氨基酸类药物及其制备工艺ppt课件

1、第20章氨基酸类药物、张凯副教授、氨基酸(amino acide ) :生物功能大分子蛋白质的基本构成单位是构成动物营养所必需的蛋白质的基本物质。 是含有盐化学基性氨基化学基和酸性羧基化学基的有机化合物。 蛋白质在生命活动中的功能差异是由构成蛋白质的氨基酸及其序列方式和空间结构的差异引起的。 定义、氨基酸、蛋白质、多肽、动平衡、代谢性疾病、无色结晶，形态不同。 熔点高，熔融时分解。 易溶于酸碱溶液，一般不溶于有机溶剂，在水中分别有不同的亲水：精、组、土卫五氨酸等。 疏水：氨基酸的理化性质、物理性质，如膀胱和酪氨酸，各种氨基酸溶解度碱书21-2 .氨基酸的氨基化学基与伯氨基化学基的所有性质(如与

2、亚硝酸反应，酰化，烃化学基化，西佛碱，形成脱阿摩尼亚) 具有羧基化学基的性质(如成精氨酸的胍化学基是发生坂口反应的色氨酸的吲哚化学基是与芳香醛发生红色反应的组氨酸的咪唑基是发生Pauly反应的苯丙氨酸硝化后， 在碱条件下发生橘红色反应的半胱氨酸和半胱氨酸如果被酸或碱破坏，可以与醋酸铅发生金属铅黑反应，而半胱氨酸在盐化学基条件下与亚硝基铁氰化物金属钍反应，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，氨基酸分子在云同步中含有氨基化学基和羧基化学基，既可带正电，也可带负电，既可带云同步电，又可两性电解质。 氨基酸具有什么样的电荷主要取决于溶液的pH值。 如果在一定的pH

3、环境下氨基酸具有的正负电荷数相同，则净电荷为零，此时的pH被称为等电点(pI )。 pH pI、氨基酸带负电。 pH pI、氨基酸带正电。 pH=pI，氨基酸溶解度最低，容易结晶和沉淀。不同pH状态下氨基酸的解离情况、氨基酸的理化性质、旋光度、氨基酸空间序列位置，有d型与l型、构成蛋白质的氨基酸2种构型。 20种氨基酸中，除甘氨酸以外的其他氨基酸的-碳原子均为手性碳原子。 可以具有立体异构化、旋光度化。 从蛋白质组研究促进水解作用得到的氨基酸都是l型，但在生物体内(例如细菌)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域没有光吸收，而在远紫外区域(220nm )有光

4、吸收。 在近紫外波段(220-300nm )中，只有正丁酸、苯丙氨酸、色氨酸被光吸收。 苯丙氨酸的max257nm酪氨酸的max275nm色氨酸的max280nm、紫外吸收、氨基酸的理化性质、氨基酸的理化性质、成盐反应，由于氨基酸是两性电解质，与酸碱形成盐，容易溶解于水中。 也可与重金属形成盐，但水溶性差。 不同氨基酸形成不同盐水溶性差异大，可以作为分离不同氨基酸的方法。 其亲水性疏水性别分类：氨基酸分类、酸盐化学基性分类：氨基酸分类、氨基酸极性分类：氨基酸分类、营养学观点分类：必需氨基酸是指生物不能合成、由食物提供的氨基酸；赖氨酸：促进脑发育、脂肪代谢、调节内分泌， 防止细胞球退化的色氨酸：

5、促进胃液及胰液产生的苯丙氨酸：参与肾及膀胱功能丧失消除的梅劳氏紫：参与血色素、组织与血清构成，以及脾脏、 促胰及淋巴功能的苏氨：部分氨基酸具有平衡改变功能的异亮氨酸：参与腺体调节及代谢的脑下腺属总司令部作用于甲状腺的亮氨酸：作用平衡的异亮氨酸； 缬氨酸：作用于黄体、乳腺及卵巢。、半必需氨基酸人体能合成精氨酸和组氨酸，但通常不能满足正常的需要。 精氨酸：精氨酸与脱氧胆酸组成的复方制剂(米诺芬)是主要治疗梅毒、细小病毒性黄疸等疾病的有效药物。 组氨酸：作为生化试剂和药剂，也可用于心脏病、贫血、类风湿性关节炎等治疗用药。 不需要的氨基酸是指人(或其他脊椎动物)本身可以由简单的前驱物合成，不需要从食物

