概述
1,2,4-丁三醇,中文別名丁三醇,英文名稱1,2,4-Butanetriol,簡稱BT,是一種重要的非天然手性多羥基醇,外觀為無色糖漿狀液體,有甜焦味,吸濕。相關(guān)物理數(shù)據(jù)如下:沸點312℃,熔點-20℃,相對密度在1.185g/ml(25攝氏度),閃點為188℃,折射率為n20/D 1.473,能與水、醇混溶。
用途
1,2,4-丁三醇是一款用于有機合成的化學(xué)中間體,主要用于軍工、醫(yī)藥、化妝品、煙草、造紙、農(nóng)業(yè)和高分子領(lǐng)域[1]。在醫(yī)藥方面,1,2,4-丁三醇可被用作陽離子脂質(zhì)體和多種手性藥物的合成前體。
1、丁三醇可用于制作某些重要的藥物,如依澤替米貝以及羅伐他汀[1];
2、用作濕潤劑、溶劑和醫(yī)藥中間體;
3、丁三醇的硝酸酯是火箭推進(jìn)劑中的含能增塑劑[1];
4、還可以用作煙草助劑,減少焦油成分的危害;
5、照相顯影液的組分,增加色彩度和粘著力;
6、高級墨水的防干劑,高級服裝的表面處理劑,陶瓷加工助劑,高分子材料的交聯(lián)劑等[1]。
合成
1,2,4-丁三醇根據(jù)原料和催化劑的類型,大致分成化學(xué)合成和生物合成兩種。
化學(xué)合成——德國BASF公司的在酸或Ⅳ-Ⅷ族金屬氧化物的存在下,以H2O2于溶液中對3-丁烯-1-醇進(jìn)行環(huán)氧化,再水解產(chǎn)物制備得到1,2,4-丁三醇。東南大學(xué)也公開了一種光學(xué)純(S)-1,2,4-丁三醇的制備方法,它采用(S)-3-羥基-γ-丁內(nèi)酯為原料,用NaBH4作為還原劑,在醇類或醚類有機溶劑中直接還原,經(jīng)分離提純制得1,2,4-丁三醇。不過由于化學(xué)合成方法存在反應(yīng)條件苛刻、副產(chǎn)物多、污染物排放嚴(yán)重等諸多缺點[2-3]。因此部分研究者將研究方向偏向更為經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的生物合成方法,如美國密歇根州立大學(xué)Niu等2003年在美國化學(xué)會志上發(fā)表文章,介紹了1,2,4-丁三醇的微生物合成法。
以木糖為原料經(jīng)四步酶反應(yīng)是目前研究最多的生物合成路線,然而大腸桿菌的魯棒性較弱,對發(fā)酵液中一些抑制劑的耐受性也不是很好,同時存在嚴(yán)重的碳代謝抑制。近年來,魯棒性較好的酵母菌成為更有吸引力的宿主,其中熱帶假絲酵母具有天然的木糖代謝途徑,可以更好地構(gòu)建從木糖到1,2,4-丁三醇的代謝途徑[4]。
除以上提到的方法,還可以通過重組生物細(xì)胞將蘋果酸或其鹽轉(zhuǎn)化為1,2,4-丁三醇,該方法原料價格低廉,合成途徑全新,轉(zhuǎn)化效率較高[5]。
參考文獻(xiàn)
[1]楊帆,孫雷,朱泰承,等.大腸桿菌合成1,2,4-丁三醇的途徑構(gòu)建和優(yōu)化[C]//2015中國酶工程與糖生物工程學(xué)術(shù)研討會論文摘要集.2015.
[2]李赤峰,徐保國.1,2,4—丁三醇合成工藝述[J].精細(xì)化工中間體, 2000, 30(3):9-11.
[3]孫雷.重組大腸桿菌中1,2,4-丁三醇合成途徑的構(gòu)建和優(yōu)化[D].江南大學(xué),2015.
[4]張琳,夏媛媛,楊海泉,等.代謝工程改造熱帶假絲酵母生產(chǎn)1,2,4-丁三醇[J].微生物學(xué)通報, 2022, 49(9):12.
[5]蔡真,李興華,張延平,等.1,2,4-丁三醇的生物合成方法:CN 201210457975[P].DOI:CN102965401 A.