一种手性3-羟基己酸的制备方法

技术领域

本发明属于有机化学合成技术领域，具体涉及一种3-羟基己酸的制备方法。

背景技术

3-羟基己酸，分子量：132.16，是一种合成聚羟基脂肪酸酯(PHA)重要单体，其化学结构如下：

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。羟基脂肪酸因其结构中同时含有羟基和羧基，易发生分子内和分子间的聚合，进而形成PHA。PHA不但显示出化学合成塑料的性质，又具有良好的生物可降解性和生物相容性等特殊性能，具有广阔的应用前景。3-羟基己酸作为PHA的单体，不仅对研究PHA的性能有重要的价值，而且其能够作为药用物质对机体生理活动发挥调节作用。但现有技术制备3-羟基己酸单体的方法很少，主要基于高聚物的降解而来，但是这种制备方法工艺流程复杂，且获得的3-羟基己酸的纯度较低。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种制备3-羟基己酸及其盐的方法，该方法具有原料成本低、产品纯度较高、且工艺简单特点。

本发明提出的手性3-羟基已酸的制备方法，包括以下实施步骤：

a)将丙酰乙酸甲酯、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3-羟基己酸甲酯；

f)将步骤e)中制得的手性3-羟基己酸甲酯溶于去离子水；

g)加入无机碱进行水解反应，手性3-羟基己酸甲酯经水解得到手性3-羟基己酸。

在前述的实施步骤中，丙酰乙酸甲酯的浓度为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，葡萄糖的添加比例为1-20％，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10-48小时，

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30小时，

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。

本发明方法相比于现有技术，其有益效果在于：该发明方法所使用的底物原料容易获得，相比于现有技术，该发明方法工艺操作更加简便，制得的目标产物更明确，纯度更高。

具体实施方式

下面对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明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。

本发明实施实施例中，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丙酰乙酸甲酯、100mg GDH和5g酮还原酶，在30℃条件下恒温反应24小时。

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R-3-羟基己酸甲酯，其对映体过量百分数为100％。

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丙酰乙酸甲酯溶于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R-3-羟基己酸甲酯，其对映体过量百分数为100％。

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丙酰乙酸甲酯、200mg GDH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S-3-羟基己酸甲酯，其对映体过量百分数为98.6％。

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丙酰乙酸甲酯溶于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S-3-羟基己酸甲酯，其对映体过量百分数为98.9％。

实施例5

量取50ml去离子水加入100ml的4口反应瓶中，以100rpm/min速度进行搅拌，缓慢加入1.5g氢氧化钠固体，搅拌至氢氧化钠全部溶剂，加入5g手性3-羟基己酸甲酯，27℃反应3h。反应结束后，旋蒸除水，烘干得到手性3-羟基己酸。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。