6、中得到氨基酸。 例如甘氨酸、丙氨酸等氨基酸。 从营养学的角度分类：第二节，氨基酸的生产方法，1 .概况早在1806年，Vauquelin和Robiquet首次从天门冬属植物液汁中分离出天门冬酰胺，然后在130年发现各种蛋白质氨基酸1850年，Stecher，分离出来的现在其中，法国Rhone-Poulenc公司13万t/年、德国Degussa公司14万t/年、美国Novus公司18万t/年。 世界赖氨酸的主要品种是L-赖氨酸盐，我国氨基酸工业基于药用氨基酸发展，目前已能不同程度地生产18种氨基酸，但成本高、价格高，主要用于压电石英药物，部分用于食品，较少用作饲料添加剂。 近十年来，我国已经建成

7、了一些大型、中型饲料级的梅劳氏紫和赖氨酸生产厂，需求不能满足一盏茶，主要依赖进口。 作为营养补充剂，人体为了维持正常的生理机能所必需的氨基酸称为必需氨基酸。 赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲劳氏紫、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等8种。 必需氨基酸不能由人体合成，只能由外来给予。 补充氨基酸的话负的氮平衡会被修正。 降血阿摩尼亚多种氨基酸是合成尿素的原料，补充氨基酸能加快尿素的合成，降血阿摩尼亚，毒性小。临床应用、保护作用1 .谷胱甘肽的巯基化学基抑制外部刺激引起的分子损伤。 2 .甲基硫酸铵作为甲基供体促进脂肪酸的氧化、能量及脂质代谢，保护肝脏。 络离子转运载体门冬氨酸：镁钾元素进入心肌细胞球

8、，转运能促进收缩、耗氧量降低的甘氨酸：铁元素络离子，增加胞质膜透射性，促进铁元素吸收，临床应用，转化为重要的生物活性物质谷氨酸-氨基丁酸：抑制性神经递质。 谷氨酸和羟基吡啶联合辅助治疗孕妇呕吐。 酪氨酸多巴及儿茶酚胺：改善肌肉强直。 色氨酸血清素：神经递质。 强力血管收缩剂。 半胱氨酸2-氨基乙磺酸：参与神经递质、学习和记忆过程的组氨酸组织胺：强力血管扩张剂。 其他作用促进毛发生长，延缓皮肤老化，继续溃疡、抗肿瘤。 临床应用、现状与发展趋势、现状、目前全世界的天然氨基酸年总生产率在百万吨左右，其中产量最大的是谷氨酸、劳氏紫和赖氨酸。 这些个主要用于压电石英药、食品、饲料及化工行业。 氨基酸及其

9、衍生物类药物已有一百种，主要以20种氨基酸为原料，通过酯类化合物化、酰化、取代及成盐等化学方法或酶催化剂转化法生产。 技术革新较快，完成了从提取及化学合成向微生物发酵及酶催化剂合成的转变。利用现状和发展趋势、趋势、基因工程手段生产(已有6种)氨基酸的生物化学工业技术应用已成为主流趋势，扩大开发领域，扩大氨基酸在压电石英药物产业和其他行业的应用。 氨基酸粗品的制备是指从制备的氨基酸混合液中分离出某一单一氨基酸制品，制备氨基酸药物的过程，主要是氨基酸粗品的制备； 氨基酸的分离氨基酸溶液的浓缩； 氨基酸的精制。水解作用法定义了以富含蛋白质的物质为原料，通过酸、碱或蛋白水解作用酶催化剂水解作用到氨基酸

