利用开环聚合的方法合成聚赖氨酸

论文总字数：7778字

摘 要

本论文先用赖氨酸(H-Lys(Z)-OH)与三氯甲基碳酸酯(BTC)，以四氢呋喃(THF)为溶剂，在无水无氧条件下合成N-苄氧羰基赖氨酸-N-羧基环内酸酐（Lys-NCA）, 再以α-氨基酸-N羧基环内酸酐（NCA）开环聚合法，用N，N-二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂，丙炔胺为引发剂，在常温下聚合3天。用无水乙醚沉淀后离心分离得到聚N-苄氧羰基赖氨酸(PZLL)。利用H-NMR核磁共振来确定合成产物的各个位置的氢，并通过IR红外光谱来确定产物的官能团，以此为根据确定最终产物为相应的赖氨酸多肽结构。

关键词: 赖氨酸，聚多肽，NCA开环聚合

Abstract:First,we used lysine(H-Lys(Z)-OH) and triphosgene(BTC) to synthetise N-carbobenzoxy lysine-N-carboxylic anhydride ring(Lys-NCAs) in THF, under the anhydrous and anaerobic conditions. Then the propynylamine was used as an initiator to polymerize Lys-NCAsin DMF for 3 days at room temperature via the method of ring opening polymerization. The polylysine can be precipitated by anhydrous ether via centrifugation. When etherevaporated for two days,each position of hydrogenand functional groups of the synthetic product were characterized by ¹H-NMR and FI-IR spectrum. The final structure of polylysinewas according to the spectrums above.

Keyword : lysine , peptides , ring-opening polymerization

目 录

1 前言 4

2 实验部分 4

2.1 仪器与试剂 4

2.2 实验方法与操作 5

3 实验结果与化合物的表征 6

3.1 PZLL的产率 6

3.2 熔点 6

3.3 傅里叶红外光谱（FI-IR） 6

3.3 核磁共振氢谱图（¹H-NMR） 9

结论 11

参 考 文 献 12

致谢 13

1 前言

可降解高分子材料有很多种，例如天然高分子纤维素，淀粉，蛋白质等，人工合成高分子聚氨酯，聚醚，聚碳酸酯，聚氨基酸等。

均聚氨基酸是同一种氨基酸合成的一类高分子聚合物，主链含有酰胺基团，重复单元之间靠酰胺基连接，酰胺基之间间隔一个叔碳原子。均聚氨基酸结构通式如Figure 1-1 所示。

Figure 1-1 structure of polyamino acid

聚氨基酸在相应酶的催化下可以降解成小分子氨基酸在体内代谢吸收，具有良好的生物可降解性和兼容性，因此在食品，医药领域应用日渐广泛^[1-2]。聚氨基酸可以分类为：氨基酸-非氨基酸共聚物，聚氨基酸以及假性氨基酸。常见的聚氨基酸有聚天冬氨酸（PASP），γ- 聚谷氨酸（γ- PGA），多聚鸟氨酸（PLO），ε- 聚赖氨酸（ε- PL）。聚天冬胺酸是近年来研发的一种无毒无污染的可降解水处理剂，比聚丙烯酸性能优越，阻垢分散性和生物可降解性能优异^[3]。γ- 聚谷氨酸具有极强的吸水性，是一种良好的种子包衣材料，也可作为增稠剂，保湿剂，防冻剂等应用于蔬果保鲜领域^[4-5]。多聚鸟氨酸是基因转化方法的介导物质，此植物遗传转化法称为PLO法^[6]。ε- 聚赖氨酸无毒，热稳定性好，水溶性大，是优良的生物抑菌剂，在奶制品肉类海鲜类保鲜中广泛应用^[7-8]。

均聚氨基酸主要有很多种制备方法，例如酶的发酵法和蛋白质分解法，生物提取法，微生物发酵法，以及化学合成法。其中化学合成法又可分为液相合成法和固相合成法。液相合成是在溶液中进行合成的反应，固相合成指连接在固相载体上的活性官能团与溶解在有机溶剂中的试剂之间的反应。固相合成方法最早由Merrifield在1963年提出^[9]，经过多年发展，此方法虽被广泛采用，但因合成链长短，时间长，成本高，难以批量生产，获得的最长多肽仅为50肽，因此固相合成法目前广泛应用于短肽的研究领域^[10]。碳酰氯NCA开环聚合法简便，高效，试剂廉价，产率高，可大规模生产，分子量分布可控，可以在短时间内得到高分子量的多肽，弥补了固相合成法的不足^[11]。同时，对于侧链基团的引入可以方便的获得功能化聚氨基酸材料。Hermann Leuchs在1906年第一个报道了NCA开环聚合法^[12]。NCA开环聚合法指的是α-氨基酸与三光气制备成NCA，再在引发剂作用下开环聚合得到聚多肽。NCA开环聚合的机理如Figure 1-2 所示。

Figure 1-2 mechanisation of ring-opening polymerization of NCA^[13]

伯胺机理^[14]和活性单体机理^[15]是目前研究者们广为认可的两种NCA开环聚合机理的路径。1988年，Daly用三光气（固体光气）替代光气，改进了NCA光气合成的方法^[16]。三光气毒性低于光气，并且储存运输使用过程安全，计量方便。这个改进解决了光气毒性过大的问题，现在在NCA合成领域广泛运用。

传统的NCA开环聚合法与其他高分子合成方法相比有几个较大缺点。其一是有许多副反应不可避免，如链终止链转移等，导致分子量分布较宽。其二是所做NCA单体纯度难以保证，杂质会导致链端失活，链转移或催化副反应。

影响聚氨基酸聚合度的一个重要因素是NCA单体的纯度。NCA单体合成的过程中会产生如HCl、N-氯甲酰基氨基酸等副产物，提纯的方法有重结晶法，三光气与NCA二次反应法^[17]，低温NaHCO₃水溶液和水依次洗涤法^[18]，以及在氮气保护下的无水色谱柱分离法^[19]。重结晶法并非所有NCA单体适用，色谱柱法则适用于多数NCA单体的分离。

聚赖氨酸具有优良的热稳定性和抑菌性，是良好的天然食品保鲜剂和生物防腐剂，它其他天然抑菌剂配合使用时，有明显的协同作用，可提高其抑菌能力^[20-21]。在日本，聚氨基酸已经用于肉制品，奶类，海鲜，姜磊，果酒等防腐保鲜^[8]。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：7778字