新型抗高血压药物褐藻氨酸的合成与分离纯化

摘要

高血压可导致心脏、肾脏疾病的产生，对人类的身体健康造成严重的危害，已经成为人类健康的“一号杀手”。近十几年来，由于人类饮食结构、生活方式等方面发生的变化，使得年轻人群中高血压疾病的发病率也在逐年增高。褐藻氨酸是一种微量存在于褐藻中、具有降压活性碱性氨基酸，对高血压具有很好的预防和治疗效果。目前，褐藻氨酸在国内外均未上市，极有可能成为一种疗效效果好、毒副作用小的新型海洋降压药物。褐藻氨酸在褐藻中的含量约只占万分之三。如果是从海带中进行提取，不仅工艺造价太高而且还会引起巨大的浪费。本课题中我们以毒性低的碳酸二甲酯为甲基化试剂，对赖氨酸金属螯合物（锌、铜）和褐藻氨酸的制备工艺进行了探索。主要研究内容包括赖氨酸锌、赖氨酸铜螯合物的制备工艺优化以及碳酸二甲酯常压、高压甲基化最佳条件的探索。使用单因素实验和响应面实验对赖氨酸锌螯合物和三甲基赖氨酸锌的合成条件进行了摸索，综合运用了各种分离纯化手段获得了目标产物褐藻氨酸纯品，并采用薄层色谱、红外、熔点测定、高效液相及液质联用等分析手段对产物褐藻氨酸进行了鉴定。以期获得较高产率和纯度的褐藻氨酸合成工艺路线，大力推动我国海洋药物的发展进程，实现褐藻氨酸的大规模工业化生产。
　　首先采用金属螯合实验对赖氨酸α-氨基进行了保护，对比了两种金属螯合物赖氨酸锌和赖氨酸铜的稳定性。采用单因素实验对赖氨酸锌和赖氨酸铜的最佳实验条件进行了探究，并确定了对实验影响较大的实验因素为体系pH、反应温度和反应时间。在此基础上采用响应面法对赖氨酸锌螯合过程最佳合成条件进行再一步探索优化，得到响应面实验最适反应条件:体系pH是7.5、反应温度是58℃、反应时间2小时，螯合反应最大收率93.17％。
　　然后选用碳酸二甲酯为赖氨酸锌甲基化反应的甲基化试剂。采用单因素实验法对DMC常压甲基化反应和高压甲基化反应的最佳实验条件进行了探究，确定了对实验影响较大的实验因素为反应温度、搅拌速度和碳酸钾用量。在此基础上使用响应面法对赖氨酸锌甲基化过程最佳合成条件进行再一步探索优化，得到响应面实验最适反应条件为:反应温度是160℃、碳酸钾的用量是3.8％、搅拌速率380r/min，甲基化反应最大收率是45.52％，产率提高了接近一倍。
　　最后采用732型阳离子交换树脂对褐藻氨酸粗产物进行纯化。为了得到褐藻氨酸粗产物，我们采用蒸馏、萃取、柱色谱、结晶等方法对褐藻氨酸反应液进行分离纯化。在静态吸附条件下采用单因素实验探索了离子交换柱层析的分离条件，得到了最佳实验条件:初始吸附pH是4.0，树脂用量是30ml，吸附时间是30min，吸附温度是25℃，最佳洗脱pH是12.5;在此基础上运用动态吸附实验对产物进行纯化。通过薄层色谱、熔点测定、高效液相及液质联用、红外谱图分析得，确认分离得到的终产物为褐藻氨酸。

