CN105294528A

CN105294528A - L-硒代半胱氨酸的制备方法

Info

Publication number: CN105294528A
Application number: CN201510837212.XA
Authority: CN
Inventors: 袁汉
Original assignee: CHENGDU BAISHIXING SCIENCE AND TECHNOLOGY INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: CHENGDU BAISHIXING SCIENCE AND TECHNOLOGY INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2016-02-03

Abstract

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种L-硒代半胱氨酸的合成方法。该方法包括以下步骤：a、将L-丝氨酸盐酸盐氯化得到3-氯-L-丙氨酸盐酸盐；b、碱性条件下将步骤a所得的3-氯-L-丙氨酸盐酸盐进行硒代反应生成L-硒代胱氨酸；c、L-硒代胱氨酸还原得到L-硒代半胱氨酸。本发明方法步骤简便，得率高，成本低，具有很好的应用前景。

Description

L-硒代半胱氨酸的制备方法

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种L-硒代半胱氨酸的合成方法。

背景技术

L-硒代半胱氨酸(Selenocysteine，CAS:10236-58-5)是蛋白质中硒的主要存在形式，它存在于少数一些酶中，如谷胱甘肽过氧化酶、甲状腺素5'-脱碘酶、硫氧还蛋白还原酶、甲酸脱氢酶、甘氨酸还原酶和一些氢化酶等。硒半胱氨酸的结构和半胱氨酸类似，只是其中的硫原子被硒取代。硒作为人体必需的微量元素，在抗氧和抗肿瘤方面都具有极为显著地作用，硒代半胱氨酸目前被认为是第21种标准氨基酸，是唯一个含准金属元素的氨基酸，具有广泛地研究意义。

硒代半胱氨酸的合成方法包括生物合成及化学合成，生物合成在文献中有介绍。如将硒代胱氨酸在酸、碱或中性条件下还原(还原剂为四硼酸钾、硼氢化钠等)；硒代胱氨酸与二氧化碳阴离子自由基反应；硒代胱氨酸与β裂解酶反应得到硒代半胱氨酸等。但这些方法原料昂贵、市场难以购买，工艺收率偏低、生产成本高，均不利于工业化生产。本领域需要开发一种原料简单易得，操作简便，有利于实现工业化生产的硒代半胱氨酸合成方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有制备L-硒代半胱氨酸的方法原料昂贵、市场难以购买、工艺收率偏低、生产成本高等问题。本发明解决该技术问题的技术方案是提供了一种L-硒代半胱氨酸的合成方法。该方法包括以下的步骤：

a、将L-丝氨酸盐酸盐氯化得到3-氯-L-丙氨酸盐酸盐；

b、碱性条件下将步骤a所得的3-氯-L-丙氨酸盐酸盐进行硒代反应生成L-硒代胱氨酸；

c、L-硒代胱氨酸还原得到L-硒代半胱氨酸。

其中，上述方法的步骤a中所述的氯化是使用氯化亚砜进行。

其中，上述方法的步骤a中所述的氯化是将L-丝氨酸盐酸盐悬浮于四氢呋喃中,向其中滴加氯化亚砜，滴加完毕缓慢升温至50℃～55℃充分反应后降温至20～25℃，缓慢滴加水淬灭反应，浓缩、结晶得到3-氯-L-丙氨酸盐酸盐。

其中，上述方法的步骤a在结晶前加入丙酮作为溶剂进行结晶，丙酮加入质量为L-丝氨酸质量的1～2倍。优选的，丙酮加入质量为L-丝氨酸质量的1.4～2倍。最优的，丙酮加入质量为L-丝氨酸质量的1.6倍。

其中，上述方法步骤b所述的硒代反应为3-氯-L-丙氨酸与亚硒化钠在碱性条件下进行。

其中，上述方法中步骤b所述的硒代反应为3-氯-L-丙氨酸与亚硒化钠在碱性条件下进行，反应温度为40℃～45℃。

其中，上述方法步骤c所述还原是由L-硒代胱氨酸在碱性条件下由硼氢化钠还原得到L-硒代半胱氨酸。

其中，上述方法中步骤c所述还原的反应起始温度<10℃，加料完毕自然升温搅拌反应6～8小时。

其中，上述方法步骤c所述还原反应完成后，在冰水冷却条件用浓盐酸将反应体系酸化至pH＝1～2，搅拌1.5～2小时后过滤，滤液收集用NaOH固体调节体系pH＝5～5.5，过滤即得硒代半胱氨酸粗品，将粗品加入浓盐酸中溶解，过滤，滤液用NaOH固体调节体系pH＝5～5.5，析出黄色固体，冷却至室温后过滤得L-硒代半胱氨酸产品。浓盐酸使用质量分数37％的浓盐酸。

