775-01-9 / 3，4-二羥基扁桃酸的應(yīng)用

背景及概述^[1]

3，4-二羥基扁桃酸，英文名3，4-Dihydroxymandelicacid（DHMA），是多種醫(yī)藥（如磺胺增效劑3，4，5-三甲氧基嘧啶，TMP）、香料（如香草基杏仁酸、香蘭素）合成的重要中間體，其本身也是一種有效的抗氧化劑和自由基清除劑，如DPPH（2，2-diphenyl-1-picrylhydrazyl）自由基清除實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其自由基清除活性是維生素C、維生素E、抗氧劑264（butylatedhydroxytoluene）的4倍。目前，3，4-二羥基扁桃酸主要通過化學(xué)方法來合成，如以鄰苯二酚與乙醛酸為原料，在堿性條件下縮合而實(shí)現(xiàn)合成。然而，這種化學(xué)合成的方法收率低，產(chǎn)生大量的堿性廢液，造成環(huán)境污染。利用微生物合成的方法將有效避免化學(xué)合成中復(fù)雜條件的控制以及環(huán)境污染等問題，因而受到越來越多研究人員的關(guān)注。現(xiàn)有的乙醛酸法合成3，4-二羥基扁桃酸存在反應(yīng)時(shí)間較長，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較低，選擇性較差及產(chǎn)物收率低等不足。分析原因可能是在強(qiáng)堿性條件下，兩分子乙醛酸容易發(fā)生Cannizzaro反應(yīng)，生成乙醇酸和乙二酸，自身消耗掉，并沒有參與到與鄰苯二酚的縮合反應(yīng)中；同時(shí)乙醛酸在與鄰苯二酚發(fā)生反應(yīng)的機(jī)制來看，在羥基的對位反應(yīng)生成主產(chǎn)物3，4-二羥基扁桃酸，也可能在羥基的鄰位反應(yīng)，則生成副產(chǎn)物1，2-二羥基扁桃酸，雖然由于空間位阻原因，以對位產(chǎn)物為主，但仍然有較多的鄰位副產(chǎn)物生成，不僅降低了主產(chǎn)物比例，而且嚴(yán)重影響產(chǎn)品純度，分離也較為困難。

應(yīng)用^[2-4]

3，4-二羥基扁桃酸(3，4-二羥基苯乙醇酸)是合成3，4-二羥基苯甲醛的重要中間體。3，4-二羥基苯甲醛是一種重要的有機(jī)合成原料及醫(yī)藥中間體，可用于合成香蘭素、異香蘭素、乙基香蘭素和洋茉莉醛等多種合成香料，同時(shí)在抗菌素和消炎藥，抗休克的血管活性藥鹽酸多巴胺、腎上腺和去甲腎上腺激素等多種產(chǎn)品合成中應(yīng)用廣泛。

1）催化氧化合成3，4-二羥基苯甲醛的方法；將鄰苯二酚和乙醛酸在堿性條件下發(fā)生縮合反應(yīng)得到3，4-二羥基扁桃酸，經(jīng)分離后得到純品，干燥后準(zhǔn)確稱量，溶解到水中，用堿性水溶液調(diào)節(jié)pH值為弱堿性，添加催化劑，通入空氣，在加熱攪拌條件下發(fā)生氧化反應(yīng)得到3，4-二羥基苯甲醛；催化劑為多組分復(fù)合型金屬氧化物，催化劑與3，4-二羥基扁桃酸的摩爾比為0.02~0.05；溫度為85~95℃；空氣流量80~110L/h；3，4-二羥基苯甲醛的收率為72.3~90.7%，催化劑容易回收重復(fù)使用，適合3，4-二羥基苯甲醛的大規(guī)模生產(chǎn)。

2）制備3.4-二羥苯甲醛。3.4-二羥基苯甲醛是一種中間體，應(yīng)用于醫(yī)藥、新材料領(lǐng)域，是以鄰苯二酚為原料，經(jīng)過縮合、氧化、脫羧等化學(xué)反應(yīng)制得成品，其特征在于：將鄰苯二酚與乙醛酸在堿性物質(zhì)氫氧化鈉的作用下進(jìn)行縮合反應(yīng)生成3.4-二羥基扁桃酸。將生成的3.4-二羥基扁桃酸與復(fù)式銅鹽進(jìn)行氧化，脫羧反應(yīng)生成了3.4-二羥基苯甲醛和二氧化碳加水。本產(chǎn)品的主含量為98.5％，溶點(diǎn)152-156℃，分子式為C₇H₆O₃，分子量為138.0，外觀類白色或白色結(jié)晶粉末，易溶于一般有機(jī)溶劑，溶于熱水，無刺激性氣味，屬非易燃、易爆、劇毒產(chǎn)品，本生產(chǎn)工藝采用了市場易得的起始原料鄰苯二酚和乙醛酸，加工成本低廉，生產(chǎn)工藝采用了定量分析方法進(jìn)行跟蹤控制，確保高收率，低三廢排放。

制備^[1-2]

方法1：通過在大腸桿菌MG1655/ΔA中過表達(dá)來源于天藍(lán)色鏈霉菌（Streptomycescoelicolor）的對羥基扁桃酸合酶（HmaS）和大腸桿菌的羥化酶（HpaBC）基因，實(shí)現(xiàn)了以葡萄糖為原料生物合成3，4-二羥基扁桃酸；并經(jīng)IPTG和蛋白誘導(dǎo)溫度初步優(yōu)化后，搖瓶發(fā)酵36h3，4-二羥基扁桃酸的產(chǎn)量達(dá)到240mg/L。

方法2：一種以鄰苯二酚和乙醛酸為原料，合成3，4-二羥基扁桃酸的方法，其特征在于：首先將去離子水、金屬氧化物和有機(jī)堿性化合物依次加至反應(yīng)釜中，啟動(dòng)攪拌器，加入氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)體系pH值至9～11，控制溫度為10～40℃，在攪拌下，經(jīng)三條管線分別同時(shí)滴加乙醛酸溶液、氫氧化鈉溶液和鄰苯二酚，3～3.5h滴完，并在上述條件下繼續(xù)反應(yīng)5～7h，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)溫度降至室溫，取樣分析扁桃酸含量并計(jì)算產(chǎn)物收率。其中，金屬氧化物的質(zhì)量為鄰苯二酚質(zhì)量的1～20％，有機(jī)堿性化合物的質(zhì)量為鄰苯二酚的1～20％，去離子水質(zhì)量為鄰苯二酚的350％～450％，乙醛酸、鄰苯二酚、氫氧化鈉的摩爾比為1∶1.1～1.2∶1.8～2.0。

主要參考資料

[1] 3，4-二羥基扁桃酸在大腸桿菌中的生物合成

[2] CN200910085755.5乙醛酸法合成3，4-二羥基扁桃酸的方法

[3] CN200810222389.9空氣催化氧化合成3，4-二羥基苯甲醛的方法

[4] CN02158203.33.4-二羥苯甲醛的生產(chǎn)工藝