背景及概述[1][2]
異戊酸又稱3-甲基丁酸。天然品存在于纈草油、香草油、酒花 油、月桂葉油和留蘭香油等精油中，檸檬 葉及煙草中也含有。有令人不愉快的酸敗氣味，及汗臭刺激氣味。無(wú)色粘稠性液體。相對(duì)分子質(zhì)量102.13。相對(duì)密度 0.9286。熔點(diǎn)-29.3℃。沸點(diǎn)176.7℃。折射率 1.4033。閃點(diǎn)70℃。溶于水(1/24)、乙醇、乙醚、氯仿。小鼠經(jīng)皮注射LD501150mg/kg。
異戊酸是生產(chǎn)香料異戊酸酯的重要原料，存在于纈草油、酒花油中。傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)常采用相轉(zhuǎn)移催化法和分步氧化法的方式制備異戊酸，但這兩種方法均需使用重金屬鹽，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此，選擇綠色醇氧化合成途徑具有重要意義。以O(shè)2為氧化劑在催化劑作用下進(jìn)行醇氧化具有原子利用率高，對(duì)環(huán)境無(wú)害的優(yōu)點(diǎn)。Pd 系、Ru系等均相催化劑用于醇類氧化已有報(bào)道，但此過(guò)程需在有機(jī)溶劑及高壓條件下進(jìn)行，對(duì)生產(chǎn)條件要求較高，同時(shí)均相催化劑存在難分離、回收等缺點(diǎn)。
應(yīng)用[3-6]
異戊酸具有刺激性酸敗味，高度稀釋后則有甜潤(rùn)的果香，以及篤斯越橘樣的香味。異戊酸天然存于纈草油、香草油、酒花油、月桂葉油、留蘭香油等，我國(guó)國(guó)標(biāo)中允許使用的食用香料中。異戊酸除了用以配制干酪和奶油香精，微量用于水果型香精的配制。還可以用于制造醫(yī)藥、香料、調(diào)味品等。也可以用于烘烤食品、肉制品。
異戊酸用于生產(chǎn)鎮(zhèn)靜催眠藥溴異戊酰脲，但更多用于生產(chǎn)香料，用作香料的異戊酸酯主要有異戊酸已酯、異戊酸丙酯、異戊酸異戊酯、異戊酸牻牛兒酯、異戊酸芐酯和異戊 酸肉桂酯。低級(jí)異戊酸酯類作食用香料，高級(jí)異戊酸酯類用于化妝品。異戊酸天然存于纈草油、香草油、酒花油、月桂葉油、留蘭香油等，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2760-86規(guī)定為允許使用的食用香料，主要用以配制干酪和奶油香精，亦微量用于水果型香精。
此外，異戊酸還可用作醫(yī)藥合成中間體，如用于合成溴米索伐，步：異戊酸在三溴化磷的催化下與溴素反應(yīng)生成α-溴代異戊酸；第二步：步反應(yīng)完后，產(chǎn)物不經(jīng)分離，直接壓入酰溴化罐中，加入三溴化磷和溴素，繼續(xù)反應(yīng)，生成α-溴代異戊酰溴，反應(yīng)完后，減壓升溫蒸餾收集85-95℃/20-30mmHg餾分，得到α-溴代異戊酰溴；第三步：α-溴代異戊酰溴與尿素縮合得到溴米索伐。
還可用于制備內(nèi)消旋2，3-二異丙基琥珀酸，方法如下：在冷卻下將異戊酸用二異丙基氨基鋰處理后，再與四氯化鈦反應(yīng)，酸化，萃取，濃縮，洗滌而得。本發(fā)明縮短了實(shí)驗(yàn)步驟，節(jié)省了反應(yīng)時(shí)間，大大提高了合成效率。
另外，為了研究異戊酸對(duì)斷奶前犢牛生長(zhǎng)性能、生長(zhǎng)軸激素受體mRNA和血清指標(biāo)的影響，試驗(yàn)選取發(fā)育正常、體重相似(45.09±0.90kg)的15日齡犢牛39頭，15日齡時(shí)，隨機(jī)抽取3頭屠宰采樣，將其余36頭隨機(jī)分為4組，每組9頭，對(duì)照組飼喂基礎(chǔ)日糧，試驗(yàn)組分別在基礎(chǔ)日糧上添加3、6和9g/d異戊酸(即為L(zhǎng)IV組、MIV組和HIV組)，分別在30、60、90日齡屠宰采樣。
