Нетрадиционные пути получения ядер β-лактамных антибиотиков ферментативной трансформацией пенициллинов и цефалоспоринов

Нетрадиционные пути получения ядер β-лактамных антибиотиков ферментативной трансформацией пенициллинов и цефалоспоринов

Автор: Чилов, Гермес Григорьевич

Шифр специальности: 02.00.15

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2003

Место защиты: Москва

Количество страниц: 172 с. ил.

Артикул: 3296403

Автор: Чилов, Гермес Григорьевич

Стоимость: 250 руб.

Нетрадиционные пути получения ядер β-лактамных антибиотиков ферментативной трансформацией пенициллинов и цефалоспоринов  Нетрадиционные пути получения ядер β-лактамных антибиотиков ферментативной трансформацией пенициллинов и цефалоспоринов 

Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Ядра Рлактамных антибиотиков.
1.1.1. рлактамныс антибиотики представители класса антиинфекцнонных препаратов
1.1.2. Ядра рлактамных антибиотиков
1.1.3. Физикохимические свойства ядер рлактамных антибиотиков
1.1.4. Основные методы получения ядер антибиотиков
1.2. Пенициллинацилаза основной фермент химии антибиотиков
1.2.1. Первый биокаталитический промышленный процесс
1.2.2. Пенициллинацилаза представитель семейства Мпгидролаз
1.2.3. Субстратная специфичность пенициллинацилаз.
1.3. Получение ядер антибиотиков трансформацией пенициллинов и цефалоспоринов
1.3.1. Термодинамика гидролиза пенициллинов и цефалоспоринов
1.3.2. Кинетические закономерности ферментативного гидролиза Рлактамных антибиотиков.
1.3.3. Биокаталитическая трансформация пенициллинов и цефалоспоринов в
промышленности
1.4. Современные подходы к повышению производительности стадии биотрансформации антибиотиков.
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Материалы
2.2. Методы
2.2.1. Определение концентрации активных центров пеннциллинацилазы
2.2.2. Определение активности пеннциллинацилазы по гидролизу 1РАВ.
2.2.3. Определение каталитических параметров гидролиза Ы1РАВ в воде.
2.2.4. Определение каталитических параметров гидролиза МРАВ в ОгО.
2.2.5. Анализ компонентов реакции гидролиза антибиотиков в двухфазных системах
водабутилацетат
2.2.6. Ферментативный гидролиз в двухфазных системах
2.2.7. Проведение реакций гидролиза антибиотиков в двухфазных системах в
условиях, близких к равновесию
2.2.8. Очистка 1ДРССЫНС1.
2.2.9. Синтез изопропилового эфира фенилглицина.
2.2 Синтез амида триптофана.
2.2 Синтез изопропиламида фенилглицина
2.2 Анализ компонентов реакционной смеси при получении ядер антибиотиков
ацильным переносом
2.2 Получение 6АРА ферментативным переносом с РегЮ или РспУ на амиды аминокислот.
2.2 Получение 7АОСА ферментативным переносом с СерЬв на амиды аминокислот.
2.2 Получение 6АРА ферментативным переносом с РепО на эфиры аминокислот
2.2 Получение 6АРА ферментативным переносом на с РепО на нитрилы аминокислот.
2.2 Определение рК аминогрупп производных аминокислот.
2.2 Определение растворимости ацилированных производных аминокислот
2.2 Определение термодинамических констант синтеза фенилацетильных производных аминокислот.
2.2 Синтез РепСЬРОСМН
2.2 Синтез СерЬСЬРОСЫН.
2.2 Получение 6АРА, исходя из РспОЬРОС4Н.
2.2 Получение 7АОСА, исходя из СерЬСЬРОСЫИ
2.2 Анализ компонентов реакционной смеси при конденсации фенилуксусной кислоты с фенипглнцинонитрилом
2.2 Анализ оптической чистоты фенилглицинонитрила при его конденсации с фенилуксусной кислотой
2.2 Ферментативная конденсация фенилуксусной кислоты с фенилглицинонитрилом
2.2 Синтез ионных комплексов антибиотиков и производных аминокислот
Глава 3. Результаты и их обсуждение.
3.1. Ферментативный гидролиз лактамных антибиотиков в кислой среде в двухфазных системах водный раствор несмешивяющийся с водой органический растворитель.
Введение
