氨基酸类药物及其制备工艺

.,第二十一章氨基酸类药物,张驰副教授zhangchi515,.,.,氨基酸（aminoacide）：生物功能大分子蛋白质的基本组成单位，是构成动物营养所需蛋白质的基本物质。是含有一个碱性氨基和一个酸性羧基的有机化合物。蛋白质在生命活动中功能各异源于组成蛋白质的氨基酸及其排列方式和空间结构不同。,定义,氨基酸,蛋白质,多肽,动态平衡,代谢性疾病,.,.,呈无色晶体，形态各异。熔点高，并在熔融是分解。易溶于酸碱溶液，一般不溶于有机溶剂，在水中各不相同亲水：精，组，赖氨酸等。疏水：胱，酪氨酸等,氨基酸的理化性质,物理性质,各种氨基酸溶解度碱书中表21-2,.,氨基酸的氨基具有伯胺氨基的一切性质（如与亚硝酸反应、酰化、烃基化、形成席夫碱、脱氨）羧基具有羧酸羧基的性质（如成盐成碱、成酰氯、脱羧、叠氮化）氨基酸还有一部分是两者共同参加的反应（茚三酮反应、成肽反应）,氨基酸的理化性质,.,特殊基团反应：酪氨酸的酚羟基可产生米伦反应与福林-达尼斯反应；精氨酸的胍基产生坂口反应；色氨酸的吲哚基与芳醛产生红色反应；组氨酸的咪唑基产生Pauly反应；苯丙氨酸硝化后于碱性条件下产生桔黄色反应；胱氨酸及半胱氨酸经酸或碱破坏后可与醋酸铅产生铅黑反应；半胱氨酸在碱性条件下与亚硝基铁氰化钠反应生成紫红色化合物。,氨基酸的理化性质,.,氨基酸的理化性质,两性物质及等电点,氨基酸分子同时含有氨基和羧基，即可带正电也可带负电，也可同时带电，为两性电解质。,氨基酸带何种电荷主要取决于溶液的pH值。若在一定的pH值环境下氨基酸所带的正负电荷数相同，净电荷为零，此时的pH值称为：等电点（pI）。pHpI,氨基酸带负电。pHpI,氨基酸带正电。pH=pI,氨基酸溶解度最低，易于结晶和沉淀。,.,氨基酸在不同pH状态下的解离状况,氨基酸的理化性质,.,旋光性,由于氨基酸空间的排列位置不同，有两种构型：D型和L型，组成蛋白质的氨基酸，都属L型。20种氨基酸，除甘氨酸外，其它氨基酸的-碳原子均为不对称碳原子。可以有立体异构、有旋光性。从蛋白酶促水解得到的-氨基酸，都属于L-型，但在生物体中(如细菌)也含有D-型氨基酸。,氨基酸的理化性质,.,构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(5急剧减弱，碱性条件下无效。在一定范围内与温度成正比（5060度最佳）,重结晶是指溶质以晶体装态从溶液中析出的过程。主要是利用氨基酸的两性电解质特性，通过调节pH值，使目的氨基酸处于等电点而析出结晶。,干燥,.,重结晶：是指溶质以晶体装态从溶液中析出的过程。主要是利用氨基酸的两性电解质特性，通过调节pH值，使目的氨基酸处于等电点而析出结晶。,.,.,胱氨酸是由两个分子半胱氨酸脱氢氧化而成，含有两个氨基，两个羧基，一个二硫键。纯品为六角形白色结晶或结晶性粉末，难溶于水和有机溶剂，易溶于酸，碱。熔点约为260摄氏度。pI=4.6.,胱氨酸制备工艺,.,原理：猪毛经盐酸水解，后用氢氧化钠中和至等电点使胱氨酸结晶析出，而后反复溶解，脱色，中和及再结晶，得精制胱氨酸。