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生物医药:美设计出合成氨基酸简易新法
2014-03-19 15:02:30
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元素商城整理编辑:氨基酸是含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称,是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位。非天然手性氨基酸的分子为“对映异构体”,其在药物开发、化工合成、催化工业等领域具有重要作用。
研究团队负责人、美国斯克里普斯研究所的余金权教授对新华社记者说,天然氨基酸便宜易得,但种类不多,因此需要合成非天然手性氨基酸。研究人员14日宣布,他们设计出一种“非天然手性氨基酸”的简易合成方法,有望推动化学工业尤其制药业的发展。
丙氨酸甲基上有3个碳氢键,打断第一个键和第二个键会得到不同的氨基酸,但往往会连续发生并得到混合产物而失去应用价值。他们成功设计出两种活性不同的催化剂,可以有选择性地打断第一个键和第二个键,从而控制合成氨基酸的结构。余金权同时还是中国科学院上海有机化学研究所特聘教授。他说,根据传统合成方法,制备每种不同的非天然手性氨基酸都要利用不同的起始原料合成,而他们的思路是利用最便宜的丙氨酸作为共同的起始原料,来合成成千上万种非天然手性氨基酸。
为此他们解决了一个最大难题就是把丙氨酸上的惰性甲基碳氢键在温和条件下打断,然后根据需要装上一个新的化学官能团,每次装上一个不同的官能团就可以得到不同的氨基酸。他们开发的非天然手性氨基酸具有很好的药理活性,潜在应用包括制造抗癌药物、抗生素以及治疗帕金森氏症等疾病的药物。上述研究成果已发表在新一期《科学》杂志上。
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化学词典为您介绍氧化钙对环境的影响,以及氧化钙的应用。氧化钙是生石灰的主要成分。白色立方晶体粉末。密度3.25~3.38克/厘米3,熔点2614℃,沸点2850℃。在空气中吸收二氧化碳生成碳酸钙。难溶于水,跟水化合生成氢氧化钙。
氧化钙对环境的影响
1、健康危害
侵入途径:吸入、食入。
健康危害:本品属碱性氧化物,与人体中的水反应,生成强碱氢氧化钙并放出大量热,有刺激和腐蚀作用。对呼吸道有强烈刺激性,吸入本品粉尘可致化学性肺炎。对眼和皮肤有强烈刺激性,可致灼伤。口服刺激和灼伤消化道。长期接触本品可致手掌皮肤角化、皲裂、指变形(匙甲)。
2、毒理学资料及环境行为
危险特性:与酸类物质能发生剧烈反应。具有较强的腐蚀性。
燃烧(分解)产物:氧化钙。
氧化钙的应用
化学式CaO,白色粉末,不纯者为灰白色。俗称石灰或生石灰。熔点2614℃,沸点2850℃,相对密度3.25~3.38。氧化钙为碱性氧化物,溶于水形成氢氧化钙。氧化钙在空气中逐渐吸收二氧化碳,转变为碳酸钙。碳酸钙在加热时生成氧化钙,大规模生产都用石灰石做原料,石灰窑的温度约1000℃,反应产生的二氧化碳气体不断逸出,使反应进行得很完全。在高温下,氧化钙和酸性氧化物发生反应:
CaO + SiO2=CaSiO3
3CaO+P2O5=Ca3(PO4)2
常利用上述反应除去氧化后生成的酸性氧化物,同时也可以与硫化亚铁作用除去钢水中过量的硫:
氧化钙大量用于建筑业,在1∶3(体积比)的熟石灰和砂子的混合物中加水制成的泥浆称为灰泥,用于砌砖等。氧化钙用于钢铁、农药、医药、非铁金属、肥料、制革、制氢氧化钙,实验室氨气的干燥和醇脱水等氧化钙还可通过与水反应来产生大量的热,常用于自动加温包装。虎门销烟时,当时林则徐一为防止废气,二为避免鸦片污染土壤,就采用向水中加入鸦片和氧化钙的方法来分解鸦片。
用于建筑工程、皮革、制造漂白粉。农业上用石灰中和土壤的酸性,使土壤胶体凝聚,增进团粒结构。
用于制糖、制电石、净化污水。将石灰石置于石灰窑中煅烧至900℃以上,可制得生石灰。
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化学词典为您介绍二甲醚的生产方法和应用。二甲醚又称甲醚,简称DME,在常压下是一 种无色气体或压缩液体,具有轻微醚香味。常温下DME具有惰性,不易自动氧化,无腐蚀、无致癌性,但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。
二甲醚的生产方法
目前主要的生产方法有甲醇脱水制二甲醚法和合成气一步法制二甲醚。
1、甲醇脱水制二甲醚法
甲醇脱水制二甲醚法,分为液相法和气相法。液相法是加热硫酸和甲醇的混合物,甲醇脱水制二甲醚。由于硫酸腐蚀性较大和污染严重,已逐渐被淘汰。近年来,国内有企业已经开发了采用复合酸作脱水催化剂的制甲醇方法,并取得了自主知识产权。气相法是将甲醇蒸气通过分子催化筛,催化 脱水制得二甲醚。这一方法就是气固相催化反应加精馏流程。
2、合成气一步法
