论文部分内容阅读
D-脯氨酸、L-氮杂环丁烷-2-羧酸及L-叔亮氨酸是三种特殊的、非蛋白质类的氨基酸,已经被广泛应用于医药、食品、农药及动物饲养等领域,光学纯的该三类氨基酸还可作为手性试剂或催化剂应用于不对称合成。一般蛋白质类氨基酸可通过发酵法或蛋白质水解法获得,而此三种特殊氨基酸却难以从自然界中大量获取,因此其价格相对比较昂贵。本文首先研究了氨基酸的消旋化特性,并通过消旋化获得DL-氨基酸;然后在消旋的基础上探究了 L-脯氨酸的不对称转换特性,以高光学纯度及高产率制备得到了 D-脯氨酸;接着利用化学法合成外消旋氮杂环丁烷-2-羧酸和叔亮氨酸,在此基础上通过手性试剂拆分得到光学纯的L-氮杂环丁烷-2-羧酸及L-叔亮氨酸,不仅操作简便,收率较高,而且适用于大规模的工业化生产;最后对外消旋氨基酸的酶拆分技术进行了初步的探索。最终得出以下结论:(1)L-脯氨酸和L-叔亮氨酸消旋反应的最优条件:L-脯氨酸采用醋酸作溶剂,正丁醛/正庚醛/糠醛作催化剂,反应温度为95℃;而L-叔亮氨酸用甲酸作溶剂,水杨醛作催化剂,反应温度亦为95℃。L-脯氨酸消旋化得到DL-脯氨酸的收率为93.5%;L-叔亮氨酸消旋化得到DL-叔亮氨酸的收率为91.5%。旋光性氨基酸在有机酸介质中的消旋化工艺,条件温和、易于控制操作、氨基酸无分解现象、收率较高,适用于大多数氨基酸的消旋化。(2)不对称转换法制备D-脯氨酸,最终确定了以L-脯氨酸为原料,丙酸作溶剂,正庚醛作催化剂,D-酒石酸作拆分剂的最适转换条件。此条件下制备产率高,化学及光学纯度也高,工艺稳定,可重复性强,并且能够放大至百克级。(3)确立了 L-氮杂环丁烷-2-羧酸的制备路线,在综合多条路线的基础上,通过对工艺的优化研究,最终取得突破性进展,并且成功将工艺放大至百克级。(4)确立了 L-叔亮氨酸的制备路线,利用手性试剂拆分化学合成的外消旋叔亮氨酸,不仅得到了 L-叔亮氨酸,还同时创造性的得到了D-叔亮氨酸,此法操作简便、产品质量高,是一种有工业化潜力的方法。(5)合成了三种酶拆分底物:N-乙酰-DL-脯氨酸,N-乙酰-DL-氮杂环丁烷-2-羧酸以及N-乙酰-DL-叔亮氨酸,收率分别为77.7%,89.5%,89.9%。初步地探究发现:天然的氨基酰化酶活力相对较低,酶拆分尚未得到较好的结果,在今后使用的过程中需要提高酶的活力,并做进一步的研究。