化學(xué)性質(zhì)
中文名L-蘇氨酸
外文名L-Threonine
(2S,3R)-2-Amino-3-hydroxybutyric acid a-Amino-β-hydroxybutyric acid
別名L-羥基丁氨酸 (2S,3R)-2-氨基-3-羥基丁酸、L-α-氨基-β-羥基丁酸、 L-異赤絲藻氨基酸L-α-氨基-β-羥基丁酸
化學(xué)式C4H9NO3
分子量119.1192
CAS登錄號72-19-5
EINECS登錄號200-774-1
計(jì)算化學(xué)數(shù)據(jù)
1、疏水參數(shù)計(jì)算參考值（XlogP）：-2.9
2、氫鍵供體數(shù)量：3
3、氫鍵受體數(shù)量：4
4、可旋轉(zhuǎn)化學(xué)鍵數(shù)量：2
5、拓?fù)浞肿訕O性表面積（TPSA）：83.6
6、重原子數(shù)量：8
7、表面電荷：0
8、復(fù)雜度：93.3
9、同位素原子數(shù)量：0
10、確定原子立構(gòu)中心數(shù)量：2
11、不確定原子立構(gòu)中心數(shù)量：0
12、確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量：0
13、不確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量：0
14、共價(jià)鍵單元數(shù)量：1
分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)
1、摩爾折射率：27.13
2、摩爾體積（m3/mol）：91.1
3、等張比容（90.2K）：253.6
4、表面張力（dyne/cm）：60.0
5、極化率（10-24cm3）：10.75
性數(shù)據(jù)
1.性狀：白色晶體或結(jié)晶性粉末，含1/2結(jié)晶水。無臭，味微甜。
2.密度（g/mL，25/4℃）：1.307
3.相對蒸汽密度（g/mL，空氣=1）：不確定
4.熔點(diǎn)（℃）：256(dec.)(lit.)
5.沸點(diǎn)（℃，常壓）：不確定
6.沸點(diǎn)（℃，5.2kPa）：不確定
7.折射率：-28°（C=6，H2O）
8.閃點(diǎn)（℃）：不確定
9.比旋光度（°）：-28.4°（C=6，H2O）
10.自燃點(diǎn)或引燃溫度（℃）：不確定
11.蒸氣壓（kPa，25℃）：不確定
12.飽和蒸氣壓（kPa，60℃）：不確定
13.燃燒熱（KJ/mol）：不確定
14.臨界溫度（℃）：不確定
15.臨界壓力（KPa）：不確定
16.油水（辛醇/水）分配系數(shù)的對數(shù)值：不確定
17.爆炸上限（%，V/V）：不確定
18.爆炸下限（%，V/V）：不確定
19.溶解性：易溶于水（200g/L，25℃），不溶于甲醇、乙醇、乙醚和氯仿。
毒理學(xué)數(shù)據(jù)
急性毒性：大鼠腹腔 LD50：3098mg/kg；
致突變：人淋巴細(xì)胞Sister chromatid exchange TEST SYSTEM：10mg/L；
性質(zhì)與穩(wěn)定性
1. 常溫常壓下穩(wěn)定。
2. 存在于烤煙煙葉、白肋煙煙葉、煙氣中。
貯存方法
棕色廣口玻璃瓶密閉包裝。陰涼、干燥處避光存放。
安全信息
危險(xiǎn)品標(biāo)志Xi
危險(xiǎn)類別碼36/37/38
安全說明24/25-37/39-26
WGKGermany3
