Ферментативное превращение рацематов: энантиомеры

Примером практического использования биокатализа служит ферментативное превращение рацематов в энантиомеры аминокислот. Поскольку скорости ферментативного расщепления энантиомеров исхоцного соединения, как правило, сильно различаются, это позволяет получить энантиомеры аминокислот чрезвычайно высокой оптической чистоты.

При помощи ацилаз можно разделить рацемические смеси большинства аминокислот. Ацилазы аминокислот широко распространенные ферменты, они соцержатся в тканях животных у растений и микроорганизмов. Ферменты из различных источников различаются по своей субстратной специфичности. Разделять рацемические смеси аминокислот можно, используя не только ацилазы, но также и рял протеолитических ферментов, обладающих высокой стереоспецифичностью в реакции гидролиза сложных эфиров аминокислот. И в этом случае соотношение скоростей гидролиза Lи D-формы исходного субстрата может составлять десятки тысяч раз. В принципе возможно получение энантиомеров аминокислот из рацемических смесей и при помощи энантиоселективного ферментативного декарбокейлирования, хотя в результате подобной реакции теряется половина исходного вещества. При использовании оксидаз LD-аминокислот из рацемата можно получить а-кетокислоту и Dили L-амннокислоту.

К перспективному способу получения оптически чистых аминокислот относится энантиоселективное ферментативное превращение в аминокислоты ряда циклических производных, химический синтез рацематов, который представляет собой более легкую задачу, чем получение рацемата самой аминокислоты. При помощи а-аминокапролактамгидролазы L изомер а-аминокапролактама может быть превращен в L-лизин. Остающийся L а-аминокапролактам можно подвергнуть рацемизации либо под действием D-a-аминокяпролактамрацемазы, либо химически возвращать в процесс. Указанные стадии могут быть, оформлены в эффективный метод получения L-лизина.

Важным путем синтеза а-аминофенилуксусной кислоты, необходимой для производства L-лактамных антибиотиков, является использование гидантоиназы (дигидропиримидиназы), катализирующей превращение 5-фенгидантонна в N-карбамоил-L-а-аминофенилуксусную кислоту, которая в дальнейшем либо химически, либо при помощи специфического фермента превращается в необходимую О-аминокислоту.

Подобно тому как амнноацилазы и некоторые протеазы используются для получения энантиомеров аминокислот, многие другие гидролитические ферменты могут идти на получение различных оптических изомеров сложных органических соединений.

Такие методы синтеза характеризуются помимо высокоточности, большим выходом, например, ферментативный синтез цефалотина из тиенилуксусной и 7-аминоцефалоспорановой кислот при концентрациях реагентов 50и 5 ммоль/л протекает с выходом 94%. Прямой синтез даже в термодинамически оптимальных условиях идет с выходом, недостаточным для практического применения.