聚天冬氨酸合成
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以马来酸酐与氨水为原料热缩聚法合成聚天冬氨酸作者:胡海云来源:《中国科技博览》2009年第01期[摘要]以马来酸酐与氨水为原料热缩聚法合成聚天冬氨酸(PASP),采用正交法考察物料比、反应时间、干燥温度和脱水环化温度对收率和分子量的影响。
实验结果表明,该热缩聚法合成的最佳条件是:马来酸与氨水的加料摩尔比为1:1.3,干燥温度为180℃,干燥时间为1.5小时,脱水环化温度为210℃(对于9.81g马来酸)。
[关键词]聚天冬氨酸热缩催化聚合收率正交实验中图分类号:TQ 文献标识码:A 文章编号: 1009-914X(2009)01(a)-0103-02聚天冬氨酸(Polyaspartic acid,PASP)是一种受到国内外重视的绿色阻垢剂,它不含磷,无毒,能生物降解,是一种具有生物活性的高分子材料。
PASP的应用范围很广,尤以相对分子量为4000-20000的应用更为广泛,在水溶液中能有效阻止难溶解盐类沉淀和结垢,延缓金属腐蚀,同时它也是生物可降解物质。
近年来,聚天冬氨酸也广泛用于工业水处理、农药、医药、日用化学品等行业。
目前PASP的合成过程主要分三个步骤:先由原料合成中间体聚琥珀酰亚胺(PSI),然后PSI 水解制取聚天冬氨酸或盐;最后是聚天冬氨酸或盐的分离与纯化。
PSI的合成是最关键的步骤,不同的合成方法和反应条件不仅影响PASP的产率和纯度,而且影响产物的结构和摩尔质量,进一步影响聚天冬氨酸的性质、性能和用途。
PSI的合成方法按原料不同分两类:一类是以生化产品L-天冬氨酸(L-ASP)为原料,直接进行热缩聚合。
另一类是使用化工产品C4二元酸,如马来酸酐、马来酸或富马酸作为基本原料与无机铵或有机胺类化合物进行化学反应生成DL-天冬氨酸( DL-ASP),然后再进一步缩合聚合。
第一类方法阻垢缓释性能好,但成本较高,本实验是以常见化学试剂马来酸酐和氨水为主要原料,探讨并优化了一种工艺简单、成本低廉、信价比高的合成PASP方法。
水处理剂聚天冬氨酸的合成谢艳春(内蒙古伊泰煤制油有限责任公司,内蒙古准格尔旗 010300) 摘 要:本文介绍了具有较高阻垢活性、良好生物降解性、无毒性的被誉为绿色阻垢剂的聚天冬氨酸的合成。
以马来酸酐为原料固相熔融法合成聚天冬氨酸。
关键词:聚天冬氨酸;阻垢剂;合成 中图分类号:T Q085+.412 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)16—0083—02 聚天冬氨酸(PASP)是一种水溶性氨基酸聚合物,相对分子量分布很宽。
除具有水溶性聚羧酸的性质外,还以其可贵的可生物降解性、无毒、无污染、不破坏环境的优良特性,受到人们越来越多的关注。
聚天冬氨酸作为水处理的新型绿色化学品,是一种从原料、制备过程到最终产品均对人体和环境无害的易生物降解的水处理药剂,它的可生物降解性使其成为特别有价值的水处理剂。
使用后的PASP可高效、稳定地被微生物、真菌降解为对环境无害的终产物。
作为阻垢剂特别适用于抑制冷却水、锅炉水及反渗透膜处理中的碳酸钙、硫酸钙的成垢。
1 主要试剂和仪器设备1.1 主要试剂及规格顺丁烯二酸酐、碳酸铵、氢氧化钠、氢氧化钾、无水乙醇、乙二酸四乙酸二钠、无水氯化钙、无水碳酸氢钠、N,N-二甲基甲酰胺、无水氯化钾1.2 主要仪器设备T G328A电子分析天平、81-2型集热式恒温磁力搅拌器、磨口四口烧瓶、pHS-2C型精密酸度计、DGS20 2型电热干燥箱、Nexus670型傅立叶变换红外光谱仪。
