淺談化學(xué)制藥中的生物催化技術(shù)的應(yīng)用

魏征 郭新榮

天津紅日藥業(yè)股份有限公司 天津 301700

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，推動(dòng)著現(xiàn)代化的工業(yè)企業(yè)也是在急速的向前發(fā)展，而在工業(yè)領(lǐng)域生物催化技術(shù)也是得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)在化學(xué)制藥中應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，能夠有效的減少在藥品的生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染，進(jìn)一步的促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域向著更好的方向發(fā)展[1]。

1 化學(xué)制藥生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析

最直觀的數(shù)據(jù)顯示了中國(guó)化學(xué)藥品生產(chǎn)的現(xiàn)狀，分析了2015年的整體經(jīng)濟(jì)效益和總資產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年10月，全國(guó)化工原料制造業(yè)總資產(chǎn)達(dá)3917.91億元而今年1至10月的銷(xiāo)售收入總計(jì)3689.12億元。與此同時(shí)，該行業(yè)的利潤(rùn)總額為2628.4億元。根據(jù)以上數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，2015年中國(guó)化學(xué)藥品生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展效率相對(duì)較低，不僅收入不理想，而且化學(xué)制藥過(guò)程中的環(huán)境污染問(wèn)題，包括環(huán)境管理的資金，化學(xué)藥品。該行業(yè)的成本相對(duì)較高。因此，中國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r并不理想。它不符合最初的期望[2]。因此，有必要不斷創(chuàng)新技術(shù)，以改善化學(xué)制藥工業(yè)，提高經(jīng)濟(jì)效益。隨著時(shí)代的進(jìn)步，我們可以通過(guò)新技術(shù)解決中國(guó)化學(xué)制藥行業(yè)的問(wèn)題。其原因在于生物制藥可以最大限度地利用酶來(lái)確保酶的最大效果，而這種技術(shù)的應(yīng)用并不以環(huán)境損害為前提。就現(xiàn)在而言，通過(guò)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，可以說(shuō)是對(duì)于我們國(guó)家化學(xué)制藥的發(fā)展有著很大的促進(jìn)作用，為我們國(guó)家的這些進(jìn)行化學(xué)制藥的企業(yè)帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)利益。因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)的先進(jìn)性，導(dǎo)致在很多的國(guó)家在化學(xué)制藥生產(chǎn)過(guò)程中，都是加大了對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。生物催化技術(shù)的高化學(xué)選擇性可以在藥物合成中發(fā)揮重要作用，在化學(xué)藥物生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)的理念?？梢哉f(shuō)它是現(xiàn)代化學(xué)制藥工業(yè)發(fā)展的首選方法。

2 生物催化技術(shù)的特點(diǎn)

首先，它具有底物特異性。催化鏈中的酶的特征在于特異性，即酶只能催化特征底物。高選擇性是生物催化技術(shù)的一個(gè)重要特征，可以在一定程度上保證產(chǎn)品在手性化合物等精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)中的特異性，使生物催化技術(shù)可以合成手性活性藥物成分。充分發(fā)揮獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[3]。其次，反應(yīng)速度很快。為了引起化學(xué)反應(yīng)，必須使反應(yīng)物分子通電并處于激發(fā)態(tài)，并且催化劑可以有效地降低活化能以實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)。與無(wú)機(jī)催化劑相比，生物酶具有更顯著的降低反應(yīng)活化能的能力，因此具有更好的催化效率和更快的反應(yīng)速率。許多實(shí)踐證明酶的催化效率是無(wú)機(jī)催化劑的1000倍以上。第三，反應(yīng)條件溫和。酶通常在水，中性，常溫和其他環(huán)境中起作用。由于酶是從生物體中提取的，因此在溫和條件下它具有最高的活性，并且與無(wú)機(jī)催化劑相比不需要高溫和高壓環(huán)境。設(shè)備要求低。第四，酶具有固定特征，其能夠重復(fù)循環(huán)催化劑。通常，酶的固定是這樣一種技術(shù)，其中水溶性酶通過(guò)化學(xué)或物理手段固定在固體材料上，保持其獨(dú)特的催化活性，并且可以回收再循環(huán)。第五，生物催化劑可以在環(huán)境中完全降解[4]。一般而言，生物催化階段污染較少，甚至無(wú)污染且消耗較少的能量，并且是環(huán)境友好的合成方法。生物催化能在一定程度上提高了生產(chǎn)水平，降低了成本，提高了綜合效益，可以有效解決傳統(tǒng)制藥過(guò)程中無(wú)法消除的問(wèn)題，有效促進(jìn)制藥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3 生物催化技術(shù)在合成制藥中的具體應(yīng)用

3.1 西他列汀游離堿

西格列汀游離堿這種藥物最先是在美國(guó)以及德國(guó)的公司一起進(jìn)行生產(chǎn)的，在進(jìn)行這種藥物的生產(chǎn)過(guò)程中，生物的催化劑是酶。在分子的結(jié)構(gòu)上，西他列汀和R構(gòu)型選擇性轉(zhuǎn)氨酶，他們之間的分子結(jié)構(gòu)有著一定的相似性。R構(gòu)型選擇性轉(zhuǎn)氨酶里面含有著一些活性酶。通過(guò)美國(guó)的生產(chǎn)公司對(duì)這種酶的改良，最終實(shí)現(xiàn)了催化劑加氫。因?yàn)檫@個(gè)反應(yīng)，有著一定的直接性，反應(yīng)物相對(duì)簡(jiǎn)單，操作方便，不需要高壓氫化步驟，因此制造商喜歡使用該反應(yīng)。

