苏氨酸
中文名称 | 苏氨酸 |
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中文同义词 | L-苏氨酸;L-苏氨酸(饲料级);α-氨基-β-羟基丁酸;苏氨酸 (THR);苏氨酸溶液 (THR);饲料级苏氨酸;(2S,3R)-2-氨基-3-羟基丁酸;L-苏氨酸, 98+%;L-苏氨酸 |
英文名称 | L-Threonine |
英文同义词 | L(-)-THREONINE;L-THREONINE;H-L-THR-OH;H-THR-OH-THREONINE;L-THREONINE extrapure CHR;L-Tlhreonine;L-α-amino-β-hydroxy-butiric acid;L-β-hydroxy-2-aminobutyric acid |
CAS号 | 72-19-5 |
分子式 | C4H9NO3 |
分子量 | 119.12 |
EINECS号 | 200-774-1 |
相关类别 | 中性氨基酸;氨基酸;食品添加剂;营养强化剂(营养增补;氨基酸及其衍生物;生化试剂;生物化学品;氨基酸类;L-型氨基酸;中药对照品;标准品;化学生物学;对照品;其他生化试剂;医药中间体;保护氨基酸;营养强化剂;植物提取物;动物提取物;氨基酸衍生物;试剂和补充物;营养增补剂;食品饲料添加剂;生物化工类;原料药;饲料添加剂;生化试剂-氨基酸类;原料中间体-原料药;营养强化剂-氨基酸;化工中间体;氨酸类;有机原料;兽药原料;苏氨酸;苯丙氨酸;医用原料;饲料添加剂;原料;其他原料;生化试剂-氨基酸;标准品,对照品;医药、农药及染料中间体;化工材料;有机化工原料;化工原料;医药原料;化工;有机中间体;医药原料药;Miscellaneous Biochemicals;Amino Acid Derivatives;Threonine [Thr, T];Amino Acids and Derivatives;alpha-Amino Acids;Amino Acids;Biochemistry;Nutritional Supplements;L-Amino Acids;Amino Acids;amino;日用化学品;通用生化试剂-氨基酸;化工中间体 |
Mol文件 | 72-19-5.mol |
结构式 | ![]() |
苏氨酸 性质
熔点 | 256 °C (dec.) (lit.) |
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沸点 | 222.38°C (rough estimate) |
比旋光度 | -28.4 º (c=6, H2O) |
密度 | 1.3126 (rough estimate) |
FEMA | 4710 | L-THREONINE |
折射率 | -28 ° (C=6, H2O) |
储存条件 | 2-8°C |
溶解度 | H2O:50 mg/mL |
形态 | 粉末 |
酸度系数(pKa) | 2.09(at 25℃) |
颜色 | 粘黄色 |
PH值 | 5-6 (100g/l, H2O, 20℃) |
气味 (Odor) | ADM L-Threonine is a high quality product specifically designed for the feed industry. Produced from advanced technology, ADM L-Threonine is composed of 100% isomerically pure L-Threonine, which translates into 100% bioavailability for swine, poultry, and other animals.mild savory |
