在水热条件下，糖类和丙氨酸生成吡嗪

《Industrial & Engineering Chemistry Research》：Pyrazine Formation from Saccharides and Alanine under Hydrothermal Conditions

丙氨酸与纤维素二糖、葡萄糖在220-280°C及短时条件下的反应产物及动力学研究表明，含氮物质（氨、乙胺、吡嗪）占氮平衡50-75%，碳产物包括果糖、甘油醛等。美拉德反应速率受反应物结构影响，复杂分子（如纤维素二糖）反应较慢（280°C时速率常数0.011 vs 0.035）。提出纤维素二糖先分解为葡萄糖再与丙氨酸反应的机制。

　　

为了研究生物燃料中氮物种的形成机制，我们探讨了丙氨酸在热水条件下（220–280 °C；0.5–3 秒）与糖类（特别是纤维二糖和葡萄糖）反应的产物、反应机理及反应动力学。产物混合物中的含氮物质包括氨、乙胺和吡嗪，它们占总氮含量的 50% 至 75%。混合物中的碳质产物包括果糖、甘油醛、二羟基丙酮、甲酸、乙酸和呋喃。动力学分析表明，糖类和氨基酸的性质对美拉德反应速率具有重要影响。涉及结构较复杂的糖类（如纤维二糖）和氨基酸（如丙氨酸）的美拉德反应比涉及简单分子（如葡萄糖和铵）的反应进行得更缓慢。例如，在 280 °C 时，我们测得纤维二糖-丙氨酸和葡萄糖-丙氨酸的反应速率常数分别为 0.011 和 0.035 s^–1 mM^–1。我们认为，当纤维二糖和丙氨酸处于热水条件下时，吡嗪的形成主要通过以下途径实现：纤维二糖先分解为葡萄糖，随后葡萄糖再与丙氨酸发生美拉德反应。