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谷胱甘肽是维持机体内环境稳定不可缺少的物质,已广泛应用于化工、医药、食品等领域。相对于提取法、化学合成法、发酵法和酶(或固定化细胞)法等单一的谷胱甘肽的制备方法,采用化学合成-海因酶法两步的方法既可以利用化学合成的高效率,又可利用到酶法的光学选择性优点。本论文主要对海因酶水解前体--海因-5-丙酸、海因-5-丙酰-S-苄基-L-半胱氨酸、海因-5-丙酰胱氨酸、海因-5-丙酰-S-苄基半胱氨酰甘氨酸等化合物进行了合成和条件优化,为进一步海因酶水解开环提供相应的原料。
采用Read合成法,以L-谷氨酸为原料与氰酸钠反应合成海因-5-丙酸。考察了不同反应温度、反应时间、氰酸钠用量等三个因素对产率的影响,选择反应温度为70℃,反应时间2h,L-谷氨酸:氰酸钠=1:1.2(摩尔比)时,海因-5-丙酸产率最高为93%;通过微波条件强化反应快速合成海因-5-丙酸。采用微波两步反应总计4 min完成,收率可高达95%,比常规加热法有明显提高;
采用碱性条件、亲核取代合成S-苄基半胱氨酸保护其侧链巯基。对反应中氢氧化钠浓度、温度、反应物配比等反应条件进行了研究。经正交实验优化,在1.0 mol·L-1 NaOH、反应温度为0-5℃、半胱氨酸:氯化苄=0.9:1(摩尔比)条件下,S-苄基半胱氨酸产率可稳定在89%。
根据反应原料海因-5-丙酸、S-苄基-L-半胱氨酸和胱氨酸的特性,针对性地选择了接肽反应所需要的溶剂。选择DMF为海因-5-丙酸生成活化酯所用溶剂,选择DMF/BSA为S-苄基半胱氨酸和甘氨酸进行接肽反应的溶剂,而胱氨酸接肽反应的溶剂为DMF/NaOH溶液。
采用DCC/HOBt复合缩合剂法,将海因-5-丙酸分别与S-苄基-L-半胱氨酸、胱氨酸进行接肽反应,并对海因-5-丙酰活化酯的合成条件进行了优化,得到N-海因丙酰-S-苄基-L-半胱氨酸、海因-5-丙酰胱氨酸二肽,产率分别为89%和77%。并以N-海因丙酰-S-苄基-L-半胱氨酸为原料进行了进一步接甘氨酸反应。