本发明方法的有益效果在于：原料简单易得，市场容易购买和保存，方法操作简便，得率相对于现有技术有明显提高，适合于工业化大规模生产，具有很好的应用前景。

具体实施方式

本发明是在大量的初期试验基础上，构建了一种新的合成L-硒代半胱氨酸的方法。该方法采用了以下的全新合成路线：

L-丝氨酸盐酸盐→3-氯-L-丙氨酸盐酸盐→L-硒代胱氨酸→L-硒代半胱氨酸。

具体而言，该路线是以L-丝氨酸盐酸盐为原料经氯化亚砜氯化得到3-氯-L-丙氨酸盐酸盐，碱性条件下3-氯-L-丙氨酸与亚硒化钠反应生成L-硒代胱氨酸，L-硒代胱氨酸在碱性条件下由硼氢化钠还原即可的到L-硒代半胱氨酸。

经过发明人对整个方法体系中各个步骤和参数的考察，创造性地发现其中的3-氯-L-丙氨酸盐酸盐的制备过程及硒代胱氨酸的制备过程是影响整个合成体系最后的得率的关键限制性因素。同时进一步对这两个步骤的反应参数、使用试剂、和前后步骤的相互影响等方面做了大量的研究，最后发现整个工艺中3-氯-L-丙氨酸盐酸盐的时结晶溶剂的种类以及硒代胱氨酸的制备中反应温度的高低是影响整个工艺的关键性步骤。文献报道3-氯-L-丙氨酸盐酸盐制备收率仅为60％，经过本发明的创造性的优化之后，使得3-氯-L-丙氨酸盐酸盐的制备收率由现有技术的60％大幅度提升至88％(Hondal；Nilsson；RainesJournaloftheAmericanChemicalSociety,2001,vol.123,#21，p5140-5141)，硒代胱氨酸的制备收率由现有技术的15.5％～57％大幅度提升至80％(JournaloftheAmericanChemicalSociety,2001,vol.123,#21，p.5140-5141)。从而使得整个方法的制备收率得到了大幅度的提高，具有出人意料的技术效果。

以下使用实施例对本发明方法进行更具体的说明。

实施例一使用L-丝氨酸盐酸盐制备L-硒代半胱氨酸

1、3-氯-L-丙氨酸盐酸盐的制备

将L-丝氨酸盐酸盐(100g,0.7067mol)悬浮于500ml四氢呋喃中,向其中缓慢滴加氯化亚砜(101g,0.8480mol)，滴加过程中控制体系<50℃，滴加完毕缓慢升温至50℃搅拌反应6小时。原料消失后将体系降至20～25℃，缓慢滴加水50ml淬灭反应。然后减压浓缩至干，趁热加入丙酮200ml,冷却至25℃结晶，过滤、干燥得类白色固体100g，Yield＝88.4％。

2、L-硒代胱氨酸的制备

2.1、亚硒化钠溶液制备

将100g硒粉悬浮于300ml水中，搅拌下分批加入50gNaBH4，加料过程中控制体系温度<30℃(此过程中产生的硒化氢气体经导气管导入5％的NaOH溶液中，硒化氢收集完毕后中和至中性后排放)，加料完毕搅拌1小时让硒粉基本反应完全。由于亚硒化钠化学性质比较活泼，不稳定，市场上较买到，故需要时可按此方法自制。

2.2、3-氯-L-丙氨酸溶液的配制

将66g3-氯-L-丙氨酸盐酸盐溶解于66ml水中，搅拌下缓慢加入66ml25％～28％的氨水调节体系pH≈9，备用。

2.3、L-硒代胱氨酸的制备

将2.2中配制好的3-氯-L-丙氨酸溶液缓慢加入2.1中的亚硒化钠溶液中，加料完毕维持体系40℃～45℃搅拌反应。TLC(n-BuOH:HOAc:H₂O＝2:1:1)跟踪反应进程，24小时TLC基本反应完毕。冰水冷却条件下用浓盐酸将体系酸化至pH＝1～2，搅拌2小时。过滤，滤饼作固体废弃物处理，滤液收集用NaOH固体调节体系pH＝6～6.5，过滤即得硒代胱氨酸粗品。将粗品加入100ml浓度3mol/L的HCl中溶解，过滤，滤液用NaOH固体调节体系pH＝6～6.5，大量黄色固体析出，冷却至室温后得过滤、干燥得产品55g,Yield＝79.85％。

3、L-硒代半胱氨酸的制备

从上一步骤中制备得到的L-硒代胱氨酸中取45g溶解于500ml浓度为0.5mol/L的NaOH溶液中，冰水浴降温至10℃以下，缓慢分批加入45g的NaBH₄，加料过程中控制体系温度<10℃，加料完毕自然升温搅拌反应6～8小时，体系由黄色变为无色。TLC(n-BuOH:HOAc:H₂O＝2:1:1)判断反应终点。冰水冷却条件将反应体系下用浓盐酸将体系酸化至pH＝1～2，搅拌2小时。过滤，滤饼作固体废弃物处理，滤液收集用NaOH固体调节体系pH＝5～5.5，过滤即得硒代半胱氨酸粗品。将粗品加入50ml的浓度为3mol/L的HCl中溶解，过滤，滤液用NaOH固体调节体系pH＝5～5.5，大量黄色固体析出，冷却至室温后过滤、干燥得产品40g，Yield＝88.36％。以L-丝氨酸为起始原料的整个工艺收率为62.37％。

