Zastosowanie liaz w produkcji związków optycznie czynnych, Biotechnologia, Enzymologia, Genetyka
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
ZASTOWANIE LIAZ W PRODUKCJI OPTYCZNIE CZYNNYCH
ZWIAZKOW
Główne grupy enzymów
1. Oksydazy
2. Transferazy
â
3. Hydrolazy
â
4.
Liazy
â
5. Izomerazy
6. Ligazy
Liazy działaj
Ģ
na wi
Ģ
zanie C–C, C–N i C–O. W reakcjach eliminacji katalizuj
Ģ
wi
Ģ
zanie podwójne lub odwrotnie ,katalizuj
Ģ
addycje do wi
Ģ
za
ı
podwójnych.
Reakcje eliminacji
REAKCJA
LIAZA
DEKARBOKSYLACJA
DEKARBOKSYLAZA
DEHYDRATACJA
DEHYDRATAZA
ŋ
ß, -ELIMINACJA
PLP-ZALE
ņ
NE LIAZY
Reakcje addycji
REAKCJE
LIAZY
HYDRATACJA
HYDRATAZA
KONDENSACJA ACYLOINOWA
TTP-ZALE
ņ
NA
DEKARBOKYLAZA
ŋ
-KETO KW.
KONDESACJA ALDOLOWA
ALDOLAZA
ZALETY:
•
Nie wymagaj
Ģ
ci
Ģ
głego odtwarzania kofaktora
•
Wykazuj
Ģ
absolutn
Ģ
stereospecyficzno
Ļę
•
W teorii mog
Ģ
osi
Ģ
ga
ę
100% zysk katalizowanych reakcji
Product
Substrate
Lyase
Origin of
biocatalyst
Lyase-catalysed fine-
chemical
production by
addition
1)L-Aspartate
Fumarate
Aspartase
Escherichia coli
2)L-Phenylalanine
trans-Cinnamic acid
Phenylalanine
ammonia-lyase
Rhodotorula rubra
3)L-DOPA
Pyruvate, catechol,
Tyrosine-phenol
lyase
Erwinia herbicola
4)L-Malate
Fumarate
Fumarase
Brewbacterium
flavum
5)D-ß-Hydroxy isobutyric
acid
Isobutyric acid
An enoyl-CoA
hydratase
Candida rugosa
6)L-Carnitine
ȳ
-Butyrobetaine
An enoyl-CoA
hydratase
Rhizobiaceae
7)(R)-Phenylacetyl-carbinol
Benzaldehyde,
acetaldehyde
Pyruvate
decarboxylase
Saccharomyces sp.
8)(R)-Cyanohydrins
Aldehydes, HCN
(R)-Oxynitrilase
Prunus amygdalus
(bitter almonds)
9)Acrylamide
Acrylonitrile
Nitrile hydratase
Rhodococcus
rhodochrous
Lyase-catalysed fine-
chemical
production by
elimination
10)L-Alanine
L-Aspartate
L-Aspartate-p-
decarboxylase
Pseudomonas
dacunhae
11)L-Alanine + D-Aspartate
D,L-Aspartate
L-Aspartate-p-
decarboxylase
Pseudomonas
dacunhae
12)Urocanic acid
L-Histidine
L-Histidine
ammonia-fyase
Achromobacter
liquidum
NH
4
+
Zalety reakcji katakizowanych enzymatycznie
:
•
Umiarkowane warunki prowadzenia reakcji: pH 5-8 Temp. 20-40˚C
•
Reakcje ragio- i stereospesyficzne
•
Mniej produktów ubocznych
•
Mniejszy wplyw na
Ļ
rodowisko
Podzial reakcji katalizowanych przez liazy
.
1. Addycja do podwojnego wiazania
2. Reakcje tworzenia wi
Ģ
zania podwójnego -C=C-
•
Kondensacja acyloinowa
•
Tworzenie hydroksykarbonitryli
•
Kondesacja aldolowa
•
Kondensacja typu Claisen’a
•
ŋ
,ß-eliminacja
3.Dekarboksylacje
Stereospecyficznosc
KLASA
SUBSTANCJA
STARTOWA
PRODUKT
MAX.
TEORETYCZNY
ZYSK
LIAZA
KATALIZUJ
ġ
CA
PROCES
I) roztwór
optyczny
Mieszanina
racemiczna
Optycznie
czynny
50
Reakcja
eliminacji,
dekarboksylaza
II) pula
zwi
Ģ
zków
chiralnych
Optycznie
czynny
substrat
Optycznie
czynny
100
Dekarboksylazy,
reakcja
Ȳ
,
ȳ
-
wymiana
III)
asymetryczna
synteza
Substrat
prochiralny
Optycznie
czynny
100
Addycja,
reakcja
tworzenia C=C
dekardoksylazy
IV)
deracemizacja
Substrat
racemiczny
Optycznie
czynny
100
Dekarboksylaza
acetooctowa,
liaza tyrozyno-
fenolowa
V)
stereoinwersja
Produkt
racemiczny
Optycznie
czynny
100
Nie opisana
WADA!
Enzym mo
Ň
e by
ę
u
Ň
yty do produkcji tyko jednego enancjomeru.
SPOSÓB!!
Lizy katalizuj
Ģ
reakcje addycji w pozycji cis- lub trans- do wi
Ģ
za
ı
podwójnych
co skutkuje otrzymywaniem ró
Ň
nych enancjomerów.
PRODUKCJA ZWI
ġ
ZKÓW NIECHHIRALNYCH
Zalety (w porównaniu z drog
Ģ
chemiczn
Ģ
):
• mniej produktów ubocznych
• wysoki zysk
• nie wymagaj
Ģ
stosowania drogich katalizatorów
• s
Ģ
bardziej ekonomiczne
RAGIOSPECYFICZNO
ĺĘ
•
wykazuj
Ģ
absolutn
Ģ
ragiospecyficzno
Ļę
w katalizowanych reakcjach
•
katalizuj
Ģ
reakcje addycji typu Markownikowa i anty-Markownikowa
•
reakcje katalizowane w warunkach fizjologicznych nie powoduj
Ģ
tautomeryzacji acyloin
[ Pobierz całość w formacie PDF ]