L—丙胺酰—L—谷氨酰胺的合成

刘西环

摘要：

丙氨酰-谷氨酰胺是肠外营养的一个重要的组成部分。人们已经证明了丙氨酰-谷氨酰胺具有调节机体蛋白质合成、维持机体氮平衡、维护肠道完整性、增强机体免疫力以及保护肝脏的功能。丙氨酰-谷氨酰胺已经在国外进入了工业生产阶段，而国内现阶段研究的合成方法步骤繁琐而造成最终产率较低，不利于工业生产。基于此，本课题以L-丙氨酸为起始原料设计了一个新的合成路线，成功合成了L-丙氨酰-L-谷氨酰胺，经离子交换树脂分离纯化得到了纯产品。整个合成路线简洁，操作简单，所用试剂毒性低，便于管理。产品丙氨酰-谷氨酰胺经核磁、质谱、熔点检测，各项指标均相符。丙氨酰-谷氨酰胺新的合成方法开发成功。

关键词：L-丙氨酰-L-谷氨酰胺；合成；肠外营养

中图分类号：

TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2014）01-0184-02

1 引言

谷氨酰胺是体内含量最为丰富的氨基酸之一。作为机体必需氨基酸，对多种器官及组织细胞具有重要而独特的代谢功能。但是，由于谷氨酰胺的水溶性（36g/L）并不好，故直接将谷氨酰胺用作肠外营养剂效果并不好。而谷氨酰胺与丙氨酸缩合形成的二肽产物--丙氨酰-谷氨酰胺具有较好的水溶性（586g/L）。同时，又因为在谷氨酰胺在溶液中不稳定，在加热灭菌时可生成有毒的谷氨酸和氨。故，人们选用丙氨酰-谷氨酰胺作为肠外营养的一个重要组成部分，丙氨酰-谷氨酰胺在进入人体内可以很好的分解为丙氨酸和谷氨酰胺，且没有任何副作用。丙氨酰-谷氨酰胺作为一种肠外营养剂在治疗和辅助治疗许多疾病发挥出了许多显著的功效。

丙氨酰-谷氨酰胺作为目前公认的肠外营养的一个十分重要的组成部分。国内外都已公布了一些合成丙氨酰-谷氨酰胺的方法，但是这些方法要么步骤繁琐，要么要用到剧毒物质，不利于管理；要么成本过高，都不适合在国内进行工业生产。

基于以上原因，本课题研究内容包括：

（1）设计一条合理简单可行的丙氨酰-谷氨酰胺的合成路线；

（2）分离纯化丙氨酰谷-氨酰胺。

2 实验路线的设计与选择

N-（2）-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺常用的合成路线有以下三种。

（1）线路一。

线路一以L-丙氨酸为原料；采用二碳酸二叔丁酯保护丙氨酸得到Boc-丙氨酸；Boc-丙氨酸的羧基用不同试剂活化生成不同的活性中间体；接着与L-谷氨酰胺在碱性条件下缩合生成BOC-丙氨酰-谷氨酰胺；然后用TFA水解脱去保护基得到N-（2）-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺。该线路步骤较多，合成繁琐，所以总产率很低。

（2）线路二。

线路二以L-丙氨酸为原料，与COCl2反应生成N-羧酸酐，然后与L-谷氨酰胺在水中反应，pH值保持在10左右，得到N-（2）-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺。该方法反应步骤少而简单，但该反应使用到的光气为剧毒物质，不利于管理，且对从业人员的操作规范要求极高，万一泄露会造成极大的危险和财产损失。

（3）线路三。以高光学纯度的手性试剂氯丙酸为起始原料；与氯化亚砜反应生成氯丙酰氯；然后与L-谷氨酰胺在碱性条件下反应得到；最后在浓氨水中氨解得N-（2）-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺。国外申请的专利大多为此种方法。该工艺步骤少，合成简单，但是所用原料为手性试剂，极为昂贵，不适合用于大规模工业生产。同时在合成酰氯的步骤中所需温度较高，会产生较多副反应，在最后一步中可能产生内消旋体，对分离造成困难。

250ml的单口烧瓶中加入100ml水和10ml四氢呋喃，加入L-丙氨酸0.7423g（0.0084mol）。0℃下加入碳酸钠1.7681g（0.01668mol）和二碳酸二叔丁酯2.0056g（00092mol），室温（16℃-18℃）反应12小时。用稀盐酸调pH至2，用乙酸乙酯（100ml）萃取3次，用饱和食盐水洗3次，加入干燥剂干燥8小时。过滤，35℃下负压（-09MPa）悬蒸，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的单口烧瓶称取氯化亚砜8.925g（5.45ml，0075mol），0℃下加入2.835g（0.015mol）Boc-L-丙氨酸。0℃下反应90分钟。室温下负压（-0.9MPa）悬蒸浓缩至20ml左右。加入正己烷（约80ml），静置10分钟，用布氏漏斗抽滤。取滤出固体用四氢呋喃溶解，过滤。取滤液在25℃下负压（-0.9MPa）悬蒸浓缩至20ml左右。加入正己烷（约80ml），静置10分钟，用布氏漏斗抽滤，滤出固体即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的单口烧瓶中加入50ml纯水，依次加入1.46g的谷氨酰胺（10mmol），0.4g氢氧化钠固体（10mmol），1.06g无水碳酸钠（10mmol），混匀。加入50ml四氢呋喃。取138g N-羧基酸酐（NCA）（12mmol），用10ml四氢呋喃溶解，在0℃下逐滴加入。室温（15℃-20℃）下反应60min。分液，用四氢呋喃（约40ml）洗3次，取水层。用离子交换树脂分离即为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 结论

丙氨酰-谷氨酰胺是肠外营养的一个极其重要的组成部分。我们以廉价的L-丙氨酸为原料，经过二碳酸二叔丁酯保护氨基得到Boc-丙氨酸，再经过氯化亚砜酰化反应得到NCA，再与L-谷氨酰胺反应得到丙氨-酰谷氨酰胺，最后用弱碱性离子交换树脂分离纯化产物。此路线步骤简单，分离出的产物纯度高，使用原料价格低廉，所用反应物毒害低、污染小，很有利于工业化生产的进行。

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