L_半胱氨酸盐酸盐合成工艺的优化_吕瑞彬

K eyw ord s cyst ine L - cyste ine L - cyste ine hyolroch loride synthesis optim ization
L - 半胱 氨 酸盐 酸盐 ( L - Cyste ine H yo lrochloride) 是一种重要的有机化工中间体, 在生物化学、医 药、食品、饲料以及化妆品等行业具有广泛的用途, 国 内外的需求量逐年增长。它是在盐酸作用下反应转
yie ld /(% ) 85. 26 77. 15 76. 17 91. 15 98. 28 83. 05 89. 93 96. 31 99. 26
用软件 SPSS( Statistics Package fo r the Social Sc-i ence) 进行数据的统计分析, 可得出各因素对收率的 影响及方差分析表, 如表 4和表 5。
Optim ization in Synthesis Technology of L- Cysteine Hyolrochloride
Lv Ru ib in
( Schoo l o f Env ironm en,t Jiang su U niversity, Jiangsu Zhen jiang, 212013)
Tab le 1 Abso rbency tab le of L- cyste ine de te rm ined w ith o - phenan th ro line- Fe3+
样品号 质量 /g 浓度 @ 10- 5 /mo l/L 吸光度值
1
0. 000 0
0. 000 0
0. 000 0
2
1
1
1
1
80
2
1
2
2
84
3
1
3
3
85
4
2
1
2
84
5
2
2
3
82
6
2
3
1
84
7
3
1
3
80
8
3
2
1
83
9
3
3
2
80
abs orb an ce 0. 239 0. 229 0. 201 0. 258 0. 285 0. 233 0. 270 0. 275 0. 295
product w e ight/g 3. 47 3. 14 3. 10 3. 71 4. 00 3. 38 3. 66 3. 91 4. 04
在装有温度计和回流冷凝管的 250 mL 三颈烧瓶 中加入 L - 胱氨酸 3. 1 g, 80 m L 盐酸溶液, 在水浴中 用磁力搅拌加热溶解, 待温度升高到反应温度, 加入 还原铁粉 2. 0 g, 继续回流反应, 反应结束, 抽滤除去 未反应的铁粉, 测量滤液体积, 并用邻二氮菲 - F e3+ 法测量溶液中 L - 半胱氨酸盐酸盐的吸光度, 据标准 曲线方程计算溶液中计算 L - 半胱氨酸盐酸盐的量, 并计算反应的收率, 结果见表 3。
表 4 SPSS 方差分析表 Tab le 4 A na lysis of va riance
T est o f betw een- subject effect D ependent var iable: y ield.
Type Ó Sum
S ou rce
df M ean Square F S ig
表 2 合成 L - 半胱氨酸的因素水平安排表
Tab le 2 L ist o f fac to rs and leve ls for L- cyste ine
水平 1
反应时间 / h 2
因素 HC l浓度 /m ol/L
3
反应温度 /e 70
2
3
4
80
3
4
5
90
根据因素水平安排表, 采用 L ( 33 ) 正交实验安排 表安排实验, 如表 3。
1 原料和仪器
原料: L - 半胱氨酸、盐酸、NH 4 F e( SO4 ) 2、邻二氮 菲、三乙醇胺、L - 胱氨酸、还原铁粉, 均为分析 纯试 剂;
仪器: UN ICO UV - 2101PCS 紫外 分光光 度计、 Sartorius BS- 124- S分析天平。
2 结果与讨论
将所得的吸光度值与样品溶液的浓度用 S tatistic 软件进行模拟, 见图 1。
0. 106 2
0. 981 7
0. 102 0
3
0. 208 2
1. 924 6
0. 212 0
4
0. 216 5
2. 001 3
0. 224 0
50. 306 0源自2. 828 70. 301 0
图 1 吸光度与 L- 半胱氨酸盐酸盐含量标准曲线 F ig. 1 S tanda rd curve fo r abso rbency and concen tra tion of L- cyste ine L - 半胱氨酸盐酸盐标准样品与邻二氮菲 - F e3 +
2. 1 L - 半胱氨酸盐酸盐含量的测定 L - 半胱氨酸盐酸盐含量 的检测方法主要有 示
波极谱法 [ 17] 、高效液相色谱法 [ 18] 、化学滴定法 [ 19 ] 、旋 光度法 [ 20、21 ] 和吸光度法 [ 22、23] 等方法, 其中, 旋光度法 和吸光度法两种方法操作简便, 测量准确。但旋光度 法测量过程中不能存在其它具有旋光性质的物质, 本 文以胱氨酸为原料进行合成, 因胱氨酸具有旋光性, 故采用吸光度法测量溶液中 L - 半胱氨酸盐酸盐的 含量。
取 50 mL 棕色容量瓶 5只, 用分析天平分别称取 0. 1 g、0. 2 g、0. 3 g、0. 4 g、0. 5 g L - 半胱氨酸置于各 容量瓶中, 滴加 1 m o l/L H C l溶液 10 mL, 用蒸馏水滴 加至刻度线, 配成不同浓度的 L - 半胱氨酸盐酸盐标 准溶液。