目录

摘要

前言

第一章 综述

1．1 高血压疾病及抗高血压药物

1．1．1 高血压的危害

1．1．2 高血压的治疗

1．1．3 常见抗高血压药物

1．2 褐藻氨酸概述

1．2．1 褐藻及褐藻氨酸的药用价值

1．2．2 褐藻氨酸的降压机制

1．2．3 褐藻氨酸的发展现状及前景

1．3 海洋药物研究概况

1．3．1 海洋天然药物的涵义

1．3．2 海洋药物领域的研究现状

1．3．3 海洋药物的分类

1．3．4 海洋天然产物的重要性及开发方向

1．3．5 海洋天然药物的获得方法

1．4 氨基酸显色反应

1．4．1 茚三酮显色反应

1．4．2 碘化铋钾显色反应

1．5 氨基保护

1．5．1 基团保护的目

1．5．2 基团保护的要求

1．5．3 氨基的保护方法

1．5．4 螯合反应

1．6 氨基酸金属螯合物

1．6．1 螯合物与螯合作用简介

1．6．2 常用氨基酸金属螯合物的制备方法

1．6．3 氨基酸金属螯合物的性质

1．7 烷基化反应

1．7．1 烷基化反应简介

1．7．2 常用的甲基化试剂

1．7．3 氨基酸N-甲基化方法的选择

1．8 相转移催化剂

1．8．1 相转移催化剂简介

1．8．2 相转移催化剂分类及应用

1．9 响应面优化法简介

1．10 课题研究目的及内容

第二章 α-氨基保护即赖氨酸金属螯合物的制备

2．1 实验原料、仪器及设备

2．1．1 实验原料

2．1．2 主要仪器

2．1．3 主要设备

2．2 赖氨酸α-氨基的保护

2．2．1 Boc法进行α-氨基保护

2．2．2 Cbz法进行α-氨基保护

2．2．3 金属螯合法进行α-氨基保护

2．2．4 两种金属掩蔽方法的比较

2．3 赖氨酸标准曲线的测定

2．3．1 实验试剂的配制

2．3．2 实验步骤

2．3．3 赖氨酸茚三酮显色反应的单因素实验

2．3．4 赖氨酸标准曲线的绘制

2．4 赖氨酸锌螯合反应最佳合成工艺的探究

2．4．1 实验方法

2．4．2 单因素实验

2．4．3 L-赖氨酸锌螯合反应单因素实验最佳合成条件

2．4．4 赖氨酸锌螯合反应响应面优化实验

2．5 赖氨酸铜螯合物最佳螯合工艺的探索

2．5．1 实验方法

2．5．2 单因素实验

2．5．3 L-赖氨酸铜螯合反应单因素实验最佳合成条件

2．6 赖氨酸金属(铜、锌)螯合物螯合比的测定

2．6．1 EDTA配位滴定法测定螯合比

2．6．2 茚三酮比色法测定螯合比

2．7 赖氨酸及其金属(铜、锌)螯合物的理化性质

2．7．1 赖氨酸的理化性质

2．7．2 赖氨酸锌的理化性质

2．7．3 赖氨酸铜的理化性质

2．8 赖氨酸锌螯合反应的响应面优化实验

2．8．1 赖氨酸锌和赖氨酸铜的比较

2．8．2 响应面实验的设计及图标的绘制

2．9 本章小结

第三章 ε-N三甲基赖氨酸合成工艺的探索

3．1 实验原料和设备

3．1．1 实验原料

3．1．2 实验设备

3．2 ε-N三甲基赖氨酸锌盐的制备

3．2．1 甲基化试剂的选择

3．2．2 常压下DMC的最佳甲基化条件探索实验

3．2．3 高压下DMC最佳甲基化条件探索实验

3．2．4 高压DMC甲基化反应响应面优化实验

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 三甲基赖氨酸锌合成反应的物料衡算

3．3．2 常压下DMC甲基化反应单因素实验最佳反应条件

3．3．3 高压下DMC甲基化反应单因素实验最佳反应条件

3．3．4 高压下DMC甲基化反应响应面实验优化分析

3．4 褐藻氨酸的制备——即三甲基赖氨酸锌盐解蔽实验

3．4．1 EDTA做解蔽剂

3．4．2 硫化钠做解蔽剂

3．5 褐藻氨酸粗产物的理化性质

3．6 本章小结

第四章 褐藻氨酸粗产物的分离纯化

4．1 实验材料、仪器及设备

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验仪器

4．1．3 实验设备

4．2 褐藻氨酸粗产物前处理

4．3 分离色谱柱及分离方法的选择

4．4 静态吸附法最佳实验条件的探索

4．4．1 实验前处理步骤

4．4．2 单因素实验

4．4．3 静态吸附实验最佳实验条件

4．5 动态实验法对样液进行分离纯化

4．5．1 前处理(树脂再生)过程

4．5．2 动态吸附实验过程

4．5．3 动态吸附实验最佳实验条件

4．6 产物鉴定方法

4．6．1 薄层色谱显色法

4．6．2 红外光谱测定法

4．6．3 熔点测定法

4．6．4 高效液相和液质连用法

4．6．5 碘化铋钾显色法

4．7 褐藻氨酸的理化性质

4．8 本章小结

全文结论

参考文献

附录

致谢

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