DL-色氨酸合成工艺研究

摘要

色氨酸是生物体内八种必需氨基酸之一,生物体内如果缺少它,将阻碍其他营养物质的吸收,它对生物体来说是一种不可或缺的物质.色氨酸在食品和医药等行业有着重要的用途,同时在饲料添加剂领域越来越受到人们的重视,仅饲料领域需求约万吨/年以上,而目前世界只有约千吨/年的产能.因此,开发出一条经济合理的色氨酸合成工艺路线是很有必要的.目前,色氨酸在饲料中得不到广泛应用主要因为其价格昂贵,该文试图探索出一条成本低廉的工艺路线:利用东北地区丰富的煤焦油资源,使用焦化吲哚制备色氨酸的中间体3-二甲氨基甲基吲哚,俗称芦竹碱.然后芦竹碱和乙酰氨基丙二酸二乙酯缩合,制备缩合物.最后缩合物水解制备出合格的色氨酸产品.芦竹碱的合成工艺为:将盐酸与二甲胺在低温下反应至PH5.5-6.5停止加酸.然后加入甲醛,10℃下加入催化剂及吲哚,反应0.5hr后,缓慢升至20℃.反应6hr.加入20%NaOH溶液调至PH为10,生成的沉淀过滤,用水洗至PH等于8,滤饼干燥即得芦竹碱产品.纯度大于94%,相对于吲哚的收率达到90%以上.由于加入了催化剂,减少了吲哚的聚合,使用无机酸和焦化吲哚极大降低了芦竹碱的成本.也使色氨酸的成本得到了降低.乙酰氨基丙二酸二乙酯是以丙二酸二乙酯为原料,经过亚硝化,加氢还原及酰化三个步骤合成的.收率相对于丙二酸二乙酯达到了80%以上.芦竹碱和乙酰氨基丙二酸二乙酯在碱性条件下缩合,得缩合物.将缩合物在碱性条件下水解,最终得到了DL-色氨酸,相对于吲哚的总收率达到69%以上.该工艺综合利用了煤焦油中的重要资源,降低了生产DL色氨酸的成本,使色氨酸的大范围应用成为可能.

目录

文摘

英文文摘

前言

1 文献综述

1.1 引言

1.2 色氨酸的国内外市场状况

1.3 理想蛋白质及限制性氨基酸概念

1.4 色氨酸及其物理性质

1.5 色氨酸的化学性质

1.6 色氨酸的应用

1.7 DL-色氨酸的合成

1.7.1 以吲哚为原料的合成法

1.7.2 合成过程中形成吲哚的合成法

1.8 本文所选择的合成路线

1.8.1 原料来源

1.8.2 N，N-二甲氨基甲基吲哚(芦竹碱)的制备方法

1.8.3 乙酰氨基丙二酸二乙酯的制备

1.8.4 缩合物α-乙酰氨基-α-乙酯基-β-(3-吲哚)-丙酸乙酯的制备

1.8.5 缩合物水解制备DL-色氨酸

2 总论

2.1 芦竹碱(3-二甲氨基甲基吲哚)的合成

2.1.1 相转移催化剂的筛选

2.1.2 正交实验

2.1.3 稳定性实验

2.1.4 结构表征

2.2 乙酰氨基丙二酸二乙酯的合成

2.2.1 肟基丙二酸二乙酯的制备

2.2.2 胺基丙二酸二乙酯的合成

2.2.3 乙酰氨基丙二酸二乙酯

2.2.4 稳定性实验

2.2.5 结构表征

2.3 缩合物α-乙酰氨基-α-乙酯基-β-(3-吲哚)-丙酸乙酯的制备

2.3.1 不同溶剂对缩合反应的影响

2.3.2 底物浓度对缩合收率的影响

2.3.3 相转移催化剂对缩合物影响

2.3.4 反应时间对缩合物收率的影响

2.3.5 碱量对缩合物收率的影响

2.3.6 稳定性实验

2.3.7结构表征

2.4 缩合物水解制备DL-色氨酸

2.4.1 NaOH浓度对缩合物皂化水解的影响

2.4.2 碱浓度对酰胺水解时间的影响

2.4.3 温度对酰胺水解的影响

2.4.4 pH值对DL-色氨酸收率的影响

2.4.5 DL-色氨酸结构表征

3 实验部分

3.1 药品和仪器

3.2 实验

3.2.1 二甲基氨基甲基吲哚(芦竹碱)的合成

3.2.2 乙酰氨基丙二酸二乙酯的合成

3.2.3 缩合物的制备

3.2.4 DL-色氨酸的制备

4 结论

发表学术论文

参考文献

致谢

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