L-脯氨酸 L-Proline

编号系统

CAS号：147-85-3

MDL号：MFCD00064318

EINECS号：205-702-2

RTECS号：TW3584000

BRN号：80810

PubChem号：24898097

物性数据

1. 性状：无色结晶

2. 密度（g/mL,20℃）：1.186

3. 熔点（ºC）：221

4. 比旋光度（º）：-85º

5. 溶解性：易溶于水和乙醇，不溶于丁醇及乙醚。

毒理学数据

暂无

生态学数据

该物质对环境可能有危害，对水体应给予特别注意。

分子结构数据

1、  摩尔折射率：27.90

2、  摩尔体积（cm³/mol）：96.9

3、  等张比容（90.2K）：249.0

4、  表面张力（dyne/cm）：43.4

5、  极化率（10^-24cm³）：11.06

计算化学数据

1.疏水参数计算参考值（XlogP）:无

2.氢键供体数量:2

3.氢键受体数量:3

4.可旋转化学键数量:1

5.互变异构体数量:无

6.拓扑分子极性表面积49.3

7.重原子数量:8

8.表面电荷:0

9.复杂度:103

10.同位素原子数量:0

11.确定原子立构中心数量:1

12.不确定原子立构中心数量:0

13.确定化学键立构中心数量:0

14.不确定化学键立构中心数量:0

15.共价键单元数量:1

性质与稳定性

1. 常温常压下稳定。

2. 禁配物：强氧化剂。

3. 存在于烟叶、烟气中。

贮存方法

冷冻干燥保存。

合成方法

1. 明胶、干酪素之类蛋白质的水解物，用离子交换树脂处理，再用苦味酸或雷因克特盐(Reineckeatesalt)处理中性氨基酸部分，仅使L-脯氨酸沉淀，最后用无水乙醇加异丙醇重结晶而得。
由嗜乙酰乙酸棒杆菌(Corynebacteriumacetoacidophilum)XQ-3(由无锡轻工大学中央研究所选育)以氯化铵为氮源经发酵而得。产酸率约60g/L。

2. L-脯氨酸有两种制法。 一是直接发酵法， 利用葡萄糖和黄色短杆菌变异株或谷氨酸棒杆菌野生株，经微生物发酵获得L-脯氨酸； 二是化学合成法，以谷氨酸为原料， 与无水乙醇在硫酸催化下发生酯化， 并加入三乙醇胺将氨基硫酸盐游离出来，得谷氨酸-δ-乙酯。 再用金属还原剂硼氢化钾还原谷氨酸-δ-乙酯，得脯氨酸粗品， 最后对其分离纯化可得粗制脯氨酸。