合成气一步法合成二甲醚,分为气相法和三 相法。气相法是在固体催化剂表面进行反应;三相法即为淤浆法,是合成气扩散到悬浮于惰性溶剂中的催化剂表面进行反应,反应器为浆态床。气相法中反应器内合成气的转化率较低,未反应合成气的循环量大,并要求使用富氢合成气 (H2/CO>2)。三相法的单程转化率高于气相法,且选择性高,能耗低,可以提高二甲醚的产量,降 低成本。
3、二氧化碳加氢直接合成二甲醚
CO2加氢直接合成二甲醚工艺是CO2和H2 在甲醇合成和甲醇脱水双功能催化剂上直接合成二甲醚的过程。该工艺可以有效利用CO2,减少工业排放对环境的污染,但目前尚处于实验室探索性研究阶段。
二甲醚的应用
1、用作新能源
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,80%的煤是通过直接燃烧,目前我国已是二氧化硫排放量最大的国家,导致区域性的环境酸化,酸雨区已超过国土面积的40%。利用我国丰富的煤炭资源,采用洁净煤技术生产油品和石油替 代品是我国能源策略的重要组成部分。 二甲醚用作新能源将是其最具潜力和发展前景的领域。
2、柴油替代燃料
二甲醚为含氧化合物,其十六烷值高于柴油,是柴油发动机的理想替代品,具有清洁、污染少、动力性能好、易储存等特点。与使用柴油相比,无需任何废气循环和处理装置,碳烟排放为零;汽车尾气排放指标低于目前使用的替代燃料丙烷和压缩天然气等,在我国部分地区试用效果良好。
3、液化气替代燃料
二甲醇的液化性能与天然气相似,经试验表明是可以替代液化气的清洁燃料,和甲醇燃料、醇-醚燃料相比,二甲醚具有以下优点:①同等温度下,二甲醚的饱和蒸汽压低于液化气,因此 储存、 运输比较安全;②二甲醚在空气中的爆炸下限比液化气高一倍,因此更安全;③二甲醚自身含氧,组分单一,碳键短,热效率高,燃烧性能好,燃烧过程中无残液,无黑烟,废气排放符合国家标准;④二甲醚代替液化气作民用清洁燃料与现有液化气的灌装设备、液化气罐及液化气灶基本通用,不存在设备改造问题。
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化学词典为您介绍国内的二甲醚的市场整体情况,包括生产规模以及市场的需求情况介绍。二甲醚DME(Dimethyl Ether),简称甲醚。分子式:CH3OCH3,分子量46.07。二甲醚与液化石油气(LPG)的物理性质很相似,是一种无色气体,具有轻微的醚香味,无腐蚀性、无致癌性,室温下蒸汽压力约为0.5 MPa,常压下致冷到-25℃或在常温下加压到0.5~0.6MPa,即被液化。沸点为-24℃,凝固点为-140℃。100mL水中可溶解3700mL二甲醚气体,二甲醚也易溶于汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多种有机溶剂。常温下二甲醚难以活化。
国内的二甲醚市场情况
目前国内二甲醚的主要用途是替代LPG,用作民用燃气,其次是地台柴油用作汽车燃料。此外,二甲醚还可应用于气雾剂、制冷剂、发泡剂;或者用于化工原料,生产硫酸二甲酯、碳酸二甲酯、烷基卤化物等。据统计,2007年我国一共有二甲醚生产企业30家,产能合计261万吨/年,产量约130吨。其中需外购甲醇的工23家,产能合计170.5万吨/年;自配甲醇装置的工7家,产能合计90.5万吨/年。2008年我国新增二甲醚产能147.5万吨/年,总产能达到408.5万吨/年。其中自配甲醇装置的项目有2个,产能合计16万吨/吨;需要外购甲醇的项目有6个,产能合计131.5万吨/年。2009-2010年,我国计划投产的二甲醚项目工14个,产能合计395万吨/年。预计2010年我国二甲醚产能将达到803.5万吨/年,其中需要外购甲醇的产能为572.0万吨/年。若开工率按90%计算,则这部分二甲醚的产量为514.9万吨,至少需要从市场采购甲醇772.4万吨。
二甲醚市场需求巨大
二甲醚在我国民用燃气领域和替代燃料领域都潜在着巨大的市场需求。2007年,我国LPG表观消费量为2300万吨,柴油表观消费量为1.25亿吨,随着国民经济的持续发展,国内市场对于LPG和柴油的需求量都将保持稳定增长。预计到2010年,国内LPG和柴油的市场需求量将分别达到2600万吨和1.4亿吨。如果按照LPG替代10%、柴油替代3%计算,2010年二甲醚的市场需求量将达到680万吨。 然而市场的培育需要一定的过程,需求量不会在断气内骤然放大。虽然二甲醚作为民用燃气的标准已经颁布,但是国内相关的配套设施仍不完善,给而加密的应用带来一定的困难。此外,二甲醚如果不能保持一定的价格优势,就将在与LPG的竞争中落于下风,导致二甲醚市场需求的萎缩。在替代柴油用作汽车燃料方面,由于相关标准上位出台,二甲醚尚没有替代燃料的合法身份,二甲醚公交车在未来一段时间内也只能处于试运行阶段。二甲醚汽车从研发到试运行,再到大范围推广必然经过一个比较漫长而且曲折的过程。
目前,国内二甲醚企业的扩能积极性很高,部分煤炭企业的甲醇企业则做好了进入该领域的准备。但是,在配套条件尚不晚上、下游需求增长缓慢的情况下,急于上马二甲醚项目是不明智的。盲目的扩张不但会行业产能过剩,而且也会导致企业间的恶性竞争加剧,而企业带来无法弥补的损失。
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