L-硒代蛋氨酸的合成

介绍

硒是人体新城代谢必不可少的微量元素，也被联合国教科文组织宣布，成为人体必需的15种元素之一。有机硒，是概括硒原子与一个有机分子化学结合成一个天然有机分子结构的统称，例如植物和动物体内广泛存在的天然有机硒分子，这与矿物质硒源截然不同。有机硒源产品主要有两大类：富硒酵母和合成有机硒。富硒酵母在2006年被欧盟批准用于饲料当中，同时富硒酵母还可用于人类和动物营养中。L‑硒代蛋氨酸作为禽畜饲料添加剂，硒代氨基酸具有提高禽畜产品质量，增强动物繁殖能力，提高免疫力，吸收率高、生物活性强等特点。L-硒代蛋氨酸具有很高的生物利用度，能够有效地提供人体所需的硒元素。它被认为是一种较为安全的硒补充剂[1]。

图一 L‑硒代蛋氨酸

合成

目前合成L‑硒代蛋氨酸的常见方法有液氨法、甲基锂法、氨基丁内酯氢溴酸盐法、甲硒基丙醛法、二卤代乙基哌啶二酮法等。国际上最新关于硒代蛋氨酸合成工艺是由T.Koch和O.Buchardt开发的，其合成工艺见图二。该合成方法从蛋氨酸出发经过7步反应得到目标化合物，总收率不到30％，工艺中使用价格昂贵的甲基锂(极易燃)和三丁氧基硼等化学试剂，而且工艺中有一步在强酸性条件下使用氢溴酸卤代，还有一步需要无水无氧条件，对设备和操作的要求非常高，难以实现规模化生产。

图二 L‑硒代蛋氨酸合成工艺1

国内目前也对硒代蛋氨酸合成工艺进行了相关研究，例如从γ‑丁内酯出发，经过溴代、氨基化、加成等5个步骤合成目标产物，合成工艺见下，反应最终得到DL‑硒代蛋氨酸，收率为33％。不过该合成路线采用剧毒的液溴，操作难度较大，对设备要求偏高。

图三 L‑硒代蛋氨酸合成工艺2

桂清文等人[2]针对上述现有技术的缺陷，提供一种硒代蛋氨酸的高效合成方法，该方法具有产物收率高、合成工艺简单，原料易得，反应条件温和，易于实现工业化等优点。合成分为两步反应，具体步骤为：

以DL‑高丝氨酸为原料，加入氢溴酸溶液，反应完全后冷却至室温，冷却结晶，过滤，得DL‑2‑氨基‑4溴丁酸氢溴酸盐，反应式如下：

图四 反应1

接着，以乙醇为溶剂，在冰浴下缓慢将硒粉加入到NaBH4中，反应完全后得NaHSe；然后于室温下将NaHSe缓慢滴加到DL‑2‑氨基‑4溴丁酸氢溴酸盐中，反应1小时后缓慢滴加碘甲烷继续反应至完全，调节反应液pH值为5～6，脱水，得目标产物DL‑硒代蛋氨酸，反应式如下：

图五 反应2

具体实验步骤为：(1)DL‑2‑氨基‑4溴丁酸氢溴酸盐的合成：在反应釜中，加入0.60  kgDL‑高丝氨酸，同时按1比1的体积比添加乙醇和水的混合溶剂2L，加入2.0kg(密度为1.38g/cm3)40％氢溴酸，加热至70℃反应1.5h，冷却至室温，冷却结晶，过滤，得到DL‑2‑氨基‑4溴丁酸氢溴酸盐，收率为90％。

(2)NaHSe的合成：冰浴下，将0.19  kg  NaBH4加入1L的乙醇溶液中，缓慢添加0.79 kg  Se粉，同时连接一个气压平衡装置，待滴加完毕后继续保温反应1小时。

(3)DL‑硒代蛋氨酸的合成：在5L反应釜中，将步骤(2)得到的NaHSe缓慢添加到步骤(1)得到的DL‑2‑氨基‑4溴丁酸氢溴酸盐中，反应1小时后，继续缓慢滴加0.64  kg碘甲烷，室温反应12小时后，调节pH值为5，过滤脱水，得目标产物白色DL‑硒代蛋氨酸产品，收率为86％。

该方法的合成路径核心借助了亲核性NaHSe的生成，并完成关键步骤的转化。该合成方法具有产物收率高，合成工艺简单，原料易得，反应条件温和，易于实现工业化等优点。

参考文献

[1]赵希景,苗杨利,邢晨光等. 一种L-硒代蛋氨酸的发酵生产方法[P]. 福建省：CN116376751A,2023-07-04.

[2]桂清文,印遇龙,谢俊雁等. 一种硒代蛋氨酸的高效合成方法[P]. 湖南省：CN115677548A,2023-02-03.