酮戊二酸的制备课件

酮戊二酸的制备 目录 DIRECTORY 一 研究背景 04 二 合成方法 05 三 实验部分 08 四 数据分析 10 目录 DIRECTORY 五 影响因素讨论 13 六 小结 14 七 参考文献 15 一 研究背景 酮戊二酸 ketoglutarate KG 是三羧酸循环 TCA循环 的重要中间代谢产物之一 也是重要的有机合成中间体 参与氨基酸 糖类 蛋白质以及脂肪代谢等重要生理过程 在微生物细胞的碳氮代谢调控中起着重要作用 由于 酮戊二酸在细胞代谢上的重要性 其被广泛应用于医药 饲料和食品等领域 由于 KG特殊的化学性质 被广泛用于化学合成行业 二 合成方法 目前 酮戊二酸的主要合成方法有微生物发酵法 5 6 和化学合成法 合成 酮酸的传统方法有以下几种 7 酰基氰化物水解法 草酸类乙酯水解法 以 叠氮苯乙酸类为起始原料的反应 N 溴 氰基胺类化合物为起始原料的反应 本次实验通过Claisen酯缩合方法合成草酰丁二酸三乙酯 首先 丁二酸二乙酯在乙醇钠的作用下失去 氢 生成烯醇负离子 烯醇负离子对草酸二乙酯发生亲核加成 在消除乙氧负离子生成草酰丁二酸三乙酯钠盐 然后再盐酸酸化作用下 得到草酰丁二酸三乙酯 以草酰丁二酸三乙酯为原料 在酸性条件下回流 按负离子机理 草酰丁二酸三乙酯发生脱羧反应生成 酮戊二酸 三 实验部分 1 实验药品金属钠2 3g 0 1mol 草酸二乙酯14 6g 13 7ml 丁二酸二乙酯17 4g 16 9ml 无水乙醇 35 6ml 无水乙醚 65ml 无水甲苯 乙醚 浓盐酸 无水硫酸钠 2 仪器及设备设备 红外光谱仪X 4显微熔点仪装置图 3 实验步骤 无水乙醇与金属钠在加热回流条件下制备乙醇钠 用甲苯除去多余乙醇 加乙醚溶解乙醇钠后 再依次加入草酸二乙酯与丁二酸二乙酯 放置12h 用乙醚萃取 合并水层后加浓盐酸酸化 收集油层合并 用无水硫酸钠干燥 草酰琥珀酸三乙酯用浓盐酸酸化后 加水回流4h 减压蒸馏 蒸馏至无馏分为止 趁热将剩余物倒入蒸发皿 冷却结晶得到产品 酮戊二酸 四 数据分析 表1实验用量 表2产率计算 1 产率计算 注 第二次实验草酰琥珀酸三乙酯产量按含杂质20 计算 2 红外图谱分析 五 影响因素讨论 实验药品用量乙醇用量酸用量无水处理仪器无水处理试剂无水处理 温度控制乙醇钠的制备蒸除乙醚减压蒸除水时间控制Claisen酯缩合酸化回流脱羧 六 小结 基于两次实验 对实验方案提出如下建议 1 钠的摩尔量不能高于丁二酸二乙酯和草酸二乙酯 且制备醇钠的后期可适当提高反应温度缩短反应时间 2 蒸除乙醇时要到后期在滴加甲苯 这样可以节省甲苯 3 中间产物乙醚溶液进行乙醚蒸除时 应先常压蒸除大部分乙醚后在进行减压蒸馏除去剩余的乙醚和乙醇 4 草酰丁二酸三乙酯在酸性条件下进行水解脱羧时 要加上剧烈搅拌 5 酮戊二酸水溶液减压蒸除水时外界加热温度不能高于120 七 参考文献 1 WolfeAJ Theacetateswitch J MicrobiolMolBiolRev 2005 69 1 12 50 2 许传芹 酮戊二酸对酒精性肝病的干预作用及其相关机制研究 D 杭州 浙江大学 2012 3 梁楠 光滑球拟酵母内乙酰辅酶A水平调控对其碳代谢流的影响 D 无锡 江南大学 2008 4 SimpsonKJ VenkatesanS PetersTJ Effectofchronicalcoholfeedingwithalow fatdietonacetyl CoAcarboxylaseandfatty acidsynthaseactivitiesinrat liver J BiochemSocTrans 1989 17 6 1116 5 ChernyavskayaOG ShishkanovaNV Il chenkoAP etal Synthesisofa ketoglutaricacidbyYarrowialipolyticayeastgrownonethanol J AppliedMicrobiologyandBiotechnology 2000 53 2 152 158 6 LiuL HossainGS ShinH etal One stepproductionofalpha ketoglutaricacidfromglutamicacidwithanengineeredL aminoaciddeaminasefromProteusmirabilis J JournalOfBiotechnology 2013 164 1 97 104 7 祝馨怡 苏桂琴 张伟强等 酮酸 酮酸酯及 酮酰胺的合成进展 J 合成化学 2