L—組氨酸甲酯二鹽酸鹽合成及應(yīng)用

周龍新

摘 要：以四種極性物質(zhì)L-組氨酸，L-組氨酸一水合鹽酸鹽，甲醇，氯化鈉，硫酸（98%）為原料合成L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽，并通過(guò)元素分析、紅外光譜對(duì)化合物的組成和機(jī)構(gòu)進(jìn)行了表征。反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率較高，同時(shí)也討論了影響反應(yīng)的因素，以及比較兩種方法合成的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：L-組氨酸；合成；反應(yīng)因素

1 L-組氨酸的簡(jiǎn)介

L-組氨酸學(xué)名：2-氨基-3-咪唑基丙酸。一種含有咪唑基側(cè)鏈的堿性及極性的α氨基酸。L-組氨酸是蛋白質(zhì)合成的編碼氨基酸，哺乳動(dòng)物的必需氨基酸和生糖氨基酸。其側(cè)鏈?zhǔn)侨鯄A性的咪唑基。天然蛋白質(zhì)中尚未發(fā)現(xiàn)D-組氨酸。符號(hào)：H。組氨酸對(duì)成人為非必需氨酸，但對(duì)幼兒卻為必需氨基酸。在慢性尿毒癥患者的膳食中添加少量的組氨酸，氨基酸結(jié)合進(jìn)入血紅蛋白的速度增加，腎原性貧血減輕，所以組氨酸也是尿毒癥患者的必需氨酸。在組氨酸脫羧酶的作用下，組氨酸脫羧形成組胺。組胺具有很強(qiáng)的血管舒張作用，并與多種變態(tài)反應(yīng)及發(fā)炎有關(guān)。此外，組胺會(huì)刺激胃蛋白酶與胃酸。

2 本課題研究的主要內(nèi)容和意義

L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽是一種醫(yī)藥與生物化工的重要的合成體，它的合成和檢測(cè)具有很重要的意義。本論文主要通過(guò)L-組氨酸（L-組氨酸鹽） 甲醇、氯化鈉、硫酸在冰浴條件下進(jìn)行反應(yīng)，從而制得L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽。并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行熔點(diǎn)測(cè)定和紅外表征，以確定其結(jié)構(gòu)，為后面的化工產(chǎn)品合成提供原料。

3 L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽的合成

L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽的合成方法：

反應(yīng)式如圖1：

實(shí)驗(yàn)方法：

在250ml的三口燒瓶中加入23.38g的NaCl（0.4ml），在常壓漏斗中加入21.6ml的濃硫酸（0.4ml98%）室溫下，通過(guò)滴加濃硫酸與NaCl反映生成HCl氣體。

在另一個(gè)250ml的三口燒瓶中加入L-組氨酸3.15g（0.02mol，155.16g/mol）和60ml的甲醇（無(wú)水甲醇，用無(wú)水硫酸鈉除水，無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)是否除水完全）。

先通25分鐘的HCl氣體，使甲醇中的HCl氣體達(dá)到飽和。然后加熱至65℃，懸浮物開(kāi)始慢慢溶解，溶解完全后10min后有沉淀產(chǎn)生。此后，保持平均每分鐘甲醇中鼓5到6個(gè)泡，每一小時(shí)正常鼓泡15min。使甲醇中的HCl氣體始終處于一個(gè)相對(duì)飽和的狀態(tài)（當(dāng)發(fā)現(xiàn)無(wú)論是否有HCl氣體產(chǎn)生，燒瓶?jī)?nèi)同通氣的玻璃管都沒(méi)有倒吸的現(xiàn)象）。同時(shí)每1小時(shí)點(diǎn)板一次。

展開(kāi)劑的配置：按正丁醇與濃氨水2比1的比例配置，試驗(yàn)中為正丁醇20滴，濃氨水10滴，氨水略微多一點(diǎn)。

顯示劑的配置：本實(shí)驗(yàn)所需的顯示劑為0.1%茚三酮無(wú)水丙酮溶液，稱取0.05g的茚三酮固體，溶于50ml經(jīng)過(guò)用無(wú)水硫酸鈉除水過(guò)的丙酮中，存放于滴瓶中。

展開(kāi)劑與顯示劑按照10比1的比例混合作為本次試驗(yàn)的展開(kāi)劑，試驗(yàn)中是向點(diǎn)缸中滴3滴茚三酮無(wú)水丙酮溶液。

反應(yīng)3小時(shí)后，提取適當(dāng)反應(yīng)液點(diǎn)板如圖2。

反應(yīng)8小時(shí)后，提取適當(dāng)反應(yīng)液點(diǎn)板情況如圖3。

結(jié)論，在反應(yīng)4小時(shí)后，反應(yīng)液中的原料（L-組氨酸）與甲醇的酯化已經(jīng)達(dá)到平衡。

后處理：試驗(yàn)中，我們?cè)?小時(shí)后向燒瓶中加入18.5ml乙酸乙酯，攪拌半小時(shí)之后再加入少量的乙酸乙酯，繼續(xù)攪拌半小時(shí)后過(guò)濾。然后用異丙醚洗滌濾餅，在空氣中自然干燥。測(cè)的熔點(diǎn)為206℃，計(jì)算產(chǎn)率為70%，比旋光度為+9.48（20℃），測(cè)的紅外圖如圖4。

圖中3200cm-1，3210cm-1處為N-H伸縮振動(dòng)峰，3100cm-1處寬峰為-OH伸縮振動(dòng)峰，2100cm-1處為C=N伸縮振動(dòng)峰，1760cm-1處為C=O伸縮振動(dòng)峰。與標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖對(duì)比說(shuō)明該產(chǎn)物就是目標(biāo)產(chǎn)物。

4 結(jié)果

在用兩種不同的原料合成L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽時(shí)，都能得到目標(biāo)產(chǎn)物，產(chǎn)率都在70%或以上，觀察看見(jiàn)得到的目標(biāo)產(chǎn)物為白色的粉末狀固體，測(cè)的其熔點(diǎn)與文獻(xiàn)上所述一致，并用紅外檢測(cè)驗(yàn)證，結(jié)果說(shuō)明兩種原料合成的產(chǎn)品都是我們的目標(biāo)產(chǎn)物。在反應(yīng)結(jié)束后的后處理中，我們對(duì)比兩種處理方法，一是采用普通過(guò)濾，該方法過(guò)濾時(shí)間比較長(zhǎng)，但得到的產(chǎn)品的效果比較好。另外才用抽濾，該方法所需的時(shí)間比較短，在實(shí)驗(yàn)室比較容易操作，但得到的產(chǎn)品的效果較普通過(guò)濾稍差。

5 展望

L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽是一種醫(yī)藥與生物化工的重要合成體，它的合成和檢測(cè)具有很重要的意義。本文在一定條件下合成了L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽，并且得到的產(chǎn)率比較高，一般在70%左右，所以從這一方面而言，這個(gè)反應(yīng)還是不錯(cuò)的，由于做實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限現(xiàn)只能得到70%或以上的產(chǎn)率。如果在原反應(yīng)條件的基礎(chǔ)上有所改善，可以得到相對(duì)更高的產(chǎn)率。從整體考慮，該實(shí)驗(yàn)有很高的可操作性，得到產(chǎn)率高，產(chǎn)物純度高。若應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中將有很高的實(shí)際應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

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