L—丙胺酰—L—谷氨酰胺的合成

劉西環(huán)

摘要：

丙氨酰-谷氨酰胺是腸外營養(yǎng)的一個重要的組成部分。人們已經(jīng)證明了丙氨酰-谷氨酰胺具有調(diào)節(jié)機體蛋白質(zhì)合成、維持機體氮平衡、維護腸道完整性、增強機體免疫力以及保護肝臟的功能。丙氨酰-谷氨酰胺已經(jīng)在國外進入了工業(yè)生產(chǎn)階段，而國內(nèi)現(xiàn)階段研究的合成方法步驟繁瑣而造成最終產(chǎn)率較低，不利于工業(yè)生產(chǎn)。基于此，本課題以L-丙氨酸為起始原料設(shè)計了一個新的合成路線，成功合成了L-丙氨酰-L-谷氨酰胺，經(jīng)離子交換樹脂分離純化得到了純產(chǎn)品。整個合成路線簡潔，操作簡單，所用試劑毒性低，便于管理。產(chǎn)品丙氨酰-谷氨酰胺經(jīng)核磁、質(zhì)譜、熔點檢測，各項指標(biāo)均相符。丙氨酰-谷氨酰胺新的合成方法開發(fā)成功。

關(guān)鍵詞：L-丙氨酰-L-谷氨酰胺；合成；腸外營養(yǎng)

中圖分類號：

TB

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-3198（2014）01-0184-02

1 引言

谷氨酰胺是體內(nèi)含量最為豐富的氨基酸之一。作為機體必需氨基酸，對多種器官及組織細(xì)胞具有重要而獨特的代謝功能。但是，由于谷氨酰胺的水溶性（36g/L）并不好，故直接將谷氨酰胺用作腸外營養(yǎng)劑效果并不好。而谷氨酰胺與丙氨酸縮合形成的二肽產(chǎn)物--丙氨酰-谷氨酰胺具有較好的水溶性（586g/L）。同時，又因為在谷氨酰胺在溶液中不穩(wěn)定，在加熱滅菌時可生成有毒的谷氨酸和氨。故，人們選用丙氨酰-谷氨酰胺作為腸外營養(yǎng)的一個重要組成部分，丙氨酰-谷氨酰胺在進入人體內(nèi)可以很好的分解為丙氨酸和谷氨酰胺，且沒有任何副作用。丙氨酰-谷氨酰胺作為一種腸外營養(yǎng)劑在治療和輔助治療許多疾病發(fā)揮出了許多顯著的功效。

丙氨酰-谷氨酰胺作為目前公認(rèn)的腸外營養(yǎng)的一個十分重要的組成部分。國內(nèi)外都已公布了一些合成丙氨酰-谷氨酰胺的方法，但是這些方法要么步驟繁瑣，要么要用到劇毒物質(zhì)，不利于管理；要么成本過高，都不適合在國內(nèi)進行工業(yè)生產(chǎn)。

基于以上原因，本課題研究內(nèi)容包括：

（1）設(shè)計一條合理簡單可行的丙氨酰-谷氨酰胺的合成路線；

（2）分離純化丙氨酰谷-氨酰胺。

2 實驗路線的設(shè)計與選擇

N-（2）-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺常用的合成路線有以下三種。

（1）線路一。

線路一以L-丙氨酸為原料；采用二碳酸二叔丁酯保護丙氨酸得到Boc-丙氨酸；Boc-丙氨酸的羧基用不同試劑活化生成不同的活性中間體；接著與L-谷氨酰胺在堿性條件下縮合生成BOC-丙氨酰-谷氨酰胺；然后用TFA水解脫去保護基得到N-（2）-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺。該線路步驟較多，合成繁瑣，所以總產(chǎn)率很低。

（2）線路二。

線路二以L-丙氨酸為原料，與COCl2反應(yīng)生成N-羧酸酐，然后與L-谷氨酰胺在水中反應(yīng)，pH值保持在10左右，得到N-（2）-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺。該方法反應(yīng)步驟少而簡單，但該反應(yīng)使用到的光氣為劇毒物質(zhì)，不利于管理，且對從業(yè)人員的操作規(guī)范要求極高，萬一泄露會造成極大的危險和財產(chǎn)損失。

