曾颖[1]2002年在《溶剂反应萃取L-赖氨酸热力学研究》文中认为L-赖氨酸是一种典型的碱性氨基酸，广泛应用于食品、饲料和医药行业，近年来，又被开发用作合成生物可降解性材料的原料。目前，工业上采用发酵法生产L-赖氨酸，工艺成熟。但分离和提纯的下游技术还比较薄弱。最近，采用溶剂反应萃取法分离和提纯氨基酸的技术引起了普遍的关注，形成了一个研究热点，但采用该方法分离和提纯L-赖氨酸的研究尚缺乏系统性，碱性氨基酸的萃取反应机理也未见报道。 本论文研究溶剂法反应萃取分离提纯L-赖氨酸的分配系数和萃取反应机理，以及L-赖氨酸在水中的溶解度，主要内容包括： (1)采用升温浊度法测定了不同温度下L-赖氨酸在纯水中的溶解度，用经验方程、λH方程和Wilson方程对实验数据进行关联，结果表明：λH方程和Wilson方程都能较好地表示L-赖氨酸在纯水中的溶解度随温度的变化关系。为了估算λH方程和Wilson方程中的模型参数，本论文还根据热力学模型参数估算的计算特点，对标准遗传算法做了一些改进，提出并建立了一种改进的遗传算法，实例计算结果表明：本论文所建立的改进的遗传算法与标准遗传算法相比寻优速度明显变快，是一种较好的热力学模型参数估算的寻优算法。采用浊度法进一步测定了等温下L-赖氨酸在不同pH值水溶液中的溶解度，同时推导建立了一个溶解度模型，并对试验数据进行了关联计算，关联精度良好，而且，由所建立的溶解度模型计算得到的预测值与实测值吻合良好，表明所建立的溶解度模型能够较好地表示L-赖氨酸的溶解度随温度和水溶液pH值的变化关系； (2)建立了一套测定萃取分配系数的实验装置和实验方法。实测了用二(2-乙基己基)磷酸反应萃取L-赖氨酸的分配系数，实验结果表明：pH小于1.5时，分配系数很小；当pH大于2.0时，分配系数随萃取剂浓度和pH值的增大而增大，随温度的升高而减小，表明L-赖氨酸与二(2-乙基己基)磷酸的反应是一个放热反应； (3)分析了L-赖氨酸在水相中的离子存在形式随pH值的变化关系，在pH值＜3.5时，L-赖氨酸在水相中以二价阳离子和一价阳离子共同存在。通过机理分析发现二价阳离子和一价阳离子与萃取剂反应将形成结构不同的萃合物，但红外光谱分析表明，氨基酸水溶液与萃取剂反应形成的萃合物的红外谱图与pH值无关，从而可推定在碱性氨基酸中只有一价的阳离子参与萃取反应，而二价的阳离子没有参与反应。在所推定的反应机理的基础上，进一步推导得到了萃取反应分配系数的计算模型。实验数据与计算模型吻合良好，表明所推定的反应机理是正确的。由实验数据拟合计算得到萃取剂与一价阳离子的萃取反应计量系数为2，25℃时反应平衡常数K_(exl)=0.0061071/mol。
谭平华[2]2004年在《亲水有机相—含盐水体系液液相平衡及其萃取分离L-赖氨酸的研究》文中研究指明亲水有机相／含盐水体系是一种新型的分离体系，可适用于生物化工、分析中样品的富集和分离、溶剂分离等领域，该体系具有体系简单、原料廉价丰富低毒、无乳化现象、无需反萃取工艺以及能耗低等优点，是一种具有潜在工业化应用价值的分离体系。 本文对磷酸氢二钾+乙醇(异丙醇)+水两个亲水有机相／含盐水体系的液液相平衡关系做了较为详细的研究，并探讨了应用磷酸氢二钾+乙醇+水体系萃取分离L—赖氨酸的可能性和分配规律。主要内容如下： 1)研究了不同有机物、不同温度、不同pH值以及外加少量无机盐对磷酸氢二钾水溶液分相能力的影响。实验结果表明：在相同条件下，异丙醇的分相能力大于乙醇；温度对磷酸氢二钾+乙醇／异丙醇+水体系分相能力的影响很小；磷酸氢二钾水溶液的pH值对体系的分相能力影响较大，当pH值较小时，体系不能形成两相，当pH值＞6时，随着pH值的升高，分相能力逐渐增强；外加少量无机盐NaCl，对体系的分相能力影响不大。 2)提出并建立了一种测定叁元体系测定液液相平衡的实验方法：浊度—密度法。由相律知，等温等压下，一个饱和叁组分溶液体系，其自由度为1，所以溶液的密度与其任一组分的组成有一一对应关系。