D-扁桃酸的合成和应用

D-扁桃酸，英文名为Mandelic acid，常温常压下为白色结晶固体，在水中的溶解度较小，为3.3 g/L（20℃），但易溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂。D-扁桃酸是手性分子，具有旋光性，在常温下相对稳定，但在阳光下或高温下易发生氧化反应。在自然界中，D-扁桃酸主要存在于杏仁、苦杏仁、桃子等植物中，是杏仁味的主要成分。在有机合成中，D-扁桃酸可用作有机合成子，用于合成邻位手性醇羰基类衍生物，在药物分子和生物活性分子修饰中有一定的应用。

图1 D-扁桃酸的性状图

化学性质

D-扁桃酸是一种极性分子，由于其中含有羟基和羧基，使得分子具有一定的亲水性。由于D-扁桃酸是一种手性分子，其物理化学性质受到其分子的立体结构的影响。例如，D-扁桃酸具有光学活性，可以使偏振光的方向发生旋转，这是由于D-扁桃酸分子的手性结构所导致的。此外，D-扁桃酸的酸碱性质也受到分子结构的影响，其羧基的酸性较弱，是由于手性碳原子上的羟基取代了一个氢原子，使得负电荷的共振稳定性降低。从化学反应的角度来看，D-扁桃酸的手性结构也对其反应产物的手性产生影响。这种手性性质在有机合成中具有重要意义，可以用于制备手性分子的药物和化学品。

合成方法

图2 D-扁桃酸的合成路线

在一个干燥的反应烧瓶中，将( 2R、5R) - 2，5 -二苯基恶唑烷- 4 -酮( 87 mg , 0.36 mmol)溶液置于12 M HCl ( 3.6 m L )中，然后将改反应液加热至100℃，并在这个温度下搅拌反应16小时。反应结束后将反应冷却至室温，再用H2O ( 10 mL )稀释，用乙酸乙酯萃取该混合物三次，合并的有机物在无水硫酸镁上干燥。过滤除去干燥剂并将所得的滤液在真空下减压浓缩，所得的粗品经热CHCl3重结晶即可得到目标产物分子D-扁桃酸。[1]

应用

D-扁桃酸具有羧酸的性质，在水中可以与氢氧化钠反应，生成钠盐。此外，D-扁桃酸还可以和其他有机化合物反应，如酰化反应、缩合反应等。在有机官能团转化中，其结构中的羧基可以和醇类化合物在酸的催化作用下进行酯化反应，生成相应的酯。另外，羧基结构也可以在硼烷的还原作用下转变为手性二醇化合物。D-扁桃酸和其衍生物可以作为手性催化剂，参与不对称催化反应，用于合成手性化合物。D-扁桃酸也是一种天然产物，在生物合成中起到重要的作用，如参与黄酮类化合物的生物合成过程，还被用于生物工程中合成某些有用的代谢产物。

图3 D-扁桃酸的应用

在一个干燥的反应器中，将H2SO4 ( 50 mg)加入到D-扁桃酸( 32.9 mmol )的甲醇溶液( 15 m L )中，然后将反应混合物在65℃下回流搅拌反应2小时。反应结束后将反应混合物冷却至室温，在减压下浓缩反应混合物以蒸发甲醇。所得的残渣用40毫升二氯甲烷萃取，再用二氯甲烷 ( 3 × 20m L)洗涤水相，用40 m L盐水冲洗合并的有机层。在Na2SO4上干燥有机层并将溶剂浓缩，粗品经硅胶柱色谱(PE / EtOAc , 5 : 1)进行分离纯化即可得到酯化的目标产物。[2]

储存方法

D-扁桃酸化学性质稳定，不易分解，但是分子整体呈弱酸性，容易和碱发生中和反应，因此存放时应该尽量避开碱性物质，在阴凉干燥的地方保存。在使用和储存过程中，应注意避免光照、氧化、酸碱和湿度等因素，以保证D-扁桃酸的稳定性。

参考文献

[1] Smith, Siobhan R. et al Chemistry - A European Journal, 21(29), 10530-10536; 2015

[2] Liu, Yidong et al Journal of the American Chemical Society, 141(2), 1150-1159; 2019