介紹

硒是人體新城代謝必不可少的微量元素，也被聯(lián)合國教科文組織宣布，成為人體必需的15種元素之一。有機硒，是概括硒原子與一個有機分子化學結合成一個天然有機分子結構的統(tǒng)稱，例如植物和動物體內(nèi)廣泛存在的天然有機硒分子，這與礦物質(zhì)硒源截然不同。有機硒源產(chǎn)品主要有兩大類：富硒酵母和合成有機硒。富硒酵母在2006年被歐盟批準用于飼料當中，同時富硒酵母還可用于人類和動物營養(yǎng)中。L?硒代蛋氨酸作為禽畜飼料添加劑，硒代氨基酸具有提高禽畜產(chǎn)品質(zhì)量，增強動物繁殖能力，提高免疫力，吸收率高、生物活性強等特點。L-硒代蛋氨酸具有很高的生物利用度，能夠有效地提供人體所需的硒元素。它被認為是一種較為安全的硒補充劑[1]。

圖一 L?硒代蛋氨酸

合成

目前合成L?硒代蛋氨酸的常見方法有液氨法、甲基鋰法、氨基丁內(nèi)酯氫溴酸鹽法、甲硒基丙醛法、二鹵代乙基哌啶二酮法等。國際上最新關于硒代蛋氨酸合成工藝是由T.Koch和O.Buchardt開發(fā)的，其合成工藝見圖二。該合成方法從蛋氨酸出發(fā)經(jīng)過7步反應得到目標化合物，總收率不到30％，工藝中使用價格昂貴的甲基鋰(極易燃)和三丁氧基硼等化學試劑，而且工藝中有一步在強酸性條件下使用氫溴酸鹵代，還有一步需要無水無氧條件，對設備和操作的要求非常高，難以實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

圖二 L?硒代蛋氨酸合成工藝1

國內(nèi)目前也對硒代蛋氨酸合成工藝進行了相關研究，例如從γ?丁內(nèi)酯出發(fā)，經(jīng)過溴代、氨基化、加成等5個步驟合成目標產(chǎn)物，合成工藝見下，反應最終得到DL?硒代蛋氨酸，收率為33％。不過該合成路線采用劇毒的液溴，操作難度較大，對設備要求偏高。

圖三 L?硒代蛋氨酸合成工藝2

桂清文等人[2]針對上述現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種硒代蛋氨酸的高效合成方法，該方法具有產(chǎn)物收率高、合成工藝簡單，原料易得，反應條件溫和，易于實現(xiàn)工業(yè)化等優(yōu)點。合成分為兩步反應，具體步驟為：

以DL?高絲氨酸為原料，加入氫溴酸溶液，反應完全后冷卻至室溫，冷卻結晶，過濾，得DL?2?氨基?4溴丁酸氫溴酸鹽，反應式如下：

圖四 反應1

接著，以乙醇為溶劑，在冰浴下緩慢將硒粉加入到NaBH4中，反應完全后得NaHSe；然后于室溫下將NaHSe緩慢滴加到DL?2?氨基?4溴丁酸氫溴酸鹽中，反應1小時后緩慢滴加碘甲烷繼續(xù)反應至完全，調(diào)節(jié)反應液pH值為5～6，脫水，得目標產(chǎn)物DL?硒代蛋氨酸，反應式如下：

圖五 反應2

具體實驗步驟為：(1)DL?2?氨基?4溴丁酸氫溴酸鹽的合成：在反應釜中，加入0.60  kgDL?高絲氨酸，同時按1比1的體積比添加乙醇和水的混合溶劑2L，加入2.0kg(密度為1.38g/cm3)40％氫溴酸，加熱至70℃反應1.5h，冷卻至室溫，冷卻結晶，過濾，得到DL?2?氨基?4溴丁酸氫溴酸鹽，收率為90％。

(2)NaHSe的合成：冰浴下，將0.19  kg  NaBH4加入1L的乙醇溶液中，緩慢添加0.79 kg  Se粉，同時連接一個氣壓平衡裝置，待滴加完畢后繼續(xù)保溫反應1小時。

(3)DL?硒代蛋氨酸的合成：在5L反應釜中，將步驟(2)得到的NaHSe緩慢添加到步驟(1)得到的DL?2?氨基?4溴丁酸氫溴酸鹽中，反應1小時后，繼續(xù)緩慢滴加0.64  kg碘甲烷，室溫反應12小時后，調(diào)節(jié)pH值為5，過濾脫水，得目標產(chǎn)物白色DL?硒代蛋氨酸產(chǎn)品，收率為86％。

該方法的合成路徑核心借助了親核性NaHSe的生成，并完成關鍵步驟的轉(zhuǎn)化。該合成方法具有產(chǎn)物收率高，合成工藝簡單，原料易得，反應條件溫和，易于實現(xiàn)工業(yè)化等優(yōu)點。

參考文獻

[1]趙希景,苗楊利,邢晨光等. 一種L-硒代蛋氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)方法[P]. 福建?。篊N116376751A,2023-07-04.

[2]桂清文,印遇龍,謝俊雁等. 一種硒代蛋氨酸的高效合成方法[P]. 湖南省：CN115677548A,2023-02-03.