D-谷氨酸的制备与研究

概述

D-谷氨酸(D-Glu)是存在于生物体内的两种重要的D-氨基酸[1]，其化学式为C₅H₉NO₄，分子量为147.13。D-谷氨酸的相对密度为1.5380，常温常压下可以稳定存在，性状为白色至近白色粉末。

制备方法

（1）以L-谷氨酸为原料经过酯化，消旋，化学拆分和水解制备D-谷氨酸。使L-2,3-二苯甲酰酒石酸(L-DBTA)与 DL-谷氨酸-γ-乙酯在水溶液中于65～70℃反应形成非对映体盐，冷却到0～5℃，D-谷氨酸·L-DBTA盐析出，过滤后再经水解得到D-谷氨酸，收率85%，旋光纯度达到99%以上[2]。

（2）L-谷氨酸和甲醇在催化剂氯化氢作用下反应2～5h得到L-谷氨酸-γ-甲酯；L-谷氨酸-γ-甲酯溶于丁酸，加入拆分剂D-酒石酸，消旋催化剂水杨醛，升温至80～90℃，反应6～10小时后得到D-谷氨酸酯-D-酒石酸盐；D-谷氨酸酯-D-酒石酸盐在酸性水溶液中加热水解，水解液通过阳离子交换树脂柱分离，最终得到D-谷氨酸[3]。

（3）除了利用酒石酸拆分制备，也可利用猪肾酰化酶立体专一性水解氨基酰化物，选择性地水解N-乙酰-L-谷氨酸得到L-谷氨酸，进而反应制备出高光学纯度的D-谷氨酸。研究了温度，酶用量，反应时间对拆分反应的影响。结果表明，在用猪肾酰化酶作拆分剂，反应温度38℃，m(酶):m(底物)=1:75.6，反应时间40 h条件下，产物光学纯度达到99.3%，产率88.8%。该方法具有选择性强，反应条件温和等优点[4]。

有关研究

为了观察帕金森模型鼠中脑D-谷氨酸的变化情况，探讨兴奋性神经递质右旋对映体对谷氨酸能神经元的损伤作用以及与帕金森发展过程的相关性。将成年C57BL雄性小鼠随机分为对照组，模型组。模型组腹腔注射1-甲基-4-苯基-1.2.3.6-四氢吡啶(1-methyl-4-phenyl-1.2.3.6-tetrahydrophridine,MPTP)制备帕金森病模型鼠。采用柱前衍生高效液相色谱方法检测中脑D-谷氨酸含量，采用免疫组织化学ABC法观察黑质和尾壳核谷氨酸能神经元的变化。结果，与对照组相比，模型组动物注射MPTP 1 d后中脑组织中D-谷氨酸含量明显升高，3 d后逐渐降低，3 d后谷氨酸能神经元数量明显减少。也就是说，脑组织中D-谷氨酸可能具备与L型对映体相同的兴奋毒性，并参与帕金森的发病机制[5]。

参考文献

[1]王兵,赵书林,四川大学化学工程学院,等.毛细管电泳光导纤维发光二极管诱导荧光检测小鼠大脑中D-天冬氨酸和D-谷氨酸的含量[C]//全国生物医药色谱学术交流会.中国化学会, 2006.熔点200-202 °C (subl.)(lit.)

[2]翟立海,蒋立建,祝阳,等.以L-谷氨酸为原料制备D-谷氨酸的新方法[J].应用化工, 2006, 035(004):313-315.

[3]席日新.一种制备d-谷氨酸的方法 A process for preparing d-glutamic acid.2014[2024-09-10].DOI:CN103641728 A.

[4]栗更新,许文松.酶促拆分法制备D-谷氨酸的研究[J].精细石油化工, 2005, 000(006):44-47.

[5]刘承伟,卢洁,卢昕,等.D-谷氨酸与帕金森模型鼠发病相关性研究[J].解剖学杂志, 2007, 30(2):3.DOI:10.3969/j.issn.1001-1633.2007.02.004.