另取 50 mL 棕色容 量瓶 5 只, 分 别加 入 0. 02 m o l/L NH 4 F e( SO 4 ) 2 溶液和 0. 03 m o l/L 邻二氮菲溶 液各 3. 5 mL, 分别滴加配置的不同浓度的 L - 半胱氨 酸盐酸盐标准溶液 1 mL, 并加入 0. 1 m o l/L 三乙醇胺 - 1 m ol /L HC l缓冲溶液 5 m L, 用蒸馏 水稀释至 刻
度, 在 25e 水浴中反应 50 m in; 之后分别取上述溶液 1 mL, 加入到 25 mL 容 量瓶中, 用蒸 馏水 加至刻 度 线, 静置, 以半胱氨酸空白溶液为参比溶液, 用紫外分 光光度计于 510 nm 处测定吸光度, 其结果见表 1。
表 1 邻二氮菲 - Fe3+ 测定 L- 半胱氨酸吸光度表
L - 半胱氨酸盐酸盐合成工艺的优化
吕瑞彬
( 江苏大学环境学院 江苏 镇江 212013)
摘 要 建立了邻二氮菲 - F e3+ 法测定 L - 半胱氨酸盐酸盐含量的计算模型, 吸光度与含量间的关系为 y 10 842. 1x, 方差 R 0. 999 0; 通过正交试验优化了 L - 半胱氨酸盐酸盐的合成工艺条件, 经 SP SS软件统计 分析结果 表明, L - 半 胱氨酸盐酸盐合成的优 化条件为: 反应时间 4 h、HC l浓度 4 mo l/L、反应温度 80 e , 产品收 率高达 99. 51% , 比文 献收 率提高了 9. 5% 。 关键词 胱氨酸 L - 半胱氨酸 L - 半胱氨酸盐酸盐 合成 优化
收稿日期: 2010 - 01- 07 作者简介: 吕瑞彬 ( 1979~ ) , 男, 硕士, 主要从事安全工程与精细化工的研究。 E - ma i:l lvru ib in@ u js. edu. cn。
) 17 )
化工时刊 20101Vo l1 24, No. 2
工艺 # 试验 5 Techno logy& Expermi ent6
化为 L - 半胱氨酸时产生, 为无色晶体, 熔 点 175179e , 且达到熔点时分解, 具有一定的吸湿性, 在空 气中缓慢氧化, 溶于水、乙醇、丙酮、冰乙酸和氨水等, 不溶于乙醚、苯、二硫化碳和氯仿等有机溶剂。
L - 半胱氨酸合成的方法有电解还原法 [ 1~ 5] 、化
学合成法 [ 6~ 8] 和酶法 [ 9 ~ 16] 等, 其中, 化学合成法因转 化率较高而一直被采用, 本文以胱氨酸为原料合成 L - 半胱氨酸盐酸盐, 对合成的工艺进行了优化, 其反 应式如下:
Tab le 5 S ta tistics o f sing le factor
1. tim e dependent variab le: y ie ld.
of Squares
Corrected M odel 422. 866a 6
Intercept 70 500. 870 1
tim e
391. 135 2
concentra tion 29. 641 2
tem pe rature
2. 090 2
E rror
179. 674 2
T ota l
71 103. 411 9
第 24卷第 2期 2010 年 2 月
化工时刊 Chem ica l Industry T mi es
Vo.l 24, No. 2 Feb. 2. 2010
工艺 # 试验
5Technology& Expermi ent6
do:i 10. 3969 / j. issn. 1002- 154X. 2010. 02. 006
Abstract Synthesis m ethod and measure method o f L - cyste ine hyolrochloride were summ arized briefly, computat ional model for L- cysteine hyo lrochloride w as built w ith o- phenanthro line- Fe3+ , relationa l expression of absorbency and content for L- cysteine hyolroch loride isy = 10 842. 1x, and its variance is 0. 999 0; T he synthesis techno logy cond-i t ions of L - cyste ine hyolroch loride were optmi ized by orthogonal tes,t the data was statistica l analyzed by SPSS, and the results showed that optmi ization conditions o f L - cyste ine hyolrochloride: reaction tmi e 4 h, concentration of hydrochloric ac id 4 m ol /L, react ion temperature 80e , the yield w as 99. 51% , it w as mi proved by 9. 5% than literature.