2 聚天冬氨酸(PASP)的合成步骤 站控层的主要任务是:通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息,不断刷新实时数据库,按时登录历史数据库;按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心;接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行;具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能;具有(或备有)站内当地监控,人机联系功能,如显示、操作、打印、报警,甚至图像,声音等多媒体功能;具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态,在线修改参数的功能;具有(或备有)变电站故障自动分析和操作培训功能。
新型减水剂——聚天冬氨酸的合成及减水效果研究摘要:减水剂是混凝土工程中使用量最大,且应用最广泛的一种外加剂,本论文通过化学方法合成了A、B、C三种不同分子量的聚天冬氨酸,探索将其作为一种减水剂进行了研究。
结果表明:聚天冬氨酸减水效果明显,对不同品种水泥和掺合料的适应性强,掺料饱和点低和合成工艺简单等优点,拥有作为新一代减水剂的诸多潜力。
关键词:聚天冬氨酸;减水剂;合成;适应性;胶凝材料0 引言如今聚羧酸系减水剂占据大部分减水剂市场,但是,其对不同水泥适应性较差[1],给混凝土工程的统一性带来了较大繁琐,也导致成本的增加,所以,本文根据聚天门冬氨酸的特殊结构和多样化的性能,尝试将聚天冬氨酸作为一种新型的减水剂进行研究。
聚天门冬氨酸(Polyaspartic Acid缩写为PASP)是一种氨基酸的聚合物,绿色、无污、环保,属于生物高分子材料[2],其分子量为一千至数十万,它是由聚琥珀酰亚胺(PSI)在碱性条件下断裂环内C-N,N原子与一个H原子相结合,而-C=O则可以与-OH结合形成羧酸基。
聚天冬氨酸的应用特别广泛,因其具有螯合钙、镁、铜、铁等多价金属离子,所以作为一种新型绿色水处理剂应用到工业循环冷却水处理领域中[3];聚天冬氨酸可以富集氮,磷,钾及微量元素供给植物,所以可以作肥料增效剂;它可以与交联剂反应进一步合成超强吸水剂,所以可以将其应用到卫生领域,还可以作为洗涤剂等[4]。
聚天冬氨酸具有良好的发展前景[5],但是,目前国内还没有应用于减水剂领域中的先例,所以本课题是聚天冬氨酸在一个全新领域的探索研究和应用前景展望。
1 试验原材料水泥:选择标准、冀东、金隅鼎鑫三种水泥作为研究,其性能符合 GB 175-2017《通用硅酸盐水泥》水:采用地下水,其性能符合JGJ 63-2011《混凝土用水标准》聚天冬氨酸:为试验室自己合成,其化学性能符合GB 8076-2008《混凝土外加剂》要求。
如表1-1,为合成聚天冬氨酸的原材。
聚天冬氨酸的生产及应用分析李峰1,李更辰2,邢振平1(1、石家庄开发区德赛化工有限公司;2、石家庄铁道大学材料科学与工程学院)摘要:论文综述了以L-天门冬氨酸为原料或以马来酸酐及其衍生物为原料生产聚天冬氨酸工艺,分析了聚天冬氨酸应用领域及市场需求,概括了国内外工业化生产规模及研究现状,比较了国内外产品差距,分析了国内聚天冬氨酸生产现状,指出国内提高聚天冬氨酸品质需要研究的方向。
关键词:聚天冬氨酸、水处理、阻垢、缓蚀1、聚天冬氨酸的产品意义聚天冬氨酸(Polyaspartic acid)是一种氨基酸的聚合物,天然存在于软体动物和蜗牛类的壳内[1]。
天门冬氨酸分子中的胺基和羧基缩合后形成酰胺键,构成大分子主链,另一个羧基则分布在主链的两侧。
在聚天冬氨酸大分子中含有丰富的酰胺键、羧基等活性基团。
酰胺键的化学稳定性较高,高温不易分解;另一方面酰胺键也是肽键,具有生物活性。
羧基在水中电离形成羧基负离子,它能与多种离子发生络合反应,使聚天冬氨酸在水溶液中具有很高的化学活性。
在聚天冬氨酸每个结构单元中,有4个氧原子和1个氮原子,氧和氮原子极易与水分子形成氢键,使其具有很好的亲水性和水溶性[2]。
