一种3-羟基丁酸单甘油酯及其制备方法和应用

本发明属于3-羟基丁酸甘油酯合成利用，涉及一种3-羟基丁酸单甘油酯及其制备方法和应用。

背景技术：

1、3-羟基丁酸甘油酯是一种高价值的保健品，可以用于有特定营养需求的饮食，例如生酮饮食。生酮饮食是一种由高脂肪含量和低碳水化合物含量组成的营养方式，旨在诱导酮病或酮体的产生。这种类型的饮食方式已经被用于治疗各种疾病，如用于治疗癫痫病。此外，3-羟基丁酸甘油酯可以用于偏头痛管理以及用于创伤性脑损伤。目前在3-羟基丁酸甘油酯合成方面主要是针对合成在3-羟基丁酸三甘油酯（甘油-三-(3-羟基丁酸)酯），该类技术主要是通过先合成乙酰乙酸甘油酯（或类似的结构化合物）、然后再经过加氢还原来制备。这类工艺技术过程复杂、通过需要昂贵催化剂以及较为复杂的分离成本。如专利wo 95/09144公开了一种甘油-三-(3-羟基丁酸)酯的方法，该方法首先使甘油与乙酰乙酸叔丁酯进行酯化，随后在raney镍催化剂的存在下对所得中间体进行氢化。该反应需要昂贵的raney镍催化剂以及高压氢气，且反应后残留镍催化剂需要分离提纯，并不适合工业大规模生产。此外，在选择性合成3-羟基丁酸单甘油酯（3-羟基丁酸-2,3-二羟基丙基酯）方面，相关研究报道极少。因此，开发简单高效制备工艺来合成3-羟基丁酸单甘油酯，对拓展3-羟基丁酸甘油酯类型、实现3-羟基丁酸甘油工业大规模生产都具有重要意义。

技术实现思路

1、为拓展3-羟基丁酸甘油酯类型、解决现有3-羟基丁酸甘油酯制备工艺复杂、生产成本较高的技术问题，本发明提出了一种3-羟基丁酸单甘油酯的制备方法。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、将聚3-羟基丁酸酯、甘油以及硫酸混合，在搅拌下升温至100-150℃反应3-24h，得到含有3-羟基丁酸单甘油酯的混合物。用碳酸氢钠中和硫酸后，将酸中和后的产物溶解于乙醇-乙酸乙酯混合溶液（乙醇和乙酸乙酯体积比为5：95）中，通过硅胶层析柱过柱子的方法对产物中进行分离和收集，并把收集的样品通过减压旋蒸（60℃）去除乙醇-乙酸乙酯后最终得到3-羟基丁酸单甘油酯。

4、上述步骤中聚3-羟基丁酸酯与甘油的质量体积比为1g：（20-30）ml。

5、上述步骤中聚3-羟基丁酸酯与硫酸的质量比为1：0.3-0.5。

6、上述步骤中搅拌转速为200-500rpm。

7、上述制备方法制备的3-羟基丁酸单甘油酯。

8、上述的3-羟基丁酸单甘油酯在保健品和医药化工领域中的应用。

9、该材料的完整制备步骤如下：将质量体积比为1g：（20-30）ml：(0.3-0.5) g的聚3-羟基丁酸酯、甘油和硫酸置于反应器中，升温至100-150℃反应3-24h，得到含有3-羟基丁酸单甘油酯的混合物。用碳酸氢钠中和硫酸后，将酸中和后的产物溶解于乙醇-乙酸乙酯混合溶液（乙醇和乙酸乙酯体积比为5：95）中，通过硅胶（160-200目）层析柱过柱子的方法对产物进行分离和收集，把收集的样品转移至旋蒸瓶，通过减压旋蒸（60℃）去除乙醇-乙酸乙酯后最终得到3-羟基丁酸单甘油酯。

10、本发明的制备原理为：聚3-羟基丁酸酯的基本结构单元为3-羟基丁酸，其是由3-羟基丁酸分子间互相酯化反应后形成的聚合物。该聚合物在加热的条件下能够溶于甘油形成均相溶液（见图1），因此在该反应条件下甘油既是溶剂又是反应物。从反应物角度来说，与聚3-羟基丁酸酯中的结构单元3-羟基丁酸相比，甘油是大大过量的过量反应物。在硫酸的催化作用下，聚3-羟基丁酸酯与甘油发生酯交换反应，从而生成3-羟基丁酸单甘油酯。

11、本发明产生的有益效果是：

12、1. 本发明提供了一种3-羟基丁酸单甘油酯的制备方法，为3-羟基丁酸甘油酯的合成提供了新的路径。

13、2. 本发明反应原料是聚3-羟基丁酸酯，是一种生物质资源，具有绿色可再生的特点，并且成本较低（40-50元/kg）；反应过程工艺简单（由聚3-羟基丁酸酯与甘油一步反应实现）、反应温度相对温和（100-150℃）；分离过程采用硅胶层析柱过柱子和减压旋蒸的方法，使用的溶剂是环境友好的乙醇-乙酸乙酯混合溶液。本发明工艺过程简单、操作方便，具有广阔的工业化应用前景。

技术特征：

1.一种3-羟基丁酸单甘油酯的制备方法，其特征在于，步骤如下：将聚3-羟基丁酸酯、甘油以及硫酸混合，经反应、后处理得到3-羟基丁酸单甘油酯。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚3-羟基丁酸酯与甘油的质量体积比为1g：（20-30）ml。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述聚3-羟基丁酸酯与硫酸的质量比为1：（0.3-0.5）。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为100-150℃，时间为3-24h。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述反应的搅拌转速为200-500rpm。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述后处理为：中和硫酸、硅胶层析柱的分离与收集、减压旋蒸。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述后处理的具体步骤为：碳酸氢钠中和硫酸后，将中和硫酸后的产物溶于乙醇-乙酸乙酯混合溶液中，通过硅胶层析柱进行分离和收集，然后在60℃进行减压旋蒸。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述乙醇-乙酸乙酯混合溶液中乙醇和乙酸乙酯的体积比为5：95；硅胶层析柱中硅胶的目数为160-200目。

9.权利要求1所述的制备方法制备的3-羟基丁酸单甘油酯。

10.权利要求9所述的3-羟基丁酸单甘油酯在保健品和医药化工领域中的应用。

技术总结
本发明属于3‑羟基丁酸甘油酯合成利用技术领域，涉及一种3‑羟基丁酸单甘油酯及其制备方法和应用，为解决现有3‑羟基丁酸甘油酯制备工艺复杂、生产成本较高的技术问题。本发明以聚3‑羟基丁酸酯、甘油为原材料，通过100‑150℃反应3‑24h后，经后处理得到3‑羟基丁酸单甘油酯。本发明为3‑羟基丁酸甘油酯的合成提供了新路径，反应原料是聚3‑羟基丁酸酯，具有绿色可再生的特点；反应过程工艺简单、反应温度相对温和；并且在后处理过程中使用的是环境友好的乙醇‑乙酸乙酯混合溶液。本发明工艺过程简单、操作方便，具有广阔的工业化应用前景。

技术研发人员：康世民,章羽仪,徐勇军,曹嘉伟,黄智,赵祥河
受保护的技术使用者：东莞理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31