聚天冬氨酸的应用

背景及概述^[1][2]

聚天冬氨酸是一种性能优异、可生物降解的绿色化学品，不仅具有良好的钙离子交换能力和生物降解性，还可以破坏钙盐结晶结垢，其可以用于工业循环冷却水的水质稳定剂。

制备^[1]

1 反应机理

以碳酸铵和马来酸酐为原料，采用间接聚合的方法，合成的聚天冬氨酸平均分子量在 3 000～6 000，满足作为循环冷却水阻垢剂使用的要求。

2 合成步骤

产品合成主要包括以下两个步骤。

2.1 合成聚琥珀酰亚胺

按一定摩尔配比，称取马来酸酐和碳酸铵放入烧杯中，加入 10 mL 去离子水，用玻璃棒搅拌全部溶解后在烘箱中加热，烘箱温度达到 90℃后，烧杯中液体呈透明黏稠状，继续将烘箱温度升至 155℃时，透明黏稠状液体颜色开始逐渐加深，烘箱继续升温至一定温度，恒温反应一定时间，可以得到棕黄色泡沫状固体。

2.2 合成聚天冬氨酸

称取 4 g 步骤 1.2.1 中反应得到的棕黄色泡沫状固体置于烧杯中，在 50℃水浴锅中水解约 1 h，用2 mol/L 的 NaOH 溶液调节 pH 值为 9.5 左右，得到深红棕色液体。该液体用稀盐酸调节 pH 值为 6，放入 80℃烘箱中，蒸发液体体积至约 30 mL 后，倒入 200 mL无水乙醇中，有红棕色沉淀析出。该沉淀物在 80℃烘箱中干燥备用。

应用^[2-5]

张柏鸿等人基于聚天冬氨酸优异的缓蚀阻垢性能，试验室人工合成并制得聚天冬氨酸。通过静态阻垢试验可知当聚天冬氨酸与羟基亚乙基二膦酸质量比1∶1混合使用后，阻垢性能优于任一单体。在PASP与PBTCA使用量1∶1(质量比)的条件下，复配制得缓蚀阻垢剂。通过静态缓蚀、阻垢试验和动态模拟试验得出，复合缓蚀阻垢剂投加量为30 mg/L时，缓蚀阻垢效果显著。

盖洁超等人为解决在山西沁水盆地煤层气排采过程中井下设备出现腐蚀结垢的问题，同时考虑到可持续发展这一前提，选择具有生物可降解的聚天冬氨酸作为酸洗缓蚀剂的主剂，采用室内静态挂片失重法对其在质量分数为18%盐酸溶液中的缓蚀效果做了测试，并与其他可作为酸洗缓蚀剂的试剂进行对比和复配。实验结果表明，聚天冬氨酸单剂在50℃，18%盐酸中缓蚀效率为83.11%，缓蚀效果良好;通过与乌洛托品、葡萄糖酸钠、尿素复配并添加铁离子稳定剂后，缓蚀效率升高到91.74%，因此聚天冬氨酸可在绿色酸洗缓蚀剂方向进行深入探究。

曹本福等人为提高烤烟种植养分利用率，降低化学肥料使用量，以南江三号为试验材料进行田间试验，研究聚天冬氨酸对烤烟生长、产量及矿质养分吸收的影响。结果表明，减量施肥20%水平下，添加聚天冬氨酸促进了烤烟生长及地上部干物质累积，烤烟根系活力、ATPase活性、光合速率等显著提高，且高水平聚天冬氨酸更有利于烤烟生长。与常规施肥相比，减量施肥+聚天冬氨酸处理烟叶氮磷钾累积量涨幅分别为2.79%～8.66%、2.31%～9.2%、1.15%～4.45%;土壤速效氮、速效磷、速效钾分别增加了6.79%～32.29%，5.71%～21.31%和1.36%～31.08%；烟叶产量变幅为-6.28%～2.46%，两处理间差异不显著。可见，施用聚天冬氨酸可以提高烤烟对养分的吸收，减少肥料施用量；以添加5%聚天冬氨酸效果较好。

王茜等人以聚天冬氨酸(PASP)与壳聚糖季铵盐(HTCC)为基元，运用层层组装技术制备了可以释放双药物的层层组装聚合物膜。通过先采用浸泡的形式负载盐酸柔红霉素(DNR)并喷涂阻隔层，再将盐酸万古霉素(VAN)以复合物PASP-VAN的形式与HTCC层层组装的方法，实现了DNR与VAN在膜中的共同负载。探讨了阻隔层的周期数对VAN与DNR释放效果的影响，结果表明，阻隔层可以延缓VAN与DNR的释放速率，VAN与DNR在生理盐水中的释放时间分别持续1680min和2700min，累积释放量分别为2.26mg和0.20mg。

主要参考资料

[1] 刘政艳.聚天冬氨酸的合成及工艺条件优化[J].中国资源综合利用，2018，36(11):17-19.

[2] 张柏鸿，孙辉，张冲，李红，王坤鹏，李俊峰，陈奇，佟敏英.聚天冬氨酸与PBTCA的阻垢性能及复合使用效果应用研究[J].辽宁化工，2018，47(11):1083-1086+1089.

[3] 盖洁超，张胜，吴鹏.煤层气井酸洗中聚天冬氨酸的缓蚀效果研究[J].石油化工应用，2018，37(12):61-63.

[4] 曹本福，桂阳，祖庆学，李碧宽，母少东，陆引罡.减量施肥下聚天冬氨酸对烤烟生长、产量及养分吸收的影响[J].中国烟草科学，2018，39(05):57-63.

[5]王茜，李亚婷，郭巧静，赵彦生，陈小玲.聚天冬氨酸/壳聚糖季铵盐层层组装膜负载缓释两种正电荷药物的研究[J].化工新型材料，2018，46(06):171-175.