α酮戊二酸的制備課件

1、酮戊二酸的制備目錄DIRECTORY一、研究背景.04二、合成方法.05三、實(shí)驗(yàn)部分.08四、數(shù)據(jù)分析.10目錄DIRECTORY五、影響因素討論.13六、小結(jié) .14七、參考文獻(xiàn).15一、研究背景 -酮戊二酸(-ketoglutarate，-KG)是三羧酸循環(huán)(TCA循環(huán))的重要中間代謝產(chǎn)物之一，也是重要的有機(jī)合成中間體。參與氨基酸、糖類、蛋白質(zhì)以及脂肪代謝等重要生理過程。在微生物細(xì)胞的碳氮代謝調(diào)控中起著重要作用。由于-酮戊二酸在細(xì)胞代謝上的重要性，其被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、飼料和食品等領(lǐng)域。由于-KG特殊的化學(xué)性質(zhì)，被廣泛用于化學(xué)合成行業(yè)。二、合成方法 目前，-酮戊二酸的主要合成方法有微生物發(fā)酵

2、法5-6和化學(xué)合成法。合成-酮酸的傳統(tǒng)方法有以下幾種7：?；杌锼夥ǎ翰菟犷愐阴ニ夥ǎ阂?疊氮苯乙酸類為起始原料的反應(yīng)：N-溴-氰基胺類化合物為起始原料的反應(yīng)： 本次實(shí)驗(yàn)通過Claisen酯縮合方法合成草酰丁二酸三乙酯。首先，丁二酸二乙酯在乙醇鈉的作用下失去氫，生成烯醇負(fù)離子，烯醇負(fù)離子對草酸二乙酯發(fā)生親核加成，在消除乙氧負(fù)離子生成草酰丁二酸三乙酯鈉鹽，然后再鹽酸酸化作用下，得到草酰丁二酸三乙酯。以草酰丁二酸三乙酯為原料，在酸性條件下回流，按負(fù)離子機(jī)理，草酰丁二酸三乙酯發(fā)生脫羧反應(yīng)生成-酮戊二酸。三、實(shí)驗(yàn)部分（1）實(shí)驗(yàn)藥品 金屬鈉2.3g（0.1mol）;草酸二乙酯14.6g(13.7m

3、l);丁二酸二乙酯17.4g（16.9ml）;無水乙醇（35.6ml）;無水乙醚（65ml）;無水甲苯；乙醚；濃鹽酸；無水硫酸鈉；（2）儀器及設(shè)備 設(shè)備：紅外光譜儀 X-4顯微熔點(diǎn)儀 裝置圖：（3）實(shí)驗(yàn)步驟無水乙醇與金屬鈉在加熱回流條件下制備乙醇鈉，用甲苯除去多余乙醇加乙醚溶解乙醇鈉后，再依次加入草酸二乙酯與丁二酸二乙酯，放置12h用乙醚萃取，合并水層后加濃鹽酸酸化，收集油層合并，用無水硫酸鈉干燥草酰琥珀酸三乙酯用濃鹽酸酸化后，加水回流4h，減壓蒸餾蒸餾至無餾分為止，趁熱將剩余物倒入蒸發(fā)皿，冷卻結(jié)晶得到產(chǎn)品-酮戊二酸四、數(shù)據(jù)分析表1 實(shí)驗(yàn)用量實(shí)驗(yàn)次數(shù)鈉草酸二乙酯丁二酸二乙酯第二步中間產(chǎn)物用量1

4、2.3g13.7mL17.0mL18.0g22.3g13.7mL16.9mL25.0g表2 產(chǎn)率計算產(chǎn)物理論產(chǎn)量/g實(shí)驗(yàn)產(chǎn)量/g實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率/121212草酰琥珀酸三乙酯27.419.624.571.589.4-酮戊二酸12.010.75.508.9245.883.41、產(chǎn)率計算注：第二次實(shí)驗(yàn)草酰琥珀酸三乙酯產(chǎn)量按含雜質(zhì)20計算2、紅外圖譜分析五、影響因素討論實(shí)驗(yàn)藥品用量乙醇用量酸用量無水處理儀器無水處理試劑無水處理溫度控制乙醇鈉的制備蒸除乙醚減壓蒸除水時間控制Claisen酯縮合酸化回流脫羧六、小結(jié) 基于兩次實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)方案提出如下建議：1. 鈉的摩爾量不能高于丁二酸二乙酯和草酸二乙酯，且制備醇

5、鈉的后期可適當(dāng)提高反應(yīng)溫度縮短反應(yīng)時間；2. 蒸除乙醇時要到后期在滴加甲苯，這樣可以節(jié)省甲苯；3. 中間產(chǎn)物乙醚溶液進(jìn)行乙醚蒸除時，應(yīng)先常壓蒸除大部分乙醚后在進(jìn)行減壓蒸餾除去剩余的乙醚和乙醇；4. 草酰丁二酸三乙酯在酸性條件下進(jìn)行水解脫羧時，要加上劇烈攪拌；5. -酮戊二酸水溶液減壓蒸除水時外界加熱溫度不能高于120。七、參考文獻(xiàn)1 Wolfe AJ. The acetate switchJ. MicrobiolMolBiol Rev, 2005, 69(1): 1250.2 許傳芹.-酮戊二酸對酒精性肝病的干預(yù)作用及其相關(guān)機(jī)制研究D.杭州：浙江大學(xué)，2012.3 梁楠.光滑球擬酵母內(nèi)乙酰輔酶

6、A水平調(diào)控對其碳代謝流的影響D.無錫：江南大學(xué)，2008.4 Simpson KJ, Venkatesan S, Peters TJ. Effect of chronic alcohol feeding with a low-fat diet on acetyl-CoA carboxylase and fatty-acid synthase activities in rat-liverJ. BiochemSoc Trans, 1989, 17(6): 1116.5 Chernyavskaya O G, Shishkanova NV,IlchenkoA P, etal. Synthesis o

7、fa-ketoglutaric acid by Yarrowialipolyticayeastgrown on ethanolJ. Applied Microbiology and Biotechnology, 2000, 53(2): 152158.6 LiuL,Hossain G S, Shin H, etal. One-step production of alpha-ketoglutaric acid from glutamic acid with an engineered L-amino acid deaminase from Proteus mirabilisJ. Journal Of Biotechnology, 2013, 164 (1):97-104. 7 祝馨怡,蘇桂琴,張偉強(qiáng)等.-酮酸、-酮酸酯及-酮酰胺的合成進(jìn)