Ферментативное разделение оптических

Ферментативное разделение. Разделение энантиомеров при помощи ферментов. Применяется для получения оптически чистых аминокислот. [c.414]

На коммерческий уровень поставлено ферментативное разделение рацемических смесей аминокислот и эфиров терпенов. Такие смеси аминокислот образуются при химическом синтезе, и разделение их по оптическим свойствам составляющих имеет важное практическое значение. Известно, что для этого можно использовать соответствующие физико-химические методы (механическое разделение, избирательная кристаллизация, хроматографическое разделение) и химические подходы (фракционная кристаллизация солей диастереомеров), но гораздо, более эффективными и удобными оказываются процессы, основанные на стереоспецифичности ферментов. Укажем некоторые из используемых здесь приемов. [c.169]

Недостатком распределительной хроматографии является невозможность непосредственного разделения оптически активных соединений, коэффициенты распределения которых одинаковы. Это затруднение устранимо путем сочетания хроматографии с ферментативным методом, специфическим для определенного оптического антипода. [c.164]

Из этого следует, что после равномерной адсорбции белковый слой необходимо обрабатывать сшивающим агентом не только для упрочнения и уплотнения защитного покрытия, но и для максимального изменения его нативной структуры так, чтобы внешняя поверхность представляла собой плотную гидрофильную полимерную сетку, по возможности полностью лишенную какой-либо ферментативной активности. Благодаря своему составу (в основном Ь-аминокислотному), иммобилизованные белки обладают некоторой энантиоселективностью, что может успешно использоваться для разделения оптических изомеров. В частности, в работе [42] и обзорах [43, 44] подробно обсуждаются возможности хирального разделения на неподвижных фазах, модифицированных гликопротеином, бычьим сывороточным альбумином, сывороточным альбумином человека, овомукоидами, трипсином и химотрипсином. [c.545]

Несмотря на то, что основная масса работ в области химии иммобилизованных систем появилась относительно недавно, в этой области в значительной степени благодаря систематическим исследованиям И. В. Березина и его сотрудников достигнуты большие успехи. Решены вопросы использования иммобилизованных ферментов в тонком органическом синтезе, в трансформации стероидов, в модификации малостабильных соединений, в разделении рацематов на оптически активные формы. Некоторые из названных процессов реализованы в промышленных масштабах. Намечаются пути применения иммобилизованных оксидаз, выделенных микроорганизмами, для тяжелого органического синтеза, в частности, для получения на основе парафинов и ароматических углеводородов спиртов, альдегидов, кетонов, кислот, оксидов. Изучаются перспективы ферментативного обезвреживания сточных вод. Подробно о достижениях химии иммобилизованных систем см. в книге, посвященной истории моделирования опыта живой природы, Биокатализ (М., 1984). [c.185]

Перспективным процессом для получения оптически активных соединений со 100 % выходом с применением липаз микроорганизмов является динамическое кинетическое расщепление, основанное на одновременном энантиоселективном кинетическом разделении рацемата и спонтанной, ферментативной или химической рацемизации остаточного энантиомера субстрата [c.449]

Выше мы в основном пытались проиллюстрировать набор доступных лабораторных методов получения оптически активных аминокислот. Однако нельзя забывать и о значимости промышленного производства этих соединений, имеющих разнообразное коммерческое применение помимо производства пищевых продуктов. Используемые для этой цели методы подразделяются на методы выделения из гидролизатов (сейчас имеют не столь большое значение, как раньше, за исключением некоторых особых случаев), ферментативные методы и химический синтез с последующим разделением. Все это является предметом огромной патентной литературы, кроме того, появились две книги [31, 61], посвященные этому вопросу. Например, производство моногидрата -глутамата натрия схема (20) в Японии исчисляется тысячами тонн в месяц [62]. [c.241]

Растения по-разному относятся к О- и Ь-формам аминокислот, и если Ь-формы хорошо усваиваются растениями и легко включаются в различные процессы обмена веществ, то О-формы растениями не ассимилируются, а иногда даже ингибируют процессы обмена. Это объясняется тем, что ферментативные системы организмов специфически приспособлены к Ь-аминокис-лотам. Большинство аминокислот О-ряда имеет сладкий вкус, а природные Ь-формы — горькие или безвкусные. Для разделения аминокислот на оптические антиподы пользуются химическими, микробиологическими и ферментативными методами. Синтетические аминокислоты являются рацематами, т. е. смесями О- и Ь-форм. [c.186]