据此，本文通过测定溶液密度的方法来确定液液平衡两相的组成，即先采用浊点法测定叁元体系的饱和溶解度和相应的密度，并用经验方程关联密度与其任一组分组成的关系，称为密度方程。这样，只要分别测定液液平衡两相的密度，即可通过密度方程求得各相中每个组分的组成。 3)采用所提出的浊度一密度法，测定了常压、30℃下磷酸氢二钾+乙醇／异丙醇+水两个亲水有机相／含盐水体系的液液相平衡数据。用彭清华等人提出的普遍化模型预测计算这两个体系的液液相平衡关系，结果发现预测精度较差；又用Othmer-Tobias和Bancroft经验方程对实验数据做了关联，结果表明经验模型关联精度较好。 4)考察了L-赖氨酸在乙醇／磷酸氢二钾亲水有机相／含盐水体系中的分配规律及其影响因素。实验结果表明：赖氨酸在该体系的分配系数随体系中磷酸氢二钾溶液的pH值增大而增大，随磷酸氢二钾浓度或乙醇浓度的增加而减小。当wt％(K2HP04)=15％，wt％(C_2H_5OH)=20％，pH=11.96时，分配系数K=18.41。说明用该体系萃取分离L-赖氨酸是一个可行的新方法。
张博斌[3]2013年在《溶剂萃取法分离发酵液中赖氨酸的研究》文中指出本文在讨论氨基酸现有生产和分离技术的基础上，重点综述了发酵法生产氨基酸和萃取法提取氨基酸的研究进展。针对企业提供的赖氨酸发酵液，建立了一种操作简单、方便快捷、可靠性高的赖氨酸分析方法。采用P2或P5作为萃取剂，磺化煤油作为稀释剂，研究了P5/P2-煤油体系萃取赖氨酸的反应过程和萃取机理。通过单因素试验分别研究了搅拌时间、温度、相比、赖氨酸起始浓度、水相pH、皂化率等因素对萃取率或分配系数的影响。研究发现在200r/min的转速下，搅拌4分钟即可达到萃取反应平衡。萃取过程的反应焓变ΔΗ为-2.61kJ/mol，萃取反应为放热反应，萃取平衡常数Kex随温度升高而降低，反应在室温下进行即可。根据氨基酸在水溶液中存在的解离平衡和平衡常数，研究了赖氨酸在不同pH条件下的形态分布曲线，并通过研究不同pH条件下的分配比，推断出赖氨酸的一价阳离子和二价阳离子都参与萃取反应，但以一价阳离子为主。通过单因素试验研究，1.50mol/L皂化率50.00%的P5萃取剂，与90g/L的发酵液在25℃条件下，以2:1的相比反应5分钟，一级萃取率可以达到45.00%左右，经过八级逆流萃取，萃取率达到了99.10%。室温条件下，用0.60mol/L的盐酸按照相比1:1进行反萃负载赖氨酸的有机相，以200r/min的转速搅拌4分钟，反萃率可以达到99.80%。采用恒界面池法研究了转速、温度、相界面积、赖氨酸起始浓度、P5浓度等因素对萃取速率常数及传质系数的影响，算出萃取反应活化能为12.00kJ/mol，推导出了萃取反应速率方程为R=0.0074[HL]~(2.08)[A]~(1.03)，同时通过研究各因素对传质系数的影响，得到传质系数同搅拌转速的关系式K=1.61×10~(-6)n+6.06×10~(-5)，传质系数同温度的关系式K=1.67×10~(-5)T-0.0044。推断出萃取过程在50-130r/min转速范围内为既受化学反应速率影响，又受扩散传质速率影响的混合控制模式，且传质阻力主要来自于有机相，发生传质的主要物质是萃取剂阴离子和赖氨酸阳离子反应产生的萃合物。
张金龙[4]2003年在《L-苏氨酸结晶过程研究》文中研究指明苏氨酸为人体必需的八种氨基酸之一,在食品、医药和饲料行业具有极其重要的作用。目前,国内药用产品存在着质量问题,如结晶产品粒度小、晶形差等问题。在参阅大量文献的基础上,本文对苏氨酸结晶过程进行了系统研究。采用本实验室结晶工艺生产的苏氨酸晶体,通过X-射线单晶衍射确定了其晶体结构。应用Cerius2分子设计软件中的BFDH模型和AE模型预测了苏氨酸晶体的形态,并考察了母液中杂质、有机溶剂(乙醇、丙酮、丙二醇)对苏氨酸晶体晶习的影响。结晶热力学决定了结晶过程的最大收率及结晶方案的选取。本文采用激光法实验测定了苏氨酸在纯水中的溶解度及介稳区,研究了降温速率、温度和搅拌速率对介稳区宽度的影响,根据实验的观察及理论分析得到苏氨酸蒸发结晶过程中的汽液平衡关系。