从今年的诺贝尔化学奖说起……

10月3日，瑞典皇家科学院决定将2018年诺贝尔化学奖的一半授予Frances H. Arnold教授，另一半授予George P. Smith教授和Gregory P. Winter爵士，分别表彰他们在“酶的定向进化”和“肽和抗体的噬菌体展示技术”中的卓越贡献。估计各位同学在十一长假开心地旅（pái）游（duì）时，都看到了上述关于诺贝尔化学奖的报道。本平台的编辑更是假期中加班加点为大家进行了科普，还简单汇总了Frances H. Arnold教授的一些精彩工作（点击阅读详细）。

像往年一样，许多小伙伴再次抱怨今年的化学奖一点都不化学，“噬菌体展示”，这五个字分开都认识，合在一起是个啥意思？“酶的定向进化”又是什么鬼？与化学有关吗？

部分读者评论。图片来源：X-MOL资讯公众号

但实际上，与去年表彰冷冻电镜技术相比，本君觉得今年的诺贝尔化学奖已经相当“化学”了。至少Arnold教授的工作是这样，定向进化是为了得到更好的酶，作为生物催化剂解决化学反应的问题，在生物燃料、药物等化学品的制备中具有很好的应用前景。

部分读者评论。图片来源：X-MOL资讯公众号

爱蹭热点的本君自然不能放过诺奖这种大热点，咱就说说酶催化的化学反应在药物合成中的应用，来自Org. Process Res. Dev. 杂志前不久发表的一篇文章。酶催化的有机合成反应可不是什么新鲜事了，上世纪就有不少应用，用的最多的恐怕是各种酯酶了。以本君自己做项目的经历来看，酶催化反应只要方法对路，无论是区域选择性，还是立体选择性确实很神奇。旧货咱们就不扒啦，今天要给大家介绍的是近些年药物合成中用到的一些催化酶。

亚胺还原酶或还原胺化酶

还原胺化，基础有机里的反应类型，用酶催化没毛病，先看看机理。

再来看个经典应用，辉瑞公司在抗抑郁药物舍曲林的制备中利用亚胺还原酶（imine reductases, IRED）获得舍曲林的活性光学异构体。

除了经典药物以外，还有许多重要的医药中间体或分子砌块也可以用酶催化得到非常理想的ee 值，比如下面表格列出的这些。

酮还原酶

酮羰基还原成羟基时不可避免的一个问题就是立体化学问题，无数的有机化学家致力于开发各种不对称还原方法。在酶的世界，酮羰基的不对称还原随处可见。还是先看看还原机理吧。

这类反应的应用实在是太多了，看完机理咱们直接上干货吧，干脆看看全球顶级制药企业用酮还原酶（ketoreductase）做了哪些药物或药物中间体。

先看看还原芳香酮的案例。

再看看还原脂肪酮的案例。

转氨酶

自然界中各种转氨酶（transaminase）的功能是将酮酸转变成氨基酸，而天然氨基酸全部都是L构型，这就意味着利用转氨酶可以从无手性的酮制备出单一手性的氨基。具体的机理如下所示。

这个酶自然也出现在许多药物或药物中间体的制备过程当中。比如下表中的这些化合物。

当然，各种酶除了在还原反应中大放异彩，在氧化反应、水解反应依然有不俗的表现，只是案例相对较少，本君在此就不一一列出啦，感兴趣的同学可以到原文中一窥究竟。

上述这些酶虽然与诺奖得主Frances H. Arnold的工作相比，似乎逊色很多，但却是已经广泛应用在制药工业上。随着科学家不断对酶的加工修饰，以及酶催化反应的探索，正如开篇所说，越来越多的酶将被用于药物的生产以解决传统有机化学的难题。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Biocatalysis in Drug Development-Highlights of the Recent Patent Literature

Org. Process Res. Dev., 2018, 22, 1063–1080, DOI: 10.1021/acs.oprd.8b00232

（本文由乐只君子供稿）