Шикимовая кислота
Фармацевтический промежуточный продукт:Служит важнейшим строительным блоком для синтеза противовирусных препаратов (включая Тамифлю®) и антибиотических соединений.
Производство высокочистой продукции:Получается путем экстракции из растений звездчатого аниса (выход 5–8 %) или микробной ферментации (достижение титра 70 г/л) для промышленного производства.
Биотехнологические применения:Вводится в состав сельскохозяйственных культур для повышения стрессоустойчивости и используется в процессах стереоселективного синтеза.
Разнообразные функциональные применения:Используется как консервант в пищевых продуктах, осветлитель кожи в косметике и противовоспалительный компонент в терапевтических средствах.
Устойчивое производство:Передовые технологии ферментации существенно снижают зависимость от ботанических источников, значительно снижая производственные затраты на 80%.
Шикимовая кислотаЦиклогексенкарбоновая кислота представляет собой белое кристаллическое вещество, характеризующееся высокой растворимостью в воде (180 г/л при 20°C). Название получено от японской травы шикими (Illicium anisatum), из которой она была впервые выделена. Будучи важнейшим промежуточным продуктом метаболизма растений и микроорганизмов, она содержит три хиральных центра (конфигурация 3R, 4S, 5R) и служит биохимическим предшественником ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина, триптофана) через шикиматный путь.
Хотя традиционно источником бадьяна были сушеные плоды рода Illicium, в частности, японский звёздчатый анис (Illicium anisatum), современное производство расширилось и теперь включает в себя экстракцию из плодов ликвидамбара (Liquidambar formosana) и сосновой хвои. Эти альтернативные методы дополняют традиционные источники и повышают устойчивость поставок для фармацевтического и промышленного применения.
Основные свойства и характеристики
Параметр |
Ценить |
Молекулярный вес |
174.15 g/mol |
Точка плавления |
185-187°С (разл.) |
Конкретное вращение |
[α]₂₀ᴰ = -171° (c=1, H₂O) |
Значения pKa |
pKa₁=4,04, pKa₂=5,85 |
Log P (октанол-вода) |
-1.38 |
УФ-поглощение |
λмакс = 214 нм |
Термическая стабильность |
Разлагается при >200°C |
Методы производства и источники
1. Традиционная экстракция растений
Источник |
Выход шикимовой кислоты |
Процесс экстракции |
Звездчатый анис японский (Illicium anisatum) |
3-5% сухого веса |
- Кислотный гидролиз (H₂SO₄) |
Бадьян китайский (I. verum) |
5-8% сухого веса |
- Этаноловый рефлюкс |
Ликвидабар (Liquidambar spp.) |
1,2-2,1% сухого веса |
- Щелочной гидролиз |
Сосновые иглы (Pinus spp.) |
0,3-0,8% сухого веса |
- Сверхкритическая экстракция CO₂ |
2. Ферментация (основной промышленный процесс)
Используя сконструированные штаммы E. coli (в частности, K12/ΔaroL/ΔaroK) в биореакторах на основе глюкозы, этот метод достигает высокой продуктивности, обеспечивая титры, превышающие 70 г/л. Ферментацию проводят в контролируемых условиях (37°C, pH 7,0) в течение 60 часов.
3. Химический синтез
Асимметричный метод синтеза, использующий реакцию Дильса-Альдера между фураном и акриловой кислотой, обеспечивает высокую стереоселективность (энантиомерный избыток >98%). Однако этот метод остаётся менее экономически выгодным: себестоимость производства достигает 2500 долл. США/кг по сравнению с 400 долл. США/кг при производстве методом ферментации.
Промышленное применение
1. Фармацевтический синтез
Служит важнейшим прекурсором для противовирусных препаратов, включая фосфат осельтамивира (Тамифлю®), удовлетворяя примерно 70% мирового спроса на шикимовую кислоту посредством 10-ступенчатого процесса преобразования. Также используется в производстве занамивира (Реленза®), перамивира и антибиотиков, таких как хлорамфеникол, и ингибиторов микобактерий.
2. Биотехнология
Позволяет создавать засухоустойчивую кукурузу с помощью генной инженерии шикиматного пути с использованием технологии CRISPR. Функционирует как хиральный строительный блок для синтеза непротеиногенных аминокислот посредством биокаталитических процессов.
3. Продовольствие и сельское хозяйство
Действует как растительный элиситор, усиливая синтез фенольных соединений в винограде, что улучшает качество вина. Демонстрирует антимикробную эффективность против E. coli O157:H7 с минимальной ингибирующей концентрацией 12,5 мг/мл.
4. Косметика
Действует как осветляющее средство для кожи, ингибируя тирозиназу в сыворотке в концентрации 0,5–2%. Оказывает противовоспалительное действие, подавляя экспрессию ФНО-α в кератиноцитах.
Технические характеристики и характеристики
Оценка |
Чистота |
Ключевые примеси |
Приложения |
Фармацевтический класс |
>99,5% |
Ароматические аминокислоты <0,1% |
Противовирусный синтез |
Пищевой класс |
>98,0% |
Тяжелые металлы <10 ppm |
Функциональные ингредиенты |
Исследовательский уровень |
>99,9% |
Эндотоксин <0,01 ЕЭ/мг |
Исследования кинетики ферментов |
Промышленный |
>95,0% |
Вода <0,5% |
Агрохимический синтез |
Варианты упаковки
Формат |
Емкость |
Материал |
Стеклянные флаконы |
1-100 г |
Янтарное стекло + уплотнение из ПТФЭ |
Бутылки ПНД |
0,5-5 кг |
Азотное пространство |
Барабаны из волокна |
25 кг |
Двойной полиэтиленовый вкладыш |
Пользовательские оптовые |
>100 кг |
Вакуумные пакеты |