结晶动力学中成核和生长速率的相对大小影响产品的粒度分布,是结晶操作和结晶器设计放大的基础。根据苏氨酸结晶工艺要求,采用间歇动态法对苏氨酸蒸发结晶动力学进行了研究,回归得到了苏氨酸在水溶液中的成核速率和生长速率方程,并分析了各操作参数(结晶温度、搅拌速率)对结晶成核速率和生长速率的影响。在对苏氨酸结晶热力学和动力学研究的基础上,对苏氨酸真空蒸发冷却耦合结晶过程进行了实验优化,考察了各操作参数(投加晶种,搅拌速率,消晶水,蒸发速率,降温速率等)对结晶过程或最终产品粒度分布和晶体质量的影响,开发出了蒸发冷却耦合结晶工艺,并确定了最优的结晶工艺操作参数。按照优化后的工艺条件生产得到的苏氨酸晶体产品主粒度达到559.36um,C.V.值为95.95%,产品纯度达到99.5%。经过检验,产品的各项指标均达到中华人们共和国药典2000年版及国外先进国家药典的要求。
李倩[5]2010年在《L-赖氨酸盐酸盐结晶过程研究》文中研究表明L-赖氨酸是组成蛋白质的基本单位,也是生物有机体的重要部分之一。L-赖氨酸一般由发酵产生的,但是因为氨基的存在,很容易发黄或变质难以长期保存。L-赖氨酸盐酸盐相对稳定,便于保存,因此L-赖氨酸通常以其盐的形式存在,用于食品,饲料添加剂,药品等领域。目前国产L-赖氨酸盐酸盐在质量上与国外相比存在一定的差距,主要表现在国产L-赖氨酸盐酸盐产品晶体纯度低、晶体形态差、堆密度小、色级差、粒度分布不均等,产品不能应用于医药食品行业。基于上述问题,本文对L-赖氨酸盐酸盐结晶过程进行了系统研究。实验采用激光动态法测定了L-赖氨酸盐酸盐在水、甲醇、乙醇、乙二醇、二甲基亚砜中的溶解度,使用Apelblat模型对溶解度实验数据进行了关联;并采用激光法测定了L-赖氨酸盐酸盐在水中的介稳区间,考察了降温速率对介稳区宽度的影响;同时,测定了L-赖氨酸盐酸盐在水中的结晶诱导期并推算了固液表面张力。采用间歇动态法测定了L-赖氨酸盐酸盐在乙醇+水混合溶液中的结晶动力学,首先测定L-赖氨酸盐酸盐在乙醇+水混合溶液中的溶解度,然后考察了过饱和度和搅拌速率等操作条件对结晶成核速率和成长速率的影响。选用粒度无关生长模型,采用矩量变换法,对结晶动力学数据进行了回归分析,得到了对L-赖氨酸盐酸盐结晶过程的成核速率方程和成长速率方程。针对国内厂家在L-赖氨酸盐酸盐结晶生产过程中存在的问题,本文从L-赖氨酸盐酸盐脱色工艺和溶析结晶工艺两个方面进行研究。在脱色实验研究中,考察了脱色时间、脱色温度、活性炭用量等对脱色效果的影响;在溶析结晶工艺实验中,系统地考察了溶析剂滴加速率、溶析剂滴加量、反应温度等工艺条件对产品纯度和色级的影响,并最终确定了L-赖氨酸盐酸盐生产的最佳工艺操作条件。
司文青[6]2017年在《离子交换树脂法分离纯化赖氨酸的研究》文中研究表明赖氨酸是叁种碱性氨基酸之一,是人体最缺乏的、非自身合成的限制性氨基酸,却在人体或动物新陈代谢过程中不可或缺,因此常用作食品添加剂和饲料添加剂。赖氨酸的需求广泛,其产量和消费量仅次于谷氨酸,居第二位。中国目前已经成为全球最大的赖氨酸市场,2015年赖氨酸产量约110万吨,国内市场供应总量80万吨以上。价格方面,2017年国内第一季度98含量赖氨酸价格约为9.1-9.3元/公斤,70含量赖氨酸价格约为5.3-5.5元/公斤。基于赖氨酸在众多领域中的重要作用以及市场需求和价格差异,进行赖氨酸生产特别是分离纯化,已经成为氨基酸生产企业关注的焦点。本课题针对新型菌株发酵生产赖氨酸的分离工艺进行研究,采用离子交换树脂法,从树脂类型、吸附及解吸条件等方面,探索了分离工艺的条件数据,并分析了离子交换树脂分离赖氨酸的静态和动态吸附过程,主要结论如下:(1)建立了赖氨酸和葡萄糖的分析测试方法。分别对茚叁酮分光光度法测定赖氨酸含量、OPA柱前衍生高效液相色谱法测定赖氨酸含量和高效液相示差法测定葡萄糖含量进行了验证和检测条件优化,并建立了相应的标准曲线,曲线的相关性均较好。(2)对7种树脂进行筛选。