香型 | savory |
旋光性 (optical activity) | [α]20/D 28.5±0.5°, c = 5% in H2O |
水溶解性 | 90 g/L (20 ºC) |
JECFA Number | 2119 |
Merck | 14,9380 |
BRN | 1721646 |
稳定性 | 稳定的。与强氧化剂不相容。 |
InChIKey | AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N |
LogP | -2.94 |
CAS 数据库 | 72-19-5(CAS DataBase Reference) |
NIST化学物质信息 | Threonine(72-19-5) |
EPA化学物质信息 | L-Threonine (72-19-5) |
苏氨酸是由W.C.Rose 1935年从纤维蛋白水解产物中分离和鉴定出来的,现已证明是最后被发现的必需氨基酸,它是畜禽的第二或第三限制性氨基酸,它在动物体内具有极其重要的生理作用。如促进生长、提高免疫机能等;平衡日粮氨基酸,使氨基酸比例更接近于理想蛋白质,从而降低畜禽对饲料中蛋白含量的要求。缺乏苏氨酸,可导致动物采食量降低、生长受阻、饲料利用率下降、免疫机能抑制等症状。近年来,赖氨酸、蛋氨酸合成品在饲料中得到了广泛应用,苏氨酸逐渐成为影响动物生产性能的限制性因素,对苏氨酸的进一步研究,有助于有效地指导畜禽生产。
苏氨酸是动物本身不能合成,但又十分需要的氨基酸,能用来精确平衡饲料的氨基酸组成,满足动物生长维持需要,提高增重和瘦肉率,降低料肉比;可改善氨基酸消化率低的饲料原料的营养价值,提高低能量饲料生产性能;可降低饲料粗蛋白水平,提高饲料氮利用率,降低饲料成本;可用于猪、鸡、鸭和高级水产的饲养和养殖。L-苏氨酸是采用生物工程原理,用玉米淀粉等原料经过液体深层发酵、精制而生产出来的饲料添加剂。可调整饲料中氨基酸平衡,促进生长、改善肉质、改善氨基酸消化率低的饲料原料的营养价值、生产低蛋白的饲料,有助于节约蛋白质资源、降低饲料原料成本、降低畜禽粪便和尿液中的含氮量,畜禽舍中氨气浓度及释放速度。广泛用于添加仔猪饲料、种猪饲料、肉鸡饲料、对虾饲料和鳗鱼饲料。
图1为苏氨酸分子结构式。
目前,与人体有关的共有28种氨基酸,在这28种氨基酸中,有9种(约32%)是必需由膳食中蛋白质的氨基酸直接供应的,它们在人体内不能由所摄取的蛋白质中的其他氨基酸来合成。它们是亮氨酸、异亮氨酸、 缬氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸和组氨酸。其中组氨酸尚存在争论。一般认为对4岁以下的婴幼儿,组氨酸是必需氨基酸,较大年龄则自己能合成。非必需氨基酸并不是不重要,有时它们的重要性要胜过必需氨基酸。例如牛磺酸、精氨酸和谷氨酰胺,在某些疾病或应激条件下,它们非常重要,因此称条件性必需氨基酸。
苏氨酸是必需氨基酸,它能帮助身体维持蛋白质平衡。它能在形成胶原蛋白和弹性蛋白中起作用。当苏氨酸与天门冬氨酸及蛋氨酸合并使用时能抗脂肪肝。苏氨酸存在于心脏、中枢神经系统与骨骼肌中,可防止肝脏中脂肪的积累。它能促进抗体的产生来增强免疫系统。
在食物中,谷类中的苏氨酸含量较低,因此素食者容易发生苏氨酸缺乏。
