微生物合成4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮的研究进展

4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮(HDMF)是一种具有焦糖味的安全优良的甜味香料和增香剂,其阈值低、香势好且特征性强,被广泛应用于食品、烟草等产品中,市场需求量大,尤其是天然来源的HDMF受到人们更多的青睐。然而,天然来源的HDMF产量较低,尚不能满足当前市场的需求。该文从其应用、检测、生产方法、合成HDMF微生物的种类、微生物合成HDMF的机制与关键酶及其发酵培养影响因素进行简述,重点侧重于已报道的具有合成HDMF的微生物种类、微生物合成HDMF的内在机制及其影响其发酵的培养因素,旨在为后续筛选、改造获得优良高产HDMF微生物菌株,并优化微生物发酵条件实现生物法高效制备天然HDMF提供参考。

1-乙氧基-4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶醇的合成

以4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(ZJ-701)和丁酮为原料,质量分数30%的H_2O_2为氧化剂,CuCl为还原剂,通过自由基反应合成了1-乙氧基-4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶醇,并通过红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和质谱表征了其结构。结果表明,其较佳工艺条件为n(ZJ-701)∶n(丁酮)∶n(H_2O_2)∶n(CuCl)=1∶12∶5∶0.05,反应时间18h,反应温度30℃。在此条件下,产品的产率为56.5%,质量分数为98.91%。

6,7-二氟-4-羟基-2-甲氧甲硫基-3-喹啉羧酸乙酯的合成

3,4-二氟苯胺在三乙胺存在下与二硫化碳生成芳基取代的二硫代氨基甲酸后与氯甲酸乙酯反应得到3,4-二氟苯基异硫氰酸酯,先后与由丙二酸二乙酯在无机碱中成的盐和氯甲基甲醚反应后加热环合,得到氟喹诺酮类抗菌剂普卢利沙星的中间体6,7-二氟-4-羟基-2-甲氧甲硫基-3-喹啉羧酸乙酯,总收率85.7%。

5-氯-4-羟基-2-(1H)吡啶酮的合成

以丙二腈、原乙酸三甲酯等为原料合成标题化合物,经缩合、环和、氯代、水解反应而得,通过改进其生产工艺,总产率可达到65.6%。跟其他合成方法比较起来,此方法步骤短、反应时间短、总收率高,更容易工业化生产。

反式-1-苯磺酰基-2-甲基-4-羟基-2-丁烯的合成

以异戊二烯为原料,经与苯磺酰氯加成、水解乙酰化、皂化3步反应,合成了辅酶Q10的重要中间体——反式-1-苯磺酰基-2-甲基-4-羟基-2-丁烯(简称终产物);分别考察了3步反应的反应条件;用傅里叶变换红外光谱和核磁共振表征了其结构。实验结果表明,加成反应的适宜条件为:氯化亚铜为催化剂,三乙胺盐酸盐为相转移助催化剂,乙腈为溶剂,90～100℃下密闭带压(约0.6M Pa)反应2h,n(异戊二烯)∶n(苯磺酰氯)=1.2,中间产物反式-1-苯磺酰基-2-甲基-4-氯-2-丁烯的收率为75%;水解乙酰化、皂化反应的适宜条件为:120～125℃下常压回流反应4h,0～5℃下碱性水解反应3h,以体积比为1∶1的乙酸乙酯-乙醚混合溶剂进行结晶精制。3步反应终产物的总收率为60%;终产物经液相色谱法分析,纯度达到99%。

4-羟基-2'-硝基二苯胺对水生生物急性毒性效应的研究

采用静态生物急性试验的方法,研究了4-羟基-2'-硝基二苯胺对2个营养级别的水生生物(大型、斑马鱼和红鲫鱼)的急性毒性效应。结果表明,大型的幼接触不同浓度的毒性,活动会受到抑制,甚至死亡,48h的EC50为1.54mg·L-1;对斑马鱼和红鲫鱼也有明显的毒性作用,其96h的LC50分别为4.04和5.37mg·L-1。在2个营养级别的受试生物中,大型对该毒物的敏感性比斑马鱼和红鲫鱼强。根据化学物质对鱼类和类的毒性评价标准,4-羟基-2'-硝基二苯胺属于中等毒性的化合物。

微生物发酵法制备4-羟基-2,5-二甲基-3[2H]-呋喃酮的研究进展

4-羟基-2,5-二甲基-3[2H]-呋喃酮(HDMF)是一种很好的食品调味剂,具有很高的商业价值。文中分析了微生物发酵法制备HDMF的优越性,总结了产生HDMF的菌种,论述了对其产生机理进行的探索,说明了目前存在的问题,并展望了运用现代生物技术手段改良菌种、构建基因工程菌株、达到高产HDMF的研究前景。