試驗(yàn)結(jié)果表明：15日齡和60日齡時(shí)，試驗(yàn)組犢牛體重差異不顯著(P>0.05)；30日齡和90日齡時(shí)，HIV組犢牛體重顯著高于對(duì)照組、LIV組和MIV組(P<0.05)；15～30日齡，MIV組和HIV組犢牛的平均日增重顯著高于對(duì)照組和LIV組(P<0.05)；30～60日齡，試驗(yàn)組犢牛的平均平均日增重差異不顯著(P>0.05)；60～90日齡，LIV組、MIV組和HIV組犢牛的平均日增重顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，但是LIV組、MIV組和HIV之間差異不顯著(P>0.05)；在60日齡和90日齡時(shí)，MIV組和HIV組犢牛體高、體斜長(zhǎng)、胸圍、胸深、胸寬、腰角寬顯著高于對(duì)照組和LIV組(P<0.05)。
試驗(yàn)組之間坐骨端寬、尻長(zhǎng)、管圍差異不顯著(P>0.05)；日糧CP、EE、CF、ADF、NDF消化率的變化規(guī)律相同，MIV組和HIV顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，且兩組之間差異不顯著(P>0.05)，LIV組和對(duì)照組之間差異不顯著(P>0.05)；肝臟和肌肉組織中GH、INS、IGF-1受體mRNA表達(dá)顯著增加(P<0.05)，MIV組和HIV組之間差異不顯著(P>0.05)。
和對(duì)照組相比，LIV組、MIV組和HIV組MSTN受體mRNA的表達(dá)顯著降低(P<0.05)，然而LIV組、MIV組和HIV組之間差異不顯著(P>0.05)；MIV組和HIV組血清指標(biāo)(Glu、Alb、BUN、LA、GOT、 GPT、AKP、GH、INS、IGF-I).顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，但是MIV組和HIV之間差異不顯著(P>0.05)；試驗(yàn)組犢牛血清TCH差異不顯著(P>0.05)；和對(duì)照組相比，肌肉脂肪、蛋白質(zhì)、眼肌面積的變化差異不顯著(P>0.05)。綜合以上分析，異戊酸的最適宜添加量為6g/d。
制備 [3]
一種藥物中間體異戊酸的合成方法，包括如下步驟：
i)在反應(yīng)容器中加入2mol的1-氯-3-異丙基丙酮，4-5mol的碳酸二甲酯溶液，控制攪拌速度110-140rpm，升高溶液溫度至30-40℃，然后加入3-4mol的氯化錳，反應(yīng)70- 90min，加入900ml氯化鉀溶液，降低溶液溫度至20-25℃，加入硫酸氫鉀溶液調(diào)節(jié)pH至4-5， 靜置50-70min，溶液分層，用甲基卡必醇溶液洗滌，甲基肼溶液洗滌，在1-甲基呱嗪溶液中重結(jié)晶，脫水劑脫水，得成品異戊酸。
其中，步驟(i)所述的碳酸二甲酯溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70- 76％，步驟(i)所述的氯化鉀溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-16％，步驟(i)所述的硫酸氫鉀溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-25％，步驟(i)所述的甲基卡必醇溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60-68％，步驟(i)所述的甲基肼溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80-87％，步驟(i)所述的1-甲基呱嗪溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90-95％。整個(gè)反應(yīng)過(guò)程可用如下反應(yīng)式表示：
主要參考資料
[1] 實(shí)用精細(xì)化工辭典
[2] Zn /Co-HMS 催化氧化異戊醇生成異戊酸
[3] CN201710216243.2 一種藥物中間體異戊酸的合成方法
[4] CN201810009043.4 一種芽孢桿菌及其用于生產(chǎn)異戊酸的方法
[5] CN201410140551.8一種內(nèi)消旋2，3-二異丙基琥珀酸的合成方法
[6] 異戊酸對(duì)斷奶前后犢牛生長(zhǎng)性能、生長(zhǎng)軸激素受體mRNA表達(dá)和血清指標(biāo)的影響