聚甘氨酸 | 25718-94-9

• 物质功能分类: 生物化工 - 常见氨基酸及蛋白质类
• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机酸及其衍生物 - 羧酸及其衍生物
• 中文名称: 聚甘氨酸
• 中文别名: 甘氨酸；氨基醋酸；氨基乙酸；胶糖；L-甘氨酸
• 英文名称: glycine
• 英文别名: Gly；2-aminoacetic acid；L-glycine；H-Gly-OH；aminoacetic acid；2-Azaniumylacetate
• CAS: 25718-94-9；56-40-6
• 化学式: C₂H₅NO₂
• 分子量: 75.0672
• InChiKey: DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N

物化性质

• 熔点：
  240 °C (dec.) (lit.)
• 沸点：
  233°C
• 密度：
  1.595
• 闪点：
  176.67°C
• 溶解度：
  H2O:100 mg/mL
• 最大波长(λmax)：
  λ: 260 nm Amax: 0.05λ: 280 nm Amax: 0.05
• LogP：
  -3.21
• 物理描述：
  Solid
• 颜色/状态：
  White crystals
• 气味：
  Odorless
• 味道：
  Sweet
• 蒸汽压力：
  0.00000013 [mmHg]
• 分解：
  STARTS TO DECOMP AT 233 °C
• 解离常数：
  2.37 (at 20 °C)

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -3.2
• 重原子数：
  5
• 可旋转键数：
  1
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.5
• 拓扑面积：
  63.3
• 氢给体数：
  2
• 氢受体数：
  3

ADMET

代谢

肝脏的

Hepatic

来源:DrugBank

代谢

肝脏的

Hepatic

来源:Toxin and Toxin Target Database (T3DB)

毒理性

• 毒性总结

在中枢神经系统中，存在对strychnine敏感的甘氨酸结合位点以及对strychnine不敏感的甘氨酸结合位点。对strychnine不敏感的甘氨酸结合位点位于NMDA受体复合物上。对strychnine敏感的甘氨酸受体复合物包括一个氯离子通道，并且是配体门控离子通道超家族的成员。补充甘氨酸的假设抗痉挛活性可能是由甘氨酸与脊髓中对strychnine敏感的结合位点结合介导的。这将导致氯离子电导增加，从而增强抑制性神经传递。甘氨酸增强NMDA受体介导的神经传递的能力，使其有可能用于治疗精神分裂症中的抗精神病药物抵抗阴性症状。 动物研究表明，补充甘氨酸可以保护免受内毒素诱导的致死性、肝脏移植后的缺氧-再灌注损伤以及D-半乳糖胺介导的肝脏损伤。中性粒细胞被认为通过侵入组织并释放超氧阴离子等反应性氧种参与了这些病理过程。体外研究表明，中性粒细胞含有一个甘氨酸门控的氯离子通道，可以减弱细胞内钙的增加并减少中性粒细胞的氧化产物生成。这项研究还处于早期阶段，但表明补充甘氨酸可能在那些中性粒细胞浸润导致毒性的过程中发挥作用，例如急性呼吸窘迫综合征(ARDS)。

In the CNS, there exist strychnine-sensitive glycine binding sites as well as strychnine-insensitive glycine binding sites. The strychnine-insensitive glycine-binding site is located on the NMDA receptor complex. The strychnine-sensitive glycine receptor complex is comprised of a chloride channel and is a member of the ligand-gated ion channel superfamily. The putative antispastic activity of supplemental glycine could be mediated by glycine's binding to strychnine-sensitive binding sites in the spinal cord. This would result in increased chloride conductance and consequent enhancement of inhibitory neurotransmission. The ability of glycine to potentiate NMDA receptor-mediated neurotransmission raised the possibility of its use in the management of neuroleptic-resistant negative symptoms in schizophrenia. <br/>Animal studies indicate that supplemental glycine protects against endotoxin-induced lethality, hypoxia-reperfusion injury after liver transplantation, and D-galactosamine-mediated liver injury. Neutrophils are thought to participate in these pathologic processes via invasion of tissue and releasing such reactive oxygen species as superoxide. In vitro studies have shown that neutrophils contain a glycine-gated chloride channel that can attenuate increases in intracellular calcium and diminsh neutrophil oxidant production. This research is ealy-stage, but suggests that supplementary glycine may turn out to be useful in processes where neutrophil infiltration contributes to toxicity, such as ARDS.