RTECS號XO8590000
HazardNoteIrritant
TSCAYes
海關(guān)編碼29225000
合成方法
L-蘇氨酸的工業(yè)生產(chǎn)方法主要有：①合成法；②發(fā)酵法；③蛋白質(zhì)水解法三種。現(xiàn)提倡用發(fā)酵法生產(chǎn)。
方法一、直接發(fā)酵法：
1.發(fā)酵法是以糖、氨、高絲氨酸（homoserine）為培養(yǎng)基，用產(chǎn)谷氨酸小球菌（glutaminus）等發(fā)酵后精制可制得L-蘇氨酸。
以葡萄糖為原料，選育營養(yǎng)缺陷型兼結(jié)構(gòu)類似物合成中的反饋抑制與阻遏，達(dá)到L-蘇氨酸產(chǎn)酸率為18g/L，谷氨酸棒狀桿菌，產(chǎn)酸率為14g/L，黏質(zhì)賽桿菌率14g/L。
葡萄糖[黃色短桿菌、谷氨酸棒桿菌、黏質(zhì)賽桿菌等]→L-蘇氨酸。
2.用產(chǎn)谷氨酸小球菌或短桿菌、棒桿菌等使糖類、氨、高絲氨酸發(fā)酵后，再經(jīng)過精制而制得，發(fā)酵液中濃度可達(dá)5～20g/L。
3.以巴豆酸或以甘氨酸為原料制得。也可以葡萄糖或淀粉為原料，經(jīng)由大腸桿菌、黃色短桿菌、谷氨酸桿菌或鈍齒棒桿菌為菌種經(jīng)發(fā)酵精制得產(chǎn)品。
方法二、化學(xué)合成法：
因化學(xué)合成所得的蘇氨酸（L-蘇氨酸）為4種光學(xué)異構(gòu)體的混合物，即DL-蘇氨酸。其中構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸為L型蘇氨酸，故需將蘇體從別體中分離出來，再進(jìn)一步進(jìn)行光學(xué)異構(gòu)體拆分，以得L-蘇氨酸。
煙草：BU，22；FC，21；合成：可由蛋白質(zhì)（如酪蛋白）經(jīng)水解、精制而得，或由丙烯酸衍生物中甲醇和乙酸汞合成。
用甘氨酸銅在堿性條件下與乙醛作用，發(fā)生類似的羥醛縮合反應(yīng)，合成蘇氨酸銅的蘇體和別體兩種混合物，根據(jù)其穩(wěn)定性和溶解度的不同，經(jīng)脫銅可分離出蘇體DL-蘇氨酸， 最后拆分得L-蘇氨酸?，F(xiàn)將小試合成和放大的生產(chǎn)工藝分別介紹如下。 [1]
小試合成工藝：
甘氨酸制備 將一氯乙酸189g（2mol）、甲醛溶液2100ml（3.3mol），混合后冷卻至10℃以下，滴加濃氨水750ml（10mol），控制滴加速度使溫度不超過10℃。加完氨水后保溫30℃，4h。減壓濃縮至300-400ml，有結(jié)晶析出。經(jīng)洗滌、干燥得甘氨酸粗品，在將甘氨酸粗品加入約1.5-2倍量的水，加熱使其全溶，加活性炭1%脫色；過濾取濾液，再加入2-2.5倍體積的甲醇，置于冰箱中過夜，過濾取結(jié)晶，得蘇氨酸（L-蘇氨酸）精品。收率約60%-68%。
甘氨酸銅的制備 取甘氨酸100g，加水7L，加熱60℃使其全溶。然后緩慢加入堿式碳酸銅80g，于60℃下保溫1h。趁熱過濾除去未反應(yīng)的堿式碳酸銅。收集濾液讓其自然冷卻，析出藍(lán)色針狀結(jié)晶體（含1分子結(jié)晶水），過濾取結(jié)晶，經(jīng)洗滌、60℃干燥，得甘氨酸銅，收率95%-98%。
蘇氨酸銅的制備 取甘氨酸銅52.5g，加入425ml甲醇攪拌使溶，然后于10℃以下加入乙醇80ml，待溫度不再上升，再加入5g氫氧化鈉預(yù)先溶解于90ml的甲醇溶液，60℃保溫反應(yīng)1h。趁熱濾去不溶物，收集濾液加入冰醋酸5.5ml，減壓回收甲醇至干，再加75ml甲醇攪拌分散后冷卻過夜。過濾收集結(jié)晶，經(jīng)洗滌、干燥得蘇體和別體蘇氨酸銅的混合物，收率68%-74%。