静态实验表明,来源于天津波鸿树脂科技有限公司的001×7型离子交换树脂对5 g/L赖氨酸的吸附量为0.0751 g/g,解吸率为96.33%。而且001×7型树脂对赖氨酸具有高度选择性,几乎不吸附葡萄糖,所以选择001×7型离子交换树脂进行赖氨酸吸附的后续研究。(3)研究了001×7型树脂静态吸附、解吸赖氨酸的影响因素。实验确定最佳吸附条件为:赖氨酸溶液体积100mL,pH为3.5-4.5,吸附时间2 h,吸附能力最高可达0.09 g/g湿树脂;以氨水溶液作为赖氨酸的解吸剂,确定最佳解吸条件为:氨水浓度1 mol/L,体积为100 m L,解析时间4 h,解吸率最高为96.8%。(4)研究了不同温度、不同pH下001×7型离子交换树脂对赖氨酸的吸附等温线,并采用Freundlich模型和Langmuir模型对树脂吸附赖氨酸过程进行描述。该吸附过程更加符合Langmuir等温吸附过程,属于单分子层吸附。分别研究了温度、pH对树脂吸附动力学的影响,表明假二级吸附动力学模型能够很好的模拟赖氨酸吸附过程。(5)研究了001×7型树脂动态吸附解吸赖氨酸的影响因素,实验确定最优条件为:上样浓度25 g/L-40 g/L,上样流速2.5 mL/min,洗脱流速2.5 mL/min。(6)动态吸附葡萄糖实验表明,001×7型树脂对葡萄糖仅仅是物理吸附,能够很容易洗涤下来。通过对001×7型树脂柱的连续10批的使用,表明其使用性能稳定,适用于赖氨酸的连续分离操作。
董树杰[7]2007年在《氨基酸的反胶束水合萃取研究》文中指出反胶束体系是一种类生命环境介质，反胶束萃取技术是一种新型的、有发展前途的生物物质分离技术，广泛应用于生物物质活性控制及提取方面的研究。水合物生成对反胶束体系内生物质活性控制及提取具有重要意义，国外水合物界在这方面一直做着探索性的研究。国内还未有相关研究成果公开发表。基于以上考虑，本文通过研究反胶束体系中水合物的生成特性以及水合物生成对包含在AOT／异辛烷反胶束体系中氨基酸的提取效果，探讨了水合物形成对反胶束体系含水量的调节机理和氨基酸的提取机理，为开展水合物法生物质活性控制及反胶束水合萃取研究提供了理论依据。通过电导率法对反胶束体系含水量及稳定性测试，探讨了各因素对含水量的影响，并结合合理假设及理论推导建立了反胶束体系临界含水量与盐度相关联的数学模型。这对研究反胶束体系的性质及反胶束生物物质活性控制与提取具有指导意义。纯水体系和反胶束体系中乙烯水合物对比实验表明：两种体系中水合物生成动力学特性差异较大，反胶束体系中水合物生成的溶解、成核和生长叁个过程持续时间短，温度和压力变化曲线有一近乎九十度的转折。氨基酸的反胶束水合萃取实验表明：水合物的生成对体系含水量具有调节作用，且初始压力和温度对含水量调节起决定性作用，属于显着性因素。调节机理可表述为：最初成核发生在反胶束“水池”内，成核消耗了反胶束内的部分自由水；反胶束在碰撞过程中总是不断打开和重组，且水合物晶核或晶体密度大于异辛烷，于是反胶束的不断打开和重组及时释放了反胶束内形成的水合物晶核和晶体，即以水合物晶核和晶体的形式最终转移了反胶束的部分自由水；随着水合物晶核和晶体沉降过程的不断进行，反胶束含水量也不断降低，即反胶束含水量通过水合物生成得到了调整。氨基酸能通过静电或疏水作用增溶在反胶束体系的“水池”内，并可以伴随水合物的生成从反胶束体系中析出，且提取效果明显。这一过程属于界面控制，水相盐度、酸度和压力对提取效果影响较大。
朱凤铃[8]2016年在《氨基酸表面分子印迹聚合物的合成、表征及应用研究》文中认为本文综述了烟草和烟气中氨基酸的分离富集技术、表面分子印迹技术、虚拟模板表面分子印迹聚合物的制备技术、分子印迹固相萃取技术等方面的研究进展和发展趋势;研究了丙氨酸表面分子印迹聚合物的制备方法和对丙氨酸的分离富集性能；合成了氨基酸的虚拟模板表面印迹聚合物,并将其作为固相萃取的新型填料,应用于卷烟烟丝和主流烟气中的痕量氨基酸的分离和富集,构建了分子印迹-固相萃取-高效液相色谱测定样品中氨基酸的新方法。