异戊酸的应用

背景及概述^[1][2]

异戊酸又称3-甲基丁酸。天然品存在于缬草油、香草油、酒花 油、月桂叶油和留兰香油等精油中，柠檬 叶及烟草中也含有。有令人不愉快的酸败气味，及汗臭刺激气味。无色粘稠性液体。相对分子质量102.13。相对密度 0.9286。熔点-29.3℃。沸点176.7℃。折射率 1.4033。闪点70℃。溶于水(1/24)、乙醇、乙醚、氯仿。小鼠经皮注射LD₅₀1150mg/kg。

异戊酸是生产香料异戊酸酯的重要原料，存在于缬草油、酒花油中。传统工业生产常采用相转移催化法和分步氧化法的方式制备异戊酸，但这两种方法均需使用重金属盐，会对环境造成污染。因此，选择绿色醇氧化合成途径具有重要意义。以O2为氧化剂在催化剂作用下进行醇氧化具有原子利用率高，对环境无害的优点。Pd 系、Ru系等均相催化剂用于醇类氧化已有报道，但此过程需在有机溶剂及高压条件下进行，对生产条件要求较高，同时均相催化剂存在难分离、回收等缺点。

应用^[3-6]

异戊酸具有刺激性酸败味，高度稀释后则有甜润的果香，以及笃斯越橘样的香味。异戊酸天然存于缬草油、香草油、酒花油、月桂叶油、留兰香油等，我国国标中允许使用的食用香料中。异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。还可以用于制造医药、香料、调味品等。也可以用于烘烤食品、肉制品。

异戊酸用于生产镇静催眠药溴异戊酰脲，但更多用于生产香料，用作香料的异戊酸酯主要有异戊酸已酯、异戊酸丙酯、异戊酸异戊酯、异戊酸牻牛儿酯、异戊酸苄酯和异戊 酸肉桂酯。低级异戊酸酯类作食用香料，高级异戊酸酯类用于化妆品。异戊酸天然存于缬草油、香草油、酒花油、月桂叶油、留兰香油等，中国国家标准GB2760-86规定为允许使用的食用香料，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，异戊酸还可用作医药合成中间体，如用于合成溴米索伐，步：异戊酸在三溴化磷的催化下与溴素反应生成α-溴代异戊酸；第二步：步反应完后，产物不经分离，直接压入酰溴化罐中，加入三溴化磷和溴素，继续反应，生成α-溴代异戊酰溴，反应完后，减压升温蒸馏收集85-95℃/20-30mmHg馏分，得到α-溴代异戊酰溴；第三步：α-溴代异戊酰溴与尿素缩合得到溴米索伐。

还可用于制备内消旋2，3-二异丙基琥珀酸，方法如下：在冷却下将异戊酸用二异丙基氨基锂处理后，再与四氯化钛反应，酸化，萃取，浓缩，洗涤而得。本发明缩短了实验步骤，节省了反应时间，大大提高了合成效率。

另外，为了研究异戊酸对断奶前犊牛生长性能、生长轴激素受体mRNA和血清指标的影响，试验选取发育正常、体重相似(45.09±0.90kg)的15日龄犊牛39头，15日龄时，随机抽取3头屠宰采样，将其余36头随机分为4组，每组9头，对照组饲喂基础日粮，试验组分别在基础日粮上添加3、6和9g/d异戊酸(即为LIV组、MIV组和HIV组)，分别在30、60、90日龄屠宰采样。

试验结果表明：15日龄和60日龄时，试验组犊牛体重差异不显著(P>0.05)；30日龄和90日龄时，HIV组犊牛体重显著高于对照组、LIV组和MIV组(P<0.05)；15～30日龄，MIV组和HIV组犊牛的平均日增重显著高于对照组和LIV组(P<0.05)；30～60日龄，试验组犊牛的平均平均日增重差异不显著(P>0.05)；60～90日龄，LIV组、MIV组和HIV组犊牛的平均日增重显著高于对照组(P<0.05)，但是LIV组、MIV组和HIV之间差异不显著(P>0.05)；在60日龄和90日龄时，MIV组和HIV组犊牛体高、体斜长、胸围、胸深、胸宽、腰角宽显著高于对照组和LIV组(P<0.05)。

试验组之间坐骨端宽、尻长、管围差异不显著(P>0.05)；日粮CP、EE、CF、ADF、NDF消化率的变化规律相同，MIV组和HIV显著高于对照组(P<0.05)，且两组之间差异不显著(P>0.05)，LIV组和对照组之间差异不显著(P>0.05)；肝脏和肌肉组织中GH、INS、IGF-1受体mRNA表达显著增加(P<0.05)，MIV组和HIV组之间差异不显著(P>0.05)。

和对照组相比，LIV组、MIV组和HIV组MSTN受体mRNA的表达显著降低(P<0.05)，然而LIV组、MIV组和HIV组之间差异不显著(P>0.05)；MIV组和HIV组血清指标(Glu、Alb、BUN、LA、GOT、 GPT、AKP、GH、INS、IGF-I).显著高于对照组(P<0.05)，但是MIV组和HIV之间差异不显著(P>0.05)；试验组犊牛血清TCH差异不显著(P>0.05)；和对照组相比，肌肉脂肪、蛋白质、眼肌面积的变化差异不显著(P>0.05)。综合以上分析，异戊酸的最适宜添加量为6g/d。

制备 ^[3]

一种药物中间体异戊酸的合成方法，包括如下步骤：

i)在反应容器中加入2mol的1-氯-3-异丙基丙酮，4-5mol的碳酸二甲酯溶液，控制搅拌速度110-140rpm，升高溶液温度至30-40℃，然后加入3-4mol的氯化锰，反应70- 90min，加入900ml氯化钾溶液，降低溶液温度至20-25℃，加入硫酸氢钾溶液调节pH至4-5， 静置50-70min，溶液分层，用甲基卡必醇溶液洗涤，甲基肼溶液洗涤，在1-甲基呱嗪溶液中重结晶，脱水剂脱水，得成品异戊酸。

其中，步骤(i)所述的碳酸二甲酯溶液质量分数为70- 76％，步骤(i)所述的氯化钾溶液质量分数为10-16％，步骤(i)所述的硫酸氢钾溶液质量分数为20-25％，步骤(i)所述的甲基卡必醇溶液质量分数为60-68％，步骤(i)所述的甲基肼溶液质量分数为80-87％，步骤(i)所述的1-甲基呱嗪溶液质量分数为90-95％。整个反应过程可用如下反应式表示：

主要参考资料

[1] 实用精细化工辞典

[2] Zn /Co-HMS 催化氧化异戊醇生成异戊酸

[3] CN201710216243.2 一种药物中间体异戊酸的合成方法

[4] CN201810009043.4 一种芽孢杆菌及其用于生产异戊酸的方法

[5] CN201410140551.8一种内消旋2，3-二异丙基琥珀酸的合成方法

[6] 异戊酸对断奶前后犊牛生长性能、生长轴激素受体mRNA表达和血清指标的影响