氨基酸类药物及其制备工艺讲解讲义 PPT

氨基酸得理化性质
构成蛋白质得20种氨基酸在可见光区都没有 光吸收,但在远紫外区(<220nm)均有光吸收 。
在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙 氨酸与色氨酸光吸收。
苯丙氨酸得max＝257nm 酪氨酸得max＝275nm 色氨酸得max＝280nm
氨基酸得理化性质
由于氨基酸就是两性电解质,能与酸与碱形成盐,且多易溶于水。与重金属 也可形成盐,但水溶性差。
根据氨基酸形成不同盐得水溶性区别巨大,可作为分离不同氨基酸得方法。
精氨酸
苯甲醛
HCl
苯甲亚基精氨酸
精氨酸
苯甲醛
氨基酸得分类
按其亲水性、疏水性分类:
类别 亲水性氨 基酸
疏水性氨 基酸
未定类
氨基酸 D, E, H, K, Q, R, S, T, 羟脯氨酸, 焦谷氨酸
A, F, I, L, M, P, V, W, Y, α-氨基丁酸, β-氨基丙 氨酸, 正亮氨酸
临床应用
保护作用
1、 谷胱甘肽得巯基抑制外界刺激造成得分子损伤。 2、 甲硫酸铵作为甲基供体促进了脂肪酸氧化,能量及脂类代谢,保护肝脏。
离子转运载体
天冬氨酸:镁钾进入心肌细胞,促进收缩,降低耗氧量 甘氨酸:转运铁离子,增加细胞膜通透性,促进铁吸收
临床应用
转变成重要得生物活性物质
1. 谷氨酸 ￫ γ-氨基丁酸:抑制性神经递质。 2. 谷氨酸与维生素B6协同辅助治疗孕妇呕吐。 3. 酪氨酸 ￫ 多巴及儿茶酚胺:改善肌肉强直。 4. 色氨酸 ￫ 5-羟色胺:神经递质。强效血管收缩剂。 5. 半胱氨酸 ￫ 牛磺酸:神经递质,参与学习与记忆过程 6. 组氨酸 ￫ 组胺:强力血管舒张剂。
氨基酸得理化性质
氨基酸在不同pH状态下的解离状况
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问得,可以询问与交流
10
氨基酸得理化性质
由于氨基酸空间得排列位置不同,有两种构型:D型与L型, 组成蛋白质得氨基酸,都属L型。20种氨基酸,除甘氨酸外,其 它氨基酸得α-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得α-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。
115、117
105、078 119、105
204、213
181、176 117、133
侧链结构 CH3HN=C(NH2)-NH-(CH2)3H2N-CO-CH2HOOC-CH2HS-CH2H2N-CO-(CH2)2HOOC-(CH2)2HN=CH-NH-CH=C-CH2|__________| CH3-CH2-CH(CH3)(CH3)2-CH-CH2H2N-(CH2)4CH3-S-(CH2)2Phenyl-CH2-N-(CH2)3-CH|_________| HO-CH2CH3-CH(OH)Phenyl-NH-CH=C-CH2|___________| 4-OH-Phenyl-CH2CH3-CH(CH2)-
亲水:精,组,赖氨酸等。 疏水:胱,酪氨酸等
各种氨基酸溶解度碱书中表21-2
氨基酸得理化性质
氨基酸得氨基具有伯胺氨基得一切性质(如与亚硝酸反应、 酰化、烃基化、形成席夫碱、脱氨)
羧基具有羧酸羧基得性质(如成盐成碱、成酰氯、脱羧、叠 氮化)
氨基酸还有一部分就是两者共同参加得反应(茚三酮反应、 成肽反应)
从营养学得角度分类:
半必需氨基酸
人体虽能够合成精氨酸与组氨酸,但通常不能满足正常得需要。 精氨酸:精氨酸与脱氧胆酸制成得复合制剂(明诺芬)就是主治梅毒、病毒
性黄疸等病得有效药物。 组氨酸:可作为生化试剂与药剂,还可用于治疗心脏病,贫血,风湿性关节
炎等得药物。
非需氨基酸
指人(或其它脊椎动物)自己能由简单得前体合成,不需要从食物中获得得 氨基酸。例如甘氨酸、丙氨酸等氨基酸。
水解法
酸水解法:
蛋 白 质 原 料 用 6 ～ 10mol ／ L 盐 酸 或 8mol ／ L 硫 酸 于 110 ～ 120℃(回流煮沸)水解12～24h,除酸后即得多种氨基酸混合物。