聚天冬氨酸特殊的分子结构决定了它具有以下特征:⑴分散性低分子量的聚天冬氨酸具有很好的分散能力,能够分散水溶液中各种颗粒物质,如CaCO3、CaSO4、BaSO4、Fe2O3、粘土、Ca3(PO4)2等[2]。
⑵缓蚀性低分子量的聚天冬氨酸具有阻止碳钢、铜等腐蚀的能力,是一种良好的缓蚀剂,特别适用于防止采油管线中二氧化碳引起的腐蚀[2]。
⑶吸湿性聚天冬氨酸很容易潮解,有很强的吸水性,并能保持水份,大分子量的聚天冬氨酸可用作吸水树脂[2]。
⑷生物降解性聚天冬氨酸的类蛋白质结构决定了它有很好的生物可降解性。
根据OECD301B 标准,对聚天冬氨酸的生物降解性进行了研究。
结果证明,聚天冬氨酸10d内的降解率超过18.8%,28d内生物降解率达到73%,是易生物降解物质[2]。
第蒹蓠荤;背发酵科技通讯聚天冬氨酸的开发与应用进展汪多仁(中国石油吉林石化公司吉林132101)摘要:全文介绍了聚天冬氨酸的性能,生产的主要技术路线与最佳的操作条件及有关进展情况。
对现工业化运行的主要天冬氨酸生产工艺的技术特点进行了具体的分析和总结,阐述了国内外研究开发的现状与发展趋势。
并探讨了扩大应用范围等前景与市场需求。
关键词:聚天冬氨酸开发应用1理化性质聚天冬氨酸(简称P A SP)分子式C4H6N0,(C。
H sN O。
)C。
H s N O。
,具有类似蛋白质的酰胺键结构是一种可生物降解的绿色高分子化合物,与环境具有良好的生物相容性。
PA SP对环境没有毒性,将PA SP调节pH值为8,在活性污泥中,28d后降解83%,微生物降解后释放出的C O:量不低于葡萄糖,生物降解性非常好。
毒性:利用昆明种小鼠急性毒性实验、A m es 实验、小鼠骨髓嗜多染红细胞微核实验研究PA SP 的一般毒性与致突变性,结果显示:PA SP既无毒性也无致突变作用。
这为安全使用提供了依据。
2工艺开发目前,研究比较多的P A SP的合成方法有4种:L一天冬氨酸的热缩聚合;L一天冬氨酸的催化聚合;马来酸酐(M A)与氨水先进行化学反应,然后进行缩合聚合;马来M A与铵盐或胺类物质反应并直接进行聚合。
2.1微波法例1将4.859聚丁二酰亚胺、2029N,N’一二甲基甲酰胺(D M F)放入100m l烧瓶中,搅拌使固体物料溶解,另外用少许蒸馏水将1.469的L一赖氨酸和O.49氢氧化钠分别溶解,然后混合,将混合液在搅拌下加入到聚丁二酰亚胺溶液中,然后将此混合均匀的溶液放人装有回流装置的微波炉中,在功率120W下加热2.5r ai n冷却至室温后,加入50m l无水甲醇析出产物,用约50m l无水甲醇洗涤3次,过滤、干燥得中间产物。
将中间产物I放人烧杯中,加入10m l水使之成为悬浮液,然后在室温及搅拌下滴加25m l 2m ol/L的氢氧化钠水溶液,控制体系pH值为11~12,直至反应体系成黄色澄清液体(约需1h)。
环保型阻垢剂聚天冬氨酸的合成及性能评价I. 前言- 环境污染对人类健康和生态环境的危害- 发展环保型阻垢剂的重要性及其应用前景- 本文旨在研究聚天冬氨酸作为环保型阻垢剂的合成及性能评价II. 合成聚天冬氨酸- 聚天冬氨酸的化学结构及合成方法- 实验步骤及条件- 反应机理III. 聚天冬氨酸的性能表征- IR、NMR、UV及荧光光谱表征- 热重分析及热稳定性测试- 石油和水中的分散性能测试- 阻垢性能测试IV. 对比实验与应用前景- 常规阻垢剂和聚天冬氨酸对比实验- 聚天冬氨酸的环保性能及应用前景V. 结论- 本文成功合成了聚天冬氨酸作为环保型阻垢剂- 聚天冬氨酸具有优异的性能表现- 聚天冬氨酸作为一种新型环保阻垢剂,具有广泛的应用前景参考文献I. 前言环境污染已成为人们关注的焦点问题,不仅会影响人类的健康,还会对生态环境带来不良影响。
防止环境污染变得尤为重要,其中阻垢剂作为一项关键技术应用于工业生产领域中,已经成为必要的任务。
