一种手性3-羟基戊酸及其盐/酯的制备方法技术

本发明专利技术涉及3‑羟基戊酸及其盐/酯的制备方法，属于有机化学合成技术领域。本发明专利技术所要解决现有技术制备3‑羟基戊酸存在环境污染的问题。本发明专利技术的技术方案提供一种酶法制备3‑羟基戊酸。本发明专利技术方法具有原料成本低、产品获得率较高、工艺简单且不会对环境造成污染的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种手性3-羟基戊酸及其盐/酯的制备方法
本专利技术属于有机化学合成领域，具体涉及一种手性3-羟基戊酸及其盐/酯的制备方法。
技术介绍
聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一种细菌在生长条件不平衡的情况下合成的碳源和能量储存物质，现已发现多达150种的R-构型3-羟基脂肪酸，4-羟基脂肪酸，5-羟基脂肪酸等单体可以作为PHA的组成部分。3-羟基戊酸是合成PHA重要单体之一，但现有技术制备3-羟基戊酸的方法很少，主要基于石油来源的5碳化合物，通过环戊酮进行Baeyer-Villiger反应制取，该方法因使用强氧化剂，导致产生大量的酸性废水，造成环境污染。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种制备3-羟基戊酸及其盐/酯的方法，该方法具有原料成本低、产品获得率较高、工艺简单且不会对环境造成污染的特点。本专利技术提出的手性3-羟基戊酸的制备方法，包括以下实施步骤：a)将化合物V、还原酶、供氢体、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP)加入磷酸盐缓冲液中，在20-50℃加热条件下10-30小时；b)反应结束后，经过滤除去反应体系中的酶及其他残余物；c)加入与剩余溶液等体积的乙酸乙酯进行萃取；d)在萃取后获得的有机相中加入无水硫酸钠进行除水；e)旋蒸去除有机溶剂，制得手性化合物III或IV；f)将步骤e)中制得的手性化合物III或IV溶于去离子水；g)加入无机碱或生物酶进行水解反应，化合物III经水解得到手性化合物I，化合物IV经水解得到手性化合物II；在前述的实施步骤中，化合物V的浓度为10-200mg/ml。步骤a)中所使用的还原酶主要起催化作用，可以是酮还原酶、氢化酶和N5，N10-亚甲四氢叶酸还原酶中的任意一种，优选为酮还原酶(KRED)，酮还原酶的添加量可以为5％-30％。步骤a)中NADP添加量可以为0.01％-5％。步骤a)中的供氢体可以是葡萄糖，葡萄糖的添加量为1.0-2.0个当量，且需要添加葡萄糖脱氢酶(GDH)，其添加比例为0.1-5％，在盐缓冲液中30-40℃反应10-48h，该方法的反应方程式如下：步骤a)中的供氢体还可以是异丙醇，异丙醇的添加量为10-50％，在30℃条件下恒温反应30h，该方法的反应方程式如下：步骤g)中，可以选用无机碱进行水解，用于反应的无机碱可以是氢氧化钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸氢钾、氢氧化钙、氢氧化镁等，优选为氢氧化钠。无机碱的添加量为1.0-3.0当量，27℃即可快速完成反应。步骤g)中，还可以选用生物酶进行水解，所述生物酶可以是脂肪酶、酯酶和蛋白酶等水解酶进行水解，添加比例1％-50％，30-50℃反应24h。将步骤g)中得到手性化合物I或II加入500ml的三口烧瓶中，然后加入200ml去离子水，搅拌溶解后加入无机碱，经反应可得到3-羟基戊酸盐，用于反应的无机碱可以是氢氧化钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸氢钾、氢氧化钙、氢氧化镁等，如将手性化合物I和II分别与氢氧化钠进行反应，可以得到如VI和VII的钠盐。将步骤g)中得到手性化合物I或II溶解于有机醇溶剂中，所述有机醇优选为乙醇，在20-80℃条件下反应12-24小时，反应完后通过蒸馏方式除去有机醇溶剂，得到3-羟基戊酸酯。本专利技术方法制得的3-羟基戊酸及其盐/酯可用于食品、药品和营养补充剂领域。本专利技术方法相比于现有技术，其有益效果在于：该专利技术方法所使用的底物原料容易获得，相比于现有技术产品获得率较高、工艺简单且不会对环境造成污染的特点。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例中涉及多种物质的添加量、含量及浓度，其中所述的百分含量，除特别说明外，均指质量百分比含量。本专利技术实施实施例红，如果对于操作温度没有做出具体说明，则该温度通常指室温，温度范围在15-30℃。实施例1量取100ml的0.1M的磷酸盐缓冲液加入250ml的4口反应瓶中，再依次加入30g葡萄糖和100mg的NADP，以100/min速度进行搅拌并缓慢升温至30℃。