优点: 就是水解迅速而彻底,产物全部为L-型氨基酸,无消旋作用。 缺点: 就是色氨酸全部被破坏,丝氨酸及酪氨酸部分被破坏,且产
C与G
氨基酸得分类
根据酸碱性分类:
氨基酸得分类
根据氨基酸得极性分类:
从营养学得角度分类:
必需氨基酸
指生物体不能合成,必需由食物供给得氨基酸,这些氨基酸称为必需氨基酸。
赖氨酸:促进大脑发育,脂肪代谢,调节内分泌,防止细胞退化; 色氨酸:促进胃液及胰液得产生; 苯丙氨酸:参与消除肾及膀胱功能得损耗; 蛋氨酸:参与组成血红蛋白、组织与血清,有促进脾脏、胰脏及淋巴得功能; 苏氨酸:有转变某些氨基酸达到平衡得功能; 异亮氨酸:参与腺体调节以及代谢;脑下腺属总司令部作用于甲状腺、性腺; 亮氨酸:作用平衡异亮氨酸; 缬氨酸:作用于黄体、乳腺及卵巢。
就是指以糖为碳源,以氨或者尿素为单元,通过微生物得发酵直接 生产氨基酸或利用酶系统通过转化前体物质合成氨基酸得方法。
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,原料丰富间隔低廉,污染小。 缺点:产物浓度低,周期长,设备贵,分离纯化复杂。
微生物发酵法
技术方面革新迅速，完成了由提取及化学合成向微生物发酵 及酶合成的转变。
现状及发展趋势
运用基因工程手段生产氨基酸（已有6种）； 生物化工技术的应用成为主流趋势 拓展开发领域，扩大氨基酸在医药产业，及其他行业中的
应用。
氨基酸粗品得制备
就是指从制备得氨基酸混合液中分离获得某种单一氨基 酸产品,并制备成氨基酸药物得过程,主要包括:
Proline
Serine Threonine
Tryptophan
Tyrosine Valine
符号与缩写 A 或 Ala R 或 Arg N 或 Asn D 或 Asp C 或 Cys Q 或 Gln E 或 Glu G 或 Gly
H 或 His
I 或 Ile L 或 Leu K 或 Lys M 或 Met F 或 Phe
氨基酸类药物及其制备工艺acide):生物功能大分子蛋白质得基本组成单
位,就是构成动物营养所需蛋白质得基本物质。就是含有一 个碱性氨基与一个酸性羧基得有机化合物。蛋白质在生命活 动中功能各异源于组成蛋白质得氨基酸及其排列方式与空间 结构不同。
氨基酸
蛋白质
多肽
中文名称 丙氨酸 精氨酸 天冬酰胺 天冬氨酸 半胱氨酸 谷氨酰胺 谷氨酸 甘氨酸
蛋白质原料在一定pH与温度条件下经蛋白水解酶(胰酶,木瓜蛋白 酶,微生物蛋白酶等)在常温常压下制备氨基酸得方法。
优点:为反应条件温与,无需特殊设备,氨基酸不破坏,无消旋作用。 缺点:水解不彻底,产物中除氨基酸外,尚含较多肽类。工业
上很少用该法生产氨基酸而主要用于生产水解蛋白及蛋白胨。
微生物发酵法
定义:
氨基酸得理化性质
氨基酸分子同时含有氨基与羧基,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得pH值。若在一定得pH值环境下 氨基酸所带得正负电荷数相同,净电荷为零,此时得pH值称为:
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,易于结晶与沉淀。
类型 脂肪族类 碱性氨基酸类 酰胺类 酸性氨基酸类 含硫类 酰胺类 酸性氨基酸类 脂肪族类
碱性氨基酸类
脂肪族类 脂肪族类 碱性氨基酸类 含硫类 芳香族类
亚氨基酸
羟基类 羟基类
芳香族类
芳香族类 脂肪族类
氨基酸得理化性质
呈无色晶体,形态各异。 熔点高,并在熔融就是分解。 易溶于酸碱溶液,一般不溶于有机溶剂,在水中各不相同
初生氨基酸:
微生物通过固氮作用、硝酸还原及自外界吸收氨使酮酸氨基化 成相应得氨基酸,或微生物通过转氨酶作用,将一种氨基酸得氨基转移 到另一种酮酸上,生成得新氨基酸也称为初生氨基酸。
次生氨基酸:
在微生物作用下,以初生氨基酸为前体转化成得其它氨基酸。
大多数氨基酸均可通过以初生氨基酸为原料的微生 物转化作用而产生。
P 或 Pro
S 或 Ser T 或 Thr