3.1.1. Теоретический анализ модели гидролиза антибиотиков в кислой среде в двухфазных системах
3.1.1.1. Термодинамика гидролиза в двухфазных системах
3.1.1.2. Факторы, влияющие на выход гидролиза.
3.1.2. Экспериментальное исследование гидролиза антибиотиков в кислой среде в двухфазных системах
3.1.2.1. Особенности гидролиза антибиотиков в кислой среде в двухфазных системах .
3.1.2.2. Экспериментальная зависимость выхода ядра антибиотика от
3.1.2.3. Зависимость выхода от начальной концентрации антибиотика.
3.1.2.4. Динамическое пересыщение раствора ядра антибиотика в ходе реакции
3.1.2.5. Состояние равновесия при гидролизе антибиотиков в двухфазной системе.
3.1.2.6. Соответствие между термодинамически равновесным и кинетически достижимым выходом в исследуемых системах
3.2. Катализ пенициллинаиилазой в кислых средах.
Введение
3.2.1. рНзависимость каталитических параметров гидролиза Ы1РАВ.
3.3. Получение ядер антибиотиков ацильным переносом на внешний нуклеофил
Введение
3.3.1. Идея метода
3.3.2 Критерии эффективности получения ядер антибиотиков ацильным переносом
3.3.3. Реализация ацильного переноса термодинамически и кинетически
контролируемые режимы.
3.3.4.1. Процессы, сопряженные с ацильным переносом.
3.3.4.2. Математическая модель термодинамики ацильного переноса.
3.3.4.3. Качественный анализ термодинамики образования амидной связи в рамках сшпгетических потенциалов
3.3.4.4. Величины синтетических потенциалов.
3.3.4.5. Количественный анализ термодинамики получения ядер антибиотиков ацильным переносом.
3.5. Синтетические потенциалы Ыфенилацетильных производных амидов, эфиров и
нитрилов аминокислот
3.3.6. Использование различных классов нуклеофилов для получения ядер
антибиотиков ацильным переносом эфиры аминокислот.
3.3.6.1. Бензиловый эфир аланина.
3.3.6.2. Метиловый эфир гистидина
3.3.6.3. Метиловый эфир фенилглицина.
3.3.6.4. Метиловый эфир триптофана.
3.3.6.5. Этиловый эфир фенилаланина
3.3.6.6. Изопропиловый эфир Ьфенилглицина.
3.3.7. Использование различных классов нуклеофилов для получения ядер
антибиотиков ацильным переносом амиды аминокислот
3.3.7.1. Амид фенилглицина.
3.3.7.2. Амид триптофана.
3.3.7.3. Ыизопропиламид фенилглицина
3.3.8. Использование различных классов нуклеофилов для получения ядер
антибиотиков ацильным переносом нитрилы аминокислот.
3.3.8.1. Нитрил фенилглицина.
3.3.8.2. Нитрил фенилаланина.
3.4. Комплексообразование между Рлактамными антибиотиками и производными аминокислот
Введение.
3.4.1. Определение термодинамических параметров комплексообразования из экспериментальных данных
3.4.2. Влияние комплексообразования между антибиотиком и нуклеофилом на термодинамику ацильного переноса
3.4.3. Энантиоселективность комплексообразования.
3.4.4 Использование комплексообразования.
3.5. Разделение рацемата фенилглипинопитрила ферментативным лцилиропамием в
водной среде
Введение
3.5.1. Эффективность ферментативного прямого ацилирования.
3.5.2. Перспективы использования разделения аминонитрилов прямым
ацилированием.
Список литературы.
Список принятых сокращений и обозначений
Репв бензил пенициллин
СерЬО бензилдезацетоксицефалоспорин
РепУ фенокснметилпенициллин
6АРА 6аминопенициллановая кислота
7АОСА 7аминодезацетоксицефалоспора новая кислота
ФУК фснилуксусная кислота
ЛВ антибиотик
ЛА ацилированиый нуклеофил
А ацильная группа
В ядро антибиотика
нуклеофил
ФОУК феноксиуксусная кислота ПА пенициллинацилаза РвОМе метиловый эфир феннлглицнна . изопропиловый эфир
фенилглицина ТгрОМе метиловый эфир триптофана РЬеОЕ1 этиловый эфир фенилаланина РвЫИг амид фенилглицина ТгрЫНг амид триптофана РвСЫ фенилглнциноннтрил РЬеСЫ фенилапанинонитрил
К о константа синтеза
Кн кажущаяся константа синтеза
К константа кислотности
К г константа распределения
е.е. энантиомерный избыток
Введение
Актуальность


