專利名稱：同位素的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同位素15N標(biāo)記L-天冬酰胺的制備方法，具體涉及利用有機(jī)合成的方法，制備α-、β-和α-、β-雙15N標(biāo)記L-天冬酰胺。
背景技術(shù)：
氮-15(簡稱15N，下同)是氮元素的穩(wěn)定同位素，可以用作示蹤劑，廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥物學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)等領(lǐng)域，尤其對生命科學(xué)研究有極為重大的意義。特別是在蛋白質(zhì)的人工合成方面，氮-15氨基酸起著獨特的示蹤作用，其應(yīng)用越來越廣泛，市場前景良好。
由于此類產(chǎn)品產(chǎn)量小，對純度和豐度要求高。目前主要是通過化學(xué)合成法或生物發(fā)酵法生產(chǎn)?；瘜W(xué)合成法設(shè)備要求簡單，生產(chǎn)的氨基酸是DL型氨基酸，豐度高，但不具有光學(xué)活性，需要再經(jīng)化學(xué)或酶法拆分得到L型氨基酸。D型氨基酸大多被廢棄，導(dǎo)致氮-15原料利用率降低，增加了生產(chǎn)成本。生物發(fā)酵法具有反應(yīng)步驟少，產(chǎn)品光學(xué)純度高的優(yōu)點。但需要較大的設(shè)備投入，對菌種的要求高，后提取步驟較多。
L-天冬酰胺是構(gòu)成蛋白質(zhì)的主要成分之一，其酶法生產(chǎn)較為困難。目前國內(nèi)外報導(dǎo)的方法均為化學(xué)合成法。具有代表性的有CN.Pat.No95112751.9，U.S.Pat.No.3979449，EP.Pat.No.0376230等，主要以L-天冬氨酸同甲醇用鹽酸或干燥的HCl氣體為催化劑，生成中間體L-天冬氨酸-β-甲酯鹽酸鹽，該中間體在過量有機(jī)溶劑如乙醚等條件下沉淀析出，分離出該中間體后再氨解得到L-天冬酰胺。該方法消耗大量氨水，是目前常用的生成方法。但目前尚未看到由化學(xué)合成法生成同位素15N標(biāo)記L-天冬酰胺的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種工藝簡單、原料利用率高的同位素15N標(biāo)記L-天冬酰胺的合成方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)同位素15N標(biāo)記L-天冬酰胺的合成方法，其特征在于，該方法包括以下工藝步驟(1).選擇性酯化反應(yīng)將原料L-天冬氨酸分散在醇類溶劑中，低溫-10℃～20℃下逐漸加入無機(jī)或有機(jī)酸，并在此溫度下反應(yīng)1～5小時，用過量乙醚重結(jié)晶得到L-天冬氨酸-β-酯鹽固體，L-天冬氨酸、醇、酸的用量比為1∶5～40∶0.1～1；(2).選擇性裂解反應(yīng)制備L-天冬氨酸-β-酯鹽后所余下的母液，經(jīng)減壓脫除乙醚后，補(bǔ)加適量酸，在30～70℃下繼續(xù)反應(yīng)5～20小時，至薄層層析顯示無L-天冬氨酸存在，加堿中和后，減壓蒸干母液，用過量甲醇提取L-天冬氨酸酯，主要為α-或β-L-天冬氨酸酯以及L-天冬氨酸二酯的混合物，再經(jīng)L-天冬氨酸銅鹽絡(luò)合物水解得到L-天冬氨酸-β-酯鹽；(3).過度酯化后再選擇性裂解將原料L-天冬氨酸分散在醇類溶劑中，低溫-10℃～20℃下逐漸加入無機(jī)或有機(jī)酸，然后在30～70℃下繼續(xù)反應(yīng)5～20小時，至薄層層析顯示僅有L-天冬氨酸二酯鹽，再經(jīng)L-天冬氨酸銅鹽絡(luò)合物水解得到L-天冬氨酸-β-酯鹽；(4).脫鹽反應(yīng)將前面得到的L-天冬氨酸-β-酯鹽固體分散到在無水乙醇中，在50℃～90℃下，逐滴滴加環(huán)氧丙烷，反應(yīng)4～10小時，過濾得到L-天冬氨酸-β-甲酯固體，L-天冬氨酸-β-甲酯鹽酸鹽、無水乙醇、環(huán)氧丙烷的用量比為1∶5～30∶1～5；(5).氨解反應(yīng)將L-天冬氨酸-β-酯溶于無水醇類溶劑中，加入15N標(biāo)記或非標(biāo)記無機(jī)氮源，在0℃～60℃條件下氨解10～60小時，蒸去溶劑和回收過量NH3，洗滌、烘干后得到α-15N標(biāo)記或β-15N標(biāo)記或α、β雙15N標(biāo)記的L-天冬酰胺產(chǎn)品。