本信息由Chemicalbook的晓楠编辑整理。L-苏氨酸是一种必需氨基酸,广泛应用于医药、食品、动物饲料等方面。近年来,国内外市场对L-苏氨酸的需求量逐年增长。苏氨酸在体内的分解代谢中,是唯一不经过脱氨基作用和转氨基作用,而是直接通过苏氨酸脱水酶、苏氨酸脱氢酶和苏氨酸醛缩酶催化转变为其它物质的氨基酸,例如苏氨酸可转变成丁酰辅酶A、琥珀酰辅酶A、丝氨酸、甘氨酸等。另外苏氨酸过量能提高赖氨酸-α-酮葡萄糖酸还原酶的活性,在日粮中添加适量苏氨酸可消除因赖氨酸过量造成的体增重下降,肝脏、肌肉组织中蛋白质/脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)/DNA比值降低。添加苏氨酸也可减轻色氨酸或蛋氨酸过量引起的生长抑制。据报道,鸡对苏氨酸的吸收大部分在十二指肠,嗉囔和腺胃吸收后的苏氨酸迅速转变成肝脏蛋白质,沉积在体内。但是,关于苏氨酸如何参与蛋白质合成的详细机制目前尚不清楚。精确称取试样约200mg,溶于3ml甲酸和5ml冰醋酸,加2滴结晶紫试液(TS-74),用0.1mol/L高氯酸滴定至绿色终点或蓝色完全消失为止。每Ml0.1mol/L高氯酸相当于L-苏氨酸(C4H9NO3)11.91mg。LD503098 mg/kg(大鼠,腹腔注射)。占食品中总蛋白质量的5.0%(FDA,§172.320,2000)。
亦用于配制氨基酸输液和综合氨基酸制剂。
由甘氨酸铜与乙醛反应制取DL-苏氨酸(参见“DL-苏氨酸”),在所得DL-苏氨酸溶液内接种L-型晶体,使仅对L-进行旋光拆开而得L-氨酸。
以葡萄糖为原料, 选育营养缺陷型兼结构类似物合成中的反馈抑制与阻遏, 达到L-苏氨酸产酸率为18g/L, 谷氨酸棒状杆菌, 产酸率为14g/L, 黏质赛杆菌率14g/L。
葡萄糖[黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、黏质赛杆菌等] →L-苏氨酸
方法二、化学合成法
因化学合成所得的苏氨酸为4种光学异构体的混合物, 即DL-苏氨酸。 其中构成蛋白质的氨基酸为L型苏氨酸,故需将苏体从别体中分离出来, 再进一步进行光学异构体拆分, 以得L-苏氨酸。
用甘氨酸铜在碱性条件下与乙醛作用, 发生类似的羟醛缩合反应, 合成苏氨酸铜的苏体和别体两种混合物, 根据其稳定性和溶解度的不同, 经脱铜可分离出苏体DL-苏氨酸, 最后拆分得L-苏氨酸。 现将小试合成和放大的生产工艺分别介绍如下。
小试合成工艺
甘氨酸制备 将一氯乙酸189g (2mol)、甲醛溶液2100ml (3.3mol), 混合后冷却至10℃以下,滴加浓氨水750ml (10mol), 控制滴加速度使温度不超过10℃。 加完氨水后保温30℃, 4h。 减压浓缩至300-400ml, 有结晶析出。 经洗涤、干燥得甘氨酸粗品, 在将甘氨酸粗品加入约1.5-2倍量的水, 加热使其全溶, 加活性炭1%脱色; 过滤取滤液, 再加入2-2.5倍体积的甲醇, 置于冰箱中过夜, 过滤取结晶, 得甘氨酸精品。收率约60%-68%。
甘氨酸铜的制备 取甘氨酸100g, 加水7L, 加热60℃使其全溶。 然后缓慢加入碱式碳酸铜80g, 于60℃下保温1h。 趁热过滤除去未反应的碱式碳酸铜。收集滤液让其自然冷却, 析出蓝色针状结晶体(含1分子结晶水), 过滤取结晶,经洗涤、60℃干燥, 得甘氨酸铜, 收率95%-98%。
苏氨酸铜的制备 取甘氨酸铜52.5g, 加入425ml甲醇搅拌使溶,然后于10℃以下加入乙醇80ml, 待温度不再上升, 再加入5g氢氧化钠预先溶解于90ml的甲醇溶液, 60℃保温反应1h。 趁热滤去不溶物,收集滤液加入冰醋酸5.5ml, 减压回收甲醇至干, 再加75ml甲醇搅拌分散后冷却过夜。过滤收集结晶, 经洗涤、干燥得苏体和别体苏氨酸铜的混合物, 收率68%-74%。
脱铜、精制 取上述苏氨酸铜427g, 加入10%氢氧化氨溶液6L, 使其全部溶解, 过滤收集滤液, 上732阳离子交换树脂吸附, 用2mol/L氨水和水洗涤, 直至洗脱液对茚三酮不显色为止。 合并洗脱液, 薄膜浓缩至1.5L, 再加3L乙醇使其析出结晶, 置于冰箱过夜, 过滤取结晶,得DL-苏氨酸粗品。 收率62%-73.8%。