随着人工化进程的加快,阻垢剂的应用范围也在不断扩展,以保证生产效益和生态环境的协调发展。
阻垢剂是一种在工业和生活中用于防止污垢、沉淀和水垢在设备表面形成的化学物质。
在许多工业领域中,例如石油化工、电力、机械、动力、建筑材料等领域,都广泛使用了阻垢剂。
然而,传统的阻垢剂一般采用有害化学物质,对环境造成污染,被广泛应用之后对人体健康和生态环境构成了严重威胁。
因此,发展环保型阻垢剂已成为一个重要的趋势。
聚天冬氨酸是一种天然的无毒生物高分子,具有良好的柔软性、透水性和吸水性能。
在环保领域的研究和应用中,聚天冬氨酸的合成和性能评价尤为重要。
因此,本文旨在研究聚天冬氨酸作为环保型阻垢剂的合成及性能评价。
本文将从合成聚天冬氨酸的方法、实验步骤、反应机理,以及聚天冬氨酸的性能表征,对其进行深入探究。
针对现有阻垢剂的应用现状进行对比实验,考察聚天冬氨酸作为阻垢剂的环保性能及其应用前景。
旨在提出聚天冬氨酸作为一种具有广泛应用前景的环保型阻垢剂推广使用,以便推动环境保护的发展和实践。
聚天冬氨酸1. 什么是聚天冬氨酸?聚天冬氨酸(Polyaspartic acid,简称PASP)是一种由多个重复单元组成的生物大分子。
它是由α-天冬氨酸(aspartic acid)单元通过碳-碳键连接而成的聚合物。
聚天冬氨酸具有多种特殊的化学性质和应用领域,因此在科学研究和工业生产中受到广泛关注。
2. 聚天冬氨酸的结构式Polyaspartic AcidPolyaspartic Acid如上图所示,聚天冬氨酸的结构式表明了其由多个α-天冬氨酸单元通过碳-碳键连接而成。
每个α-天冬氨酸单元包含一个羧基(COOH)和一个胺基(NH2),它们通过缩水反应形成了一个肽键。
整个聚合物具有线性链状结构,并且可以根据需要进行控制分子量和分子量分布。
3. 聚天冬氨酸的特性3.1 高分子量和高分子量分布聚天冬氨酸可以通过控制反应条件和配比来调节其分子量和分子量分布。
通常情况下,较高的反应温度和较高的催化剂浓度会导致较高的聚合度,从而得到高分子量的聚天冬氨酸。
此外,通过选择适当的引发剂和控制剂,还可以实现狭窄的分子量分布,从而获得更加均一的聚合物。
3.2 生物相容性由于聚天冬氨酸是由天然氨基酸构建而成,其结构与人体内生物大分子非常相似。
因此,聚天冬氨酸具有良好的生物相容性,并且不会引起明显的免疫反应或毒性效应。
这使得聚天冬氨酸在生物医学领域中具有广泛的应用前景。
3.3 水溶性与许多其他高分子材料不同,聚天冬氨酸在水中具有良好的溶解性。
这是由于其结构中含有大量带电离子基团(羧基和胺基),使得聚天冬氨酸能够与水分子形成氢键和离子键。
这种水溶性使得聚天冬氨酸在水处理、涂料、染料和医药等领域中得到广泛应用。
3.4 可控释放性聚天冬氨酸的分子结构中含有大量的羧基和胺基,这些官能团可以与其他物质发生化学反应。
通过引入特定的官能团或改变反应条件,可以将药物、染料、催化剂等功能性物质连接到聚天冬氨酸上,并实现可控释放。
这种可控释放性使得聚天冬氨酸在药物输送、缓释肥料等领域具有重要应用价值。
聚天冬氨酸及其衍生物012009165 李杰(一)聚天冬氨酸聚天冬氨酸(PASP)是一类研究较多的合成聚氨基酸,具有很好的生物相容性和可生物降解性。
水溶性聚天冬氨酸是一种有效的阻垢剂和分散剂,易生物降解。
活性实验表明,在应用上其性能与聚丙烯酸一致,是聚丙烯酸的良好取代品。
1.结构与制备方法PASP具有两种构型,即α和β构型,结构如下:天然聚氨基酸中的PASP片段是以α构型存在的,合成的PASP通常是两种构型的混合物。
制备PASP的方法主要有两种:一种方法是NCA (N-carboxyan-hydride)法;另一种方法是琥珀酰亚胺中间体破解,这是目前合成PASP的主要方法。
聚天冬氨酸的合成途径主要分三个步骤:先由天冬氨酸或马来酸酐、马来酸铵盐等热缩合合成中间体聚琥珀酰亚胺(polysuccinimide,PSI);然后,聚琥珀酰亚胺水解制取天冬氨酸盐;最后,聚天冬氨酸盐进行分离与纯化。