Метод ферментативного синтеза оксинитрилов привлекает особое внимание потому, что получение оптических изомеров оксинитрилов разделением рацемата обычно представляет большие трудности - . [c.98]

Разделение рацематов возможно или механическим отбором кристалликов обеих форм, или пользуясь ферментативными процессами, отличными для обоих изомеров например рост плесневых грибков в растворе виннокислого аммония вызывает разложение правой соли, не изменяя левой (Пастер, 1860). Такое же разложение рацематов достигается реакциями с другими оптически активными веществами. [c.337]

Оригинальный прием хроматографического разделения энантиомеров использован в работе [296[. Ее авторы применили хроматографическую колонку, заполненную силикагелем с привитыми протеазами трипсином и а-химотрипсином, для разделения метиловых эфиров В,Ь-аминокислот. При этом в полной мере реализуется стереоспецифическая способность данных ферментов к расщеплению эфирных связей только в эфирах Ь-аминокислот. При введении в хроматографическую колонку (авторы называют ее ферментативным реактором) смеси метиловых эфиров В,Ь-аминокислот происходит количественный ферментативный гидролиз Ь-формы. Высокая условная энантиоселективность разделения для ароматических кислот от 2,5 до 17,6 связана не столько с селективным распознаванием, сколько с заметными различиями в хроматографических свойствах свободной аминокислоты и ее метилового эфира. Другой, не менее эффективной, возможностью создания белковых хиральных фаз может оказаться закрепление на поверхности силикагеля моноклональных антител на определенный хиральный оптически активный субстрат, хотя в этом случае может возникнуть вопрос об универсальности использования таких сорбентов. [c.448]

Ферментативное разделение оптических антиподов. Если мы опрыскаем хроматограмму ферментом, который разлагает только одну форму, и после инкубации идентифицируем оставшуюся форму нингидрином, то путем сравнения с параллельной хроматограммой, на которую не был нанесен фер.мент, мы можем определить оптическую конфигурацию соединения (Джонс). Для этой цели используют главным образом препараты оксидазы с/-ампнокислот из почек овцы и оксидазы /-аминокислот змеиного яда (Бонетти и Дент). Кетокислоты, образующиеся при действии окси-даз, можно также открыть с помощью динитрофеинлгидразина (Оклэр и Паттон). [c.416]

В активности ферментов различают много типов и степеней специфичности. В первую очередь следует отметить стереохимическую специфичность, состоящую в том, что фермент, катализирующий реакцию оптически деятельного соединения, не обладает каким-либо действием на его оптический антипод и, вообще говоря, на стерические изомеры этого соединения, находящиеся в тех же условиях. Это явление впервые наблюдал Пастер, применивший его как метод разделения оптических изомеров. Некоторые примеры стереоспецифических ферментативных реакций были рассмотрены на стр. 138. Приведем также мышечную молочную дегидразу — фермент, действующий в совокупности с кодегидразой I, дегидрирующий Ь-молочную кислоту в пировиноградную кислоту и гидрирующий пировиноградную кислоту только в Ь-молоч-ную кислоту. Этот фермент не активен по отношению к О-молочной кислоте (см. стр. 253). Однако во многих микроорганизмах существует фермент, действующий аналогичным образом специфически только на Ь-молочную кислоту (см. стр. 112). Аналогично пептидазы действуют только на аминокислоты ряда Ь, а аргиназа (о которой говорилось выше) превращает в орнитин и мочевину в результате гидролиза только Ь-аргипин и не обладает каким-либо действием на В-аргинин. Можно привести еще много других примеров. [c.795]

