专利名称：一种dl-半胱氨酸的合成方法
技术领域：
本发明涉及有机化学合成技术领域，特别是涉及一种DL-半胱氨酸的合成方法。
背景技术：
半胱氨酸(cysteine)，一种生物体内常见的氨基酸，化学名为2_氨基_3_巯基丙酸，分子量为157. 5，分子式为HSCH2CH (NH2) C00H，为含硫a-氨基酸之一，遇硝普盐 (nitroprusside)呈紫色(因SH而显色),存在于许多蛋白质、谷胱甘肽中，与Ag+,Hg+, Cu+等金属离子可形成不溶性的硫醇盐。半胱氨酸是一种脂肪族的含巯基的极性a氨基酸，在中性或碱性溶液中易被空气氧化成胱氨酸。半胱氨酸是一种天然产生的氨基酸，在食品加工中具有许多用途，它主要用于焙烤制品，作为面团改良剂的必需成分。半胱氨酸是一种还原剂，它可以促进面筋的形成，减少混合所需时间和所需药用的能量，半胱氨酸通过改变蛋白质分子之间和蛋白质分子内部的二硫键，减弱了蛋白质的结构，这样蛋白质就伸展开来。L-半胱氨酸是一种具有生理功能的氨基酸，是组成蛋白质的20多种氨基酸中唯一具有还原性基团巯基(-SH)的氨基酸，目前已在医药、食品添加剂和化妆品中广泛应用。现有技术中，DL-半胱氨酸来源的主要从动物的毛发中提取，将毛发加酸水解后， 提取胱氨酸，然后加入还原剂，水解得到半胱氨酸。半胱氨酸的提取受到原料来源的制约， 收率低，能耗高，并且提取过程中产生许多废液，生产成本高、工艺复杂。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种原料来源充足，生产成本低，生产工艺简单的DL-半胱氨酸的合成方法。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种DL-半胱氨酸的合成方法，包括如下步骤
(1)采用环乙亚胺与溴水反应得到2-溴-环乙亚胺；
(2)向步骤(I)制得的2-溴-环乙亚胺中加入氰化物保温反应，得到2-氰基-环乙亚
胺；
(3)将步骤(2)制得的2-氰基-环乙亚胺与硫化钠开环反应，生成2-巯基-3-氨基丙
(4)将步骤(3)制得的2-巯基-3-氨基丙氰在60°C _90°C条件下酸性水解，得到DL-半胱氨酸。在本发明一个较佳实施例中，步骤(I)中，所述的环乙亚胺与溴水的摩尔比为I :
0.8—I. I oo在本发明一个较佳实施例中，步骤(I)中，所述的反应温度为0°C _40°C，反应时间为 l_6h。在本发明一个较佳实施例中，步骤(I)中，所述的反应温度为5°C -30°C，反应时间为 2-5h。在本发明一个较佳实施例中，步骤(2)中，所述的2-溴-环乙亚胺与氰化钠的摩尔比为I :1-1. I。在本发明一个较佳实施例中，步骤(2)中，所述的反应温度为0°C -80°c，所述的反应时间为2-5h。在本发明一个较佳实施例中，步骤(2)中，所述的反应温度为50°C -80°C，所述的反应时间为2-3h。在本发明一个较佳实施例中，步骤(3 )中，2-氰基-环乙亚胺与硫化钠的摩尔比为 I 1-1. I。在本发明一个较佳实施例中，步骤(3)中，所述的反应温度为10°C -50°C，所述的反应时间为l_3h。在本发明一个较佳实施例中，步骤(4)中，所述的酸性水解采用的酸为浓盐酸，浓硫酸或冰醋酸。本发明的有益效果是本发明的技术方案采用化学合成法合成DL-半胱氨酸的技术方案具有反应条件温和，反应产率高，原料来源充足，生产成本低，并且生产工艺简单的优点。
具体实施例方式一种DL-半胱氨酸的合成方法，包括如下步骤
(1)采用环乙亚胺与溴水反应得到2-溴-环乙亚胺；
(2)向步骤(I)制得的2-溴-环乙亚胺中加入氰化物保温反应，得到2-氰基-环乙亚
胺；
(3)将步骤(2)制得的2-氰基-环乙亚胺与硫化钠开环反应，生成2-巯基-3-氨基丙
