Comprehensivedesignexperiment,Nov10,2016綜合實驗之

以α-胰凝乳蛋白酶為催化劑在有機溶劑中合成N-保護的亮-腦啡肽三肽片段1.原理2.實驗藥品3.實驗步驟(1)HCl·Gly-Gly-OEt的合成(2)HCl·Tyr-OEt的合成(3)Z-Tyr-OEt的合成(4)以α-胰凝乳蛋白酶合成Z-Tyr-Gly-Gly-OEt4.問題總結(實驗討論)5.產率計算2catalogueCATALOGUEGly-Gly在氯化亞砜作用下酯化，得到甘氨酰甘氨酸乙酯鹽酸鹽（HCl·Gly-Gly-OEt）3experimentalprinciplePRINCIPLES酪氨酸在氯化亞砜作用下酯化，得到酪氨酸乙酯鹽酸鹽（HCl·Tyr-OEt）；而后酪氨酸乙酯與芐氧羰酰氯（Z-Cl）在堿性條件下反應，得到芐氧羰酰酪氨酸乙酯（Z-Tyr-OEt）4experimentalprinciplePRINCIPLESZ-Tyr-OEt與Gly-Gly-OEt在二氯甲烷中以α-胰凝乳蛋白酶催化得到亮-腦啡肽的前三肽，即N-保護的芐氧羰酰酪氨酰甘氨酰甘氨酸乙酯（Z-Tyr-Gly-Gly-OEt）。5experimentalprinciplePRINCIPLES6ExperimentalchemicalsCHEMICALS7ExperimentalchemicalsCHEMICALS程序取8mL無水乙醇，用冰鹽浴冷至-10℃，緩慢滴入2mL氯化亞砜，加完后繼續攪拌20min。加入Gly-Gly1.0g，室溫攪拌3天。用旋轉蒸發儀減壓除去溶劑得到大量固體experimentalprocedureHCl·Gly-Gly-OEt的合成89程序取8mL無水乙醇，用冰鹽浴冷至-10℃，緩慢滴入2mL氯化亞砜，加完后繼續攪拌20min。加入Tyr1.0g，室溫攪拌3天

experimentalprocedure

現象氯化亞砜在受熱和有水的條件下易分解。實驗過程中產生有刺激性氣味的氣體。塞子差點被氣體沖開。生成透明液體。生成淡黃色透明液體，非均相體系HCl·Tyr-OEt的合成

經驗要不時放氣以免塞子被氣體沖出造成危險(Q關于氯化亞砜的討論)10experimentalprocedureHCl·Tyr-OEt的合成程序現象用旋轉蒸發儀減壓除去溶劑得到大量固體，用乙醇－乙醚重結晶后得產物貼士乙醇加5毫升以內,然后加熱溶解,否則之后需要加大量乙醚才能夠將產物析出(Q關于重結晶的討論Q關于旋蒸的討論)結晶時加了10毫升乙醇（加多了），然后加了50毫升乙醚才重新析出。析出大量白色沉淀。風干一周后稱量得到1克白色粉裝固體經驗experimentalprocedureZ-Tyr-OEt的合成程序現象將HCl·TyrOEt0.81g懸浮于16mLEtOAc中，加了16.3mlEtOAc，得到油狀液體。加入KHCO32.0g的13mL水溶液，冰浴下快速攪拌15min內滴加Z-Cl的苯甲醇溶液0.7mL(5.7mmol/mL)。加完后攪拌20min，撤去冰浴，室溫再攪拌2-3h。經驗(Q碳酸氫鉀的作用)無明顯變化11experimentalprocedureZ-Tyr-OEt的合成程序現象反應結束后用4mol/L的鹽酸酸化，使水相pH為1，分出有機相，用水、飽和的食鹽水洗滌，硫酸鎂干燥，減壓蒸除溶劑后，余淡黃色油狀物，置于冰箱中，緩慢結晶，過濾得第一批晶體，母液中加入石油醚再結晶得第二批晶體經驗如果pH未到1，可用水多洗幾次如果晶體很難析出，可以加一點小晶種影響結晶下層為水層，上層為淺黃色旋蒸后的黃色油狀液體，很難析出第一次就加入了石油醚，冷卻才析出晶體。0.51克白色晶體。12experimentalprocedure以α-胰凝乳蛋白酶合成Z-Tyr-Gly-Gly-OEt程序現象取Z-Tyr-OEt270mg(0.8mmol)與HCl·Gly-Gly-OEt160mg(0.8mmol)懸浮于4mL二氯甲烷中，加入三乙胺224uL(2.0mmol)并在震蕩混合器上震蕩使底物完全溶解，此時體系的表觀pH值約為10，反應液為一透明溶液note一定要先適當潤濕試紙再測pH（Q為什么需用水潤濕試紙呢？什么情況下試紙需要潤濕后再測pH？Q為什么需要調節pH為10）