Расщепление рацематов лигандной хроматографией на диссимметрических комплексообразующих сорбентах было предложено Рогожиным и Даванковым в. 1968 году [81, 82].-В отличие от применявшихся ранее методов расщепления рацематов, базировавшихся на стереоселективности ферментативных или кристаллизационных процессов, в основе нового метода лежат стереоселективные эффекты в образовании комплексов [10, 83, 84]. На базе сшитых полимеров стирола был синтезирован целый ряд сорбентов с оптически активными бидентатными [31, 85, 86] и тридентатными [87—90] а-амино-нислотными группировками. Так как стабильность смешанных сорбционных комплексов, образуемых этими стационарными лигандами, ионом металла и подвижными лигандами, зависит от пространственной конфигурации последних, оптические изомеры подвижных лигандов обладают неодинаковым сродством к стационарной фазе. Наиболее лэд-робно изучено [63] разделение оптических изомеров амчно-кислот на сорбенте с -пролином в качестве стационарного лиганда. Элементарное звено сорбента вм.есте с координированной молекулой аминокислоты имеет Следующую структуру [c.30]

Показана, кроме того, возможность конверсии % лизин DL-a-амино-8-капролактама. Для осуществления процесса первоначально путем химических реакций получают из циклогексана DL--а-амино-8-капролактам, который на стадии ферментативного гидролиза превращается в L-лизин. При этом происходит разделение оптических изомеров (наиболее сложный и дорогостоящий этап синтеза всех L-аминокислот). Этот процесс предполагает участие двух ферментативных реакций, а именно рацемизацию DL-a-ами-но-8-капролактама и гидролиз L-аминолактама [c.348]

Синтетические аминокислоты представляют собой рацемические смеси. Для разделения рацематов могут быть использованы классические методы, например образование диастереомерных солей эфиров аминокислот с оптически активными кислотами. Разделение рацематов природных аминокислот часто осуществляется ферментативными методами, что может быть иллюстрировано следующим примером (Грин-штейн). При взаимодействии Ы-ацетил-О, -фенилаланина с толуиди-ном в присутствии протеолитического фермента папаина (из растений папа1 я — дьпшого дерева) при 37° и pH = 6,5 образуется только толуи-дид -формы, который количественно выпадает в осадок, тогда как Ы-ацетил-Ь-фенилаланин остается в растворе [c.360]

РАСЩЕПЛЕНИЕ РАЦЕМАТОВ, разделение рацематов на составляющие их энантиомеры. Методы Р. р. 1) мех. разделение кристаллов при визуальном контроле. Возможно в тех случаях, когда рацемат представляет собой конгломерат кристаллов право- н левовращающих форм 2) биохимический метод, основанный на стереоспецифичности ферментативных р-ций. Наир., при действии фермента ацнлазы на рацемич. N-ациламинокислоту гидролизу (а следовательно, и отделению) подвергается лишь L-форма 3) хим. метод (наиб, универсальный), заключающийся в том, что на рацемат действуют оптически активным реагентом, в результате чего образуется новая пара в-в —диастереомеров, к-рые м. б. разделены вследствие различия в их физ. св-вах 4) хроматографирование рацематов на оптически активных стационарных фазах. Так, газожидкостная хроматография исиольз. для количеств, анализа соотношения энантиомеров, а лигандообменная — для ирепаративгюго Р. р. Наибольшее практич. значение имеют методы 2 и 3. [c.496]

Среди замещенных краун-эфиров известно немало соединений, существующих в виде стереоизомеров, в том числе и оптически активных [4321 Оптически активные макроциклические полиэфиры, содержащие асимметрические атомы углерода в макроциклическом остове или же в боковой цепи, способны избирательно связывать хиральные субстраты, и поэтому их можно использовать для разделення рацемических смесей С помощью оптически активных макроциклических лигандов можно моделировать некоторые ферментативные процессы [433, 4341 В частности, хиральные краун-эфиры применяли [c.159]

Как правило, 1)-аминокислоты не усваиваются животными организмами. Синтетически полученные аминокислоты являются, естественно, рацематами. Для разделения их на оптические антиподы польззоотся химическими, микробиологическими и главным образом ферментативными методами. [c.492]

В конце 60-х годов в промышленности стали применять метод разделения рацемических смесей эфиров терпенов при помощи гидролаз было обнаружено, что ферментативный гидролиз этих эфиров идет только в том случае, если эфирная связь экваториальна или же легко принимает эту конформацию. Разделение по оптическим свойствам зависело также от положения диастереомерных центров оно шло успешно в случае эпимеров вторичных спиртов. В качестве катализатора применяли дрожжи, иммобилизованные в полиуретане. Опыт проводили с ОЬ-ментолсукцинатом, для которого в водонасыщенном н-геп-тане степень конверсии составила 72,6%. В результате был получен оптически чистый Ь-ментол. Этот метод разделения с производительностью 800 кг был запатентован. Рацематы терпенов можно разделять и путем обращенного гидролиза сначала при участии липазы получают эфиры, а затем гидролизуют их химическим методом. [c.170]