3.2 阿伐他汀

阿托伐他汀，外觀為白色針狀結(jié)晶或粉末。藥理作用：調(diào)節(jié)血脂，改善胰島素抵抗。其中，降低TG的效果很強(qiáng)。該藥物的生產(chǎn)需要使用6-氰基-3和5-叔丁基乙酸酯。大多數(shù)這些材料是由美國(guó)公司使用生物催化技術(shù)制備的。在生產(chǎn)這些物質(zhì)的過(guò)程中，美國(guó)公司需要使用優(yōu)化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)酶的開(kāi)發(fā)。通過(guò)在生產(chǎn)中應(yīng)用各種酶，它們不僅提高了活性，而且提高了化學(xué)反應(yīng)的選擇性和穩(wěn)定性。兩種主要的化學(xué)反應(yīng)是：氰化和生物催化氯化[5]。前一反應(yīng)通過(guò)優(yōu)化酶和氯酮來(lái)催化反應(yīng)。后一反應(yīng)是用于新的生物催化氯化反應(yīng)的第三優(yōu)化酶，其條件較溫和。從這些化學(xué)反應(yīng)可知，酶可以通過(guò)生物催化作用增加還原反應(yīng)的體積比。通過(guò)這種方法，化學(xué)藥品的生產(chǎn)率得到了很大提高，產(chǎn)量也有所增加。

3.3 運(yùn)用微生物法生產(chǎn)煙酰胺

煙酰胺主要由輔酶1和輔酶2組成。它可以有效地將煙酰胺與煙酸結(jié)合形成維生素B3。其中，煙酸可直接轉(zhuǎn)化為動(dòng)物的煙酰胺。根據(jù)大量研究，如果動(dòng)物缺乏煙酸或煙酰胺，則容易發(fā)生皮膚病和角化性角膜炎，并且煙酸具有非常重要的作用?，F(xiàn)階段，對(duì)煙酰胺的需求量不斷增加，而我國(guó)煙酰胺的生產(chǎn)率相對(duì)較低，無(wú)法有效滿(mǎn)足市場(chǎng)發(fā)展需求。在20世紀(jì)80年代后期，廣泛使用微生物方法生產(chǎn)煙酰胺技術(shù)。實(shí)驗(yàn)者可以使用丙烯?；鶃?lái)生產(chǎn)產(chǎn)生腈水合酶的菌株，并使用該菌株進(jìn)一步催化煙腈的水合以產(chǎn)生大量的煙酰胺。通過(guò)合理利用微生物生產(chǎn)煙酰胺，煙酰胺的純度相對(duì)較高，可以減少精細(xì)化學(xué)品對(duì)環(huán)境的影響。另外，微生物催化技術(shù)的操作相對(duì)簡(jiǎn)單，反應(yīng)環(huán)境不高[6-7]。研究人員可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，合理應(yīng)用生物催化劑技術(shù)，確保煙酰胺的生產(chǎn)。

4 生物催化技術(shù)今后發(fā)展趨勢(shì)

在化學(xué)制藥工程的現(xiàn)階段，生物催化技術(shù)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并且隨著技術(shù)的日益完善，生物酶將在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中得到更廣泛的應(yīng)用，在整體上化學(xué)制藥的過(guò)程。生物催化將應(yīng)用于中間，生物催化技術(shù)將不可避免地成為制藥工程中最重要的技術(shù)。因此，在目前生物催化的實(shí)際應(yīng)用中，相關(guān)研究人員應(yīng)進(jìn)一步完善，使生物催化技術(shù)更加完善，有效地解決了該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的一些問(wèn)題，使生物催化技術(shù)切實(shí)可行。它可以顯示更高的價(jià)值和意義，并發(fā)揮更理想的作用。此外，隨著生物催化技術(shù)的應(yīng)用日益增加，對(duì)化學(xué)和醫(yī)藥相關(guān)人員的要求將不可避免地越來(lái)越高，因此相關(guān)人員需要更好地了解和掌握生物催化技術(shù)，在此基礎(chǔ)上更好地應(yīng)用生物催化技術(shù)將使化學(xué)制藥工藝有待進(jìn)一步加強(qiáng)和推動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展[8]。

5 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)的制藥企業(yè)普遍存在污染嚴(yán)重，反應(yīng)物含量高，合成要求高，轉(zhuǎn)化率低等問(wèn)題。生物催化技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用有效地解決了這些問(wèn)題，因此生物催化技術(shù)在制藥過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。重要角色。在這個(gè)階段，生物催化技術(shù)是全球關(guān)注和發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，生物催化技術(shù)在中國(guó)的研發(fā)和應(yīng)用起步晚于西方國(guó)家。因此，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，有關(guān)部門(mén)和企業(yè)應(yīng)該共同努力。共同推動(dòng)生物催化技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，促進(jìn)中國(guó)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。