(4)将步骤(3)制得的2-巯基-3-氨基丙氰在60°C _90°C条件下酸性水解，得到DL-半胱氨酸。其中，步骤(I)中，所述的环乙亚胺与溴水的摩尔比为I :0.8-1. I ;所述的反应温度为0°c -40°c，反应时间为l-6h ;所述的较佳反应温度为5°C -30°c，较佳反应时间为 2-5h。步骤(2)中，所述的2-溴-环乙亚胺与氰化钠的摩尔比为I :1-1. I ;所述的反应温度为0°c -80°C，所述的反应时间为2-5h ;所述的较佳反应温度为50°C _80°C，所述的较佳反应时间为2-3h。步骤(3)中，2-氰基-环乙亚胺与硫化钠的摩尔比为I :1-1. I ;所述的反应温度为 IO0C -50°C，所述的反应时间为l_3h。步骤(4)中，所述的酸性水解采用的酸为浓盐酸，浓硫酸或冰醋酸。本反应的化学方程式为VT
NH实施例2
将43. 4g环乙亚胺加入500ml烧瓶中，控制温度0°C，在搅拌下，加入177. 8g溴水，保温反应lh。向烧瓶中加入55g氰化钠，保温反应4小时，控温至38°C，加入丙酮200ml，继续搅拌I小时后，过滤除去溴化钠，滤液待用。将82g98%硫化钠和150ml水，投入IOOOml 烧瓶中，升温至60°C，然后将上述滤液滴加到硫化钠水溶液中，滴加完毕，保温3小时，滴加 200g 98%硫酸。升温至80°C，保温水解4小时，过滤除去无机盐，滤液降温至5°C，过滤，并用IOOml丙酮洗涤滤饼，干燥，得DL-半胱氨酸77g，产率63. 07%。实施例3
将43. 4g环乙亚胺加入500ml烧瓶中，控制温度5°C，在搅拌下，加入145. 2g溴水，保温反应6h。向烧瓶中加入55g氰化钠，保温反应2小时，控温至40°C，加入丙酮200ml，继续搅拌I小时后，过滤除去溴化钠，滤液待用。将85. 8g(98%)硫化钠和150ml /K，投入IOOOml 烧瓶中，升温至53°C，然后将上述滤液滴加到硫化钠水溶液中，滴加完毕，保温2小时，滴加 200g 98%硫酸。升温至80°C，保温水解4小时，过滤除去无机盐，滤液降温至5°C，过滤，并用IOOml丙酮洗涤滤饼，干燥，得DL-半胱氨酸103g，产率84. 36%。实施例4
将43. 4g环乙亚胺加入500ml烧瓶中，控制温度10°C，在搅拌下，加入155. 5g溴水， 保温反应5h。向烧瓶中加入53g氰化钠，保温反应2. 5小时，降温至20°C，加入丙酮200ml， 继续搅拌I小时后，过滤除去溴化钠，滤液待用。将81. 5g(98%)硫化钠和150ml水，投入到 IOOOml烧瓶中，升温至45°C，然后将上述滤液滴加到硫化钠水溶液中，滴加完毕，保温I小时，滴加200g 98%硫酸。升温至80°C，保温水解4小时，过滤除去无机盐，滤液降温至5°C， 过滤，并用IOOml丙酮洗涤滤饼，干燥，得DL-半胱氨酸90g，产率73. 72%。实施例5
将43. 4g环乙亚胺加入500ml烧瓶中，控制温度13°C，在搅拌下，加入163. 5g溴水， 保温反应3h。向烧瓶中加入51g氰化钠，保温反应3小时，控温至40°C，加入丙酮200ml，继续搅拌I小时后，过滤除去溴化钠，滤液待用。将79g硫化钠和150ml 7jC，投入1000ml 烧瓶中，升温至30°C，然后将上述滤液滴加到硫化钠水溶液中，滴加完毕，保温3小时，滴加 200g 98%硫酸。升温至80°C，保温水解4小时，过滤除去无机盐，滤液降温至5°C，过滤，并用IOOml丙酮洗涤滤饼，干燥，得DL-半胱氨酸72g，产率58. 98%。实施例6
将43. 4g环乙亚胺加入500ml烧瓶中，控制温度19°C，在搅拌下，加入139. 5g溴水， 保温反应2h。向烧瓶中加入54g氰化钠，保温反应3. 4小时，控温至34°C，加入丙酮200ml， 继续搅拌I小时后，过滤除去溴化钠，滤液待用。将78g硫化钠和150ml 7jC，投入1000ml烧瓶中，升温至30°C，然后将上述滤液滴加到硫化钠水溶液中，滴加完毕，保温2. 5小时，滴加 200g 98%硫酸。升温至80°C，保温水解4小时，过滤除去无机盐，滤液降温至5°C，过滤，并用IOOml丙酮洗涤滤饼，干燥，得DL-半胱氨酸67g，产率54. 88%。实施例7