小试工艺
酯化 称取L-谷氨酸147g, 投入三颈瓶中， 加入无水乙醇1L， 搅拌冷却至0℃, 再滴加H2SO4 80ml, 于0-5℃搅拌反应1h, 室温继续反应1h, 反应全部变清。 在20℃下滴加三乙胺至pH为8-8.5, 析出白色结晶，在室温下再搅拌1h, 静置冷却5℃过滤， 取结晶， 用95%乙醇洗涤， 抽干后真空干燥，得谷氨酸-δ-乙酯约141g。熔点178-180℃, 收率80%-83%。 [α]32D+29.8 (C=1g/ml 10% HCl)。
还原 在三颈瓶中投入谷氨酸-δ-乙酯175g， 加入蒸馏水875ml, 搅拌冷却至5℃, 再分次加入KBH4 53.9g, 约1h加完， 室温再反应1h, 保温50℃反应3h。冷却至0℃， 加入6mol/L HCl调至pH4, 过滤取滤液， 即得粗品L-脯氨酸水溶液。
分离纯化
离子交换树脂-氧化铝柱色谱分离法 将粗品L-脯氨酸水溶液，以4ml/min的流速进入装入732-H+型树脂交换柱中(1g 酸投料需10ml树脂）。 先用蒸馏水冲洗至中性，再用1mol/L氨水洗脱， 收集含L-脯氨酸段的洗脱液（用硅胶G薄层色谱控制）。 将洗脱液减压浓缩至干， 再用少量水溶解后，将其进入中性氧化铝色谱柱中，再以60%乙醇水溶液洗脱（还是用硅胶G薄层色谱控制）。 收集的洗脱液减压浓缩至干，再以无水乙醇洗涤数次， 稍冷后再加入无水乙醚，冷却过滤取结晶， 真空干燥， 得L-脯氨酸。熔点220-222℃（分解），收率28%左右。 [α]24D-82.4 (C=1g/ml, H2O)。
五氯酚沉淀解吸分离法
成盐 将粗品制脯氨酸水溶液置于反应瓶中， 加热至50℃时滴加五氯酚乙醇溶液 (0.111mol/70ml乙醇)， 并保温搅拌5h后， 让冷却至0℃， 过滤取结晶， 用少量冰水洗涤， 抽干， 干燥后得复盐，熔点240-242℃， 沉淀率95%。
解析 将复盐38.4g, 投入三颈瓶中， 加入蒸馏水200ml, 氨水20ml， 室温搅拌8h, 冷却至0℃后过滤取滤液，将滤液减压浓缩， 加入蒸馏水100ml, 过滤取滤液， 加入活性炭脱色。乙醚提取， 分出水层， 继续浓缩至干， 用无水乙醇脱色数次， 再加少量无水乙醇湿润， 加入2倍量无水乙醚， 冷却结晶，过滤取结晶， 真空干燥， 得L-脯氨酸成品。
放大生产工艺
酯化 将L-谷氨酸15kg, 无水乙醇100L投入200L反应罐中， 冷却至0℃，搅拌条件下滴加浓H2SO4 8.1L, 保持0℃， 搅拌反应1h, 再保温25℃搅拌反应1h后，加入三乙胺使pH为8.0-8.5。 搅拌1h, 出现白色沉淀。 冷却至5℃， 过滤取沉淀， 用50L95%乙醇洗涤， 沉淀于50℃真空干燥， 得L-谷氨酸-δ-乙酯。
还原 将所得L-谷氨酸-δ-乙酯投入100L反应罐中， 加水70L， 搅拌冷却至5℃, 于1h内分次加完4.3kg KBH4， 加热保温200℃， 搅拌反应1h, 再升温50℃， 搅拌反应3-4h, 冷却至0℃， 以6mol/L的HCl调pH至4.0, 过滤取滤液得L-脯氨酸粗品溶液。
沉淀 将L-脯氨酸粗品溶液投入100L反应罐中，加热至50℃， 在不断搅拌下缓缓加入7L 1.5mol/L的五氯酚乙醇溶液，保温50℃反应5h后， 冷却至0℃析出结晶， 过滤取结晶， 抽干， 得复盐。
解析、精制 将复盐投入100L反应罐内， 加入3%氨水20L， 室温搅拌反应7-8h后， 降温至0℃过滤，沉淀用少量冰水洗涤， 抽干， 洗液和滤液合并， 再减压浓缩至干， 用10L去离子水搅拌溶解，过滤取滤液， 并加入0.5%活性炭， 加热70℃搅拌脱色1h， 过滤取滤液， 让其冷却至0℃， 加等体积乙醚萃取， 分出水层， 减压浓缩至干，加10L无水乙醇脱水3次， 抽干， 沉淀加2L无水乙醇搅匀，再加10L乙醚，冷却至0℃， 过滤取沉淀， 真空抽乙醚， 80℃烘干， 得L-脯氨酸成品。

