α酮戊二酸的制备

-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 Wolfe AJ. The acetate switchJ. MicrobiolMolBiol Rev, 2005, 69(1): 1250.2 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 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 ofa-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,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,2001, (0