（3）線路三。以高光學(xué)純度的手性試劑氯丙酸為起始原料；與氯化亞砜反應(yīng)生成氯丙酰氯；然后與L-谷氨酰胺在堿性條件下反應(yīng)得到；最后在濃氨水中氨解得N-（2）-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺。國外申請的專利大多為此種方法。該工藝步驟少，合成簡單，但是所用原料為手性試劑，極為昂貴，不適合用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。同時在合成酰氯的步驟中所需溫度較高，會產(chǎn)生較多副反應(yīng)，在最后一步中可能產(chǎn)生內(nèi)消旋體，對分離造成困難。

250ml的單口燒瓶中加入100ml水和10ml四氫呋喃，加入L-丙氨酸0.7423g（0.0084mol）。0℃下加入碳酸鈉1.7681g（0.01668mol）和二碳酸二叔丁酯2.0056g（00092mol），室溫（16℃-18℃）反應(yīng)12小時。用稀鹽酸調(diào)pH至2，用乙酸乙酯（100ml）萃取3次，用飽和食鹽水洗3次，加入干燥劑干燥8小時。過濾，35℃下負(fù)壓（-09MPa）懸蒸，得到Boc-L-丙氨酸，0.7072g，000795mol，94.6%。m.p.74.2℃-75.9℃。

3.2 N-羧基酸酐（NCA）的合成

100ml的單口燒瓶稱取氯化亞砜8.925g（5.45ml，0075mol），0℃下加入2.835g（0.015mol）Boc-L-丙氨酸。0℃下反應(yīng)90分鐘。室溫下負(fù)壓（-0.9MPa）懸蒸濃縮至20ml左右。加入正己烷（約80ml），靜置10分鐘，用布氏漏斗抽濾。取濾出固體用四氫呋喃溶解，過濾。取濾液在25℃下負(fù)壓（-0.9MPa）懸蒸濃縮至20ml左右。加入正己烷（約80ml），靜置10分鐘，用布氏漏斗抽濾，濾出固體即N-羧基酸酐，0.9356g，64.8%。m.p.81.2℃-84.9℃；1H-NMR（CDCl3），δ：4.442（s，1H），1.586（s，3H）；GC-MSm/z：115。

3.3 N-（2）-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺的合成

250ml的單口燒瓶中加入50ml純水，依次加入1.46g的谷氨酰胺（10mmol），0.4g氫氧化鈉固體（10mmol），1.06g無水碳酸鈉（10mmol），混勻。加入50ml四氫呋喃。取138g N-羧基酸酐（NCA）（12mmol），用10ml四氫呋喃溶解，在0℃下逐滴加入。室溫（15℃-20℃）下反應(yīng)60min。分液，用四氫呋喃（約40ml）洗3次，取水層。用離子交換樹脂分離即為N-（2）-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺，1.807g，83.3%。m.p.213.8℃-214.9℃；1H-NMR（D2O），δ：4.096（s，1H），3.686（s，1H），2.234（s，2H），1.229（s，4H）；LC-MS[M-1]-，m/z：216。

4 結(jié)論

丙氨酰-谷氨酰胺是腸外營養(yǎng)的一個極其重要的組成部分。我們以廉價的L-丙氨酸為原料，經(jīng)過二碳酸二叔丁酯保護氨基得到Boc-丙氨酸，再經(jīng)過氯化亞砜?；磻?yīng)得到NCA，再與L-谷氨酰胺反應(yīng)得到丙氨-酰谷氨酰胺，最后用弱堿性離子交換樹脂分離純化產(chǎn)物。此路線步驟簡單，分離出的產(chǎn)物純度高，使用原料價格低廉，所用反應(yīng)物毒害低、污染小，很有利于工業(yè)化生產(chǎn)的進行。

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