N-乙酰-L-蛋氨酸的化学合成及其应用研究

2026/8/21 8:01:20 作者:火星人

N-乙酰-L-蛋氨酸又称N-乙酰-L-甲硫氨酸,是已知用于食品添加剂或动物饲料的材料,由于其制备成本高,对N-乙酰-L-蛋氨酸的需求受到限制。此外,其常规制备方法使用源自石油的材料,这相应地导致有限资源的消耗和环境问题(美国专利第7960575号)。

N-乙酰-L-蛋氨酸

N‑乙酰基‑L‑蛋氨酸的常规制备方法的具体实例是指通过乙酰化L‑蛋氨酸来产生N-乙酰-L-蛋氨酸的方法,其中L‑蛋氨酸是从由石油通过化学合成制备的D/L‑蛋氨酸分离的。然而,它具有的一些缺点在于从D/L‑蛋氨酸混合物中仅分离出L‑蛋氨酸需要高成本。

此外,已经发现了直接发酵方法(美国专利第8143031号),其中L‑型可以通过在产蛋氨酸菌株中过表达乙酰化酶而获得。然而,通过DTNB分析,这种方法间接证实YncA可以使用乙酰辅酶A(乙酰‑CoA),但尚未证实N-乙酰-L-蛋氨酸是否基本上制备为酶反应产物或该基因转化体产生的产物。此外,由于该方法成本高以及低产率,该方法难以商业化。

合成方法

L‑蛋氨酸(20g,0.134mol)置于烧瓶(250mL)中,使其与乙酸乙酰酯(30g)混合,并且通过搅拌烧瓶中的溶液(250mL)制备处于悬浮液条件的L‑蛋氨酸溶液。在搅拌溶液30分钟后,当L‑蛋氨酸颗粒均匀分散时,加入浓硫酸(0.133g,98.5%)和蒸馏水(0.666g),上述反应物部分转变成浆液状态,同时白色晶体从反应物中提取出来。此时,在继续搅拌的同时,向其中缓慢注入能够将L‑蛋氨酸的胺基团乙酰化的化合物,如乙酸酐(14.4g,0.141mol和97%),并将热量施加到配有冷凝管的烧瓶。当施加热量同时使用冷却装置将冷凝管的温度保持在0℃以下时,蒸发的乙酸乙酰酯通过冷凝管回流到烧瓶中。此时,反应物的温度保持在83℃。当反应进行20分钟时,处于浆液状态的反应物的颜色缓慢转化成澄清黄色液体。此时,收集反应物并将其迅速冷却。

当强烈搅拌反应产物1小时至2小时时,在液体中形成白色N‑乙酰‑L‑蛋氨酸晶体。此外,当白色晶体完全形成时,使用真空过滤器除去黄色上清液。使用在0℃冷却的乙酸乙酰酯洗涤收集的N‑乙酰‑L‑蛋氨酸,然后使用真空过滤器再次纯化。此后,使用减压干燥装置在‑0.1MPa、50℃将收集的N‑乙酰‑L‑蛋氨酸干燥1小时。观察到干燥时收集的N‑乙酰‑L‑蛋氨酸的质量为19.448g(纯化产率=77.8%),并且还观察到通过HPLC分析鉴定的纯度为95.8%,并且剩余的L‑蛋氨酸的纯度为0.6%[1]。

应用研究

为应对人血白蛋白制备与储存过程中复杂的温度、光照等条件,提高白蛋白的稳定性十分必要。杨列清等人从配体与白蛋白结合的角度,阐述了配体对白蛋白的稳定效果和简单的稳定机制。通过综述对比可以得出,常见配体辛酸钠主要起到提升热稳定性作用,常见配体N-乙酰-L-色氨酸主要起到提升抗氧化性的作用。在抗氧化性实验研究中,加入N-AcTrp或N-乙酰-L-蛋氨酸后,氯胺T氧化白蛋白的程度均会削弱,且N-乙酰-L-蛋氨酸的抗氧化性效果优于N-乙酰-L-色氨酸。在抗光氧化性方面,以氧化后羰基含量为指标,40°C光照4周后,羰基含量从低到高依次为重组人血白蛋白rHSA+N-乙酰-L-蛋氨酸、单独的rHSA、rHSA+N-AcTrp,这说明N-AcTrp的加人反而会促进白蛋白的光氧化降解,会显著降低白蛋白的抗光氧化性[2]。

参考文献

[1] 杨列清,尹荣超,杨磊,等. 配体对白蛋白稳定性影响的研究进展[J]. 中国输血杂志,2024,37(1):120-124. DOI:10.13303/j.cjbt.issn.1004-549x.2024.01.021.

[2] CJ第一制糖株式会社. 生物基N-乙酰基-L-蛋氨酸及其用途:CN201680069978.0[P]. 2022-03-18.

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