10、混合物中，进行分离纯化而获得各种氨基酸。 主要包括酸水解作用法、碱水溶液解法、酶水解法。 优点：原料丰富的缺点：水解液中单一氨基酸含量少。 应用对象：胱氨酸、亮氨酸、酪氨酸等。 用水解作用法生产氨基酸的主要过程是水解作用、分离和结晶纯化三个步骤。 酸水解作用法：蛋白质原料用610摩尔盐酸或8摩尔硫酸在110120 (回流煮沸)水解作用1224h，除去酸，可得到多种氨基酸混合物。 优点：水解作用快而彻底，产物均为l型氨基酸，无消旋作用。 缺点：是色氨酸全部被破坏，丝氨酸和酪氨酸部分被破坏，产生大量的废水，污染环境。 在工业上被比较普遍地采用。 水解作用法，碱水溶液解法：蛋白质原料经氢氧化钠6摩尔

11、或氢氧化钡4摩尔在100中水解作用6h，可得到多种氨基酸混合物。 优点：包括短的水解作用时间、不被破坏的色氨酸以及非黑色水解作用。 缺点：羟基化学基和巯基化学基的氨基酸大部分被破坏，引起氨基酸的外消旋作用。 环境污染严重，录用少。 水解作用法、酶水解法：将蛋白质原料在一定的pH和温度条件下经蛋白水解酶(胰酶催化剂、木瓜蛋白酶催化剂、微生物蛋白酶催化剂等)，在常温常压下制造氨基酸的方法。 优点：反应条件温和，无需特殊设备，氨基酸不破坏，无消旋作用。 缺点：水解作用不完整，产物中除氨基酸外，还含有多肽类。 工业上很少用这种方法生产氨基酸，主要用于生产水解作用蛋白质和蛋白胨。 水解作用法，微生物发酵

12、法，定义：以糖为碳源，以阿摩尼亚或尿素为单位，通过微生物发酵直接生产氨基酸，或利用酶催化剂系统转化前体物质合成氨基酸的方法。 工艺流程：菌种培养、接种发酵、提取及分离纯化。 主要产生菌：细菌、酵母菌等。 优点：直接生产l型氨基酸，原料丰富间隔低，污染小。 缺点：产物浓度低、周期长、设备高、分离纯化复杂。 初生氨基酸：微生物通过固氮作用、硝酸还原及外部吸收阿摩尼亚将酮酸氨基化为相应的氨基酸，或者微生物通过转阿美娜酶作用将一个氨基酸的氨基化学基转移到另一个酮酸，生成的新氨基酸又称初生氨基酸。 二次氨基酸：微生物作用下以初生氨基酸为前驱物转换的其他氨基酸。 大多数氨基酸是由以初生氨基酸为原料的微生物

13、转化作用产生的。 化学合成法一般定义为以-卤代羧酸、醛类、甘氨酸、异氰酸酯、卤化烃、-酮酸及某氨基酸为原料，经过阿摩尼亚分解、水解作用、缩合、取代、氢化等化学反应而合成氨基酸。 该方法是制备氨基酸的重要方法之一。 合成方法因氨基酸而异。 优点：原料和工艺多样，成本低，规模大，产品易分离。 缺点：部分氨基酸工艺复杂，需要d和l混合分离。 应用对象：甲硫、氰苷类、颜色、苏、苯丙、丙、脯氨酸等。 定义：是指通过特定酶催化剂将特定化合物转换为对应氨基酸的技术，也称为酶催化剂工程科学技术或酶催化剂转换法。 原理：以化学合成、生物合成或天然存在的氨基酸前驱物为原料，利用经固定化处理的含有特定酶催化剂的微生