脫銅、精制 取上述蘇氨酸銅427g，加入10%氫氧化氨溶液6L，使其全部溶解，過濾收集濾液，上732陽離子交換樹脂吸附，用2mol/L氨水和水洗滌，直至洗脫液對茚三酮不顯色為止。合并洗脫液，薄膜濃縮至1.5L，再加3L乙醇使其析出結(jié)晶，置于冰箱過夜，過濾取結(jié)晶，得DL-蘇氨酸粗品。收率62%-73.8%。
取DL-蘇氨酸粗品42g，加126ml水加熱使全溶，脫色過濾取濾液，加入252ml乙醇，冷卻過夜，過濾取結(jié)晶得精制DL-蘇氨酸。收率87%-91.3%。
拆分、精制 將精制的DL-蘇氨酸810g、DL-蘇氨酸90g、水2.88L混合，緩緩攪拌（約50r/min），并加熱至95℃以上使其全部溶解。再降溫至40℃，并加入DL-蘇氨酸總投料量的10%的D-蘇氨酸作品種，緩慢冷卻至30℃（平均每15min降1℃），析出結(jié)晶D-蘇氨酸，過濾取結(jié)晶，并與80℃干燥，得D-蘇氨酸。收集濾液，投入與拆分出的D-蘇氨酸等量的DL-蘇氨酸（約150-170g），保持總體積不變，同拆分D-蘇氨酸同樣的操作（但降低溫度至40℃時(shí)，加入的晶種為L-蘇氨酸），得L-蘇氨酸。如此反復(fù)操作，即可將D-蘇氨酸和L-蘇氨酸拆分開。
合并相應(yīng)的D-蘇氨酸粗品和L-蘇氨酸粗品，分別進(jìn)行精制，即重結(jié)晶。分別取D和L-型蘇氨酸，分別加水4倍，加熱90℃至全溶，1%活性炭脫色，趁熱過濾收集濾液，分別加入2倍體積的乙醇靜置冷卻，不時(shí)攪拌，析出結(jié)晶，得D-蘇氨酸和L-蘇氨酸精品，收率87.3%-91.6%。
L-蘇氨酸的含量在95%以上，[α]20D-26°--29°，紙層析呈現(xiàn)一個(gè)斑點(diǎn)。
放大的生產(chǎn)工藝：
以甘氨酸為原料，先與堿式碳酸銅反應(yīng)生成甘氨酸銅，此時(shí)其α-H具有活性，在堿性條件下甘氨酸銅與乙醛作用可發(fā)生類似的交叉醇醛縮合反應(yīng)，而生成DL-蘇氨酸銅（包含有蘇體和赤體），然后經(jīng)離子交換、脫銅分離出蘇體DL-蘇氨酸，最后采用誘導(dǎo)結(jié)晶法將D-蘇氨酸和L-蘇氨酸拆分。其反應(yīng)如下：
甘氨酸銅的制備 在500L反應(yīng)罐中，投入50kg甘氨酸，加入350L水，40kg堿式硫酸銅保溫60℃1h，過濾棄去未反應(yīng)的銅鹽，收集濾液，靜置冷卻過夜，過濾取結(jié)晶，60℃烘干，得藍(lán)色甘氨酸銅。
蘇氨酸銅的制備 在1000L反應(yīng)罐中，投入75kg甘氨酸銅，再加入甲醇600L，攪拌使其溶解，再加120L乙醛、90L5%KOH甲醇溶液，攪拌保持60℃1h后，濾取不溶物，濾液加5.5L冰醋酸，減壓回收甲醇至干，加75L水?dāng)嚢璺稚⒑笥?℃靜置過夜，過濾取結(jié)晶，洗滌、抽干得蘇體和別體混合蘇氨酸銅。
離子交換、脫銅分離得DL-蘇氨酸 將上述蘇氨酸銅40kg、10%氨水1000L分別投入到2000L的反應(yīng)罐中，攪拌使其溶解，過濾取濾液上732陽離子交換柱中（400mm×200mm），再先后用2mol/L氨水和去離子水洗滌。合并洗脫液，薄膜濃縮至150L，加入300L乙醇，攪拌，冷卻至5℃結(jié)晶過夜。過濾取結(jié)晶，80℃干燥得DL-蘇氨酸粗品。
濃縮、精制 取40kg DL-蘇氨酸粗品投入500L反應(yīng)罐中。
