本发明涉及精细化学合成领域，具体地说，涉及一种利用L-天冬氨酸为原料合成D-苹果酸的方法。
背景技术：
苹果酸，即2-羟基丁二酸，因含有一个手型碳原子而存在两种旋光异构体L-苹果酸和D-苹果酸以及外消旋体DL-苹果酸。L(-)-苹果酸是生物体内三羧酸代谢循环的成员之一，在人体内易被代谢，并广泛用于食品、医药、化工、及其他行业。
D-苹果酸是一种自然界中稀少的有机酸。D-苹果酸主要应用于手性药物合成、手性添加剂、手性助剂等领域，如：抗生素、药物信息素、抗病毒药物、抗癌药物、抗组胺药D-和L-肉毒碱等合成，也可作为药物拆分剂和不对称合成的配体。
D-苹果酸合成方法主要有化学拆分法、生物拆分法、生物转化法(酶法)等。
化学拆分法成本高，生物拆分法由于D-苹果酸对菌体的生长有抑制作用，无法生产得到浓度较高的D-苹果酸。
在生物转化法的研究中，从马来酸制备D-苹果酸的生物转化方法是已知最经济的路线。1993年日本的Asano Y.等(Environ Microbio.1993,59:1110-1113.)报道了用Arthrobacter sp.MCI2612菌进行转化反应。1993年荷兰Van der Warf M.J.等(Appl Environ Microbio.1993,59:1110-1113.)报道了用Pseudomonas pseudoalcaligenes NCIMB9867菌进行转化反应。但都存在马来酸水合酶活性低。稳定性差、不耐盐、转化率低等问题。
因此，亟需提供一种稳定、高效生产D-苹果酸的方法。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种化学合成D-苹果酸的方法。
为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种合成D-苹果酸的方法，利用L-天冬氨酸与酸酐合成D-苹果酸。
进一步地，所述酸酐与L-天冬氨酸的摩尔比为1.1～1.5:1，优选1:1。在该摩尔比下，能够更好地保证L-天冬氨酸完全转化，且不会造成酸酐的过多消耗。
进一步地，所述酸酐为乙酸酐、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐或邻苯二甲酸酐，优选为乙酸酐。经试验发现，乙酸酐与L-天冬氨酸反应相较其他酸酐与L-天冬氨酸反应能够更易将苹果酸从反应液中分离出来。
进一步地，所述方法包括以下步骤：
(1)将L-天冬氨酸加入水中配制成L-天冬氨酸混悬液，向L-天冬氨酸混悬液中加入酸酐进行反应，得到反应液；
(2)调节反应液pH值至4.0～5.0，过滤，收集滤饼；
(3)将滤饼放入水中，加硫酸至pH值为1.8～2.0，过滤，收集滤液浓缩结晶，得到D-苹果酸晶体。
进一步地，为了避免酸酐的自身水解，控制步骤(1)中的反应温度为20℃～40℃。进一步地，为了使反应完全，控制步骤(1)中的反应时间为30～60分钟。
进一步地，步骤(2)及步骤(3)中的过滤条件为：使用4000rpm/min的离心机过滤，离心洗水量按滤饼量的15-25％进行淋洗。
作为优选，步骤(2)中使用碳酸钙调节反应液pH值，以便使苹果酸完全形成苹果酸钙。
作为优选，所述步骤(3)将步骤(2)所得的滤饼加入一定量的纯水中，边搅拌边缓慢加入浓硫酸进行中和至pH值为1.8～2.0，以便将钙离子转化为硫酸钙晶体进行分离，为防止苹果酸因浓硫酸发生脱水反应，在调节pH的过程中需边搅拌边缓慢加入浓硫酸。
进一步地，所述步骤(3)中的浓缩结晶条件为：60℃下进行真空浓缩，至有晶体析出后按2-3℃/h的降温速度降温至40℃，再以1-2℃/h的降温速度降温至20℃，进行离心分离。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种新的D-苹果酸的合成方法，以L-天冬氨酸为原料，在酸酐的作用下合成D-苹果酸，利用此方法得到的D-苹果酸光学纯度≥98％。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
本实施例用以说明本发明所述的合成D-苹果酸的方法，具体包括以下步骤：
1)将200g L-天冬氨酸和水加入到容器中进行搅拌，配制成混悬液。向混悬液中流加168.7g乙酸酐，10分钟加完，反应液变的澄清，反应过程中使用冰水冷却，控制反应温度20℃，反应时间控制在30分钟。
2)向步骤1所得的反应液中加入碳酸钙，调节pH值至4.38，使用4000rpm/min的离心机进行离心过滤并加入50ml纯水洗涤滤饼，收集滤饼348g。
3)将步骤2所得的滤饼加入200ml纯水，边搅拌边缓慢加入浓硫酸进行中和至pH值为1.83，离心过滤，滤液在60℃下进行真空浓缩，至有晶体析出后按2-3℃/h的降温速度降温至40℃，再以1-2℃/h的降温速度降温至20℃，进行离心分离，离心后得到的D-苹果酸湿晶体进行烘干后得到产品150.4g。
产品使用安捷伦高效液相色谱检测(所用分析光学纯度柱为 CR(+)4.0mmΦ×150mmL，流动相为pH值1.0的高氯酸溶液)光学纯度99.7％，以晶体和母液中残留产品计，转化率为98.1％。
对比例1
本对比例与实施例1的区别为：将168.7g乙酸酐替换为170g顺丁烯二酸酐。
最后得到的D-苹果酸晶体148.1g，经检测，光学纯度为99.6％，以晶体和母液中残留产品计，转化率为97.8％。
对比例2
本对比例与实施例1的区别为：控制反应温度40℃。
最后得到的D-苹果酸晶体146.6g，经检测，光学纯度为98.3％，以晶体和母液中残留产品计，转化率为96.8％。
此反应为放热反应，不控温温度会剧烈上升，不利于反应的进行，而且从20℃和40℃的反应对比可以看出，温度高会降低转化率，因为随着温度的增加会使酸酐自身水解的速度加快。
实施例2
本实施例用以说明本发明所述的合成D-苹果酸的方法，具体包括以下步骤：
1)将200g L-天冬氨酸和200ml水加入到容器中进行搅拌，配制成混悬液。向混悬液中流加200g乙酸酐，10分钟加完，反应液变的澄清，反应过程中使用冰水冷却，控制反应温度30℃，反应时间控制在40分钟。
2)向步骤1所得的反应液中加入碳酸钙，调节pH值至4.52，使用4000rpm/min的离心机进行离心过滤并加入50ml纯水洗涤滤饼，收集滤饼357.3g。
3)将步骤2所得的滤饼加入200ml纯水，边搅拌边缓慢加入浓硫酸进行中和至pH值为1.89，离心过滤，滤液在60℃下进行真空浓缩，至有晶体析出后按2-3℃/h的降温速度降温至40℃，再以1-2℃/h的降温速度降温至20℃，进行离心分离，离心后得到的D-苹果酸湿晶体进行烘干后得到产品152.1g。产品使用安捷伦高效液相色谱检测(所用分析光学纯度柱为 CR(+)4.0mmΦ×150mmL，流动相为pH值1.0的高氯酸溶液)光学纯度99.6％，以晶体和母液中残留产品计，转化率为98.5％。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。