3. 以明胶为原料用酸水解后经离子交换树脂柱层析而得。

4. 烟草：BU，22；FC，21。

用途

1. 用于生化研究，医药上用于营养不良、蛋白质缺乏症、肠胃疾病、烫伤及术后蛋白质的补充等。

2. 营养增补剂。风味剂，与糖共热发生氨基-羰基反应，可生成特殊的香味物质。按我国GB 2760-86规定可用作香料。

3. 用于氨基酸注射剂、复合氨基酸输液、食品添加剂、营养增补液等。

4. 医药原料及食品添加剂。

5. 脯氨酸本身具有手性，因此在一些天然产物的全合成中，常用作手性先导试剂；同时，作为一种具有光学活性的辅助剂，脯氨酸在不对称全合成中发挥着重要的作用^[1]。

不对称催化  在以脯氨酸为手性催化剂时，羰基化合物可以发生不对称Michael反应，产物为β-羟基醛(或酮) (式1)^[2~4]。

在L-脯氨酸催化下，亚硝基化合物可与羰基化合物发生α-胺氧化反应 (式2)^[5,6]。

L-脯氨酸同样可以催化不对称Diels-Alder反应 (式3)^[7]。

此外，作为不对称合成的手性催化剂，L-脯氨酸还可催化Aldol^[8~10]、α-氨基化^[11,12]、α-烷基化^[13]等反应。

催化碳-碳和碳-氮的合成  除了可以作为手性催化剂催化不对称合成，脯氨酸还可以作为铜的配体，催化碳-碳键 (式4)^[14]、碳-氮键 (式5)^[15]的形成。

肽键的形成  L-脯氨酸与其它氨基酸类似，同样可以形成肽键 (式6)^[16]，并且由于L-脯氨酸分子中氨基与羧基处于顺式结构，有利于环肽的形成。

安全信息

危险运输编码：暂无

危险品标志：易燃

安全标识：S22 S24/25

危险标识：暂无

文献

1. L-Proline 催化不对称合成反应综述见：List, B. Tetrahedron, 2002, 58, 5573. 2. Mase, N.; Tanaka, F.; Barbas III, C. F. Angew. Chem., Int. Ed., 2004, 43, 2420. 3. Fonseca, M. T. H.; List, B. Angew. Chem., Int. Ed., 2004, 43, 3958. 4. List, B.; Pojarliev, P.; Martin, H. J. Org. Lett., 2001, 3, 2423. 5. Bøgevig, A.; Sundén, H.; Córdova, A. Angew. Chem., Int. Ed., 2004, 43, 1109. 6. Hayashi, Y.; Yamaguchi, J.; Sumiya, T.; Shoji, M. Angew. Chem., Int. Ed., 2004, 43, 1112. 7. Ramachary, D. B.; Chowdari, N. S.; Barbas III, C. F. Angew. Chem., Int. Ed., 2003, 42, 4233. 8. List, B.; Pojarliev, P.; Martin, H. J. Org. Lett., 2001, 3, 2423. 9. Northrup. A. B.; Mangion, I. K.; Hettche, F.; MacMillan, D. W. C. Angew. Chem., Int. Ed., 2004, 43, 2152. 10. List, B.; Lerner, R. A.; Barbas, C. F. J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 2395. 11. Kumaragurubaran, N.; Juhi, K.; Zhuang, W,; Bøgevig, A.; Jørgensen, K. A. J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 6254. 12. Chowdari, N. S.; Ramachary, D. B.; Barbas III, C. F. Org. Lett., 2003, 5, 1685. 13. Vignola, N.; List, B. J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 450. 14. Xie, X.; Cai, G.; Ma, D. Org. Lett., 2005, 7, 4693. 15. Zhang, H.; Cai, Q.; Ma, D. J. Org. Chem., 2005, 70, 5164. 16. Kubik, S.; Goddard, R. J. Org. Chem., 1999, 64, 9475. 17.参考书：现代有机合成试剂<性质、制备和反应>；胡跃飞 付华 编著；化学工业出版社；ISBN 7-5025-8542-7 18. Noguchi M, Satoh Y, Nishida K, et al. Agric. Biol. Chem., 1971, 35: 65-70. 19. Sason M, Matsuyama S. Nippon Sembai Kosha Chuo Kenkyusho Kenkyu Hokoku, 1978, 120: 1-6. 20. Smith Jr W T, Haidar N F, Patterson J M. Tob. Sci, 1975, 142-144.

备注

暂无

表征图谱