DL-异亮氨酸分子式为C6H13NO2，相对分子量131.18，CAS号：443-79-8，DL-异亮氨酸为白色结晶或结晶粉末,是一种非极性氨基酸,味微苦,溶于水(20℃、25℃时溶解度分别为23.7L和24.26L)、乙酸(10.9g/L),可溶于稀盐酸、碱溶液及碳酸盐溶液，微溶于醇(0.72 g/L),不溶于醚,加热到145~148℃时升华,293~295℃时分解，,比重1.293(18℃),等电点5.98。
制备方法[1]
1、5-(1-甲基亚丙基)海因制备
于500mL三口瓶中加入水或循环母液200g(测定其中复合催化剂的量,不足时补加)及海因100.0g,开启搅拌,缓慢加入投料量的丁酮146.5g,加料完毕,维持回流反应一定时间(约5~7h)后,釜温不再上升,反应完毕,经回收丁酮至102℃以上，继续反应1h后，冷却至室温,过滤得中间体,适当水洗后得5-(1-甲基亚丙基)海因135.6g,摩尔收率88.0%,mp179~182℃。母液回收洗水后,返回下次反应循环使用,蒸出的水作下次洗涤用。
2、5-(1-甲基丙基)海因制备
T-1型雷尼镍的制备:在一个装有搅拌的1L三口瓶中,加入600mL10%氢氧化钠水溶液,加热至90℃,搅拌下,分批小量加入40g镍-铝合金。加入速度应使溶液温度维持在90-95℃之间,约20-30分钟内加完。再继续搅拌1小时。静置,让镍沉下,滗去上清液，然后以滗析法，洗涤五次，每次用200mL。在洗涤过程中,镍粉始终应为液体所覆盖不可使催化剂与空气接触。制备好的催化剂应密闭、置于冰箱内,活性可维持三个月。
将100.0g 5-(1-甲基亚丙基)海因溶于一定浓度的500mL NaOH水溶液中,转入1000mL高压反应釜中,加入10.0g雷尼镍催化剂,用氢气置换4次,在一定氢气压力和温度下反应,当釜内氢气压力不再下降时,用液相色谱跟踪至反应完成。
反应完毕后自然冷却3h,打开釜盖,取出反应液,过滤出催化剂备用。反应液用硫酸调至pH值=6,这时有大量白色固体析出,抽滤并干燥,得5-(1-甲基丙基)海因96.3g,产品摩尔收率为95.1%,也可不用调节pH值,直接转入下一步反应。用过的雷尼镍催化剂用水洗涤到pH值为7,重复使用5次,反应收率无明显下降。
3、DL-异亮氨酸制备
将制得的5-(1-甲基丙基)海因进行碱解反应，其过程如下:先加入1-甲基丙基海因78.0g,再加入一定浓度NaOH水溶液,配料完毕后转入高压釜反应数小时。反应结束后,将反应液冷却降至室温,加入浓盐酸缓慢将反应液pH值调至5.7~6.2,得到白色DL-异亮氨酸沉淀,而后使用20mL甲醇洗涤该沉淀,除去水解反应所带来的杂质,再于水中重结晶以除去氯化钠,可得到DL-异亮氨酸55.8g,反应的摩尔收率为85.0%。结晶母液经除去氯化钠后循环回用。
拆分
王玉婷等人以DL-异亮氨酸为原料经过乙酰化、氨基酰化酶拆分和水解制备D-异亮氨酸。使乙酸酐与DL-异亮氨酸在0～10℃下反应生成乙酰-DL-异亮氨酸,在氨基酰化酶的作用下,温度为37℃搅拌反应3d处理得到L-异亮氨酸和乙酰-D-异亮氨酸,乙酰-D-异亮氨酸经过盐酸水解得到D-异亮氨酸,收率为97.4％,光学纯度达到98％以上[2]。
参考文献
[1] 崔国红. DL-异亮氨酸合成新工艺研究[J]. 四川化工,2010,13(4):12-15. DOI:10.3969/j.issn.1672-4887.2010.04.004.
[2] 王玉婷,吴刘洋. 酶法拆分制备D-异亮氨酸的工艺研究[J]. 氨基酸和生物资源,2011,33(4):36-37,51. DOI:10.3969/j.issn.1006-8376.2011.04.011.