一种基于法尼烯发酵液原位合成维生素A的方法及其应用

本发明属于维生素a合成领域，具体涉及一种基于法尼烯发酵液原位合成维生素a的方法及其应用。

背景技术：

1、维生素a，分子式为c20h30o，具有促进生长、繁殖，维持骨骼、上皮组织、视力和粘膜上皮正常分泌等多种生理功能，是多种医药、日化佐剂中的重要成分，可广泛应用于食品、药品等多个领域。

2、传统的维生素a合成方法是通过c15+c5缩合或者c6+c14偶联途径获得，比如用苯基亚磺酸根阴离子处理乙烯基-β-紫罗兰醇，以产生c15砜，向c15砜中添加烯丙基溴以获得c20砜。然后通过消除将其转化为通常直接使用的维生素a酷酸酯。还可以通过wittig反应通过c15+c5偶联法制备，但是该方法会产生有致癌、突变或生殖毒性作用的中间体，并且需要使用剧毒的光气。

3、专利cn110903190a中提及了以法尼烯为底物，通过法尼烯+乙酰乙酸酯→法尼酮酸酯，再水解脱羧→法尼烯丙酮→环合反应、脱氢+乙烯基卤化镁反应→乙烯基醇→重排反应得到维生素a，该方法操作复杂且原料法尼烯成本较高，法尼烯成本除了受产量低等因素影响外，从发酵液中获取法尼烯的工艺步骤的能源和试剂消耗也是导致其高成本的重要原因。从发酵液中获取法尼烯的工艺步骤包括发酵中萃取、发酵液升温、过膜、二次萃取、再次升温等操作，这些操作和维生素a的合成及纯化过程有相似的操作方式，这造成了能源和试剂的重复消耗。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有以法尼烯为单体合成维生素a的方法存在的单体成本高，单体纯化造成能源和试剂的重复消耗的技术问题，而提供了一种基于法尼烯发酵液原位合成维生素a的方法及其应用。

2、本发明的目的之一在于提供一种基于法尼烯发酵液原位合成维生素a的方法，所述基于法尼烯发酵液原位合成维生素a的方法按以下步骤进行：

3、s1：向法尼烯发酵液中加入萃取剂，得到法尼烯萃取液；

4、s2：向法尼烯萃取液中加水进行加成反应，反应完全后过滤，分液取有机层，得到法尼醛；

5、s3：依次对法尼醛进行环化、氧化反应，得到脱氢环法尼醛；

6、s4：脱氢环法尼醛经偶联反应生成视黄醛；

7、s5：视黄醛经还原，得到维生素a。

8、进一步限定，s1中萃取剂包括直链烷烃、肉豆蔻酸异丙酯、油醇、油酸、三烷基氧化膦中的一种或几种按任意比的混合。

9、更进一步限定，所述直链烷烃包括正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正葵烷、正十一烷、正十二烷、正十三烷、正十四烷、正十五烷中的一种或几种按任意比的混合。

10、进一步的，s1中萃取剂与法尼烯发酵液的体积比为(0.05-0.5)：1。

11、进一步限定，s2中加成反应包括催化剂，所述催化剂为pb(ii)和氯化铜。

12、更进一步限定，法尼烯发酵液中法尼烯、水、pd(ii)、cucl2的摩尔比为1：11：0.25：0.3。

13、进一步限定，s2中加成反应的温度为90～110℃，时间为36～48h。

14、进一步限定，s3中环化反应包括催化剂，所述催化剂包括四氯化锡。

15、更进一步限定，法尼醛与催化剂的摩尔比为1：2。

16、进一步限定，s3中环化反应的温度为-5℃～5℃，时间为0.5～1h。

17、进一步限定，s3中氧化反应包括催化剂，所述催化剂包括醋酸钯。

18、更进一步限定，环法产物和催化剂的摩尔比为50：3。

19、进一步限定，s3中氧化反应的温度为30～60℃，时间为24～36h。

20、进一步限定，s4合成视黄醛包括两个阶段：

21、阶段1：由脱氢环法尼醛与(1e)-3-甲基-1，3-丁二烯-1-基氧基硅烷经偶联生成(2，6，6-三甲基-1-环己烯-1-基)2-甲基-1，3-丁二烯-1-基-4-甲基-2h-吡喃-2-醇；

