CN101704775A - 一种l-胱氨酸的制备方法 - Google Patents

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单永奎
张新华
赵新华
单冲冲
王平
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Abstract

本发明公开了一种L-胱氨酸的制备方法，该方法是：以易溶于水的L-半胱氨酸为原料，蒸馏水作为溶剂，以离子液体[Cnmim][BF4](n为2～8)溶解的金属酞菁为催化剂，分子氧作为氧化剂，在高压反应釜中反应，合成不溶于水的L-胱氨酸。本发明生产成本低，催化剂可重复使用，反应的选择性好，整个反应在室温进行，以水为溶剂，不仅降低能耗，而且对环境友好，反应步骤简单，操作方便。

Description

一种L-胱氨酸的制备方法
技术领域
本发明属于有机化学合成的技术领域，是一种合成L-胱氨酸的方法，具体地说是一种由分子氧氧化L-半胱氨酸合成L-胱氨酸的方法。
技术背景
胱氨酸是一种二硫化合物，它在生物化学方面起着重要的作用，它可以保护细胞抑制其氧化，维持细胞的还原电位，也可以调节细胞的新陈代谢等。半胱氨酸是生物有机体中最简单的一种巯醇，它可以被高价金属离子或非金属氧化剂氧化成相应的含硫的羧酸或二硫化合物。传统的合成L-胱氨酸的方法是通过以高价金属盐[FeIII(bpy)2(CN)2]+(X.Wang and D.M.StanburyInorganic Chemistry，2008，47，1224-1236)，[IrIVCl6]2-(Kottapalli，K.K.；Adari，K.K.；Vani，P.；Govindan，S.K.Trans.Met.Chem.2005，30，773-777)，[CoIIIW12O40]5-(Ayoko，G.A.；Olatunji，M.A.Polyhedron 1983，2，577-582)作为氧化剂选择性氧化L-半胱氨酸而获得，而这些方法由于所使用的氧化剂是剂量的高价金属盐，不仅经济成本高，而且对环境造成很大的污染。因此，非常有必要寻找一种生产成本低，环境友好的合成工艺来替代这种传统的方法以实现高效合成L-胱氨酸的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应条件温和，环境友好，操作简单，高选择性，催化体系可以循环使用的制备L-胱氨酸的方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种L-胱氨酸的制备方法，该方法是：以易溶于水的L-半胱氨酸为原料，蒸馏水作为溶剂，以离子液体[Cnmim][BF4](n为2～8)溶解的金属酞菁为催化剂，分子氧作为氧化剂，在高压反应釜中反应，合成不溶于水的L-胱氨酸，其具体步骤如下：
第一步：将L-半胱氨酸和蒸馏水按物质的量比为1∶50～1∶250放入反应釜中，搅拌至溶解完全；
第二步：将与L-半胱氨酸质量比为1∶15.12～1∶151.2的金属酞菁溶解于一定量的[Cnmim][BF4]中形成饱和溶液后，再将其加入到反应釜中与L-半胱氨酸水溶液混合均匀；
第三步：向经过第二步处理后的反应釜中充入0.5～3.0MPa氧气，在室温下反应6～30h后，释放未反应完的氧气，对反应产物进行抽滤并用大量蒸馏水洗涤处理，得到L-胱氨酸，真空干燥至恒重，称量；
第四步：将抽滤后所得到滤液即催化体系重复利用，未明显发现催化体系的催化活性降低。
本发明与现有技术相比有以下显著优点：
(1)、用廉价的分子氧取代高价金属盐作为氧化剂，降低生产成本。
(2)、催化体系与反应体系易于分离，催化剂可以重复使用。
(3)、反应的选择性好，可达100％。
(4)、整个反应在室温进行，以水为溶剂，不仅降低能耗，而且对环境非常友好。
(5)、整个反应步骤简单，操作方便。
具体实施方式
实施例1
第一步：准确称取0.1210gL-半胱氨酸置于反应釜中，加入1.8ml蒸馏水使其完全溶解。
第二步：准确称取0.0080g铁酞菁溶解在[C8mim][BF4]配成饱和溶液后，再将其加入到反应釜中与L-半胱氨酸水溶液混合均匀。
第三步：向经过第二步处理的反应釜充入氧气，氧气的压力0.5MPa，然后在室温下反应24h后，释放未反应完的氧气，对反应产物进行抽滤并用大量蒸馏水洗涤处理，得到L-胱氨酸，真空干燥至恒重，称量。收率可达85.10％。
