昆布氨酸合成反应及分离纯化实验研究

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昆布氨酸是从海带中提取出的一种天然海洋药物,有良好的降血压活性,并具有降胆固醇作用,这一优势使得昆布氨酸具有良好的应用前景。由于在海带中含量极低,目前昆布氨酸主要采用化学合成制备。但现有合成路线存在原料毒性大,产率低等众多问题。本研究以赖氨酸盐酸盐(Lys·HCl)为起始原料,以低毒环保的碳酸二甲酯(DMC)为甲基化试剂,探索了高压条件下昆布氨酸的绿色高效合成,并研究其分离纯化工艺,建立稳定可靠的路线,以推进昆布氨酸的产业化。首先进行了赖氨酸金属螯合物的合成研究,选择镍为最佳金属离子对赖氨酸α-NH2进行保护。探索了反应温度、p H、时间及反应物料比等因素对赖氨酸与镍离子螯合反应的影响,确定最佳条件为:n(Ni Cl2·6H2O):n(Lys·HCl)=2:1.2,p H=10,于60℃反应2 h,再此条件下,赖氨酸镍产率为90.51%。为实现昆布氨酸的一锅法合成,本研究还进行了有机相甲醇中赖氨酸镍螯合物合成研究,从催化剂类型、催化剂用量、反应温度和时间等方面进行了最优条件探索,确定在甲醇中合成赖氨酸螯合物最佳条件为:以无水碳酸钠为催化剂,n(Ni Cl2·6H2O):n(Lys·HCl)=2:1.5,于55℃反应4 h,再此条件下,赖氨酸镍产率为76.20%。在上述基础上,以碳酸二甲酯为甲基化试剂,在高压反应釜中对赖氨酸镍螯合物上的游离氨基进行甲基化实验研究。对反应溶剂、催化剂、物料比、反应温度和时间进行了探索和优化,确定反应条件为:以甲醇为反应溶剂,碳酸钠为催化剂,n(Lys-Ni):n(DMC)=1:15,在135℃反应10 h,产率61.54%。采用响应面法(RSM)对一锅法合成昆布氨酸的条件进行了优化,确定最佳反应条件为:n(Lys·HCl):n(DMC)=1:7,反应温度140℃,反应时间10 h,产率38.26%。通过柱色谱分离,最终获得淡黄色固体产品,对产物进行了物理性质探究,质谱与核磁分析。研究了多种昆布氨酸含量检测方法,利用薄层色谱法进行反应产物的定性检测,建立了雷氏盐比色法测定昆布氨酸含量的方法,可以准确的测定昆布氨酸的含量。对柱层析分离法和离子交换树脂分离法进行了实验研究,并优化了离子交换树脂分离昆布氨酸的条件,确定使用SA-2-Ⅱ型树脂,最佳吸附条件为:昆布氨酸粗品溶液初始浓度4 g·L-1,p H=4.5,吸附时间4 h,吸附量为102 mg·g-1,后使用0.5 mol·L-1氨水洗脱,收集洗脱液,解析率达92%。相较于柱层析分离法,离子交换树脂法更适合工业化生产,有利于推进昆布氨酸的工业化进程。
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