中间体聚琥珀酰亚胺的合成是关键的步骤,不同的合成方法和反应不仅影响聚琥珀酰亚胺的产率和纯度,而且影响产物的结构和摩尔质量,从而影响聚天冬氨酸的性质、性能和用途。
目前,研究比较多的聚琥珀酰亚胺的合成方法有以下4种;①L-天冬氨酸的热缩合;②L-天冬氨酸的催化聚合;③马来酸酐与氨水先进行化学反应,然后进行缩合聚合;④马来酸酐与铵盐或胺类物质反应并直接进行聚合。
天冬氨酸的热缩合的制备反应式如下:制取高分子量的聚天冬氨酸的方法:将天冬氨酸溶于浓H3PO4中,180℃减压缩合得高分子量的琥珀酰亚胺,再用中性、弱酸性、碱性等基团开环。
所用的溶剂有二异丁酮、环碳酸酯等。
若将天冬氨酸与少量磷酸溶于1,3,5—三甲基苯与环丁砜混合溶剂中制备中间体,不需要分离就可以进一步缩合得琥珀酰亚胺。
不同制备方法得到的PASP的性能有一定的差别,如磷酸催化天冬氨酸热缩合得到聚天冬氨酸比从马来酸酐出发缩聚制备聚天冬氨酸的生物降解性要好,28天后几乎全部降解,而天冬氨酸本体热缩聚得到聚天冬氨酸生物降解性能最差,2+28天后仅50%被降解。
文献综述高分子材料与工程聚天冬氨酸的合成研究现状:聚天冬氨酸(Polyaspartic acid缩写PASP)原为一种天然存在于软体动物和蜗牛壳中的氨基酸聚合物,近年来人们受此类动物的代谢启发而研制成功的一种水溶性生物高分子材料。
由于氨基酸具有像蛋白质一样的酰胺基团,可以完全生物降解,而PASP 是一种带有羧酸侧链的氨基酸,既能生物降解,又具有螯合分散等功能。
PASP的最大特点是可生物降解、无毒、不破坏生态环境,可完全降解为对环境无害的终产物,替代许多对环境有害的化学品,被人们誉为“绿色”产品,在工业、农业、医药等方面都具有非常广泛的用途。
由于近年来人们对环保问题日益关注,其中以美国、德国和日本等国的化学公司对PASP的研究最为活跃,美国的Donlar公司和德国的Bayer公司等都有工业装置投入生产。
随着全球环保意识的不断加强,人类回归自然,保护生态平衡的愿望愈来愈强烈,PASP有着不可估量的应用前景。
合成聚天冬氨酸的原料主要有二类,一类以L一天冬氨酸为原料,另一类以马来酸配及其衍生物为原料。
主要成果表现在以下各领域;1、水处理领域:1)阻垢剂研究表明,聚天冬氨酸对碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸惚等的阻垢性能优异。
而且聚天冬氨酸可耐高温,热稳定性好,是一种可应用于高温水系统的水处理剂。
PASP还具有淤渣分散性能,可使少量可能沉积在传热面和流动缓慢部位的轻基磷石灰、氢氧化镁或硅酸镁等淤渣分散于水中,而且抑制氧化铁沉积的能力也优于聚丙烯酸和聚马来酸。
2)缓蚀剂PASP对碳钢、黄铜等表现出优良的缓蚀保护能力。
在人造海水中的黄铜腐蚀实验表明,PASP浓度仅为50mg/L时缓蚀率就可达81%。
PASP不仅在单独使用时具有良好的阻垢缓蚀效果,在与其它阻垢缓蚀剂如锌盐、钨酸盐、铝酸盐、硼酸盐及苯并三氮啤、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸等复配时,协同作用可明显提高阻垢缓蚀效果。
2、医学领域:PASP的降解性、无毒性以及多梭基结构使之可作为药物载体、组织工程材料及杀菌剂等。