,路线：,胱氨酸制备工艺,.,工艺过程水解：取干净的猪毛置于两倍量10mol/L盐酸中预热至80摄氏度，期间间歇搅拌，使温度均匀。在1-1.5h内升温至110117水解7h（自100时计）后出料,玻璃布过滤,收集滤液。中和：用3040%氢氧化钠溶液调至pH4.8，继续搅拌15分钟，复测pH值，静置36h，涤纶布滤取沉淀，离心甩干得L-胱氨酸粗品。,胱氨酸制备工艺,.,粗制：称取适量胱氨酸粗品I，加入盐酸及水，加热，搅拌溶解30分钟，再加入适量活性炭脱色，升温至约90摄氏度，保温30分钟后过滤。搅拌下加入30%氢氧化钠溶液至pH为4.8时停止，净值是结晶析出，过滤得沉淀，离心甩干，得胱氨酸粗品2。精制：取适量粗品2，加入盐酸并加热，同时加入活性炭，继续升温值85摄氏度，搅拌30分钟，脱色。过滤，的澄清溶液，加水后，加热同时加入氨水，中和至等电点，结晶。蒸馏水洗后干燥。,胱氨酸制备工艺,.,异亮氨酸制备工艺,异亮氨酸：2-氨基-3-甲基戊酸，在乙醇中形成菱形叶片状或片状晶体，无臭，味微苦，pI6.02，熔点为285286摄氏度，溶于热醋酸，微溶于水，几乎不溶于乙醇或乙醚。,.,原理：以淀粉水解还原糖为碳源，以硫酸铵、尿素为氮源，通过菌种发酵生产异亮氨酸，然后在经过一系列步骤从发酵液中分离，纯化异亮氨酸。,路线：,异亮氨酸制备工艺,.,工艺过程菌种培养：配制适合的培养基，接种一环牛肉膏斜面AS1.998菌种，摇床30培养（冲程7cm，频率105次min）16h。经逐级放大。发酵：配制发酵液，并高压灭菌。冷却后按一定比例接种菌种，同期发酵1小时，同时补加尿素，氨水。,异亮氨酸制备工艺,.,工艺过程除菌体，酸化：发酵液100度加热10分钟。冷却后过滤，滤液加草酸调节pH至3.5，过滤除沉淀。分离，浓缩：滤液流经阳离子交换柱，用水平衡后，用氨水洗脱并分布收集。洗脱液经经减压蒸发浓缩至粘稠状，加去离子水，再浓缩。,异亮氨酸制备工艺,.,工艺过程脱色，浓缩，中和：浓缩液加水搅拌，调节pH值，加入适量活性炭脱色1小时，过滤，并加压蒸发浓缩，用氨水调至等电点，结晶析出。精制：重复上述步骤，溶解，析出数次，最后结晶，经去离子水清洗后，干燥。,异亮氨酸制备工艺,.,天冬氨酸制备工艺,天冬氨酸：-氨基丁二酸（氨基琥珀酸），白色菱形叶片状晶体，pI2.77，熔点为269271摄氏度，溶于水及盐酸，不溶于乙醇或乙醚。在碱性溶液中为左旋，在酸性溶液中为右旋。,.,原理：先培养产天冬氨酸酶的大肠杆菌细胞，然后将细胞固定化制备生物反应堆，用此生物反应堆催化延胡索酸和铵盐生产L-天冬氨酸。,路线：,天冬氨酸制备工艺,.,工艺过程菌种培养：先在斜面培养大肠杆菌，再接种到摇瓶中，并逐级放大培养。调节pH后收集菌体。细胞固定：取湿菌体重悬于生理盐水中，40度保温，加入适量明胶及戊二醛，充分搅拌，5度放置过夜。分成小块，浸于戊二醛溶液中放置过夜，蒸馏水洗涤，过滤得含门冬氨酸酶的固定化菌种。,天冬氨酸制备工艺,.,生物反应堆的制备：将含有天冬氨酸酶的固定化菌装入反应器，职称反应堆。转化反应：将保温37度的延胡索酸铵底物按一