来源:Toxin and Toxin Target Database (T3DB)

毒理性

• 致癌物分类

对人类无致癌性（未列入国际癌症研究机构IARC清单）。

No indication of carcinogenicity to humans (not listed by IARC).

来源:Toxin and Toxin Target Database (T3DB)

毒理性

• 健康影响

慢性高水平的甘氨酸与至少12种先天代谢错误有关，包括：瓜氨酸血症I型、非酮性高甘氨酸血症、高脯氨酸血症I型、高脯氨酸血症II型、亚氨基甘氨酸尿症、异戊酸尿症、丙酸尿症、甲基丙二酸尿症、由于钴胺素相关障碍引起的甲基丙二酸尿症、非酮性高甘氨酸血症、脯氨酸血症II型、丙酸血症和短链酰辅酶A脱氢酶缺乏症（SCAD缺乏症）。

Chronically high levels of glycine are associated with at least 12 inborn errors of metabolism including: Citrullinemia Type I, Hyperglycinemia, non-ketotic, Hyperprolinemia Type I, Hyperprolinemia Type II, Iminoglycinuria, Isovaleric Aciduria, Malonic Aciduria, Methylmalonic Aciduria, Methylmalonic Aciduria Due to Cobalamin-Related Disorders, Non Ketotic Hyperglycinemeia, Prolinemia Type II, Propionic academia and Short Chain Acyl CoA Dehydrogenase Deficiency (SCAD Deficiency).

来源:Toxin and Toxin Target Database (T3DB)

毒理性

• 暴露途径

从小肠通过主动运输机制吸收。

Absorbed from the small intestine via an active transport mechanism.

来源:Toxin and Toxin Target Database (T3DB)

毒理性

• 毒性数据

口服大鼠LD50 7930毫克/千克，皮下大鼠LD50 5200毫克/千克，静脉大鼠LD50 2600毫克/千克，口服小鼠LD50 4920毫克/千克。

ORL-RAT LD₅₀ 7930 mg/kg, SCU-RAT LD₅₀ 5200 mg/kg, IVN-RAT LD₅₀ 2600 mg/kg, ORL-MUS LD₅₀ 4920 mg/kg

来源:Toxin and Toxin Target Database (T3DB)

吸收、分配和排泄

• 吸收

从小肠通过主动运输机制吸收。

Absorbed from the small intestine via an active transport mechanism.

来源:DrugBank

安全信息

• TSCA：
  Yes
• WGK Germany：
  3

制备方法与用途

根据提供的信息，以下是几种常用的甘氨酸生产方法：

1. 一氯乙酸氨化法 主要步骤：

• 原料配比：一氯乙酸与氨水的质量比为1:60。
• 反应条件：反应温度为50℃，反应时间为4小时。收率为84.50%。
• 精制过程：
  • 反应完成后，加热至80℃除去二氧化碳和氨。
  • 使用活性炭脱色并过滤。
  • 滤液加95%乙醇析出甘氨酸结晶，过滤取结晶，用乙醇洗涤。
  • 加热溶解后再次重结晶，最终得纯品。

总收率：

• 约41.9%（按一氯乙酸计算）。

2. 甲醛为原料的合成法 Strecker 法

• 总收率：31%-50%。

Bucherer 法

• 将碳酸铵及氰化钠水溶液中加入三聚甲醛，室温搅拌溶解后，在80-85℃反应3小时得到已内酰脲。然后加30% NaOH 水溶液于170℃下水解3小时，并用阳离子交换树脂处理。
• 收率为83.2%。