固体酸式催化剂催化合成聚天冬氨酸的研究张冰如;胡伟;李风亭【摘要】以L-天冬氨酸为原料,采用自制固体酸式催化剂TJ101,热缩聚合合成聚天冬氨酸(PASP),并研究了催化剂加入量和催化温度对PASP产率的影响,确定聚合反应的最佳条件:反应温度为200 ℃,催化剂与物料质量比为1∶10,聚合时间为6h.探讨了固体酸式催化剂对产物颜色的影响,实验中发现,在固体酸式催化剂存在下合成聚天冬氨酸的色度较低,纯度较高.%Using L-aspartic acid as raw materials,and home-made solid acidic catalyst TJ101,polyaspartic acid (PASP) has been synthesized by thermal poly condensation. The effects of catalyst dosage and catalyzing temperature on PASP productivity are studied. The optimal reaction conditions are as follows: re action temperature is 200 ℃, mass ratio of catalyst and material L-aspartic acid is 1:10 and polymerization time is 6 h. The effect of solid acidic catalyst on the color of products is discussed. It is found in experiments that in the presence of the solid acid catalyst, the synthesized polyaspartic acid are of high purity with a lighter chroma.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2012(032)005【总页数】3页(P76-78)【关键词】热缩聚合;固体酸式催化剂;聚天冬氨酸【作者】张冰如;胡伟;李风亭【作者单位】同济大学环境科学与工程学院,污染控制与资源化国家重点实验室,上海200092;同济大学环境科学与工程学院,污染控制与资源化国家重点实验室,上海200092;同济大学环境科学与工程学院,污染控制与资源化国家重点实验室,上海200092【正文语种】中文【中图分类】TQ085聚天冬氨酸(PASP)是一种具有优异阻垢缓蚀性能的高分子聚合物,其不含磷、无毒、易生物降解〔1〕,可改变钙盐的晶体结构〔2〕,用来阻碳酸钙垢、硫酸钙垢等〔3〕,还可阻止金属腐蚀〔4〕。
毕业论文文献综述应用化学聚天冬氨酸的合成及表征一、聚天冬氨酸的研究现状和前景:随着经济社会的发展,水溶性高分子材料的应用量逐年增加, 比如在工业冷却水循环系统中,一般要加入水处理剂以控制结垢、腐蚀等问题,而聚丙烯酸和聚丙烯酰胺类水处理剂的阻垢效果虽好,却不能生物降解,造成严重的环境问题。
因此,可生物降解的水溶性高分子材料成为近年来的研究热点。
国外成功开发的水处理剂聚天冬氨酸( Polyaspartic acid ,简称PASP)就是这样一类“绿色”产品。
聚天冬氨酸天然存在于软体动物和蜗牛类的壳中,是由天冬氨酸(Aspartic acid ,简称ASP) 单体的氨基和羧基缩水而成的聚合物,具有类似蛋白质的酰胺键结构,可完全生物降解成对环境无害的终产物,无毒无污染,是一类对环境友好的绿色聚合物[1]。
是受海洋动物代谢过程启发而开发成功的一种绿色阻垢剂,特别适用于抑制冷却水、锅炉水及反渗透膜处理中的碳酸钙等的成垢[2]。
使用聚天冬氨酸可高效、稳定地被微生物降解为对环境无害的终产物,具有很好的生物降解性,无毒无污染,是公认的绿色聚合物和水处理剂的更新换代产品。
研究证明,水溶性聚天冬氨酸具有阻垢、缓蚀、分散、螯合、保湿等多种功能[3],市场前景很好,经济效益和社会效益非常可观。
20世纪90年代初自美国Donlar 公司开发成功以来,聚天冬氨酸的合成及应用已经成为各发达国家竞相研究的热点[4],美国、德国已相继建成了较大规模的生产装置并成功运转[5-6]。