4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶非均相催化氧化动力学研究

在搅拌釜式间歇反应器中研究了以负载Ｍｇ２＋的ＨＤ－８型阳离子交换树脂为催化剂的 ４－ＯＨ－ＴＭＰ非均相氧化反应动力学。探讨了该反应的反应机理，推导出４－ＯＨ－ＴＭＰ催化氧化动力学方程。其速度方程可表示为ｒ＝ｋＣＡＣＢ。从实验中得到反应活化能 Ｅａ＝５０．９６ｋＪ／ｍｏｌ，反应速率常数 ｋ＝８．５２×１０３ｅｘｐ（－５０．９６／ＲＴ），反应速率常数与催化剂用量之间的关系为ｋ＝３８．６＋６．１９ｗ－０．６４ｗ２。

6-甲基-4-羟基-2-吡喃酮及其3-羧酸衍生物的简便合成方法

In this paper, it was found that isopropylidene (1-hydroxy-3-oxo-butylidene) malonate 4 was a heat unstable compound and the one step convenient methods for preparation of 4-hydroxy-6-methyl-2-pyrone 1 and 3-carboxy-4-hydroxy-6-methyl-2-pyrone 2 in good yields were reported. Isopropylidene malonate 3、diketen and triethylamine reacted in chloroform to give 2, and in the mixture of dichloromethane and chlorobenzene to offer 1.

2-(1-羟基-3-丁炔基)-5-甲基呋喃催化重排合成2-炔丙基-3-甲基-4-羟基-2-环戊烯酮的研究

由 2 (1 羟基 3 丁炔基 ) 5 甲基呋喃催化重排合成 2 炔丙基 3 甲基 4 羟基 2 环戊烯酮 (炔丙菊醇 ) ,将传统的两步反应简化为一步反应 ,简化了工艺流程 ,缩短了反应时间 ,炔丙菊醇的产率较高 ,达到 75 .0 % ,高于文献报道的最大值 6 8.0 %。确定了反应的最佳反应条件为 :水作反应介质 ,m(催化剂 )∶m(反应物 ) =3∶10 0 ,反应时间 2

4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮对单增李斯特菌AI-2类群体感应的干扰效应

利用群体感应抑制剂靶向干扰病源菌已成为有效控制致病性危害的突破口。本研究通过测定菌体浓度、哈氏弧菌BB170报告菌的发光值,研究不同浓度4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮(DMHF)作用下单增李斯特菌(L.m)的生长与信号分子AI-2活性;通过半固体穿刺法、结晶紫法及溶血平板法检测L.m的动力、生物膜及溶血性,来评价DMHF对L.m AI-2类QS的干扰效应。结果表明,≤200μg/m L的DMHF能推迟L.m的生长,且明显抑制了L.m AI-2的活性,实验组的AI-2活性值均低于阴性对照组的40%,由此可判定DMHF是AI-2类QS的抑制剂;当DMHF浓度为100μg/mL时能明显抑制L.m的运动能力; 50、100和200μg/m L的DMHF对L.m生物膜的形成抑制率分别为29.72%、44.88%和75.27%; 200μg/m L的DMHF完全抑制溶血环的产生,本研究为利用DMHF作AI-2类QS的抑制剂提供依据。

一株转化4-羟基-2-丁酮为1,3-丁二醇微生物菌株的筛选及鉴定

从本实验室保藏的86株酵母菌株中筛选到20株利用4-羟基-2-丁酮(4H2B)生产1,3-丁二醇(1,3-BDO)的菌株,当转化液中4H2B浓度为10g/L时,经初步测定1,3-BDO含量,其中菌株32 1,3-BDO产量最高达6.5g/L,具有较好的1,3-BDO生产潜力。对其进行形态学和常规生理生化鉴定实验,并结合18S rDNA基因分析,比对结果表明,菌株32与Pichia farinosa strain DC 3343相似性达99.8%,为Pichia farinosa的一个亚种。

4-羟基-2-壬烯酸诱导培养的主动脉内皮细胞DNA损伤

研究 4 羟基 2 壬烯酸对体外培养的主动脉内皮细胞作用 ,以探讨动脉粥样硬化的发病机理。采用单细胞凝胶电泳检测DNA损伤 ,对体外培养的主动脉内皮细胞在不同浓度 4 羟基 2 壬烯酸作用下产生的DNA损伤进行检测。结果发现 ,体外培养的主动脉内皮细胞分别用 5 μmol L、10 μmol L和 15 μmol L 4 羟基 2 壬烯酸处理 10h后彗星试验的尾距分别为 32 .8± 1.1、4 4 .3± 1.0和 74 .6± 1.0 ,与未用 4 羟基 2 壬烯酸处理的正常对照组彗星试验的尾距 (6 .0± 0 .7)比较 ,差异有显著性 (P <0 .0 0 1) ,经 1μmol L 4 羟基 2 壬烯酸处理后的主动脉内皮细胞彗星试验的尾距为 11.3± 0 .9,与正常对照组比较 ,两者之间差异无显著性 (P >0 .0 5 )。结果提示 ,4 羟基 2 壬烯酸可导致体外培养的主动脉内皮细胞的DNA损伤 ,并随着 4 羟基 2 壬烯酸的浓度增高DNA损伤加剧。