3. 相转移催化法

此方法使用了相转移催化剂，能显著提高甘氨酸的产率和纯度。具体步骤如下：

主要步骤：

• 混合氨水（2kg）于甲醇中，并加入六次亚甲基四胺（0.3kg），待澄清后加入氯乙酸溶液。
• 体系温度明显上升，结晶析出。过滤取结晶，滤液放置过夜可再次析出部分结晶。
• 将粗品溶于去离子水中加热至70-75℃溶解后加甲醇冷却结晶12小时，最后干燥得精品。

收率与纯度：

• 产品收率为68.6%，纯度为99.6%。

总结

以上三种方法各有优劣。一氯乙酸氨化法操作简单但收率中等；甲醛为原料的合成法则较为复杂，需额外使用催化剂以提高产率和纯度。相转移催化法则能显著提高甘氨酸的产率及纯度，是较先进的工艺之一。

具体选择哪种方法取决于实际生产条件、成本控制以及所需的甘氨酸质量要求。

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  聚甘氨酸 在 pyridinium polyhydrogen fluoride 、 sodium nitrite 作用下， 反应 5.0h， 以41%的产率得到氟乙酸
  参考文献：
  名称：

  合成方法和反应。第106部分。抑制使用以48:52（w / w）氟化氢/吡啶从α-氨基酸合成α-氟代羧酸时的嵌合辅助重排产物[1]

  摘要：

  Anchimerically辅助重排，在一些α氨基酸的氟化观察到70：纳米的存在30（重量/重量）氟化氢/吡啶（按重量计）2，通过使用更少的酸性试剂48基本上或完全抑制：52（w / w）氟化氢/吡啶。

  DOI：

  10.1002/hlca.19810640806
• 作为产物：
  描述：

  氰基甲醇 甲醛氰醇 在 氨 作用下， 生成 聚甘氨酸
  参考文献：
  名称：

  DE656349

  摘要：

  公开号：
• 作为试剂：
  描述：

  3-吲哚甲醛 、 碘苯 在 palladium diacetate 、 silver trifluoroacetate 、 聚甘氨酸 作用下， 以 水 、 溶剂黄146 为溶剂， 以48%的产率得到4-phenyl-1H-indole-3-carbaldehyde
  参考文献：
  名称：

  钯催化吲哚和氮杂吲哚的区域选择性C4-芳基化和烯烃化

  摘要：

  使用Pd（II）催化的吲哚和氮杂吲哚的远程CH功能化，证明了生物相关的C4取代的吲哚支架合成的收敛策略。该反应使用甘氨酸作为廉价的瞬态导向基团，对吲哚-3-甲醛的C4位具有很高的区域选择性。该转变的显着特征包括六元palladacyle的选择性形成和出色的官能团耐受性。

  DOI：

  10.1002/adsc.201801378

文献信息

• Fmoc-Amox, A Suitable Reagent for the Introduction of Fmoc
  作者：Ashish Kumar、Anamika Sharma、Elvira Haimov、Ayman El-Faham、Beatriz G. de la Torre、Fernando Albericio

  DOI：10.1021/acs.oprd.7b00199

  日期：2017.10.20

  Synthesis of most peptides is achieved using solid-phase peptide synthesis employing the Fmoc/tert-butyl strategy. However, the introduction of Fmoc in N-unprotected amino acids seems to be challenging due to the formation of dipeptides and sometimes tripeptides as impurities and β-alanyl impurities when Fmoc-OSu is used as well. Herein, we report an efficient and successful method using Fmoc-Amox

  使用Fmoc /叔丁基策略的固相肽合成可以实现大多数肽的合成。但是，由于在使用Fmoc-OSu时会形成二肽，有时还会形成三肽作为杂质和β-丙氨酸杂质，因此在N-未保护的氨基酸中引入Fmoc似乎具有挑战性。在本文中，我们报告了一种有效且成功的方法，该方法使用Fmoc-Amox（一种基于肟的衍生物）来合成Fmoc-甘氨酸，而没有任何副反应的痕迹。Fmoc-Amox价格便宜，而且反应后可轻松去除Amox，从而提供纯净的Fmoc-Gly-OH，不含任何有害杂质或污染物，主要是二肽或Amox本身，分别由高效液相色谱和NMR显示。
• 5-Norbornene-2,3-dicarboximido Carbonochloridate. A New Stable Reagent for the Introduction of Amino-Protecting Groups
  作者：Peter Henklein、Hans-Ulrich Heyne、Wolf-Rainer Halatsch、Hartmut Niedrich

  DOI：10.1055/s-1987-27873

  日期：——

  The synthesis of activated carbonates, based on a new carbonochloridate derived from N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide, is reported. These activated carbonic esters are excellent reagents for the introduction of all currently used urethane protecting groups.