Оптические антиподы а-аминокислот обычно получают ассиметрическим ферментативным гидролизом ацетилпронз-водных а-аминокислот. После гидролиза в растворе содер-л<атся 1-аминокислота и ее )-ацетилпроизводное. Процессы разделения -аминокислот и их й-ацетилпроизводных многостадийны, связаны с применением различных химических соединений н ионообменной хроматографии. При этом доведение полученных Ь — а- и О — ачмсашаминокарбоновых кислот до требований технических условий требует проведения многократной перекристаллизации полученных изомеров. Выход моноамннокарбоно вых кислот составляет 40% для Ь — а-ала-нина и 21% для О — а-аланина, считая на исходный ОЬ — а-аланин. [c.391]

Действительно, при рассмотрении стереоспсцпфичных реакций основное положение теории подтверждается тем, что такие реакции гораздо более энергичны , чем реакции, компонентами которых являются рацематы. Применение закона действующих масс к ферментативным процессам сразу покажет, что инактивация живой природы мгновенной перегруппировкой половины каждой из ее оптических компонентов в свой оптический антипод внезапно уменьшила бы скорости всех стереоспецифических реакций, протекающих в ней, до скоростей, приближающихся в случае бимолекулярных реакций к половине их прежней величины. Следовательно, если растущая ткань не будет полностью инактивна, то малейшее отклонение от точного равенства антиподов стало бы увеличиваться с непрерывным ростом ткани до тех нор, пока первоначально неактивная система не была бы полностью подавлена преобладающим количеством одного энантиоморфа. Таким образом, когда количества реагирующих молекул велики, возможность наличия такого точного распределения будет мала и возникнет большая вероятность иного рода распределения. Абсолютно равного распределения фактически никогда не будет. Для относительно малого числа молекул (например для 1 10 ) теория дает возможность рассчитать избыток молекул одного антипода, равный 0,21%. Эта концепция не покан ется такой уж невероятной, если вспомнить многочисленные факты самопроизвольной оптической активации материи, происходящей при спонтанной кристаллизации ряда органических и неорганических соединений. На спонтанной избирательно кристаллизации энантиоморфов основан первый метод Пастера разделения рацематов. [c.9]

Существуют и другие методы определения состава энантиомерных смесей, в том числе изотопное разбавление, кинетическое расщепление, ферментативные пробы, микрокалориметрические методы, а также ЯМР-спектроскония в хиральных растворителях [3]. Высокоэффективный метод анализа результатов асимметрических реакций основан на разделении смесей энантиомеров с помощью газовой хроматографии. Сравнение площадей соответствующих пиков позволит точно установить состэл энантиомерной смеси (э. ч.). Этим методом можно исследовать очень малые образцы величина оптического вращения и наличие примесей не оказывают влияния на результаты анализа. [c.78]

Следует отметить, что до недавнего времени вопросам рацемизации не уделялось должного внимания. При установлении чистоты синтетического пептида ограничивались элементарным анализом и определением оптического вращения. Оптическая гомогенность не была предметом исследования, хотя она имеет очень большое значение при сравнении синтетических и природных соединений Для установления конфигурации аминокислотных остатков, входящих в состав пептидов, было предложено применять ферментативный гидролиз с помощью тщательно очищенных лейцинамино-пептидазы, трипсина и химотрипсина 177. Количественный гидролиз синтетического пептида этими ферментами свидетельствует об исключительном содержании аминокислот -ряда. Весьма перспективным методом контроля оптической чистоты синтетических пептидов является газо-жидкостная хроматография. Целый ряд работ 178 свидетельствует о том, что возможно разделение антиподов аминокислот (вернее, их производных, например N-три-фторацетильных 179 или ментиловых эфиров N-трифторацетиламино-кислот 180), методом газо-жидкостной хроматографии. Этот метод достаточно чувствителен с его помощью можно обнаружить даже весьма небольшие примеси Д-аминокислот. [c.123]