4-羟基-2-(4-氟苯胺)-5,6-二甲基嘧啶的合成

目的研究钾离子竞争性酸阻滞剂盐酸瑞伐拉赞关键中间体的合成方法。方法以4-氟苯胺为起始原料,在酸性条件下与氨基腈缩合生成N-(4-氟苯基)胍碳酸盐,后者脱酸,再与α-甲基乙酰乙酸乙酯环合,得到4-羟基-2-(4-氟苯胺)-5,6-二甲基嘧啶。结果与结论目标化合物的结构经核磁共振氢谱和质谱表征,总收率为73.6%,改进后的工艺操作简便,适合工业化生产。

4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基合成与精制新工艺研究

以4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶为原料,双氧水为氧化剂、碱土金属氧化物为催化剂,去离子水为溶剂制备4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基阻聚剂。对合成的工艺条件进行了优化探索,结果表明:在反应温度75℃,时间8.5h,氧化剂滴速15mL/h,原料和氧化剂质量比1∶4,催化剂用量为原料的0.35%的条件下,合成的粗产物产率97.3%;为使工艺过程更加安全,反应结束后加入过渡金属氧化物分解未反应的氧化剂;由于粗产物中含有少量未反应的原料,根据产物和原料在溶剂中溶解度的不同,选择二氯乙烷和正己烷的混合溶剂进行结晶,产物纯度达到99.8%,达到德国默克公司的指标要求。

5-乙氧基羰基特特拉姆酸甲酯和5-乙氧基羰基-4-羟基-2-吡咯烷酮对映体液相色谱拆分研究

合成了外消旋5-乙氧基羰基特特拉姆酸甲酯(1)和顺/反式5-乙氧基羰基-4-羟基-2-吡咯烷酮(2),并利用手性高效液相色谱制备少量的单一对映体标样进行圆二色光谱表征。在此基础上,系统研究了这3对外消旋体化合物在Chiralpak AD-H和Chiralcel OD-H手性柱上的液相色谱拆分行为和对映体出峰顺序。采用正己烷-异丙醇(体积比60∶40)作流动相,外消旋化合物1在Chiralpak AD-H柱上得到很好的拆分,k1、α和RS分别为0.99、2.65和12.5;采用正己烷-异丙醇(体积比80∶20)作流动相,化合物2的4个立体异构体可以同时在Chiralpak AD-H柱上得到基线分离,反式-2对映体的k1、α1和RS1分别为1.69、1.12和1.56,顺式-2对映体的k、α和R分别为2.58、1.16和2.28。

一种反式-4-羟基-2-壬烯醛的低成本合成方法

介绍了一种反式-4-羟基-2-壬烯醛的低成本合成方法。由呋喃与甲醇反应,制得的1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯进行选择性水解反应,仅得到单水解产物4,4-二甲氧基-2-丁烯醛,而不产生双水解产物1,4-丁烯二醛,这是此方法可降低成本的关键。4,4-二甲氧基-2-丁烯醛再与戊基溴化镁进行格氏反应得1,1-二甲氧基-4-羟基-2-壬烯,然后在树脂催化下,进行缩醛的酸性水解而得到最终产品反式-4-羟基-2-壬烯醛。总收率为8.7%(从呋喃算起)。产物及中间体结构经1HNMR和13CNMR进行了表征。

4-羟基-2(1H)-吡啶酮-3-甲酰胺类冬青生菌素类似物的合成与生物活性

以反式-4-羟基肉桂酸为起始原料,经乙酰化、酰基叠氮、curtius重排、加成和环合等6步反应合成了4-羟基-2(1 H)-吡啶酮-3-甲酰胺类冬青生菌素类似物,总收率17%.随后用滤纸片扩散法对该化合物的抑菌性能进行了初步研究.实验表明,该化合物对于白色念珠菌具有较好的抑制作用,对于酵母菌抑制作用较弱,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌基本无抑制作用.

4-羟基-2-丁酮混合物的分离研究

通过间歇精馏试验,摸索了分离4-羟基-2-丁酮的具体过程及参数。精馏柱采用内径为40mm的玻璃柱,内装高效不锈钢丝网规整填料,填料高度为600mm,理论板数为12块,回流比为0.5,真空度为0.0986MPa,4-羟基-2-丁酮(含量≥92%)回收率为66.4%。并成功地进行了工业设计。

4-羟基-2-吡啶酮的合成

以氰乙酸乙酯和原乙酸三甲酯为原料,经缩合反应制得2-氰基-3-甲氧基丁烯-2-羧酸乙酯(1);1与二甲基甲酰胺缩二甲醇缩合得2-氰基-5-(二甲氨基)-3-甲氧基-2,4-戊二烯酸乙酯(2);2在80%醋酸中环合得4-甲氧基-2-吡啶酮-3-甲酸乙酯(3);3在HBr中脱甲基和脱羧合成了4-羟基-2-吡啶酮,总收率31%,其结构经1H NMR,IR和MS确证。