采用一步法直接合成了表面乙烯基功能化的纳米硅球,通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法对制备的纳米硅球的物理形貌等性能进行了表征。研究表明,制备的纳米硅球具有较好的均一性和单分散性,为硅胶表面分子印迹聚合物的制备提供了一种理想的载体。在乙烯基功能化的纳米硅球的表面制备了丙氨酸的表面印迹聚合物(SMIPs),并采用傅立叶变换红外光谱、扫描电镜、透射电镜等方法对表面印迹聚合物进行了表征。评价SMIPs的吸附性能、选择性和重复利用率。研究表明,SMIPs对丙氨酸有很好的选择吸附能力,不仅具有较大的平衡吸附量(831μmol g-1),且达到动力学平衡的时间较短(30 mmin内即可以完成平衡吸附量的49.37%)；合成的SMIPs对丙氨酸展现了的较好的特异选择性、亲和性以及再生重复利用性能。以常见氨基酸的类似物茶氨酸(The)作为模板分子成功合成了常见氨基酸的虚拟模板表面分子印迹聚合物(DMIPs),对DMIPs进行了红外光谱、透射电镜、扫描电镜的表征,评价了虚拟模板表面印迹聚合物的吸附性能。结果表明：该虚拟模板聚合物对构成蛋白质的18种常见氨基酸有较大的吸附容量(1444.3mg g-1),对氨基酸的吸附在30 min即可达到平衡,显示了对氨基酸的高选择性和特别的亲和力。为建立样品中痕量氨基酸的分析测定方法奠定了基础。将制备的虚拟模板表面分子印迹聚合物作为固相萃取(SPE)的新型填料,用于分离富集样品中痕量氨基酸,并与高效液相色谱(HPLC)技术联用,建立了DMIPs-SPE-HPLC同时测定18种氨基酸的新方法.研究表明，DMIPs-SPE对氨基酸的富集倍数可高达200倍。建立的DMIPs-SPE-HPLC方法用于样品中氨基酸的测定,方法的线性范围为10-1000 ng mL-1,相关系数在0.999左右,氨基酸的检测限为94-374 ng L-1。加标样品的回收率在79-104%之间。
苏杰[9]2014年在《仿酶体系的设计及赖氨酸反应选择性的研究》文中研究说明伴随着人类社会的发展,人类对环境的影响也越来越大。在人类社会初期的发展阶段,工业化的进程往往伴随着对环境的巨大的破坏,在经历了许多惨痛的教训之后,可持续的发展这一目标已经得到了人类的重视并且成为了基本的共识。化学合成行业也由过去的单纯合成目标产物转变成为寻找高效,绿色,对环境友好的合成方法。对一种新合成方法是否优良的判定也不再仅仅局限于产率的高低,而是会从对环境影响,操作要求等更多方面去考量。在寻找新的高效绿色的合成方法中,自然界中的生物体给出了最佳的典范。许多在实验室和工厂需要苛刻条件以及复杂反应步骤才能够得到的产品,都可以在生物体内于常温常压的状态下高效的合成出来。在这一过程中,生物体内的酶起到了决定性的作用。几乎生物体内所有的反应都离不开酶的参与。在酶的存在下,反应的速率可以得到数倍的增加。同时由于酶本身具有复杂的结构,这也造成酶催化的反应具有高度的选择性。如何在化学反应中精确的模拟酶的作用以及对酶作用机理的研究一直都是化学合成中的热点。虽然现今许多酶已经被广泛的应用于生产与生活,但是由于酶本身结构复杂以及催化反应单一等特点,离理想中大规模的应用还是有很大的差距。如何通过化学的手段来模拟酶的功能以及克服酶自身的缺点一直是化学家们要解决的一个问题。自从诺贝尔化学奖得主Lehn教授于1985年提出超分子化学这一概念以来,超分子化学就经历了飞速的发展。其中的主-客体化学(host-guest chemistry),自组装,分子识别(molecular recognition)等概念更是深刻的影响了包括生物化学在内的多个学科。由于生物体内酶与底物的作用力在很大程度上都可以用超分子化学的概念来解释,因此运用超分子化学来模拟酶的特性为化学家们提供了一个新的思路。1970年,Breslow教授创造性的运用过渡金属修饰环糊精的络合物,提出了人造酶这一概念。至此之后,各种超分子的主体分子层出不穷,应用也越来越广泛,而冠醚,环糊精,杯芳烃则是其中的明星分子。关于这些分子的应用每年都有世界各地的课题组进行报道。