α酮戊二酸的制备

•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 • 装置图：
X-4显微熔点仪
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；
酸
•四、数据分析
•1、产率计算
•表1 实验用量
实Biblioteka Baidu次数
钠
1
2.3g
2
2.3g
草酸二乙酯
13.7mL 13.7mL
丁二酸二乙 酯
17.0mL 16.9mL
第二步中间 产物用量
18.0g 25.0g
•表2 产率计算
产物
理论产量/g
1
2
实验产量/g
1
2
实验产率/％
1
2
草酰琥珀酸三乙酯
27.4
19.6 24.5 71.5 89.4
• [7] 祝馨怡,苏桂琴,张伟强等.α-酮酸、α-酮酸酯及α-酮酰胺的合成进展 [J]. 合成化学,2001, (05): 390-396. • [8] 向纪明.α-酮酸的应用及合成研究进展[J]. 安康学院学报,2011, (05):
1-5+9. • [9] 姚映钦. 有机化学实验（第三版）[M].武汉：武汉理工大学出版社，
•二、合成方法
•
目前，α-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α-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α-叠氮苯乙酸类为起始原料的反应： ➢ N-溴-α-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α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α-酮戊二酸。
α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
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α-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α-KG特殊的化学性质，被广泛用于化学合成行 业。
•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
•
α-酮戊二酸(α-ketoglutarate，α-KG)是三羧酸循
•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. α-酮戊二酸水溶液减压蒸除水时外界加热温度不能高
•七、参考文献
• [1] Wolfe AJ. The acetate switch[J]. MicrobiolMolBiol Rev, 2005, 69(1): 12−50. • [2] 许传芹.α-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-liver[J]. BiochemSoc Trans, 1989, 17(6): 1116. • [5] Chernyavskaya O G, Shishkanova NV,Il'chenkoA P, etal. Synthesis ofa-ketoglutaric acid by Yarrowialipolyticayeastgrown on ethanol[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2000, 53(2): 152−158. • [6] LiuL,Hossain G S, Shin H, etal. One-step production of alphaketoglutaric acid from glutamic acid with an engineered L-amino acid deaminase from Proteus mirabilis[J]. Journal Of Biotechnology, 2013, 164 (1):97-104.
2011.
•（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
•草酰琥珀酸三乙酯 用浓盐酸酸化后，加 水回流4h，减压蒸馏
•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
•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α-酮戊二
α-酮戊二酸
12.0 10.7 5.50 8.92 45.8 83.4
•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