ВН практически не наблюдается в растворах переход от полностью протонированной формы катион в кислой среде к полностью депротонированной в щелочной анион проходит через цвиттерионную форму. Характерной особенностью рлактамных ядер является низкий рК их аминогрупп табл. Следует отметить, что рК карбоксильной группы ядра также достаточно низок по сравнению с рК алифатических карбоновых кислот. Таблица 1. Конста1гты ионизации амино и карбоксильной групп ядер антибиотиков и растворимость их цвиттерионной формы. Рсоон 2. РКнг 4. М 0. Электронейтральная форма ядра, цвиттерион, малорастворим табл. Соответственно, рНзавнсимость растворимости ядра антибиотика имеет четко выраженный минимум в изоэлектрической точке рис. У
. Рисунок 1. Зависимость растворимости 6АРА прерывистая линия и 7АОСА штрихпунктирная линия от . Перечисляя основные физикохимические свойства ядер антибиотиков следует упомянуть также об их стабильности. В водных растворах эти соединения претерпевают разложение инактивацию, обусловленную в основном двумя причинами раскрытие рлактамного кольца и димеризация. Первый процесс протекает по мономолекулярному механизму и способен катализироваться как общими кислотами и основаниями, так и протонами и гидроксилионом. Оптимум устойчивости ядер приходится на 7 для 6АРА , для 7АОСА ,х и для 7АСА. Характерное время жизни в оптимальных условиях составляет величину порядка нескольких тысяч минут 9, причем стабильность 7АОСА примерно на порядок больше, чем для 6АРА. АРА в промышленности получают ферментативным гидролизом биосинтетического бензил пен и циллина или феноксиметилпенициллина. В принципе, имеются данные о возможности непосредственного выделения 6АРА из культуральной жидкости однако в силу низкой производительности процесс не получил распространения. Выработка бензилпенициллина микроорганизмами индуцируется добавлением различных ароматических веществ, которые на определенной стадии их метаболизма модифицируются посредством связывания с 6АРА. Считается, что тем самым клетка производит детоксикацию, поэтому индуцированный синтез РепС намного более эффективен в плане производительности в сравнении со стационарной выработкой 6АРА. В качестве индукторов чаще всего используют фсннлуксусную и фенокснуксусную кислоты, являющиеся непосредственными предшественниками боковых цепей РепС и РепУ соответственно. В начале х годов была показана принципиальная возможность получения 6АРА посредством нскаталитического дсаиилирования бензилпенициллина, которая, в отличие от гидролиза была достаточно эффективной ,2. Подход к региоселсктивному расщеплению одной из связей в молекуле пенициллина состоял в образовании хлорида имнна на первой стадии, с последующим переведением его в эфир и гидролизом схема 1. Схема 1. Химическое деацилирование бензилпенициллина с получением 6АРА. Несмотря на высокие энергетические затраты создание низких температур, использование хлорированных растворителей и прочая, химическая трансформация пенициллина в соответствующее ядро схема 1. Л7. В историческом плане это был первый промышленный биокаталитический процесс. Схема 1. Ферментативный гидролиз бензилпениииллина с получением 6АРА. Получение 7АСА представляет собой более сложную и менее разработанную задачу. С одной стороны, не найдено штаммов, способных продуцировать в достаточных количествах само ядро или его непосредственный предшественник 7фснилацетамидодсзацстоксицефалоспорановую кислоту, СерЬО. С другой, нет подходящих биокатализаторов для трансформации природного сырья, цефалоспорина С, в конечный продукт. Наиболее хорошо на сегодня разработана схема, заключающаяся в химическом расширении пятнчленного кольца Репв ,к с последующим ферментативным гидролизом СерЬО схема 1. Схема 1. Получение 7АОСА химическая трансформация Репв в СерЬв и его последующий ферментативный гидролиз. Единственное неудобство схемы дорогостоящие химические трансформации, связанные с расширением кольца. Поэтому в последнее время ведется активный поиск полностью биокаталитическихбиосинтетичсских подходов.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.209, запросов: 121