【Baker酵母与合成手性氟化物】
微生物转化，特别是酵母的中间转化作用，很早就在生产面包、和醇类饮料中得到应用，但这些都是采用混合微生物培养。纯净菌种的培养是Pasteur在1862年奠定的基础，随后生物化学家进行广泛的研究，并用于有机合成。
生物转化的主要作用是外消旋体拆分，当有几个类似基团时，对其中一个功能团进行选择性转化，引入手性中心，不活泼碳的功能化。生物转化方法之所以引起人们兴趣的另一个原因，是考虑到能量及对环境污染。有机化学家在选择一种微生物时，首先必须是易得且价廉的，而BY Saccharomgces cereviisiae即是易得的微生物。如果想用其他微生物则需要生物学家的帮助。同时，BY不像整体细胞那样需费时培养和复杂的分离过程，而且对选择性反应更为专一，使用时只需小规模装置，操作也较简便。BY是酶的一类，作为一种蛋白质，它具有蛋白质的物理化学性质，特别是具有2级结构(主链原子的局部的空间排列)和3级结构(整个分子或亚基的空间排列)，这两个高级结构构成BY有效的活性部位，它处于分子表面的一个裂罅内，那里具有可以和底物结合并促使底物起生化反应的基因。当BY和底物结合后，一部分结合能被用来使底物的某些键发生变化(例如还原或水解等)，底物比较接近它的过渡态，因而降低反应的活化自由能，这一点已为X－射线衍射结果所证实(许根俊，1984)。BY和底物的作用是通过生成络合物而进行的，两者的结合主要靠离子间的吸引力、氢键、范德华力和疏水键来维系；同时，BY具有高度的专一性和立体选择性，因而在不对称合成中表现出令人惊叹的能力。近几年来，BY不仅仅是用于催化反应，而且已广泛应用于不对称还原、氧化及水解反应。含羰基的化合物用BY进行不对称还原是应用得最广泛的反应之一。1898年，Windisch已将酵母用于将呋喃醛还原成呋喃醇，并由Macleod和Cervinka进一步完善推广应用。含氟化合物在自然界存在极少。但它们对药物合成具有潜在用途以及在研究新陈代谢极有价值。例如，当分子中引进一个或数个氟原子后，常常能得到活性更强、选择性更高的药物、农药及其他生理活性物质。药学家在前列腺素中引入含氟基团，可以期望增强生理活性，抑制副作用，并使得化学稳定性和代谢稳定性有所增强(徐泽奇等，1990)。另外，含氟氨基酸具有抗菌活性和潜在的抗癌活性，对肉瘤的生长亦有很强的抑制作用。酮的还原 氟代酮类化合物被BY还原成相应羟基衍生物，1988年以来研究甚为活跃。Maria等人采用BY制备了一系列手性多氟羟基化合物，其中光学活性的2，2，2三氟乙醇具有实用价值，被用作NMR的溶剂，测定多种手性物质的对映异构体的纯度和绝对构型，而且还可用于诱导光学活性化合物的不对称合成。为了研究氟代羟基化合物在生命循环中的生物转化作用的需要，Tomoya借助BY，以多氟烷基酮、酮酯和乙烯化合物为原料，合成具有光学活性的多氟烷基醇和羟酯，而乙烯基则被还原成多氟烷基羟。在发酵反应过程中，始终采用19FNMR进行追踪，检查反应终点。同时还观察到双(多氟烷基酮)对BY有较强的抵抗作用，而未能得到还原的醇。这种生物方法已被公认为是合成光学活性多氟烷基化合物的最简便的方法，它提供了将多氟代有机化合物转化成多种光学活性物质的可能性。1983年T．Kitazume报道，(－)15经BY作用，可转化成作对映异构体的混合物16(98．4∶1．6)，产率50%；而三氟甲基取代酮17a－b，在BY条件下，7d内未发现有反应发生。1983年，Maria等改进BY的发酵条件，即在无糖条件下将底物酮用大量过量的酵母悬浮于少量水中，发现发酵过程不是十分剧烈，反应混合物的总量也没有加糖时(方法A)那样大的体积，而且在短时间内(4～24h)就可以得到预期的醇类化合物，产率有明显提高。反应的立体化学和光学产率，主要受空间影响，而未观察到电子效应，基团的排列次序是，R1∶CH3＜CF3＜CH2Br，除了两个苯基衍生物19d和19e及19h外，其他产物的对映体过量都相当高(大于80%)。BY对氟羰基基化合物的还原已扩展到不饱和类似物(K．Tomoya，1984)，但当氟原子直接连在碳碳双键上，如酮23a－d，则主要生成非对映异构体醇25a－d；而发酵10d后，有光学活性烯醇24a－d生成。这些结果表明，多氟烷基烯酮的碳碳双键比羰更易于还原。这是对氟化合物中双键进行不对称诱导反应的新路线。某些含氟1．25－二酮31a－g，经BY 5d还原后，主要产物为二醇33a－g，仅有少量的光学活性醇32a－g；如果反应只进行一天即使之中止，则主要产物为单醇32a－g。这一引入手性单氟代合成子的微生物方法，为具有较高对映和／或非对映选择性的不对称诱导作用提供了一条方便实用的途径。氟代烯酯化合物经BY 7d发酵作用，双键还原得十分彻底，分别得到不同的化合物(T．Kitazume，1983)。1989年，P．Bravo揭示氟代磺酰酮及羟基化合物是十分有用的含氟手性合成子。同年，Bucciarelli用BY在25C，将α－氟代－α1一次磺酰、亚磺酰和磺酰酮还原成羟基化合物。所得产物顺式和反式之比以及光学产率列于下表：
(湖北大学黄锦霞、潘贻军撰)