所述的醇類溶劑選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇或正丁醇中的一種或幾種。
所述的無機(jī)或有機(jī)酸選自鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸、氯化亞砜、三氯氧磷、對甲苯磺酸中的一種或幾種。
所述的原料L-天冬氨酸包括非標(biāo)記或15N標(biāo)記的L-天冬氨酸。
本發(fā)明提供了一套15N標(biāo)記L-天冬酰胺的制備方法。在原有的有機(jī)合成L-天冬酰胺技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合15N原料昂貴的特點，對了工藝條件進(jìn)行改變，使之具有良好的經(jīng)濟(jì)性和使用價值。該方法適用于合成α-、β-和α、β雙15N標(biāo)記L-天冬酰胺。本方法過程簡單，15N原料利用率高，得到的L-天冬酰胺產(chǎn)品純度在99％以上，豐度在99％以上。
具體實施例方式
實施例1同位素15N標(biāo)記L-天冬酰胺的合成方法，該方法包括以下工藝步驟(1)酯化反應(yīng)將26.6g (0.2mol)L-天冬氨酸懸浮分散在200ml無水甲醇中，冰水浴冷卻至0～5℃逐滴滴入20ml POCl3，滴加完畢后反應(yīng)1.5小時。反應(yīng)完畢，將反應(yīng)液傾倒于500ml無水乙醚中，攪拌重結(jié)晶得到大量白色固體，過濾后用無水乙醚再洗滌兩遍，過濾烘干后得到L-天冬氨酸-β-甲酯鹽酸鹽26.5g(0.145mol，單程收率72.5％)。熔點187.7～188.4℃，[α]20D＝+16.7o(c＝13NHCl)。
(2)脫鹽反應(yīng)將26.5gL-天冬氨酸-β-甲酯鹽酸鹽懸浮在200ml無水乙醇中，水浴加熱至60℃，逐滴滴入20ml環(huán)氧丙烷，繼續(xù)加熱升溫，回流5小時。冷卻后過濾，用無水乙醚洗滌兩遍，過濾烘干。得到L-天冬氨酸-β-甲酯17.4g(收率81.5％)，熔點189.8～190.2℃，[α]20D＝+21.9o(c＝13N HCl)。
(3)氨解反應(yīng)取7.35g15NH4Cl(0.14mol)和40g NaOH反應(yīng)，生成的15NH3通入50ml溶有2.95gL-天冬氨酸-β-甲酯(0.02mol)的甲醇中，密閉氨解，60℃下靜置64小時，蒸去溶劑和及回收過量的15NH3。殘余固體用20ml蒸餾水加熱溶解，再加入50ml乙醇重結(jié)晶，得到白色固體，過濾后，用甲醇和乙醚各洗滌一遍，過濾，真空烘干得到β-15N標(biāo)記L-天冬酰胺產(chǎn)品2.53g(轉(zhuǎn)化率84.1％)，15NH3利用率高于80％。[α]20D＝+28.3o(c＝1 3N HCl)。過程中過量的15NH3用稀硫酸吸收。
實施例2同位素15N標(biāo)記L-天冬酰胺的合成方法，該方法包括以下工藝步驟(1)酯化反應(yīng)將13.3g15N標(biāo)記L-天冬氨酸(0.1mol)懸浮分散在100ml無水甲醇中，操作同實施例一，得到α-15N標(biāo)記L-天冬氨酸-β-甲酯鹽酸鹽13.1g(0.0717mol，單程收率71.7％)，熔點187.5～188.1℃，[α]20D＝+16.7o(c＝13N HCl)。
反應(yīng)母液經(jīng)減壓脫除乙醚后，補(bǔ)加適量酸，在30～70℃下繼續(xù)反應(yīng)5～20小時，至薄層層析顯示無L-天冬氨酸存在。加堿中和后，減壓蒸干母液，用過量甲醇提取L-天冬氨酸酯鹽，主要為α-或β-L-天冬氨酸酯鹽以及L-天冬氨酸二酯鹽的混合物。再經(jīng)L-天冬氨酸銅鹽絡(luò)合物水解，濃縮至干得到α-15N標(biāo)記L-天冬氨酸-β-甲酯鹽酸鹽2.74g(0.015mol)，熔點185.5～186.4℃，[α]20D＝+16.9o(c＝1 3N HCl)，兩步合并，酯化總收率86.7％。
(2)脫鹽反應(yīng)操作同實施例一，得到α-15N標(biāo)記L-天冬氨酸-β-甲酯9.9g(收率77.6％)。熔點189.9～190.4℃，[α]20D＝+22.0o(c＝1 3N HCl)。
