[发明专利]一种高光学纯度的(R)-3-羟基丁酸的制备方法和应用

说明书

本发明属于化合物技术领域，提供了一种高光学纯度的(R)‑3‑羟基丁酸的制备方法和应用，本发明先采用有机溶剂对聚(R)‑3‑羟基丁酸酯进行回流淋洗，得到处理后的聚(R)‑3‑羟基丁酸酯，然后利用处理后的聚(R)‑3‑羟基丁酸酯在酸的催化下进行水解反应制得(R)‑3‑羟基丁酸，本发明所制得的(R)‑3‑羟基丁酸的光学纯度不低于93.18％，质量百分数不低于40.13％，收率不低于60.57％；巴豆酸质量百分数不高于0.15％，生产周期较短、设备要求低、所用原料成本低与操作简单；水解反应后，还利用吸附剂吸附(R)‑3‑羟基丁酸，实现了(R)‑3‑羟基丁酸的提取和纯化，提高收率。

技术领域

本发明涉及化合物技术领域，更具体地，涉及一种高光学纯度的(R)-3-羟基丁酸的制备方法和应用。

背景技术

(R)-3-羟基丁酸(3HB)是天然高聚物聚(R)-3-羟基丁酸酯(PHB)的单体形式，天然状态下以纯的R构型存在。(R)-3-羟基丁酸作为体内的一种重要酮体，由长链脂肪酸在肝中降解产生，经血液输送到外周组织中并对机体的功能产生调节作用。已有文献报道，(R)-3-羟基丁酸在保健品、食品和医药行业都有很大的应用价值和前景，包括：加速减肥、刺激各种健康促进基因的表达、降低炎症并发症的发生、提高锻炼表现和训练效率、增强代谢效率、为心脏提供最佳能量、降低心血管疾病的发病几率、提高胰岛素敏感性、预防癌症和糖代谢紊乱引起的相关疾病、增加认知能力、预防老年痴呆、延长寿命等。3-羟基丁酸钠作为3HB的一种稳定矿物钠盐供给体，通常和3-羟基丁酸钙、3-羟基丁酸镁共同使用制成干粉，在摄入后分解成游离的(R)-3-羟基丁酸和矿物离子被人体吸收。

目前，(R)-3-羟基丁酸的制备主要存在以下问题：

(1)中国专利CN107162893A：使用化工原料进行合成，得到(R)-3-羟基丁酸盐光学纯度低(光学纯度一般为50-60％)；另外，化工原料容易引入重金属，并较难以去除，容易导致重金属残留量相对较高。

(2)中国专利CN107083406A：使用PHB生物降解方法进行制备的(R)-3-羟基丁酸，虽然其光学纯度高，但存在发酵过程缓慢，生产周期长，效率低，成本高，同时质量稳定性差等缺点。

(3)中国专利CN110776425A：PHB在酸性条件下使用乙醇先醇解，使用碱中和酸，再将3-羟基丁酸乙酯蒸馏出，再通过酸水解后，使用乙酸乙酯萃取(R)-3-羟基丁酸，最后，通过蒸馏去除乙酸乙酯。但是由于盐的存在，不利于3-羟基丁酸酯的蒸馏分离，导致需高温蒸馏能耗高，同时，3-羟基丁酸乙酯收率低。另外，(R)-3-羟基丁酸属于易溶于水的物质，导致使用乙酸乙酯萃取(R)-3-羟基丁酸的效率低，如果要进一步提高对(R)-3-羟基丁酸的萃取收率，无法避免需使用大量乙酸乙酯。因此，导致该方法存在收率低，能耗高，成本高等缺点，不利于大规模生产与消费群体扩大等问题。

(4)采用强酸作为催化剂，直接水解法制备3HB，由于PHB在低浓度硫酸溶液中并不发生水解，但在高浓度的酸溶液(质量分数75-85％)中，PHB则降解为大量巴豆酸以及微量3-羟基丁酸。

综上，目前(R)-3-羟基丁酸生产过程中上主要存在的问题：(1)化学合成法，容易重金属残留，光学纯度低(纯度一般为50-60％)；(2)生物发酵法，生产周期长，效率低，成本高；(3)醇解后再水解法，存在收率低，需使用有机溶剂，成本高等问题；(4)低浓度酸难以直接水解PHB，过高浓度(质量分数80-98％)酸容易导致巴豆酸过高(质量百分数不低于0.35％)。

因此，亟需提供一种(R)-3-羟基丁酸及其衍生物的制备方法，其能够制备出光学纯度高、收率高的(R)-3-羟基丁酸。

发明内容