而仿酶催化则是其中的一个热点。氨基酸作为人体必需的物质以及肽构成的基本单元,在食品,药物合成,功能材料等多个方面都有着重大的用途。同时氨基酸的手性也是其区别于其它物质的重要特点。能够为人体所吸收的氨基酸必须是L型的。也只有L型的氨基酸能够在体内合成蛋白质。这些氨基酸的特性更是对人工合成氨基酸提出了更高的要求。在人体所必需的氨基酸中,L-赖氨酸由于其两个氨基在普通条件下具有相似的反应活性而对其实际应用造成了非常大的困扰。在传统的化学方法中为了得到单保护的赖氨酸,需要经历复杂的操作步骤,第叁方保护基的引入和苛刻的反应条件。整个过程不仅收率不高,并且由于第叁方保护基的引入造成对环境污染巨大。但是在生物体内,L-赖氨酸的两个氨基却可以在酶的存在下高效的有选择性的进行反应。如何模拟这个过程对L-赖氨酸以后的大规模运用以及酶功能的模拟和机理的理解都有着巨大的意义。同时考虑到人体内肽合成过程中的关键就是对特定的手性氨基酸的选择性识别,如何高效的从对映选择性,区域选择性等多重选择性上对氨基酸进行识别也是一项具有非常大意义的工作。综上所述,仿酶催化一直都是人们研究的热点所在,由于酶本身具有的复杂结构,以及本身具有高度的选择性的特点,使其想像普通的催化剂一样运用于一类反应一直是一个挑战。这就要求我们能够对酶与底物作用有着更深刻的认识。而超分子化学关注分子间的较弱的可逆的作用。这些作用虽然从能量的绝对数量级上来看不大,但是起到的作用却是巨大的。我们通过对超分子主体的筛选,发展了一种新的可以高效的对L-赖氨酸氨基进行选择性保护的方法,同时通过二维核磁等手段对反应的机理进行合理推测,通过修饰超分子主体,人为可控的得到了预期的选择性。我们还将该方法运用到与L-赖氨酸结构类似的氨基酸如L-鸟氨酸上,同样收到了满意的效果。以此为基础,我们研究了在多种氨基酸存在的条件下选择性的生成酰胺键。最后在考虑氨基酸手性的条件下,在一步反应中同时实现了区域以及对映选择的多重选择性。本论文主要包括以下几个方面：第一章超分子化学的简介超分子化学作为研究分子间作用力如范德华力,氢键,共价键的学科,近年来发展迅速。由超分子化学发展出的许多概念例如主-客体化学(host-guest chemistry),自组装,分子识别(molecular recognition)等都已经广泛的运用在了现代化学的各个研究当中。这其中既包括理论的创新,也包括实际的应用。尤其在化学合成,药物的靶向与载运,与天然产物的包合,仿酶化学等方面已经有了许多应用的实例。第二章仿酶体系的设计及L-赖氨酸的选择性保护酶是自然界中最具有选择性和活性的催化剂。酶的精细结构对反应有着巨大的影响。现阶段的关于酶催化的理论主要集中在底物与酶的结合,酶对过渡态的稳定和活化中间体上面。如何高效的模拟酶的功能一直都是研究的热点。L-赖氨酸作为人体所必须的氨基酸,由于其两个氨基在普通条件下具有相似的化学活性,要得到单一氨基保护的L-赖氨酸基本上是对L-赖氨酸进行进一步利用的必要步骤。在传统的得到单甲酸苄酯保护的L-赖氨酸过程中,需要在高温条件下引入第叁方的铜离子或者低温条件下引入苯甲醛预先保护特定的氨基,这些额外的步骤不仅繁琐,而且由于第叁方基团的引入,对反应的收率以及环境也有很大的影响。我们对单保护L-赖氨酸的方法进行了研究,通过设计超分子仿酶体系发展了一种新的保护L-赖氨酸的方法。在室温水体系的条件下,我们可以在短时间内(10mmin)以高选择性(>99%)以及高收率(90%)得到ε位甲酸苄酯保护的L-赖氨酸。这对于传统方法来说是一个巨大的进步。我们还对该反应选择性进行了深入的研究,通过对主体结构的修饰我们找到了影响反应选择性的重要因素,经过合理的设计我们成功的将选择性进行了反转。在此基础上我们通过核磁红外等手段对反应的机理进行了合理的推测。我们还将理论计算引入到机理的研究当中,通过密度泛函理论我们得到了反应中间体可能的形态。这一结果与我们的实验结果高度的吻合,表明我们提出的机理具有相当大的合理性。同时我们将该方法运用到与L-赖氨酸有相似结构的鸟氨酸上,同样得到了满意的效果。