催化技术的应用研究

河南医药技师学院 河南 开封 475000

由于生物酶适应能力强,种类繁多,化学催化作用显著,是化学制药中一种利用率较高的催化剂,在制药过程中应用生物催化技术对工艺条件要求较低,而且生物催化剂结构相对稳定,如果利用传统的化学制药法生产出的药品结构处于失稳状态,则可以利用生物催化技术使药品结构趋于稳定,进而生产出满足于医疗卫生领域所需的成品药。由此可见,生物催化技术在化学制药中的应用对医疗卫生事业的蓬勃发展将起到积极的促动作用。

1 生物催化技术在化学制药中的应用优势

1．1 副产物少,环境影响小 生物催化技术是绿色化学领域的一种新型技术,在化学反应过程中,副产物的产生量微乎其微,使资源与能源得到高效利用。利用这种新型技术生产化学药品,能够在常温、常压、常态下发生分解、结构转换、外消旋化等化学反应过程,这是传统的化学制药法所无法匹及的。结合酶催化的反应类型,催化酶主要包括氧化还原酶、水解酶、转移酶、裂合酶以及联结酶等,这些催化酶的共性是易于降解,在生产化学药品时,能够有效防止官能团活化,因此具有较好的化学选择性、区域选择性以及立体选择性。比如生物催化技术在生产青霉素类以及头孢类化学药品中的应用,不仅副产物少,而且生物酶的转化效果好,为化学制药领域节省了大量资源[1]。

1．2 生产效率高,专一性强 生物催化技术主要以有机酶作为催化剂,与无机催化剂相比,能够有效降低酶的反应活化能,并在原反应基础上加快催化与反应速率,据试验研究表明,使用有机酶生产化学药品的效率是使用无机酶的107倍以上。另外,一种生物有机酶相对应特定底物只有一种,而同一种底物只能被多种酶催化,在制药生产过程中,酶的可选择性较大,由此可以看出,这种专一性特征与传统的化学制药技术存在明显区别。

2 生物催化技术在化学制药中的应用效果

从目前我国的化学制药行业发展形势看,生物酶的使用频率日渐增大,因此,生物催化技术必然成为化学制药行业未来发展中的主导技术,而且这种新型技术将贯穿于药品生产全过程。随着科学技术的不断进步发展,生物催化技术日渐纯熟,尤其在这一领域的行业专家层出不穷,这就给生物催化技术的发展进程注入了生机与活力。在化学制药领域应用生物催化技术取代了过去高压氢化流程,同时,生物催化剂也取了过去的金属催化剂,这就减少了化学反应过程中的杂质产出量,后续的提纯步骤也可以完全省略,不仅提高了药品生产效率,也为化学制药企业创造了更多的经济效益与社会效益。

2．1 在生产阿伐他汀药物中的应用效果 阿伐他汀作为一种降血脂药物,主要适用于患有原发性高胆固醇血症、混合性高脂血症或者高胆固醇血症的人群。这种药物在生产过程中便应用了生物催化技术,其中,活性中间体为5－二羟基乙酸叔丁酯与6－氰－3,利用生物催化技术得到活性强、稳定性高、选择性大的优化酶。生产步骤为:首先经过化学氰化反应,把两种优化酶手性,然后对前手性氯酮进行催化,生产出不带有任何杂质的氯乙醇。其次,在常温、常压的温和条件下,对另外一种优化酶采取生物催化措施,将氯乙醇转化为氰酮。两个反应步骤分别关联不同的生成物,第一种反应将氯乙醇转化为氰醇,然后将第三种优化酶作为载体,在催化氯化的作用下,生成阿伐他汀。通过应用生物酶的介入,在制取阿伐他汀时,发生还原反应的容积产率将显著提升,进而提高了阿伐他汀的产量。同时,制药过程并未产生其它杂质与副产物,这就使药物的安全性得到切实保障[2]。

2．2 在生产西他列汀游离碱中的应用效果 西他列汀作为治疗糖尿病的一种专用药物,通过保护内源性肠血糖素和增强其作用而达到控制血糖的目的,目前,在2型糖尿病的临床治疗中得到广泛应用。而西他列汀游离碱的生产过程主要以酶作为催化剂,由于R构型选择性转氨酶的分子结构与西他列汀游离碱的分子结构接近,在应用生物催化技术时,R构型选择性转氨酶的活性较好,分子质量相对较小,能够对甲基酮产生抑制作用。因此,可以直接将R构型选择性转氨酶作为生产西他列汀游离碱的催化剂,并在反应过程中加入氢气,产生活性较弱的S构型西他列汀酮。由于反应全过程应用了生物催化技术,而无需金属催化剂的介入,这就大幅提升了分子的反应能力,不仅节省了反应时间与生产成本,同时,废弃物的产生量相对较少,不会对周边环境造成不利影响。

结束语

综上所述,生物催化技术在化学制药中具有广阔的应用前景,从目前药品生产工艺看,生物催化技术仍存在较大的应用空间,因此,技术研发人员在化学制药中应当不断优化制药流程,充分体现生物有机酶的应用价值,并通过反复试验来解决和纠正生物催化技术存在的各种问题,进一步完善生物催化技术体系,在提质、增效的前提下,使我国的化学制药产业实现健康可持续发展的远景目标。