22、阶段2：经吡啶盐酸盐催化，得到视黄醛。

23、更进一步限定，阶段1中包括催化剂，所述催化剂为3-甲基-1，3-丁二烯-1-对甲苯磺酰基和氢氧化钾，其中3-甲基-1，3-丁二烯-1-对甲苯磺酰基、氢氧化钾与脱氢环法尼醛的摩尔比为7.5：1：5。

24、更进一步限定，阶段1中反应温度为-80℃～-60℃，时间为24～36h。

25、更进一步限定，阶段2中反应温度为100～120℃，时间为0.25～0.5h。

26、进一步限定，s5中还原剂包括硼氢化钠。

27、进一步限定，s5中视黄醛和还原剂的摩尔比为1：2。

28、进一步限定，s5的反应时间20min，反应温度为室温。

29、本发明的目的之二在于提供一种按上述合成方法制得的维生素a。

30、本发明的目的之三在于提供一种按上述合成方法制得的维生素a作为食品添加剂的应用。

31、本发明的目的之四在于提供一种按上述合成方法制得的维生素a作为药品的应用。

32、本发明与现有技术相比具有的显著效果：

33、本发明创新性的提出维生素a的原位合成法，既利用了法尼烯合成法的高效环保特性，简化生产流程，也通过直接利用发酵萃取液中的法尼烯进行维生素a的合成反应，降低了原料成本，避免了能源和试剂的重复消耗，便于产业化推广，在工业生产维生素a方面具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种基于法尼烯发酵液原位合成维生素a的方法，其特征在于，它包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中萃取剂包括直链烷烃、肉豆蔻酸异丙酯、油醇、油酸、三烷基氧化膦中的一种或几种的混合，萃取剂与法尼烯发酵液的体积比为(0.05-0.5)：1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s2中加成反应包括催化剂，所述催化剂为pb(ii)和氯化铜，法尼烯发酵液中法尼烯、水、pd(ii)、cucl2的摩尔比为1：11：0.25：0.3。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s3中环化反应包括催化剂，所述催化剂包括四氯化锡，法尼醛与催化剂的摩尔比为1：2，氧化反应包括催化剂，所述催化剂包括醋酸钯，环法产物和催化剂的摩尔比为50：3。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s4合成视黄醛包括两个阶段：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，阶段1中包括催化剂，所述催化剂为3-甲基-1，3-丁二烯-1-对甲苯磺酰基和氢氧化钾，其中3-甲基-1，3-丁二烯-1-对甲苯磺酰基、氢氧化钾与脱氢环法尼醛的摩尔比为7.5：1：5。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s5中还原剂包括硼氢化钠，视黄醛和还原剂的摩尔比为1：2。

8.权利要求1-7任一项所述的方法制得的维生素a。

9.权利要求8所述的维生素a作为食品添加剂的应用。

10.权利要求8所述的维生素a作为药品的应用。

技术总结
一种基于法尼烯发酵液原位合成维生素A的方法及其应用。本发明属于维生素A合成领域。本发明的目的是为了解决现有以法尼烯为单体合成维生素A的方法存在的单体成本高，单体纯化造成能源和试剂的重复消耗的技术问题。本发明创新性的提出维生素A的原位合成法，直接利用发酵萃取液中的法尼烯进行维生素A的合成反应，简化的生产流程，降低了原料成本，避免了能源和试剂的重复消耗，便于产业化推广，在工业生产维生素A方面具有良好的应用前景。本发明生产的维生素A可以广泛的应用于医药卫生领域。

技术研发人员：张海波,王磊,陈雪冬,门潇,廖韦红
受保护的技术使用者：中国科学院青岛生物能源与过程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13