14、物、植物或动物细胞球，通过酶促反应制备氨基酸. 特点：产物浓度高，副产物少，成本低，周期短，收率高。 促进酶催化剂合成的主要对象：天冬氨酸、脯氨酸、苏、莱、色、异亮氨酸、氨基酸的分离、溶度与等电点的分离、沉淀分离、络离子交换分离、电渗析法分离、或不同氨基酸在水中与其他溶剂的溶度的不同胱氨酸和酪氨酸均难溶于水，而热水中酪氨酸溶解度大，胱氨酸溶解度变化小，可分离混合物中的胱氨酸、酪氨酸和其他氨基酸。 溶解度法，采用某种有机或无机试剂和对应的氨基酸形成可逆的不溶性诱导体的分离方法。 本方法对称性强，但很难去除噪声。 邻混合二甲苯-4-磺酸能够与亮氨酸形成不溶性盐沉淀，后者能够与试剂氨水反应而得到游离

15、亮氨酸的组氨酸能够与氯化汞形成不溶性汞盐的沉淀， 后者在处理后可以得到游离组氨酸的精氨酸可以生成苯甲醛和水不溶物的二苯甲基精氨酸沉淀，后者可以通过用盐酸除去苯甲醛得到精氨酸。 特殊试剂沉淀法，吸附分离法，概要：用吸附剂分离不同氨基酸吸附力的方法。 主要吸附剂：活性炭、大孔网状聚合物等。 特点：从不使用或不使用有机溶剂的操作简便、安全、设备简单的生产过程中PH变化小的稀溶液中分离溶质吸附剂的作用小，吸附平衡非线性差，吸附分离法，活性炭吸附，特点：吸附能力强，分离效果高，廉价易得等优点常用用途：在实验室及大规模生产中常用于药物脱色、脱热源等。 吸附分离法，分离设备，1 .主要对苯丙氨酸，色氨酸，正

16、丁酸吸附能力强。 因此，可以分离纯化体系中的这些个蛋白质。 2 .也用于氨基酸及其他生物活性药物的脱色。 是一种使用络离子交换剂分离不同氨基酸吸附能力差异的方法。 氨基酸为两性电解质，在特定条件下，由于氨基酸的带电性和解离状态不同，所以同一络离子交换剂对氨基酸的吸附力也不同。 离子交换法，定义：离子交换法的特点：1 )处理对象广，容易分离；2 )成本低，设备简单，容易操作；3 )分离效率高，分离容量大；4 )生产周期长，pH变化大，不适合进行稳定性差的化合物分离，分离过程； 氨基酸的溶出取决于氨基酸的等电点和溶液的PH值：1.当溶液的PH值低时，氨基酸分子带正电荷与强酸性阳络离子交换树脂结合。

17、 随着通过缓冲液的pH逐渐增加，氨基酸逐渐失去正电荷，结合力减弱，最后被冲走。 根据其等点，溶出的顺序为酸性、中性、碱性氨基酸。 络离子交换树脂的形态，电渗析法是利用分子的带电特性和分子尺寸的差进行分离的膜分离方法。 脱盐、电渗析法、分离、分离的特定氨基酸通常含有少量其他杂质，需要精制，通常有结晶和再结晶技术，也可以采用溶解度法或结晶和溶解度法组合的技术。 丙氨酸在稀乙醇或甲醇中的溶解度小，且pI为6.0，因此丙氨酸可以在pH6.0下用50冷乙醇结晶或再结晶精制。 用溶解度和结晶化技术相结合的方法纯化氨基酸。 沸水中的苯丙氨酸溶解度大于酪氨酸的100倍时，将含有少量酪氨酸的苯丙氨酸粗品溶解于15倍体积(wv )的热水中，调整至pH4.0左右时，通过脱色过滤可以除去大部分酪氨酸的滤液浓缩至原来体积的13，浓缩至体积(vv )的95 所谓氨基酸的精制、氨基酸的浓缩，是指低浓度溶液通过除去溶剂而成为高浓度溶液的过程。 定义：减压蒸发浓缩薄膜蒸发浓缩反渗透浓缩、现有方法：减压蒸发浓缩、通过降低液面压力使液体沸点降低的加热蒸发过程。 定义：在密闭容器中，通过减压排出液面上的空气和蒸汽，降低其内部压力，降低液体沸点，使其沸腾蒸发的操作。