磺胺氯哒嗪-苯环-13C6的合成

为研究稳定同位素标记的磺胺氯哒嗪-苯环-¹³C₆的合成路线,制备同位素内标试剂,用于检测动物源性食品中磺胺类药物残留,以苯-¹³C₆为稳定同位素标记来源和起始原料,通过硝化、硝基还原、酰化、磺化以及缩合、水解6步反应合成磺胺氯哒嗪-苯环-¹³C₆。产品结构经核磁共振波谱(NMR)和质谱(MS)等仪器表征确定,产品纯度>98.0%,同位素丰度>99.0atom%¹³C,可以作为内标试剂用于磺胺氯哒嗪的定性定量分析。     

发酵优化制备L-赖氨酸盐酸盐-~(13)C_6、~(15)N_2

采用北京棒杆菌(Corynebacterium pekinense)ZLD118(HS~-、AEC~r)发酵制备稳定同位素双标记的L-赖氨酸盐酸盐-~(13)C_6、~(15)N_2。对菌种的发酵培养条件和发酵培养基配方进行优化,采用优化后的发酵工艺制备高丰度稳定同位素~(13)C、~(15)N双标记L-赖氨酸,经离子交换树脂提纯、活性炭脱色精制后,产品的~(13)C丰度达98.61%,~(15)N丰度为98.15%,纯度为98.47%,产率为88.8%。结果表明,该工艺可进一步用于放大制备。     

微生物发酵法批量制备高丰度~(15)N同位素标记L-精氨酸

采用均匀设计实验方法建立5L罐发酵生产L-精氨酸-~(15)N_4的优化调控模型。在菌体生长24h进入产酸阶段,控制转速820r/min,pH7.8,温度30℃,通气2.5L/min,流加总量60%的葡萄糖,理论产酸最高可达到22.49g/L,验证实验产酸19.69g/L,达到理论高值的88%。利用~(15)N丰度99.68%的尿素和丰度99.43%的硫酸铵发酵生产得到L-精氨酸-~(15)N_4的产品丰度为98.7%,化学纯度为98.5%,丰度下降1%。可以满足批量生产的要求。     

L-亮氨酸-U-13C6的研制

本工作以黄色节杆菌ATCC39106为出发菌株,通过诱变选育,获得突变株TS151,并研究了适用于¹³C标记 L-亮氨酸生产的发酵工艺、提纯工艺。结果显示,最佳发酵条件为：发酵温度28 ℃、220 r/min摇床、培养时间92 h。在此条件下,发酵产酸稳定在15 g/L以上,提取收率稳定在70%。产品¹³C标记 L-亮氨酸丰度达到97.03%,纯度达98%以上。     

同位素标记原儿茶酸-(13COOH)的合成研究

设计了以3,4-二甲氧基溴苯为原料,经格利雅反应制备得到格式试剂,通入¹³C标记的¹³CO₂气体,制备得中间体3,4-二甲氧基苯甲酸-（¹³COOH）。将中间体用BBr₃脱除甲基后得到粗产品,粗产品再经过活性炭脱色,冷却结晶得到原儿茶酸-（¹³COOH）。设计的合成路线操作简单,工艺流程短,副产物少,收率可达45%,¹³C同位素丰度稀释低。产物经HPLC、MS、¹H-NMR 和¹³C NMR表征,结果表明：制备的原儿茶酸-（¹³COOH）化学纯度＞99%,¹³C同位素丰度＞98%,作为重要的示踪剂,可为医药和化工领域研究提供基础。     

胆甾醇辛酸酯-辛酰基-1-13C的合成

采用缩合与催化的组合方式,利用胆固醇（Ch-OH）与辛酸-1-13C反应,合成胆甾醇辛酸酯-辛酰基-1-13C（ChO-13C）,产率84.1%,13C丰度99.0%,光学纯度99.0%,化学纯度99.5%。用HPLC-ELSD、LC-MS和1H NMR对产品进行表征,确定产品为胆甾醇辛酸酯结构。     

~(13)C,~(15)N_3-盐酸氨基脲合成方法的优化

采用13C,15N2双标记尿素和15N2标记水合肼为原料,经回流反应一步合成13C,15N3-盐酸氨基脲。通过单因素考察和正交实验对13C,15N3-盐酸氨基脲的合成工艺进行优化,得到最优反应条件为:15N2-水合肼与13C,15N2-尿素的进料摩尔比为1.4∶1,加热温度为135℃,反应时间为4.5 h。采用此优化合成条件单步合成反应收率90%,13C,15N3-盐酸氨基脲纯度≥98%,13C丰度≥97%,15N丰度≥99%。结果显示,该方法具有反应周期短,产物收率高,后处理简便易行等优点。     

加速器质谱14C样品制备中Zn-TiH2法石墨产率探讨

用于加速器质谱仪(accelerator mass spectrometry, AMS)测定¹⁴C年龄的石墨靶制备方法有很多种,提高石墨产率对优化石墨靶制备流程和改善石墨靶性能具有重要意义。本文以Zn-TiH₂法制备石墨靶为例,结合相关研究,证明石墨产率与同位素分馏之间的关系;对比石墨产率的不同测算方法并提出改进建议;对实验过程中影响石墨产率的因素进行探讨,对Zn-TiH₂法制备石墨靶的最优实验条件进行简要总结。     