这表明该方法具有相当广的通用性。第叁章对多氨基酸体系中特定氨基酸的选择性保护肽是指氨基酸单体通过肽键(胺基和羧基脱水缩合)连接起来的链状分子。近几年来在分子生物学以及药物合成方面受到了非常大的重视。这是因为：肽与许多人体内的疾病例如获得性免疫缺陷综合症(Acquired Immune Deficiency Syndrome, AIDS)以及阿兹海默症(Alzheimer's disease, AD)有着密切的关系。其次多肽类的药物近几年来表现出了许多优良的性能。第叁,多肽类抗体能够让分子生物学家设计针对特异改变形式的蛋白质专门设计抗体。而传统的多肽合成方法中即固相合成中(solid-phase peptide synthesis, SPPS),对氨基酸的加入顺序以及保护都有着严格的要求。这与生物体内肽的合成有着很大的区别。而这其中的关键就在于多氨基酸体系中特定氨基酸的选择与活化。在我们已经取得成果的基础上,我们将氨基酸的选择扩展到了多氨基酸的体系中特定氨基酸的选择与活化并且得到了很好的效果。第四章新型仿酶体系及赖氨酸多重选择性的研究选择性与速度一直是化学反应中最重要的两个方面。而在选择性中同时包含了区域选择,对映选择,非对映选择等多种选择要素。如何在一个反应当中高效的实现多重选择一直是化学家们研究的热点。对于氨基酸来说,手性对其来说是一个非常关键的性质。L型与D型氨基酸在生命体内起着截然不同的用途。对于消旋的赖氨酸来说,由于其两个氨基化学活性在一般情况下基本相同,对其有效的识别还涉及到氨基的区域选择性。我们利用已有的成果可以在短时间内将消旋的赖氨酸进行动力学拆分,短时间内(10min)达到了高的区域选择性(>99%)和对映选择性(>99%)。这是关于赖氨酸多重选择性的第一例报道。同时我们运用核磁和理论计算等手段证实了我们推测机理的合理性。第五章对Mukaiyama Aldol反应的综述以及运用Mukaiyama Aldol反应合成药物Ixabepilone支链研究Aldol反应是经典的构建碳碳键的反应,Mukaiyama在此基础上发展了该反应,能够通过底物或者路易斯酸的手性来控制产物的手性,达到构建手性中心的目的。Ixabepilone是新一代的抗肿瘤药物,对其支链的合成一直没有比较详细的研究。同时由于反应涉及无水无氧等苛刻条件,常规的监控方法很难精确的监控反应的具体情况。我们将反应放置于核磁管中进行,在线进行监控。通过优化反应条件(包括对反应溶剂,温度以及碱的筛选),找到了影响该反应的主要因素,得到了最适合的反应条件。第六章对药物赖诺普利中间体合成的改进赖诺普利是一种常用的口服降压药,在传统的中间体合成中,涉及到运用光气,反应时间长,收率低,成本高等问题,我们选择了不同的反应保护基,发展了多种方法合成药物的中间体。相对于传统的方法具有易于操作,成本低,收率高等特点。本论文的主要创新点如下：1.通过仿酶体系的设计,对传统的赖氨酸单保护方法进行了改进。相对于需要繁琐反应步骤和苛刻条件的旧方法,新的保护方法在室温水体系的条件下进行,步骤简单操作方便。具有极高的选择性以及产率。整个过程无须引入第叁方试剂。同时该方法也适用于与赖氨酸有着类似结构的鸟氨酸。2.我们成功的将该新保护方法用于多氨基酸体系中特定氨基酸的选择以及保护,这对于仿生的肽合成有着重大的意义。同时对该方法的深入研究发现,其对赖氨酸可以同时实现了高的区域选择性和对映选择性。这也是目前第一例对赖氨酸实现双重选择性的报道。3.对无水无氧条件下的Mukaiyama Aldol反应通过核磁进行在监控,得到了反应一系列最优的条件,通过放大反应证实了该条件的可行性。并且将这些条件运用在了药品Ixabepilone支链的合成上。