調節pH時，開始未潤濕試紙故顏色一直不準確，當潤濕過后，試紙顏色紫藍色，已超過10.經驗13experimentalprocedure以α-胰凝乳蛋白酶合成Z-Tyr-Gly-Gly-OEt程序現象加入α-胰凝乳蛋白酶8mg和32uL水(0.4%V/V)室溫下攪拌反應1-2天后，反應液中有白色沉淀產生。note酶不能加過多.(Q水的作用?)得白色渾濁液體.經驗14experimentalprocedure以α-胰凝乳蛋白酶合成Z-Tyr-Gly-Gly-OEt程序現象反應3天后，將反應液過濾，濾餅依次用二氯甲烷,1mol/L鹽酸、去離子水洗滌。用丙酮重結晶。貼士得白色渾濁液體，抽濾時產物大量消耗，最后只得0.13克產物。因為產物溶解于于二氯甲烷,故洗滌時一定要小心.第二步用丙酮結晶時一定要耐心保證產物全部溶解與丙酮中再開始抽濾,并且由于前一步用了加熱方法使產物溶解,抽濾時盡量迅速.我就是由于溶解時沒完全,抽濾時用錯了燒瓶于是抽濾了兩遍,導致大量產物堆積于漏斗管,使產率偏低15Questions問題總結Q1關于氯化亞砜的討論Q2關于重結晶的討論Q3andQ4常用分離除雜方法Q5關于旋蒸的討論Q6碳酸氫鉀的作用Q7為什么酶的量不能加過量?Q8加入32ul水的作用?Q9為什么需用水潤濕試紙呢？什么情況下試紙需要潤濕后再測pH？Q10為什么需要調節pH為10？16discussions問題總結17Q1氯化亞砜的作用遇水遇熱易分解：SOCl2+2H2O===H20+SO2+2HCl在HCl·Gly-GLy-OEt、HCl·Tyr-OEt合成中的作用：作為氯化劑；使成酯反應更易進行，與一般酯化不同的是，在氯化亞砜的作用下，酯基中的兩個氧原子都來自于羧基。discussions問題總結18Q2關于重結晶的討論原理：利用混合物中各組分在某種溶劑中溶解度不同或在同一溶劑中不同溫度時的溶解度不同而使它們相互分離。步驟：（1）選擇適宜溶劑，制成熱的飽和溶液。（2）熱過濾，除去不溶性雜質（包括脫色）。（3）冷卻結晶、抽濾，除去母液。（4）洗滌干燥，除去附著母液和溶劑。discussions問題總結19經常采用以下試驗的方法選擇合適的溶劑：取0.1g目標物質于一小試管中，滴加約1mL溶劑，加熱至沸。若完全溶解，且冷卻后能析出大量晶體，這種溶劑一般認為可以使用。如樣品在冷時或熱時，都能溶于1mL溶劑中，則這種溶劑不可以使用。若樣品不溶于1mL沸騰溶劑中，再分批加入溶劑，每次加入0.5mL，并加熱至沸。總共用3mL熱溶劑，而樣品仍未溶解，這種溶劑也不可以使用。若樣品溶于3mL以內的熱溶劑中，冷卻后仍無結晶析出，這種溶劑也不可以使用。discussions問題總結20混合溶劑：先用良溶劑在較高一些的溫度溶解，必要的話可熱過濾除去不溶雜質，溶液慢慢加入不良溶劑，至剛剛開始出現少量渾濁且不消失，此時再加少量良溶劑使沉淀剛剛好完全溶解，停止加熱和攪拌，讓溶液慢慢冷卻到室溫結晶，必要的話可以放入冰箱，過濾出晶體，并用少量預冷的混合溶劑洗滌晶體，干燥稱重。