天冬氨酸的结晶行为与手性分离

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天然氨基酸除甘氨酸外,其余氨基酸的α碳原子均具有手性特征,拥有D-型和L-型两种对映异构体。在非手性环境中,两种对映体具有相似的物理化学性质,而在手性环境中往往表现出不同的性能,尤其在药理作用和生理效应方面常表现出巨大的差异。因此,得到单一手性的氨基酸引起了广泛重视,其中对外消旋体进行手性拆分一直是研究热点。与大多数其它氨基酸类似,DL-天冬氨酸(Asp)在水溶液自然条件下以外消旋化合物形式结晶,因此,获得混合物晶体(D晶体+L晶体)是手性分离的重要一步。本论文通过改变溶剂影响天冬氨酸的结晶形式,并在乙醇-水混合溶剂中利用添加剂或L-半胱氨酸自组装膜手性拆分外消旋DL-天冬氨酸,得到了纯的D-天冬氨酸晶体。具体的研究内容和研究结果如下:(1)加入乙醇溶剂,改变天冬氨酸的结晶形式。在饱和外消旋天冬氨酸水溶液中快速加入乙醇,在不同体积比VEtOH/VH2O的乙醇-水混合溶剂中观察天冬氨酸晶体的结晶状态。结果表明,当VEtOH/VH2O达到3:2时,得到了天冬氨酸混合物晶体,实现了由水溶液的外消旋化合物DL晶体向水-乙醇溶液的混合物晶体(D晶体+L晶体)的转变。(2)乙醇-水混合溶剂中,加入添加剂L-苯丙氨酸(Phe),抑制了L-天冬氨酸的结晶,得到了D-天冬氨酸过量的混合物晶体。采用串联重结晶法,将所得晶体再配制成结晶溶液,同样加入5 mol%L-Phe并在VEtOH:VH2O=1.5:1的混合溶剂中结晶,得到ee更大的混合物晶体,重复几次重结晶,最终得到了纯D-天冬氨酸。(3)乙醇-水混合溶剂中,L-Cys SAMs对D-/L-天冬氨酸具有手性识别作用,膜上得到的混合物晶体中D-天冬氨酸过量。同样采用串联富集重结晶,在VEtOH:VH2O=2:1的混合溶剂中,经重结晶,反复富集,在SAMs上获得了纯D-天冬氨酸,成功拆分了DL-天冬氨酸。
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