  报道了一种基于N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧亚胺衍生的新碳酰氯化物的活化碳酸盐的合成。这些活化碳酸酯是引入目前所有使用的氨基甲酸酯保护基团的优秀试剂。
• Alkyl 1-Chloroalkyl Carbonates: Reagents for the Synthesis of Carbamates and Protection of Amino Groups
  作者：Gérard Barcelo、Jean-Pierre Senet、Gérard Sennyey、Jean Bensoam、Albert Loffet

  DOI：10.1055/s-1986-31724

  日期：——

  The synthesis of 1-chloroalkyl carbonates and their reaction with various type of amines are described. This reaction is useful for the synthesis of carbamate pesticides and for the protection of various amino groups, including amino acids.

  描述了1-氯代烷基碳酸酯的合成及其与各种类型胺的反应。这一反应对于合成氨基甲酸酯类农药和保护包括氨基酸在内的各种氨基团具有重要作用。
• Supramolecular gelation of alcohol and water by synthetic amphiphilic gallic acid derivatives
  作者：Hitoshi Tamiaki、Keishiro Ogawa、Keisuke Enomoto、Kazutaka Taki、Atsushi Hotta、Kazunori Toma

  DOI：10.1016/j.tet.2010.01.002

  日期：2010.2

  The supramolecular organogelation of alcohols was observed in relatively hydrophobic amphiphiles with a short oligo(ethylene glycol) unit and three long alkyl chains at room temperature, while the hydrogelation occurred in more hydrophilic gelators with a longer poly(ethylene glycol) unit and two long alkyl chains at various temperatures. When a hot aqueous solution of some of the synthetic hydrogelators

  在室温下，在具有较短的寡（乙二醇）单元和三个长烷基链的相对疏水性两亲物中观察到醇的超分子有机凝胶化，而在具有较长的聚（乙二醇）单元和两个长烷基的较亲水性胶凝剂中发生了水凝胶化。不同温度下的链条。当一些合成水凝胶器的热水溶液冷却后，在室温下形成超分子水凝胶。在室温下，在水中与分子间相互作用较少的其他两亲物中，通过升高其水性系统的温度（尤其是低于生理温度37°C），观察到了溶胶向凝胶的反相转变。
• Electrophilic Sulfonium-Promoted Peptide and Protein Amidation in Aqueous Media
  作者：Chuan Wan、Yuan Feng、Zhanfeng Hou、Chenshan Lian、Liang Zhang、Yuhao An、Jinming Sun、Dongyan Yang、Chenran Jiang、Feng Yin、Rui Wang、Zigang Li

  DOI：10.1021/acs.orglett.1c04017

  日期：2022.1.21

  A novel amidation strategy using electrophilic sulfonium, which is soluble and stable in aqueous conditions, was developed. The sulfoniums could activate thioacid and carboxyl acid to efficiently react with amines to afford amides. This method enables applications in amidation in both aqueous media and solid-phase peptide synthesis, peptide/protein modifications, and reactive lysines of a proteome

  开发了一种使用亲电锍的新型酰胺化策略，该锍在水性条件下可溶且稳定。锍可以活化硫代酸和羧酸，有效地与胺反应生成酰胺。该方法可用于水介质和固相肽合成中的酰胺化、肽/蛋白质修饰以及在 pH 10 的蛋白质组的反应性赖氨酸以及基于活性的蛋白质分析。还使用这种方法对 USP7-UBL2 结构域进行了肽配体定向标记。

表征谱图