(3)氨解反應(yīng)取20gNH4Cl和110g NaOH反應(yīng)，其余操作同實施例一，得到α-15N標(biāo)記L-天冬酰胺產(chǎn)品8.2g，乙醇重結(jié)晶母液濃縮蒸干后再通入過量氨氣氨解，還可得到α-15N標(biāo)記L-天冬酰胺產(chǎn)品1.1g。原料15N標(biāo)記L-天冬氨酸總收率62％，[α]20D＝+28.4o(c＝1 3N HCl)。
實施例3同位素15N標(biāo)記L-天冬酰胺的合成方法，該方法包括以下工藝步驟(1)酯化反應(yīng)操作同實施例二，從13.3g15N標(biāo)記L-天冬氨酸(0.1mol)得到15.8g α-15N標(biāo)記L-天冬氨酸-β-甲酯鹽酸鹽(0.0867mol)。熔點186.7～187.3℃，[α]20D＝+16.5o(c＝1 3N HCl)。
(2)脫鹽反應(yīng)操作同實施例一，得到α-15N標(biāo)記L-天冬氨酸-β-甲酯9.9g，熔點190.1～191.4℃，[α]20D＝+22.2o(c＝1 3N HCl)。
(3)氨解反應(yīng)操作同實施例一，得到雙15N標(biāo)記L-天冬酰胺產(chǎn)品8.28g(0.055mol)。[α]20D＝+28.5o(c＝1 3N HCl)。
權(quán)利要求
1.同位素15N標(biāo)記L-天冬酰胺的合成方法，其特征在于，該方法包括以下工藝步驟(1).選擇性酯化反應(yīng)將原料L-天冬氨酸分散在醇類溶劑中，低溫-10℃～20℃下逐漸加入無機(jī)或有機(jī)酸，并在此溫度下反應(yīng)1～5小時，用過量乙醚重結(jié)晶得到L-天冬氨酸-β-酯鹽固體，L-天冬氨酸、醇、酸的用量比為1∶5～40∶0.1～1；(2).選擇性裂解反應(yīng)制備L-天冬氨酸-β-酯鹽后所余下的母液，經(jīng)減壓脫除乙醚后，補(bǔ)加適量酸，在30～70℃下繼續(xù)反應(yīng)5～20小時，至薄層層析顯示無L-天冬氨酸存在，加堿中和后，減壓蒸干母液，用過量甲醇提取L-天冬氨酸酯，主要為α-或β-L-天冬氨酸酯以及L-天冬氨酸二酯的混合物，再經(jīng)L-天冬氨酸銅鹽絡(luò)合物水解得到L-天冬氨酸-β-酯鹽；(3).過度酯化后再選擇性裂解將原料L-天冬氨酸分散在醇類溶劑中，低溫-10℃～20℃下逐漸加入無機(jī)或有機(jī)酸，然后在30～70℃下繼續(xù)反應(yīng)5～20小時，至薄層層析顯示僅有L-天冬氨酸二酯鹽，再經(jīng)L-天冬氨酸銅鹽絡(luò)合物水解得到L-天冬氨酸-β-酯鹽；(4).脫鹽反應(yīng)將前面得到的L-天冬氨酸-β-酯鹽固體分散到在無水乙醇中，在50℃～90℃下，逐滴滴加環(huán)氧丙烷，反應(yīng)4～10小時，過濾得到L-天冬氨酸-β-甲酯固體，L-天冬氨酸-β-甲酯鹽酸鹽、無水乙醇、環(huán)氧丙烷的用量比為1∶5～30∶1～5；(5).氨解反應(yīng)將L-天冬氨酸-β-酯溶于無水醇類溶劑中，加入15N標(biāo)記或非標(biāo)記無機(jī)氮源，在0℃～60℃條件下氨解10～60小時，蒸去溶劑和回收過量NH3，洗滌、烘干后得到α-15N標(biāo)記或β-15N標(biāo)記或α、β雙15N標(biāo)記的L-天冬酰胺產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同位素15N標(biāo)記L-天冬酰胺的合成方法，其特征在于，所述的醇類溶劑選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇或正丁醇中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同位素15N標(biāo)記L-天冬酰胺的合成方法，其特征在于，所述的無機(jī)或有機(jī)酸選自鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸、氯化亞砜、三氯氧磷、對甲苯磺酸中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同位素15N標(biāo)記L-天冬酰胺的合成方法，其特征在于，所述的原料L-天冬氨酸包括非標(biāo)記或15N標(biāo)記的L-天冬氨酸。
全文摘要
本發(fā)明涉及同位素
文檔編號C07C231/00GK1789239SQ20041009317
公開日2006年6月21日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者羅勇, 陸平曄, 何珩 申請人:上?；ぱ芯吭?br>