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辅酶Q10的研发历程

2019/11/2 13:16:13

二十世纪八十年代初期日本实现了从烟叶中提取茄呢醇为原料合成生产辅酶Q10,让生产成本大幅度下降,这对于辅酶Q10的应用、普及和推广起到了重要的推动作用。半化学合成法现在技术上比较成熟,已实现了工业化,产品成本低,价格适中。但是使用半化学合成法生产的产品虽然在价格上有优势,但在使用上比用生物提取法生产的产品有较大的差距。原因在于生物提取法生产的是天然的,易于被人体吸收转化,而化学合成法生产的是人工化学合成的,生物活性极差,不易被人体吸收,难以充分必挥辅酶Q10的药理作用。

化学合成法一直是国内外研究的热点,近半个世纪来,经历了无数专家的研究与探索主要分从两个方面入手进行的:其一是母核化合物上引入癸异戊二烯醇基(decaprenol),另一种方法是首先于母核化合物上引入较短的侧链,然后再引入所期望的长链。

1959年R.Ruegg等人报道了利用茄尼醇合成辅酶Q10的路线。虽得到了产物,但产率只有20%,且由于茄尼醇制得的烯丙基化试剂是顺,反异构体的混合物,需分离,因此此方法的应用受到了限制。


1972年,Sato K.等人报导了利用新的路线合成辅酶Q10,其中第4步反应用Ni作催化剂,并对两个酚羟基加以保护,一定程度上提高了偶合的产率(28%)。这种合成路线的主要问题在于酸性条件下,烯丙基部分的不稳定性从而 难以保持双键的构型。

1979年Naruta Y.等人报导了将异戊二烯部分制成锡烷,利用锡烷的强亲核性与醌反应,并以BF3OEt2 催化剂,在低温条件下(-78 to -60℃)反应。最后得到了几何构型较满意的产品(E/Z=85/15)但产率以异戊二烯锡烷计算也只有51%。随后,Naruta Y.又将他的方法推广到VK1,VK2合成上。从以上几条合成路线可以看出,此类方法用母核化合物与聚异戊二烯基化合物反应,这一关键步骤产率都不太高。因此,这种合成策略不能说很理想。


早在于1978年,Terao S.就利用辅酶Q7合成辅酶Q10,因原料辅酶Q7价格十分昂贵,所以此路线实用价值不大。1979年,该小组利用式所示路线进行了很有成效的合成,该路线所用原料价廉易得,反应条件较温和,侧链与母核化合物高产率结合(90.9%),只是步骤繁多的链式合成造成总产率的下降。1982年Sato K等人对上述的路线以及所用的试剂都做了不同程度的改进,其中最后一步的产率可达83%,双键的几何构型也很满意(E/Z=100/0)。

1977年发达国家实现了微生物发酵法生产辅酶Q10,近几年微生物发酵提取法得到了长足的发展,这种全新的生物工程方法,既综合了生物提取工艺和化学合成工艺两种方法的优点,又克服了它们的缺点,因此是最令人瞩目的有希望实现工业化的方法。微生物发酵提取法实现工业化生产主要有两个方面要求:
(1)要求有稳定的规模化生产工艺的高质量辅酶Q10的菌种;
(2)要求有高精 度分离仪器的技术。


辅酶Q10日本是世界上最早也是最主要的辅酶Q10生产国。据统计,全球90%的辅酶Q10来自日本。辅酶Q10产量 最高的两家日本公司是“日清制粉”和“协和发酵株式会社”。


中国从二十世纪七十年代开始进行辅酶Q10的技术研究,并很快建设了几条生物提取法生产线,主要从猪心肌中提取,目前国内采用生物提取工艺生产辅酶Q10单位主要有北京制药厂、泰州生物化学制药厂、青岛生物化学制药厂、杭州制药厂、长沙生物化学制药厂、浙江天台县制药厂、贵阳生物化学制药厂、太原市生物化学制药厂、大同市生物化学制药厂等十几家企业。总生产能力在600kg左右。

中国是世界上主要的烟草生产国,中国有大量不能用于卷烟的废次烟叶,未得到利用,造成环境污染和资源浪费。早在二十世纪七十年代后期我国就开始着手进行废烟叶提取茄尼醇的研究与开发工作。

二十世纪九十年代初期,中国投入了大量的精力进行辅酶Q10新工艺的研究,并取得了可喜的成果。 河南大学烟草化学科技开发研究所与商丘烟草精细化工厂合作共同研究开发了利用烟草提取 茄尼醇,在多年研究的基础上,于1996年元月正式实现工业化,可以年产100吨含量≥15%的茄尼醇 粗品和20吨含量为≥75%的茄尼醇精品,为中国辅酶Q10的工业化生产打下了良好的基础。

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