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氨基酸及其手性中间体纯化与合成研究

汤华钊

  本论文在综述氨基酸及其衍生物的分离提纯、合成、拆分、在手性合成中的应用等方面的进展后,围绕氨基酸化学,在上述方面进行研究。第二章对反应萃取氨基酸进行研究。采用多种萃取剂并改换萃取条件,对单一及混合氨基酸溶液的萃取及分离效果进行了试验。首先采用二壬基萘磺酸(DNNSA)、二(2-乙基-己基)磷酸(P204)、环烷酸(NA)作为反应萃取的萃取剂,试验测定了单一氨基酸室温下、不同酸碱度下,在单一萃取溶剂乙酸乙酯(EtOAc)溶液中的萃取平衡,测定的氨基酸包括有代表性的精氨酸、甘氨酸、天冬氨酸,DNNSA对碱性和中性氨基酸萃取效率很高,达到40%以上;对酸性氨基酸效果不好,一次最高萃取率不超过20%;DNNSA对氨基酸萃取率变化随pH值比较敏感,这表明分离功能较好,分离功能优于富集功能;P_(204)对碱性和中性氨基酸萃取效率高于DNNSA;但是在酸性范围内,萃取率分布范围广,这表明富集功能较好,富集功能优于分离功能;NA萃取剂则是典型弱酸离子树脂的性质,对氨基酸分离和富集功能均不理想。接着实验酸性萃取剂钠皂W/O微乳液萃取单一氨基酸。将二壬基萘磺酸、二(2-乙基-己基)磷酸、环烷酸分别皂化作表面活性剂及萃取剂,添加2-乙基己醇做萃取助剂及助表面活性剂,添加磺化煤油作稀释剂,与水混合,制备成微乳液氨基酸萃取体系。用该微乳液萃取体系实验精氨酸、甘氨酸、天冬氨酸的萃取平衡,测定了不同氨基酸在室温下、不同酸碱度下的平衡数据,分离效果较好,但皂化萃取剂萃取体系操作时,乳化较为严重,这和表面活性剂多相关。氨基酸和皂化萃取剂钠盐全是表面活性剂,萃取效果虽好,但操作需添加破乳剂。体系分离、富集氨基酸的功能不如形成良好的微乳液体系效果好。然后实验DNNSA微乳液体系对混合氨基酸的分离平衡。试验表面活性剂、助表面活性剂、碳氢化合物、水以及无机盐组成DNNSA皂化微乳液体系.对亮氨酸与异亮氨酸混合物、甘氨酸与丙氨酸混合物进行了良好分离。在上述工作基础上,进行反应萃取系统分离氨基酸混合物试验。对五种氨基酸(Gly、Ala、Lys、ASp、His)的混合物首先采用P20;乙酸乙酷混合液在不同酸碱度下进行反应萃取,得到碱性、组氨酸、酸性氨基酸等组分。中性组分氨基酸混合物采用DNNSA微乳液体系进行分离,得到%%以上的氨基酸回收率。第三章研究用制革下脚料系统分离氨基酸。试验酸法水解制革下脚料,系统提取分离氨基酸。首先进行原料酸水解实验,通过加入催化剂、超微粉碎处理、高温瞬时处理、合理酸用量等试验,很好解决了原料水解程度、时间、酸浪费等问题,得.到高含量氨基酸水解粉。接着进行水解氨基酸粉分离提纯氨基酸实验。首先利用溶解性质差异,提取轻脯氨酸和脯氨酸混合物。将轻脯氨酸和脯氨酸混合物用D001大孔阳离子交换树脂进行分离,接着用溶解度差异方法分离亮氨酸和精氨酸,剩下的氨基酸混合物采用组合反应萃取分离提纯。氨基酸混合采用皂化微乳液P加;体系在pH为2.7时萃取分离,得到中性氨基酸萃取物。将水相再用组合反应萃取分离氨基酸混合物方法分别在pH为2一2.5、3一3.5、4一4.5、5一5.5进行萃取粗分离,分别得到中性氨基酸组分、中性氨基酸组分和轻基氨基酸、酸性氨基酸组分,接下来采用DNNSA一EtOAc体系,对酸性、中性、碱性分组氨基酸进行分离。最终,除得到丝氨酸和苏氨酸两组分氨基酸混合物、酪氨酸损失外,得到巧种氨基酸单体成分。氨基酸收率在49%一87.46%间。第四章研究苯丙氨酸人工合成及拆分。混旋苯丙氨酸化学合成实验部分首先采用改进苯胺法,经重氮化反应、Mee,ein反应、水解反应、氨化反应,合成混旋苯丙氨酸,收率达到84%。采用壬基酚聚氧乙烯醚(oP一10)、蔡磺酸甲醛缩合物困PE)作重氮化反应催化剂,丙烯睛加成、水解替代丙烯酸,OP一10做氨化反应催化剂,通过四因子三水平正交试验法实验,得到较佳反应参数,反应时间、收率、成本都大大降低,适宜工业化生产。混旋苯丙氨酸拆分实验部分首先合成碱性对映体拆分试剂二苯甲酞一L一酒石酸(L一DBTA)。反应体系加入D拟尸做反应催化剂,催化位阻较大的酸和酞氯的酞化反应,反应条件温和,产率高,大大缩短反应时间,降低反应温度,比文献报道提高收率5%。发现D-苯丙氨酸与L一DBTA形成1:3复合物进行拆分。能够任意控制比例生产光学纯产品。第五章研究苯丙氨酸苯环取代氨基酸合成及拆分,利用化学一酶法合成L-苯丙氨酸苯环取代氨基酸。采用K3PO;·7HZO/T BAB反应体系进行乙酞基氨基丙二酸二乙醋法改进,以K3PO;.7HZO为结合剂,采用采用四丁基澳化钱(T BAB)作相转移催化剂,固一液相转移合成,得到了相应的乙醋化合物,再经数步反应得目标产物。反应时间可由原来的6h缩短为2.5h。以TBAB在乙睛中催化烷基化收率高,反应条件温和,操作简便,成本较低。由于猪肾氨基酞化酶底物专一性较差,对侧链适应性强,对于苯环上位阻较大或基团性质活泼的氨基酸拆分适宜,本试验采用其作为苯环取代氨基酸的拆?……   
[关键词]:氨基酸;衍生物;手性;合成;反应萃取;分离;催化剂;氨基醇;噁唑烷酮
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:四川大学2003年