国内对聚天冬氨酸的研究还处于起步阶段[7]。
二、研究方法及合成思路:聚天冬氨酸是天冬氨酸单体的氨基和羧基缩水而成的聚合物。
它的分子链的形式可有两种:聚天冬氨酸的合成目前主要有两条工艺路线:一是以L-天冬氨酸为原料的热缩合法二是以马来酸或马来酸酐为原料的合成法。
1、L-天冬氨酸热缩聚以L-天冬氨酸为原料,采用固相、液相或在分散介质中热缩聚,制得环状的聚琥珀酰亚胺(PSI)[8],然后在碱性条件下水解即得PASP。
聚天冬氨酸脂肪族聚脲的合成方法
聚天冬氨酸脂肪族聚脲,又称聚脲酰胺,是一种聚合物。
以下是一种合成聚天冬氨酸脂肪族聚脲的常用方法:
1. 首先准备反应物,包括脂肪族二异氰酸酯、天冬氨酸、活性催化
剂和溶剂。
2. 在干燥无水条件下,将脂肪族二异氰酸酯和天冬氨酸按一定的物
质摩尔比混合。
3. 添加适量的溶剂(例如二甲苯),搅拌混合使其均匀分散。
4. 在反应条件控制下,加入适量的活性催化剂(如维尔斯通等),以促进反应的进行。
5.将反应体系进行搅拌和恒温反应,通常反应温度在80-120℃范围内。
6.控制反应时间,通常在20-30小时,以保证反应充分进行。
7.反应结束后,冷却及过滤,获取聚天冬氨酸脂肪族聚脲。
需要注意的是,合成方法可以根据具体条件和所需目标进行调整和改进。
还应注意操作时的安全性和实验条件的控制,以确保化学反应的顺利进行。
此外,聚天冬氨酸脂肪族聚脲的合成方法较为复杂,需要专业人士以及实验室条件进行操作。
聚天冬氨酸合成
聚天冬氨酸合成是指生物体内聚合多个天冬氨酸分子形成聚合物的过程。
在这
个过程中,天冬氨酸分子通过特定的酶催化反应,加入到聚天冬氨酸链的末端,从而不断延长聚合物的长度。
以下将详细解释聚天冬氨酸合成的各个方面。
1. 天冬氨酸的结构和性质
天冬氨酸是一种非必需氨基酸,是蛋白质的组成部分之一。
它的化学式为
C4H7NO4,具有两个手性中心,存在两种构型:L-天冬氨酸和D-天冬氨酸。
在生物体内,通常只有L-天冬氨酸参与蛋白质合成。
天冬氨酸是一种酸性氨基酸,它的侧链中含有一个羧基和一个氨基。
它的羧基
可与其他氨基酸的氨基反应,形成肽键,从而连接多个氨基酸分子,构成多肽
或蛋白质。
2. 聚天冬氨酸合成的酶催化反应
聚天冬氨酸合成的关键在于酶的催化作用。
在生物体内,有一种特定的酶被称
为聚天冬氨酸合成酶(Polyaspartate synthase),它能够催化天冬氨酸的聚
合反应。
聚天冬氨酸合成酶能够识别天冬氨酸分子的羧基和氨基,将新的天冬氨酸分子
加入到聚天冬氨酸链的末端,形成新的肽键。
这个过程是一个逐步的反应,每
次只加入一个天冬氨酸分子。
3. 聚天冬氨酸合成的生理功能
聚天冬氨酸在生物体内具有多种生理功能。
首先,它可以作为一种能量储存形式存在。
聚天冬氨酸链可以存储大量的能量,当需要时,可以通过水解反应将其分解成天冬氨酸分子,释放出能量供生物体使用。
此外,聚天冬氨酸还可以作为一种抗氧化剂。
它能够中和自由基,减少氧化反应的损伤。
这对维持细胞内的氧化还原平衡非常重要,有助于维持生物体的正常功能。
4. 聚天冬氨酸合成在工业和医学中的应用
聚天冬氨酸的合成不仅在生物体内发挥重要作用,还有一些工业和医学上的应用。
在工业上,聚天冬氨酸可以用作涂料、水处理剂和纺织品等领域的添加剂。
它具有优异的阻垢和抗腐蚀性能,可以提高产品的质量和性能。
在医学领域,聚天冬氨酸被研究用于药物传递系统。
由于其良好的生物相容性和可降解性,聚天冬氨酸可以作为一种载体,将药物包裹在内部,并在适当的条件下释放出来,实现药物的缓释和靶向输送。
结论
聚天冬氨酸合成是一种生物体内的重要合成反应,通过酶的催化作用,将天冬氨酸分子聚合成聚天冬氨酸链。
聚天冬氨酸在生物体内具有多种生理功能,并在工业和医学中有广泛的应用。
通过深入理解聚天冬氨酸合成的机制和应用,我们可以更好地利用和开发这一重要的生物合成过程。