吉西他滨-~(13)C,~(15)N_2及其代谢产物的合成

以自制的尿素-~(13)C,~(15)N_2为前体,与3-乙氧基丙烯腈反应制备胞嘧啶-~(13)C,~(15)N_2,用BSA保护后,经与2-脱氧-2,2-二氟-D-赤式-五呋喃糖-3,5-二苯甲酯-1-甲磺酸酯反应生成2′,2′-二氟-2′-脱氧胞嘧啶核苷-3′,5′-二苯甲酸酯-~(13)C,~(15)N_2,分离纯化后经NaOH水解生成吉西他滨-~(13)C,~(15)N_2,再进一步降解脱氨得到吉西他滨-~(13)C,~(15)N_2代谢产物。产品经HPLC,LC-MS和~1H NMR表征确定,化学纯度高于98%,~(13)C同位素丰度为99%,~(15)N同位素丰度为98%。结果表明,合成的吉西他滨-~(13)C,~(15)N可用于药物代谢研究。     

13C呼吸试剂D-木糖-U-13C5的合成

以D-葡萄糖-U-¹³C₆为起始原料,采用减碳法经双丙酮保护、选择性酸水解、氧化、还原和碱水解五步合成D-木糖-U-¹³C₅,总产率为38.6%（以D-葡萄糖-U-¹³C₆计）。对每步产物使用相应的气相色谱（GC）、气质联用仪（GC-MS）、液相色谱（HPLC）和液质联用仪（LC-MS）进行表征。分析结果表明,每步反应中的产物均为目的产物,同位素丰度和纯度都符合要求,最后一步的产物为D-木糖-U-¹³C₅,其¹³C丰度为99.1 % ,化学纯度为99.9%,符合¹³C呼吸试验的要求。     

13C同位素的分离工艺设计与实验研究

本文综述了在¹³C同位素的分离研究中建立“数值模拟+实验研究”的工程化研究方法,完成了一氧化碳低温精馏法分离稳定性同位素¹³C的计算机辅助设计,以及低温精馏工程实验研究。通过CO低温精馏单塔实验测定了¹³C同位素分离体系的基础参数;利用计算机辅助设计了¹³C分离二塔级联工艺,并得到了级联装置的优化参数;通过低温精馏分离¹³C二塔级联实验,对优化设计结果进行检验。研究结果表明,课题建立的“数值模拟+实验研究”相结合的工程研究方法可靠,在¹³C同位素分离中得到了实际应用;课题建立的研究方法提高了¹³C同位素分离的设计水平、降低了实验成本、提高了研发效率,为¹³C同位素分离工业化生产装置的设计提供了可靠的技术方法。     

~(13)C_3-三聚氰酸、~(15)N_3-三聚氰胺的合成工艺研究

研究了以稳定性同位素标记物13C-尿素和15N-氯化铵为原料制备质谱检测用内标物13C3-三聚氰酸、15N3-三聚氰胺的合成工艺;考察了温度、压力、溶剂等对产品收率的影响,优化了合成工艺,以良好收率合成了同位素内标试剂13C3-三聚氰酸和15N3-三聚氰胺。产品经高效液相色谱(HPLC)、质谱(MS)检测,化学纯度99%,同位素丰度98%。以上结果提示,所合成的13C3-三聚氰酸和15N3-三聚氰胺可作为同位素内标使用。     

稳定同位素15N标记水合肼的合成研究

¹⁵N标记水合肼是稳定同位素标记化合物合成过程中一种常用的强还原剂,广泛应用于同位素标记药类化合物的合成。本研究通过单因素实验考察了¹⁵N标记水合肼合成过程中各因素对其收率的影响。结果表明,¹⁵N标记水合肼的最佳合成条件为：次氯酸钠的有效氯含量为115~120 g/L,氯化反应时间为30~40 min,水解回流时间为7 min,催化剂与尿素用量为m(催化剂) ∶m(尿素) =1.0∶10.0。在此条件下,水合肼合成收率达76.1%,丰度为99.20%。     

用于AMS测量的~(14)C样品制备方法

为了开展基于加速器质谱(accelerator mass spectrometry,AMS)的14 C测量和14 C样品制备系统的研究,深入分析样品制备原理和样品制备过程,设计并优化样品制备系统,建立14 C的样品制备方法及一套集成的14 C样品制备系统。利用AMS测量技术对制备的样品进行了测量和分析,结果显示,建立的样品制备方法所制备的样品已满足AMS测量的要求。     

Aspen 软件在低温精馏分离稳定同位素13C中的应用

本工作对低温精馏分离¹³C同位素的稳态模拟与动态模拟进行了研究。使用商用流程模拟软件Aspen Plus建立低温精馏过程的稳态模型,通过对比模拟数据与实验数据,验证物性参数和模型的可靠性。使用Aspen Dynamics建立低温精馏过程的动态模型,动态模拟结果与实验数据吻合良好。结果表明,可以使用Aspen Dynamics对碳同位素分离过程进行动态特性研究,并对精馏过程进行开车时间预测、控制方案分析、操作性分析和安全性分析等。     

稳定同位素~(13)C分离级联装置的模拟优化研究

本工作设计了一套利用CO低温精馏分离稳定同位素13 C的三级联装置,其填料层高度为38m,塔径分别为0.15、0.08和0.05m,塔内装填自主研发的高比表面PACK-13 C专用填料。采用均匀设计方法进行级联装置的优化设计,综合分析了不同的回流比、原料量和级间进料量对同位素13 C产品丰度和生产能耗的影响。对实验数据进行二次多项式逐步回归分析,获得了产品丰度与塔顶回流比、原料量及级间流量和能耗费用与回流比、原料量及级间流量的模型方程,并利用遗传算法对模型方程进行优化。模拟研究结果显示,优化后的三塔级联生产装置的各级间流量依次为18.056、236.50和32.400 mol/h,塔顶回流比为74.824,在此条件下可获得13 C丰度≥93%。与初始设计值相比较,优化后降低了能耗费用成本。本工作提出的模拟优化研究方法可应用到同位素13 C的产业化生产,以至推广到传统精馏过程的优化设计中。