程晓斌[10]2017年在《基于功能化柱[n]芳烃的合成及其主客体识别性能的研究》文中提出超分子化学是通过多种非共价键作用集分子组装形成复杂有序且具有独特功能的分子聚集体的一门交叉学科。自从,Pedersen,Cram和Lehn获得了1987年的诺贝尔化学奖后,超分子化学受到了越来越广泛的关注和更加深入地研究。超分子化学中最重要的一个方面是基于大环的主客体相互作用,这其中包括冠醚、环糊精、杯芳烃和葫芦脲等,大多数大环的研究只关注于主客体间的相互作用及其应用。然而,柱[n]芳烃(n=5-15)是一类新型的以对苯二酚及其醚为重复单元通过对位亚甲基桥联的大环分子。自2008年被Ogoshi课题组首次报道以来,由于其独特的结构优势,如对称的刚性结构、富电子空腔和易于功能化修饰,柱芳烃在过去的九年中吸引了越来越多的感兴趣者并进行了广泛的研究。由于其独特的结构优势,如对称的刚性结构、富电子空腔和易于功能化修饰的特点。在本论文中,我们介绍了柱芳烃的合成和综述了其主客体性能,其中略述了叁种不同类型的客体机制。总结了多种不同种类的客体类型,并划分为叁种类型:阳离子、中性和阴离子客体。本论文着重探讨了柱[n]芳烃的主客体作用在不同研究领域中的应用。本论文分为四部分:第一部分,我们总结了相关研究并提供了一个柱芳烃化学的综述。我们介绍了柱芳烃的合成和功能化。同时,我们突出研究了柱芳烃的主客体化学,以及主客体相互作用潜在的应用。这部分的内容包括柱[n]芳烃的合成和功能化,总结了不同种类的客体,并且应用主客体作用在不同的研究领域包括超分子拓扑结构,生物,材料科学和环境科学以及它们的未来前景。第二部分,我们设计合成了一种新型的基于共聚柱[5]芳烃的传感器,其连接了8-羟基喹啉基团作为结合位点和信号基团。通过新型的氰根诱导自组装机理,基于柱[5]芳烃的传感器在水相中对氰化物显示出高的灵敏性和高选择性。此外,制备的传感器检测试纸是一种很好的氰根检测试纸。另外,我们做了氰根检测在生活中的应用,这种传感器可以检测发芽土豆中氰化物的提取物。值得一提的是,氰化物诱导组装机制是一种基于柱芳烃化学传感器的新型设计策略。第叁部分,我们设计合成了一种新型的共聚柱[5]芳烃PF5,它可以通过自包结行为产生强烈的蓝色荧光。这种基于柱[5]芳烃的传感器PF5可以在水溶液中高灵敏度,高选择性的作为荧光传感器连续性检测铁离子和氟离子。此外,基于传感器的检测性试纸被制备,其可以很好地作为连续性荧光传感器检测Fe~(3+)和F~-的试纸。另外,传感器PF5也可以连续性检测自来水中的Fe~(3+)和牙膏中的F~-。第四部分,我们利用一种主体柱[5]芳烃(DMP5)和6种客体分子(一系列苯并唑类化合物)成功地构筑了一种主客体系统。通过主客体作用和各种技术组合表征,包括:高分辨质谱,核磁氢谱和二维核磁NOESY谱。这种主客体系统的构筑利用柱[5]芳烃和苯并唑类化合物通过杂环化合物穿入到柱芳烃的空腔中形成主客体包结构型。有趣的是,相应的客体包含苯并唑类与同一个主体形成稳定的主客体络合物。另外与原始的客体化合物和主体(DMP5)相比较,主客体包结物的形成可以导致强的荧光强度的改变。
参考文献：
[1]. 溶剂反应萃取L-赖氨酸热力学研究[D]. 曾颖. 华侨大学. 2002
[2]. 亲水有机相—含盐水体系液液相平衡及其萃取分离L-赖氨酸的研究[D]. 谭平华. 华侨大学. 2004
[3]. 溶剂萃取法分离发酵液中赖氨酸的研究[D]. 张博斌. 哈尔滨工业大学. 2013
[4]. L-苏氨酸结晶过程研究[D]. 张金龙. 天津大学. 2003
[5]. L-赖氨酸盐酸盐结晶过程研究[D]. 李倩. 河北科技大学. 2010
[6]. 离子交换树脂法分离纯化赖氨酸的研究[D]. 司文青. 重庆大学. 2017
[7]. 氨基酸的反胶束水合萃取研究[D]. 董树杰. 浙江工业大学. 2007
[8]. 氨基酸表面分子印迹聚合物的合成、表征及应用研究[D]. 朱凤铃. 中国科学技术大学. 2016
[9]. 仿酶体系的设计及赖氨酸反应选择性的研究[D]. 苏杰. 山东大学. 2014
[10]. 基于功能化柱[n]芳烃的合成及其主客体识别性能的研究[D]. 程晓斌. 西北师范大学. 2017
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