将43. 4g环乙亚胺加入500ml烧瓶中，控制温度22°C，在搅拌下，加入166. 9g溴水， 保温反应4h。向烧瓶中加入53g氰化钠，保温反应4小时，控温至30°C，加入丙酮200ml， 继续搅拌I小时后，过滤除去溴化钠，滤液待用。将84g硫化钠和150ml 7jC，投入1000ml 烧瓶中，控温至20°C，然后将上述滤液滴加到硫化钠水溶液中，滴加完毕，保温2小时，滴加 200g 98%硫酸。升温至80°C，保温水解4小时，过滤除去无机盐，滤液降温至5°C，过滤，并用IOOml丙酮洗涤滤饼，干燥，得DL-半胱氨酸70g，产率57. 33%。实施例8
将43. 4g环乙亚胺加入500ml烧瓶中，控制温度30°C，在搅拌下，加入148. 6g溴水， 保温反应5h。向烧瓶中加入51g氰化钠，保温反应5小时，控温至20°C，加入丙酮200ml， 继续搅拌I小时后，过滤除去溴化钠，滤液待用。将81g硫化钠和150ml水，投入IOOOml 烧瓶中，控温至10°C，然后将上述滤液滴加到硫化钠水溶液中，滴加完毕，保温I小时，滴加 200g 98%硫酸。升温至80°C，保温水解4小时，过滤除去无机盐，滤液降温至5°C，过滤，并用IOOml丙酮洗涤滤饼，干燥，得DL-半胱氨酸90g，产率73. 72%。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种DL-半胱氨酸的合成方法，其特征在于，包括如下步骤(1)采用环乙亚胺与溴水反应得到2-溴-环乙亚胺；(2)向步骤(I)制得的2-溴-环乙亚胺中加入氰化物保温反应，得到2-氰基-环乙亚胺；(3)将步骤(2)制得的2-氰基-环乙亚胺与硫化钠开环反应，生成2-巯基-3-氨基丙(4)将步骤(3)制得的2-巯基-3-氨基丙氰在60°C _90°C条件下酸性水解，得到DL-半胱氨酸。
2.根据权利要求I所述的DL-半胱氨酸的合成方法，其特征在于，步骤(I)中，所述的环乙亚胺与溴水的摩尔比为I :0. 8-1. I。
3.根据权利要求I所述的DL-半胱氨酸的合成方法，其特征在于，步骤(I)中，所述的反应温度为0°C _40°C，反应时间为l-6h。
4.根据权利要求3所述的DL-半胱氨酸的合成方法，其特征在于，步骤(I)中，所述的反应温度为5°C _30°C，反应时间为2-5h。
5.根据权利要求I所述的DL-半胱氨酸的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的 2-溴-环乙亚胺与氰化钠的摩尔比为I :1-1. I。
6.根据权利要求I所述的DL-半胱氨酸的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的反应温度为0°C _80°C，所述的反应时间为2-5h。
7.根据权利要求6所述的DL-半胱氨酸的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的反应温度为50°C _80°C，所述的反应时间为2-3h。
8.根据权利要求I所述的DL-半胱氨酸的合成方法，其特征在于，步骤(3)中，2-氰基-环乙亚胺与硫化钠的摩尔比为I :1-1. I。
9.根据权利要求I所述的DL-半胱氨酸的合成方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的反应温度为10°C _50°C，所述的反应时间为l_3h。
10.根据权利要求I所述的DL-半胱氨酸的合成方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的酸性水解采用的酸为浓盐酸，浓硫酸或冰醋酸。
全文摘要
本发明公开了一种DL-半胱氨酸的合成方法，包括如下步骤采用环乙亚胺与溴水反应得到2-溴-环乙亚胺，2-溴-环乙亚胺与氰化物反应得到2-氰基-环乙亚胺。2-氰基-环乙亚胺与硫化钠开环反应得到2-巯基-3-氨基丙氰，2-巯基-3-氨基丙氰酸性水解得到DL-半胱氨酸。本发明具有反应条件温和，反应产率高，原料来源充足，生产成本低，并且生产工艺简单的优点。
文档编号C07C319/12GK102531980SQ20111039407
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者任举, 司双喜, 温建华, 王建峰, 王敏文 申请人:江苏远洋药业股份有限公司