上下游產(chǎn)品信息
表征圖譜
相關(guān)文獻(xiàn)
用途
1.主要用作營養(yǎng)增補(bǔ)劑。與葡萄糖共熱易生成焦香和巧克力香味，有增香作用。也可用于生化研究。
2.作飼料營養(yǎng)強(qiáng)化劑，蘇氨酸是一種必需的氨基酸。蘇氨酸常添加到未成年仔豬和家禽的飼料中，是豬飼料的第二限制氨基酸和家禽飼料的第三限制氨基酸。添加于以小麥，大麥等谷物為主的飼料中。
3.營養(yǎng)添加劑，亦用于配制氨基酸輸液和綜合氨基酸制劑。
4.用于消化潰瘍的輔助治療。也可治貧血及心絞痛、主動(dòng)脈炎、心功能不全等心血管系統(tǒng)疾患。
5.蘇氨酸（L-蘇氨酸）是由W. C. Rose 1935年從纖維蛋白水解產(chǎn)物中分離和鑒定出來的，現(xiàn)已證明是最后被發(fā)現(xiàn)的必需氨基酸，它是畜禽的第二或第三限制性氨基酸，它在動(dòng)物體內(nèi)具有極其重要的生理作用。如促進(jìn)生長、提高免疫機(jī)能等；平衡日糧氨基酸，使氨基酸比例更接近于理想蛋白質(zhì)，從而降低畜禽對飼料中蛋白含量的要求。缺乏蘇氨酸，可導(dǎo)致動(dòng)物采食量降低、生長受阻、飼料利用率下降、免疫機(jī)能抑制等癥狀。近幾年來，賴氨酸、蛋氨酸合成品在飼料中得到了廣泛應(yīng)用，蘇氨酸逐漸成為影響動(dòng)物生產(chǎn)性能的限制性因素，對蘇氨酸的進(jìn)一步研究，有助于有效地指導(dǎo)畜禽生產(chǎn)。
蘇氨酸（L-蘇氨酸）是動(dòng)物本身不能合成，但又十分需要的氨基酸，能用來精確平衡飼料的氨基酸組成，滿足動(dòng)物生長維持需要，提高增重和瘦肉率，降低料肉比；可改善氨基酸消化率低的飼料原料的營養(yǎng)價(jià)值，提高低能量飼料生產(chǎn)性能；可降低飼料粗蛋白水平，提高飼料氮利用率，降低飼料成本；可用于豬、雞、鴨和高級水產(chǎn)的飼養(yǎng)和養(yǎng)殖。L—蘇氨酸是采用生物工程原理，用玉米淀粉等原料經(jīng)過液體深層發(fā)酵、精制而生產(chǎn)出來的飼料添加劑。可調(diào)整飼料中氨基酸平衡，促進(jìn)生長、改善肉質(zhì)、改善氨基酸消化率低的飼料原料的營養(yǎng)價(jià)值、生產(chǎn)低蛋白的飼料，有助于節(jié)約蛋白質(zhì)資源、降低飼料原料成本、降低畜禽糞便和尿液中的含氮量，畜禽舍中氨氣濃度及釋放速度。廣泛用于添加仔豬飼料、種豬飼料、肉雞飼料、對蝦飼料和鰻魚飼料。
6.蘇氨酸（L-蘇氨酸）在體內(nèi)的分解代謝中，是唯一不經(jīng)過脫氨基作用和轉(zhuǎn)氨基作用，而是直接通過蘇氨酸脫水酶、蘇氨酸脫氫酶和蘇氨酸醛縮酶催化轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)的氨基酸，例如蘇氨酸可轉(zhuǎn)變成丁酰輔酶A、琥珀酰輔酶A、絲氨酸、甘氨酸等。另外蘇氨酸過量能提高賴氨酸-α-酮葡萄糖酸還原酶的活性，在日糧中添加適量蘇氨酸可消除因賴氨酸過量造成的體增重下降，肝臟、肌肉組織中蛋白質(zhì)/脫氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）/DNA比值降低。添加蘇氨酸也可減輕色氨酸或蛋氨酸過量引起的生長抑制。據(jù)報(bào)道，雞對蘇氨酸的吸收大部分在十二指腸，嗉囔和腺胃吸收后的蘇氨酸迅速轉(zhuǎn)變成肝臟蛋白質(zhì)，沉積在體內(nèi)。