第四步：将抽滤后所得到滤液即催化体系重复利用，未明显发现催化体系的催化活性降低。
实施例2
第一步：准确称取0.2420gL-半胱氨酸置于反应釜中，加入4.0ml蒸馏水使其完全溶解。
第二步：准确称取0.0016g钴酞菁溶解在[C6mim][BF4]配成饱和溶液后，再将其加入到反应釜中与L-半胱氨酸水溶液混合均匀。
第三步：向经过第二步处理的反应釜充入氧气，氧气的压力2.0MPa，然后在室温下反应24h后，释放未反应完的氧气，对反应产物进行抽滤并用大量蒸馏水洗涤处理，得到L-胱氨酸，真空干燥至恒重，称量。收率可达76.78％。
第四步：将抽滤后所得到滤液即催化体系重复利用，未明显发现催化体系的催化活性降低。
实施例3
第一步：准确称取0.2420gL-半胱氨酸置于反应釜中，加入4.0ml蒸馏水使其完全溶解。
第二步：准确称取0.0080g钴酞菁溶解在[C4mim][BF4]配成饱和溶液后，再将其加入到反应釜中与L-半胱氨酸水溶液混合均匀。
第三步：将经过第二步处理的反应釜充入氧气，氧气的压力2.0MPa，然后在室温下反应6h后，释放未反应完的氧气，对反应产物进行抽滤并用大量蒸馏水洗涤处理，得到L-胱氨酸，真空干燥至恒重，称量。收率可达85.27％。
第四步：将抽滤后所得到滤液即催化体系重复利用，未明显发现催化体系的催化活性降低。
实施例4
第一步：准确称取0.2420gL-半胱氨酸于反应釜中，加入6.0ml蒸馏水使其完全溶解。
第二步：准确称取0.0080g铜酞菁溶解在[C2mim][BF4]配成饱和溶液后，再将其加入到反应釜中与L-半胱氨酸水溶液混合均匀.
第三步：将经过第二步处理的反应釜充入氧气，氧气的压力2.0MPa，然后在室温下反应30h后，释放未反应完的氧气，对反应产物进行抽滤并用大量蒸馏水洗涤处理，得到L-胱氨酸，真空干燥至恒重，称量。收率可达90.56％。
第四步：将抽滤后所得到滤液即催化体系重复利用，未明显发现催化体系的催化活性降低。
实施例5
第一步：准确称取0.1210gL-半胱氨酸于反应釜中，加入9.0ml蒸馏水使其完全溶解。
第二步：准确称取0.0080g铁酞菁溶解在[C6mim][BF4]配成饱和溶液后，再将其加入到反应釜中与L-半胱氨酸水溶液混合均匀。
第三步：将经过第二步处理的反应釜充入氧气，氧气的压力2.0MPa，然后在室温下反应24h后，释放未反应完的氧气，对反应产物进行抽滤并用大量蒸馏水洗涤处理，得到L-胱氨酸，真空干燥至恒重，称量。收率可达90.80％。
第四步：将抽滤后所得到滤液即催化体系重复利用，未明显发现催化体系的催化活性降低。
实施例6
第一步：准确称取0.2420gL-半胱氨酸于反应釜中，加入4.0ml蒸馏水使其完全溶解。
第二步：准确称取0.0080g钴酞菁溶解在[C8mim][BF4]配成饱和溶液后，再将其加入到反应釜中与L-半胱氨酸水溶液混合均匀。
第三步：将经过第二步处理的反应釜充入氧气，氧气的压力3.0MPa，然后在室温下反应24h后，释放未反应完的氧气，对反应产物进行抽滤并用大量蒸馏水洗涤处理，得到L-胱氨酸，真空干燥至恒重，称量。收率可达93.10％。
第四步：将抽滤后所得到滤液即催化体系重复利用，未明显发现催化体系的催化活性降低。

Claims (1)

1.一种L-胱氨酸的制备方法，其特征在于该方法是：以易溶于水的L-半胱氨酸为原料，蒸馏水作为溶剂，以离子液体[Cnmim][BF4]溶解的金属酞菁为催化剂，分子氧作为氧化剂，在高压反应釜中反应，合成不溶于水的L-胱氨酸，其具体步骤如下：
第一步：将L-半胱氨酸和蒸馏水按物质的量比为1∶50～1∶250放入反应釜中，搅拌至溶解完全；
第二步：将与L-半胱氨酸质量比为1∶15.12～1∶151.2的金属酞菁溶解于一定量的[Cnmim][BF4]中形成饱和溶液后，再将其加入到反应釜中与L-半胱氨酸水溶液混合均匀；
第三步：向经过第二步处理后的反应釜中充入0.5～3.0MPa氧气，在室温下反应6～30h后，释放未反应完的氧气，对反应产物进行抽滤并用大量蒸馏水洗涤处理，得到L-胱氨酸；
所述离子液体[Cnmim][BF4]n＝2～8。
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