以下试验例简要介绍几个重要步骤的筛选结果。

试验例一、3-氯-L-丙氨酸盐酸盐结晶过程中的溶剂筛选

在3-氯-L-丙氨酸盐酸盐结晶步骤，对结晶时的溶剂进行了筛选，在之前的预实验的结果基础上，选择了最后的备选溶剂为无水乙醇、四氢呋喃及丙酮。

试验结果(参见表1)表明，在其他条件相同的情况下，无水乙醇和四氢呋喃的溶解性相对较好致使结晶不完全，需重复处理母液，收率偏低，成本较高。而丙酮则作为结晶时的溶剂收率更高更为理想。

表1、3-氯-L-丙氨酸盐酸盐结晶的溶剂筛选实验结果

试验例二L-硒代胱氨酸的制备过程中反应温度选择

在发现制备L-硒代胱氨酸的反应过程中反应温度对反应结果影响较大后，对温度变化进行了筛选试验。

试验结果(结果参见表2)表明，反应温度不宜较高，但也不宜较低。不宜过高，在碱性条件下温度过高时亚硒化钠易发生歧化反应导致反应不完全，过低反应也难以反应完全，因此将反应温度确定为40～45℃最合理，成本最低，优选为40℃。

表2制备L-硒代胱氨酸的反应过程中的温度条件筛选

试验例三3-氯-L-丙氨酸盐酸盐的制备中结晶时丙酮用量的选择

发明人还对3-氯-L-丙氨酸盐酸盐的制备过程中的结晶步骤时丙酮的加入量进行筛选。

结晶溶剂选择结果对比表

结果可得，在丙酮加入质量为L-丝氨酸质量的1～2倍时，有较好的收率。丙酮加入质量为L-丝氨酸质量的1.4～2倍时效果较优，能取得85％以上的收率。丙酮加入质量为L-丝氨酸质量的1.6倍则效果最优。

Claims

1.L-硒代半胱氨酸的合成方法，其特征在于包括以下步骤：

a、将L-丝氨酸盐酸盐氯化得到3-氯-L-丙氨酸盐酸盐；

c、L-硒代胱氨酸还原得到L-硒代半胱氨酸。

2.根据权利要求1所述的L-硒代半胱氨酸的合成方法，其特征在于：步骤a所述的氯化是使用氯化亚砜进行。

3.根据权利要求1所述的L-硒代半胱氨酸的合成方法，其特征在于：步骤a所述的氯化是将L-丝氨酸盐酸盐悬浮于四氢呋喃中,向其中滴加氯化亚砜，滴加完毕缓慢升温至50℃～55℃充分反应后降温至20～25℃，缓慢滴加水淬灭反应，浓缩、结晶得到3-氯-L-丙氨酸盐酸盐。

4.根据权利要求3所述的L-硒代半胱氨酸的合成方法，其特征在于：所述步骤a在结晶前加入丙酮作为溶剂进行结晶，丙酮加入质量为L-丝氨酸质量的1～2倍。

5.根据权利要求1所述的L-硒代半胱氨酸的合成方法，其特征在于：步骤b所述的硒代反应为3-氯-L-丙氨酸与亚硒化钠在碱性条件下进行。

6.根据权利要求4所述的L-硒代半胱氨酸的合成方法，其特征在于：步骤b所述的硒代反应为3-氯-L-丙氨酸与亚硒化钠在碱性条件下进行，反应温度为40℃～45℃。

7.根据权利要求1所述的L-硒代半胱氨酸的合成方法，其特征在于：步骤c所述还原是由L-硒代胱氨酸在碱性条件下由硼氢化钠还原得到L-硒代半胱氨酸。

8.根据权利要求7所述的L-硒代半胱氨酸的合成方法，其特征在于：步骤c所述还原的反应起始温度<10℃，加料完毕自然升温搅拌反应6～8小时。

9.根据权利要求8完成后所述的L-硒代半胱氨酸的合成方法，其特征在于：步骤c所述还原反应完成后，在冰水冷却条件下用浓盐酸将反应体系酸化至pH＝1～2，搅拌1.5～2小时后过滤，滤液收集用NaOH固体调节体系pH＝5～5.5，过滤即得硒代半胱氨酸粗品，将粗品加入浓盐酸中溶解，过滤，滤液用NaOH固体调节体系pH＝5～5.5，析出黄色固体，冷却至室温后过滤得L-硒代半胱氨酸产品。