discussions問題總結21Q3常用分離提純方法1.結晶和重結晶：利用物質在溶液中溶解度隨溫度變化較大，如NaCl，KNO3。2.蒸餾冷卻法：在沸點上差值大。乙醇中(水)：加入新制的CaO吸收大部分水再蒸餾。3.過濾法4.升華法：其中一種固體容易發生升華現象而另一種不,如固體碘和另一種固體混合物5.萃取法：利用化合物在兩種互不相溶（或微溶）的溶劑中溶解度或分配系數的不同6.溶解法：Fe粉(Al粉)：溶解在過量的NaOH溶液里過濾分離。7.增加法：把雜質轉化成所需要的物質：CO2(CO)：通過熱的CuO；CO2(SO2)：通過NaHCO3溶液。8.吸收法：除去混合氣體中的氣體雜質，氣體雜質必須被藥品吸收：N2(O2)：將混合氣體通過銅網吸收O2。9.轉化法：兩種物質難以直接分離，加藥品變得容易分離，然后再還原回去：Al(OH)3，Fe(OH)3：先加NaOH溶液把Al(OH)3溶解，過濾，除去Fe(OH)3，再加酸讓NaAlO2轉化成A1(OH)3。discussions問題總結22Q4常用除雜方法1.雜質轉化法2.吸收洗滌法3.沉淀過濾法。4.加熱升華法5.溶劑萃取法6.溶液結晶法7.分餾蒸餾法8.分液法:欲將密度不同且又互不相溶的液體混合物分離，可采用此法，如將苯和水分離。9.滲析法:一種以濃度差為推動力的膜分離操作欲除去膠體中的離子，可采用此法。如除去氫氧化鐵膠體中的氯離子。10.綜合法discussions問題總結23Q5旋蒸原理旋轉蒸發儀主要用于在減壓條件下連續蒸餾大量易揮發性溶劑。尤其對萃取液的濃縮和色譜分離時的接收液的蒸餾，可以分離和純化反應產物。旋轉蒸發儀的基本原理就是減壓蒸餾，也就是在減壓情況下，當溶劑蒸餾時，蒸餾燒瓶在連續轉動。discussions問題總結24Q6碳酸氫鉀的作用使用KHCO3調節pH至堿性，使氨基游離，而有利于親核反應的進行。使芐氧羰酰氯與Tyr-OEt反應，生成Z-Tyr-OEt從而保護氨基；為什么不能用KOH調節pH?因為制取Z-TyrOEt的反應為親核取代反應,反應中生成2分子的HCl，實驗中采用KHCO3，，形成堿性環境，吸收HCl，使整個反應向右移動，增大產率；此反應在堿性環境中進行，也是為使-NH2能穩定存在，但不能采用Na2CO3或KOH，因為其堿性太強，酯類易水解。discussions問題總結25Q8加入32ul水的作用?微量的水對酶在有機介質中的活性影響很大。酶在完全干燥的溶劑體系里基本上是不顯催化能力的,但如果水加過量會導致酶活性的降低。Q7為什么酶的量不能加過量?開始增加酶的量，反應速率會加快，當到達一定濃度過后，速率就決定于底物的濃度而不是酶的濃度了。再增加酶的量，還有可能會抑制反應進行。discussions問題總結26Q9為什么需用水潤濕試紙呢？什么情況下試紙需要潤濕后再測pH？pH試紙測試的是溶液中的氫離子濃度，加水是為了促進有機溶液電離，更方便測pH。除了這種情況，