衣康酸性质

衣康酸发酵简史

衣康酸（又称为甲叉琥珀酸、分解无头酸）最早是由Baup1836年蒸馏分解柠檬酸时发现的。而微生物产生衣康酸的能力是日本人木下广野1929年在一种嗜高渗压的霉菌培养物中首先发现的，他称之为衣康酸曲霉（Asp.itaconicus）。原来Raistrick通过对霉菌代谢物的长期研究发现，土曲霉（Asp.terreus）表面培养时也能产生衣康酸。从本世40年代起，美国农业部北方地区研究室（NR RL）着手对衣康酸的工业生产进行了大量研究。1945年，Lockwood等采用土曲霉NTTL1960浅盘表面培养法，获得了衣康酸，对糖的转化率达30～50%。1946年，Loc-kwood等仍采用土曲霉NRRL1960生层发酵，发现衣康酸的转化率达到

了耗糖的47.3%。由于深层发酵有着较强的竞争力，所以后来的研究着重在深层发酵方面。美国农业部北方地区研究室的Pfeifer等1952年缴详细报道了中试规模的深层发酵。日本学者小林等自50年代起对衣康酸的发酵工业生产进行了大量研究，使摇瓶发酵的转化率达到65.5%，并获得了好几份专利。发酵采用的原料有葡萄糖、水解糖、糖蜜等，甚至在1977年采用木屑水解液为原料。在发酵工艺方面也有半连续喝连续的方法。另外在提取和精制工艺也有不少专利出现。

70年代以来，日本一些研究者对酵母产生衣康酸的能力进行了普查和实验

研究，也有利用酵母发酵生产衣康酸的专利出现。

在研究生产工艺的同时，人们对衣康酸的生物合成机理也进行了细致的研究，但实际代谢途径还没有最终确证。因此有人认为遗传学上的基因转移技术要应用到衣康酸生产上不可能在短期内实现。

我国的衣康酸生产尚属空缺。金其荣等人于1984年开始着手对衣康酸产生菌进行选育和工艺条件的研究。

衣康酸的性质

衣康酸[97-65-4]是英文itaconic acid的译名，按分子结构应称为甲叉丁二酸。它与柠檬酸及中康酸互为异构体：

CH

3

COOH ﹨ H

CH

2

CH

=C＜→＞=C＜

2

COOH H00C COOH

衣康酸↘↖↙↗宁康酸

COOH

CH

3

＞C=C＜

H00C H

中康酸

在酸性、中性和弱碱性常温条件下，衣康酸是稳定的。但在弱碱性条件下，三种异构体可以相互转化。在水溶液中，由于双键的加水也可以生成少量羟基酸。

纯衣康酸是白色粉状晶体或无色晶体，分子量130.10，在储存时稳定。结晶产品不吸潮，即使在高温度条件下也不结块。它的物理化学性质见表1——1。

衣康酸在水中的溶解度以及不同浓度下的PH值见表1——2。

衣康酸在有机溶剂中的溶解度见表1——3。

用乙酸酐或乙酰氯处理，衣康酸很易形成衣康酐，酸和酸酐用五氯化磷处理都易于形成衣康酰氯。

标准的酯化方法产生衣康酸二酯，产率很高。它是合成树脂和塑料增塑剂的重要原料。酯化的第一步先生成4-烷基酯：

衣康酸单酯也是衣康酐的主要产品之一，在较高温度下，它与不饱和二羧酸及乙二醇可聚合成不饱和聚酯化合物，其中也有柠康酸和中康酸单元存在。

O

H

2COOH CH

2

COOR CH

2

‖

↚↚ =

CH

2=C +ROH——→CH

2

=C ←——∣﹨﹨‖

COOH COOH

衣康酸衣康酸单酯衣康酐衣康酸与丙烯酸以不同的比例，于80～120℃在水性介质中共聚，可以得到分子量在500～2000000的共聚物：

O

‖ CH

2

-CH——

C-OH ∣

∣ COOH

-CH

2

-C n

∣

C-COOH

从分子结构来看，它是一种高分子螯合剂，其用途极广。

衣康酸中含有双键，可与卤素起加成反应：

Br

∣

CH

2=C-CH

2

-COOH+Br——→Br-CH

2

-C-CH

2

-COOH ∣∣

COOH COOH

这是一种定量反应，是Fiedkin法定量测定衣康酸的根据。

衣康酸与胺类反应产生的N-烃基吡咯烷酮是一类重要的化合物：

OH CH

2 R-N-CH

2

∣‖∣∣R-NH

2

+C C ——→ C CH

∥﹨↚﹨∥﹨↚﹨

O CH

2 COOH 0 CH

2

COOH

衣康酸衍生物的用途极广，常见衍生物的性质见表1——4 。

诱导效应来说：吸、给电子看电负性，与碳相连的是电负性大的元素时，吸电子诱导效应；反之，则给电子诱导效应；当涉及共轭时，旁边含有孤电子对时，给电子共轭；或p空轨道时，吸电子共轭，或单电子时，看情况而定；共轭时，给、吸电子需要看诱导效应与共轭效应的结合。