W 或 Trp
Y 或 Tyr V 或 Val
分子量 89、079 174、188 132、104 133、089 121、145 146、131 147、116 75、052
155、141
131、160 131、160 146、17 149、199 165、177
组氨酸
异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸 蛋氨酸 苯丙氨酸
脯氨酸
丝氨酸 苏氨酸
色氨酸
酪氨酸 缬氨酸
英文名称 Alanine Arginine Asparagine Aspartic acid Cysteine Glutamine Glutamic acid Glycine
Histidine
Isoleucine Leucine Lysine Methionine Phenylalanine
氨基酸粗品制备; 氨基酸得分离; 氨基酸溶液浓缩; 氨基酸得纯化。
水解法，微生物发酵法， 化学合成法，酶促合成法。
水解法
定义:
以富含蛋白质得物质为原料,通过酸、碱或蛋白水解酶水解成氨 基酸混合物,经分离纯化获得各种氨基酸。 主要包括:酸水解法,碱水解法,酶水解法。 优点:原料丰富;缺点:单一氨基酸在水解液中含量少。 应用对象:胱氨酸,亮氨酸,酪氨酸等。
生大量废酸污染环境。工业上较普遍采用。
水解法
碱水解法:
蛋白质原料经6mol／L氢氧化钠或4mol／L氢氧化钡于100℃水解 6h即得多种氨基酸混合物。
优点: 水解时间短,色氨酸不被破坏,水解也不成黑色。 缺点: 羟基与巯基氨基酸大部分被破坏,引起氨基酸得消旋作用。
环境污染严重,较少采用。
水解法
酶水解法:
其她作用
促毛发生长,延缓皮肤衰老,一直溃疡,抗肿瘤。
现状及发展趋势
目前全世界天然氨基酸的年总产量在百万吨左右，其中产量较大者 有谷氨酸、蛋氨酸及赖氨酸。它们主要用于医药、食品、饲料及化 工行业中。
氨基酸及其衍生物类药物已有百种之多，但主要是以20种氨基酸 为原料经酯化、酰化、取代及成盐等化学方法或酶转化法生产。
氨基酸得理化性质
特殊基团反应:
酪氨酸得酚羟基可产生米伦反应与福林-达尼斯反应; 精氨酸得胍基产生坂口反应; 色氨酸得吲哚基与芳醛产生红色反应; 组氨酸得咪唑基产生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。
临床应用
作为营养补剂
人体维持正常生理机能需要必需氨基酸,称为必需氨基酸。赖氨酸, 色氨酸,苯丙氨酸,蛋氨酸,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靠外源给予。补充氨基酸后会纠正负氮 平衡。(复方氨基酸中加入糖防止前者被作为能源物质被氧化)
降血氨
多种氨基酸就是合成尿素得原料,补充氨基酸能加快尿素得合成,降 低血氨,较少毒性。
目前总生产能力已达50万t/年。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。世界赖氨酸主要品种就是L-赖氨酸盐
我国得氨基酸工业就是在药用氨基酸得基础上发
展起来得,现已能在不同程度上制备18种氨基酸,但 因成本高,价格贵,主要用于医药,部分用于食品,用 作饲料添加剂得不多。近十年来,我国已兴建了一 些大、中型饲料级蛋氨酸与赖氨酸生产厂,但远远 满足不了需要,主要仍靠进口。
第二节、氨基酸得生产方法
1、 概况
早在1806 年,Vauquelin与Robiquet首次从天门冬属植物液汁 中分离出天门冬酰胺,随后得130年发现与分离了各种蛋白质 氨基酸
1850年,Stecher首次人工以乙醛合成丙氨酸
1928年首次人工合成蛋氨酸
1948年首次以工业规模生产蛋氨酸
到1983年,日本能用生物合成法生产除胱氨酸、半胱氨酸以外 得各种氨基酸。
化学合成法
定义:
通常以α-卤代羧酸、醛类、甘氨酸衍生物、异氰酸盐、卤代烃、α-酮 酸及某些氨基酸为原料,经氨解、水解、缩合、取代、加氢等化学反应合成 α氨基酸。此法就是制备氨基酸得重要途径之一。针对不同氨基酸合成方法 也各异。