取DL-苏氨酸粗品42g, 加126ml水加热使全溶, 脱色过滤取滤液, 加入252ml乙醇, 冷却过夜, 过滤取结晶得精制DL-苏氨酸。 收率87%-91.3%。
拆分、精制 将精制的DL-苏氨酸810g、DL-苏氨酸90g、水2.88L混合, 缓缓搅拌(约50r/min),并加热至95℃以上使其全部溶解。 再降温至40℃, 并加入DL-苏氨酸总投料量的10%的D-苏氨酸作品种, 缓慢冷却至30℃ (平均每15min降1℃),析出结晶D-苏氨酸, 过滤取结晶, 并与80℃干燥, 得D-苏氨酸。 收集滤液, 投入与拆分出的D-苏氨酸等量的DL-苏氨酸(约150-170g),保持总体积不变, 同拆分D-苏氨酸同样的操作(但降低温度至40℃时,加入的晶种为L-苏氨酸),得L-苏氨酸。 如此反复操作, 即可将D-苏氨酸和L-苏氨酸拆分开。
合并相应的D-苏氨酸粗品和L-苏氨酸粗品, 分别进行精制, 即重结晶。 分别取D和L-型苏氨酸, 分别加水4倍, 加热90℃至全溶, 1%活性炭脱色, 趁热过滤收集滤液, 分别加入2倍体积的乙醇静置冷却, 不时搅拌, 析出结晶, 得D-苏氨酸和L-苏氨酸精品, 收率87.3%-91.6%。
L-苏氨酸的含量在95%以上, [α]20D-26°--29°, 纸层析呈现一个斑点。
放大的生产工艺
以甘氨酸为原料, 先与碱式碳酸铜反应生成甘氨酸铜, 此时其α-H具有活性, 在碱性条件下甘氨酸铜与乙醛作用可发生类似的交叉醇醛缩合反应, 而生成DL-苏氨酸铜(包含有苏体和赤体), 然后经离子交换、脱铜分离出苏体DL-苏氨酸, 最后采用诱导结晶法将D-苏氨酸和L-苏氨酸拆分。 其反应如下:
甘氨酸铜的制备 在500L反应罐中, 投入50kg甘氨酸, 加入350L水,40kg碱式硫酸铜保温60℃ 1h, 过滤弃去未反应的铜盐, 收集滤液, 静置冷却过夜, 过滤取结晶, 60℃烘干, 得蓝色甘氨酸铜。
苏氨酸铜的制备 在1000L反应罐中, 投入75kg 甘氨酸铜, 再加入甲醇600L, 搅拌使其溶解,再加120L乙醛、90L5%KOH甲醇溶液, 搅拌保持60℃1h 后, 滤取不溶物, 滤液加5.5L冰醋酸, 减压回收甲醇至干, 加75L水搅拌分散后于5℃静置过夜, 过滤取结晶, 洗涤、抽干得苏体和别体混合苏氨酸铜。
离子交换、脱铜分离得DL-苏氨酸 将上述苏氨酸铜40kg、10%氨水1000L分别投入到2000L的反应罐中, 搅拌使其溶解, 过滤取滤液上732阳离子交换柱中(400mm×200mm), 再先后用2mol/L氨水和去离子水洗涤。 合并洗脱液, 薄膜浓缩至150L, 加入300L乙醇, 搅拌, 冷却至5℃结晶过夜。 过滤取结晶, 80℃干燥得DL-苏氨酸粗品。
浓缩、精制 取40kg DL-苏氨酸粗品投入500L反应罐中,
安全信息
危险品标志 | Xi |
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危险类别码 | 36/37/38 |
安全说明 | 24/25-37/39-26 |
WGK Germany | 3 |
RTECS号 | XO8590000 |
Hazard Note | Irritant |
TSCA | Yes |
海关编码 | 29225000 |
毒害物质数据 | 72-19-5(Hazardous Substances Data) |
提供商 | 语言 |
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