随后加入10g化合物V、100mgGDH和5g酮还原酶，在30℃条件下恒温反应24h。反应结束后，经过滤除去体系中的酶及其他残余物，以剩余溶液等体积的乙酸乙酯萃取，为达到更好的萃取效果，萃取次数优选为三次。在萃取后的有机相中加入无水硫酸钠进行除水。50℃水泵旋蒸除去有机溶剂制得产物IV，产物IV的对映体过量百分数为100％。下述为实施例1的反应方程式：实施例2量取90ml的0.1M的磷酸盐缓冲液加入250ml的4口反应瓶中，再加入100mg的NADP，以100/min速度进行搅拌并缓慢升温至30℃。称取10g化合物V溶于10ml异丙醇，将该溶解液加入反应体系中，并加入5g酮还原酶，在30℃条件下恒温反应30h。反应结束后，经过滤除去体系中的酶及其他残余物，以剩余溶液等体积的乙酸乙酯萃取，为达到更好的萃取效果，萃取次数优选为三次。在萃取后的有机相中加入无水硫酸钠进行除水。50℃水泵旋蒸除去有机溶剂制得产物IV，产物IV的对映体过量百分数为100％。下述为实施例2的反应方程式：实施例3量取100ml的0.1M的磷酸盐缓冲液加入250ml的4口反应瓶中，再依次加入30g葡萄糖和100mg的NADP，以100/min速度进行搅拌并缓慢升温至35℃。随后加入10g化合物V、200mgGDH和5g酮还原酶，在35℃条件下恒温反应24h。反应结束后，经过滤除去体系中的酶及其他残余物，以剩余溶液等体积的乙酸乙酯萃取，为达到更好的萃取效果，萃取次数优选为三次。在萃取后的有机相中加入无水硫酸钠进行除水。50℃水泵旋蒸除去有机溶剂制得产物Ⅲ，产物Ⅲ的对映体过量百分数为98.6％。下述为实施例3的反应方程式：实施例4量取90ml的0.1M的磷酸盐缓冲液加入250ml的4口反应瓶中，再加入100mg的NADP，以100/min速度进行搅拌并缓慢升温至35℃。称取10g化合物V溶于10ml异丙醇，将该溶解液加入反应体系中，并加入5g酮还原酶，在35℃条件下恒温反应30h。反应结束后，经过滤除去体系中的酶及其他残余物，以剩余溶液等体积的乙酸乙酯萃取，为达到更好的萃取效果，萃取次数优选为三次。在萃取后的有机相中加入无水硫酸钠进行除水。50℃水泵旋蒸除去有机溶剂制得产物Ⅲ，产物Ⅲ的对映体过量百分数为98.9％。下述为实施例4的反应方程式：实施例5量取50ml去离子水加入100ml的4口反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手性3-羟基戊酸的制备方法，包括下述步骤：/na)将化合物V、还原酶、供氢体、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸加入磷酸盐缓冲液中，在20-50℃加热条件下反应10-30小时；/nb)反应结束后，经过滤除去反应体系中的酶及其他残余物；/nc)加入与滤后剩余溶液等体积的乙酸乙酯进行萃取；/nd)在萃取后获得的有机相中加入无水硫酸钠进行除水；/ne)旋蒸去除有机溶剂，制得手性化合物III或IV；/nf)将步骤e)中制得的手性化合物III或IV溶于去离子水；/ng)加入无机碱或生物酶进行水解反应，化合物III经水解得到手性化合物I，化合物IV经水解得到手性化合物II；/n

【技术特征摘要】
1.一种手性3-羟基戊酸的制备方法，包括下述步骤：
a)将化合物V、还原酶、供氢体、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸加入磷酸盐缓冲液中，在20-50℃加热条件下反应10-30小时；
b)反应结束后，经过滤除去反应体系中的酶及其他残余物；
c)加入与滤后剩余溶液等体积的乙酸乙酯进行萃取；
d)在萃取后获得的有机相中加入无水硫酸钠进行除水；
e)旋蒸去除有机溶剂，制得手性化合物III或IV；
f)将步骤e)中制得的手性化合物III或IV溶于去离子水；
g)加入无机碱或生物酶进行水解反应，化合物III经水解得到手性化合物I，化合物IV经水解得到手性化合物II；





2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述还原酶可以是酮还原酶、氢化酶和N5，N10-亚甲四氢叶酸还原酶中的任意一种。


3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述酮还原酶的添加量为5％-30％。


4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述供氢体为葡萄糖，反应体系中还添加有葡萄糖脱氢酶。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明明，李世燕，
申请(专利权)人：南京今冉生物新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32