D-半胱氨酸作为一种重要的氨基酸，其合成一直是化学领域中备受关注的课题。通过深入探索合成方法和策略，我们可以揭示出合成D-半胱氨酸的秘密，为生命科学和医药领域做出重要贡献。
简介：D-半胱氨酸（D-Cysteine）是一种氨基酸，它是半胱氨酸的 D 型异构体，具有旋光性。在生物体内，它发挥着重要的生理作用，譬如参加半胱氨酸交联反应以及抗氧化作用等。在D-半胱氨酸的分子结构中，有一个巯基（-SH）和一个羧基（-COOH），在中性环境中可以形成二硫键结构。D-半胱氨酸中文别名(S)-2-氨基-3-巯基丙酸，纯净的化合物表现为米白色晶体或结晶粉末，用于医药行业和有机合。
合成：
1. 近年来,对手性药物的研究发现,D-半胱氨酸可以作为合成手性药物的原料-,天然的半胱氨酸都是 L型的,而 D型的必须人工合成。国内外报道的D-半胱氨酸的生产方法一般是先将 L-半胱氨酸消旋化,然后再拆分。氨基酸的消旋大多数是在有机酸中,在醛催化下完成的。然而,此法不能用于半胱氨酸的消旋，因为其容易和醛环合，生成2-取代四氢噻唑-4-羧酸。T.Shiraiwa等报道了先制备2-取代四氢噻唑-4-羧酸,然后再使其和羟胺反应得到 D-半胱氨酸的方法。该方法中，D-四氢噻唑-4-羧酸开环比较困难,同时还会发生消旋化。G.EWoodwad小组和JC Sheehan小组，研究表明,丙酮能够和半胱氨酸反应生成 2，2-二甲-四氢噻唑-4-羧酸,而 2,2-二甲基四氢噻唑-4-羧酸在水中很容易发生水解生成半胱氨酸。T Shimaiwa等研究表明, 2,2-二甲基四氢噻唑-4-羧酸在乙酸和丙酮的混合溶液中能够发生消旋,水杨醛的存在能够加速消旋。T Shimwa根据前述研究结果,研究并报道了以 DL半胱氨酸为原料,以 L酒石酸为拆分剂,经由2,2-二甲基四氢噻唑-4-羧酸不对称转化生成Ｄ-半胱氨酸的方法。
2.为了进一步降低 Ｄ-半胱氨酸的成本,有研究以Ｌ-半胱氨酸为原料直接生产Ｄ-半胱氨酸的方法。首先把Ｌ-半胱氨酸、Ｌ-酒石酸和丙酮在乙酸溶液中加热,然后再加入水杨醛,不对称转化形成Ｄ-2, 2-二甲基四氢噻唑-4- 羧酸-Ｌ-酒石酸盐(Ｄ-ＤＭＴ·Ｌ-ＴＡ),然后使Ｄ-ＤＭＴ· Ｌ-ＴＡ在水溶液中水解,得到Ｄ-半胱氨酸。还研究了催化剂用量、溶剂的种类和用量及反应时间对产物收率及光学纯度的影响。
2.1 催化剂的用量对不对称转化反应的影响
研究结果为当水杨醛的用量在10%范围内, 其催化是主要作用,随着用量的增加,Ｄ-半胱氨酸光学纯度增大。但是当水杨醛的用量大于10%,副反应的影响越来越明显,产物光学纯度反而有所降低。
2.2 反应时间对不对称转化和水解反应的影响
研究结果为随反应时间的延长,Ｄ-ＤＭＴ·Ｌ-ＴＡ 和Ｄ-半胱氨酸的收率和光学纯度都明显增大, 8ｈ以上达到最佳；继续延长反应时间,收率和光学纯度都不再增加。
2.3 以Ｌ-半胱氨酸为原料,在10%水杨醛催化下, 在冰乙酸和丙酮的混合溶剂中,通过不对称转化制备Ｄ-半胱氨酸,收率和光学纯度分别可达到 54.60%和99.0%,有望用于Ｄ-半胱氨酸的工业化生产。
参考文献：
[1]. 陈昌义, D-半胱氨酸.
[2]. 周锡樑等, D-半胱氨酸盐酸盐制备研究. 氨基酸和生物资源, 2007(01): 第39-41页.
[3]. 喻明军等, L-半胱氨酸不对称转化制备D-半胱氨酸新工艺. 应用化工, 2007(05): 第488-490页.
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