用于生产羟基羧酸脂肪醇酯的方法
阅读说明：本技术 用于生产羟基羧酸脂肪醇酯的方法 (Process for producing fatty alcohol esters of hydroxycarboxylic acids ) 是由 德克·洛赫曼 塞巴斯蒂安·雷耶 迈克尔·施特尔 于 2019-01-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于生产3-羟基丁酸及其酰化衍生物的脂肪醇酯的方法,以及由此获得的产物及其用途。(The present invention relates to a process for the production of fatty alcohol esters of 3-hydroxybutyric acid and its acylated derivatives, as well as the products thus obtained and their uses.)
技术领域
本发明涉及酮体及相关代谢以及相关疾病的治疗的领域。
特别地，本发明涉及一种用于生产3-羟基丁酸脂肪醇酯的方法，以及由此获得或由此制备的反应产物(即3-羟基丁酸脂肪醇酯)及其用途，特别是在药物组合物中(例如药物(药品)或药剂)或在食物和/或食品中的用途，以及它们的进一步应用或用途。
本发明还涉及一种用于生产酰化(例如乙酰化)的3-羟基丁酸脂肪醇酯(即，换句话说，3-酰氧基丁酸(例如，3-乙酰氧基丁酸)的脂肪醇酯)的方法，由此获得或由此制备的反应产物(即，酰化3-羟基丁酸的脂肪醇酯，即，3-酰氧基丁酸(例如3-乙酰基丁酸)的脂肪醇酯)及其用途，特别是在药物组合物中(例如药物(药品)或药剂)或在食物和/或食品中的用途，以及它们的进一步应用或用途。
此外，本发明涉及包含可根据本发明方法获得或生产的反应产物(即3-羟基丁酸的脂肪醇酯及其酰化衍生物)的药物组合物，特别是药物(药品)或药剂，及其应用或用途。
最后，本发明涉及食物和/或食品，特别是食品补充剂、功能性食品、新型食品、食品添加剂、食品补充剂、膳食食品、能量零食、食欲抑制剂和力量和/或耐力运动补充剂，其包含可根据本发明方法获得的或生产的反应产物(即3-羟基丁酸的脂肪醇酯及其酰化衍生物)，及其应用或用途。
背景技术
在人体能量代谢中，葡萄糖是短期可利用的能量载体，通过释放水和二氧化碳在线粒体中代谢为能量。肝脏的糖原储备在夜间睡眠期间已经被排空。然而，特别是人类的中枢神经系统(CNS)和心脏需要永久性的能量供应。
主要可用于中枢神经系统的葡萄糖的生理替代品是所谓的酮体。
术语酮体特别是三种化合物的总称，它们主要在分解代谢状态下(如饥饿、减量饮食或低碳水化合物饮食)形成，可能导致酮症。术语酮体特别包括三种化合物：乙酰乙酸酯(同义地也称为乙酰乙酸盐)和丙酮以及3-羟基丁酸(以下也同义地称为β-羟基丁酸或BHB或3-BHB)或其盐(即3-羟基丁酸盐或β-羟基丁酸盐)，后者是上述三种化合物中最重要的。3-羟基丁酸或其盐在生理上作为(R)-对映体出现，即作为(R)-3-羟基丁酸(同义地也称为(3R)-3-羟基丁酸，以强调3-位的手性中心)或其盐。
这些酮体在生理上也是在禁食或饥饿时通过脂肪分解体内储存的脂质而大量提供的，并几乎完全取代了能量来源葡萄糖。
肝脏中形成的酮体来自乙酰辅酶A(＝乙酰CoA)，乙酰辅酶A源于β氧化；它们是人体内乙酰辅酶A的一种可运输形式。然而，为了利用酮体，大脑和肌肉必须首先通过表达将酮体转化回乙酰辅酶A所需的酶来适应。特别是在饥饿的时候，酮体对能量的产生贡献很大。例如，一段时间后，大脑只能靠三分之一的每日葡萄糖量而过活。
在生理上，酮体由两分子乙酰辅酶A形式的活化的乙酸合成，乙酰辅酶A是脂肪酸降解的正常中间产物，其使用进一步的乙酰辅酶A单元和酶HMG-CoA-合成酶扩展为中间产物3-羟基-3甲基-戊二酰-CoA(HMG-CoA)，其中最终HMG-CoA-裂解酶裂解乙酰乙酸酯。这三个步骤仅发生在肝脏的线粒体中(雷宁循环)，其中3-羟基丁酸酯最终通过D-β-羟基丁酸酯脱氢酶在细胞液中形成。HMG-CoA也是氨基酸亮氨酸降解的终产物，而乙酰乙酸酯是在氨基酸苯丙氨酸和酪氨酸降解过程中形成的。
自发脱羧将乙酰乙酸酯转化为丙酮；它偶尔会在糖尿病患者和节食者的呼吸中被察觉。它不能被身体进一步使用。然而，酮体中丙酮的比例很小。
因此，乙酰乙酸酯还原转化为3-羟基丁酸或3-羟基丁酸酯的生理相关形式，但也可分解为生理学上无法使用的丙酮，并释放出二氧化碳，这在严重酮症、酮酸中毒患者(例如没有胰岛素替代的1型糖尿病患者)的尿液和呼出的空气中可以检测到和嗅觉察觉到。
3-羟基丁酸目前作为钠盐、镁盐或钙盐在体重训练领域使用和销售。
然而，从进化的角度来看，人类并不知道3-羟基丁酸，或者知道很少的量，因为植物不产生3-羟基丁酸，而动物体内的3-羟基丁酸只出现在酮症死亡的消瘦动物身上，因此3-羟基丁酸口服给药时会引起恶心。游离酸形式的3-羟基丁酸及其盐尝起来也很苦，会引起严重的呕吐和恶心。
此外，患者(特别是新生儿，也包括成人)不能长期耐受大量3-羟基丁酸的盐，因为这些化合物能够具有损害肾脏的效果。
此外，3-羟基丁酸及其盐的血浆半衰期非常短，即使服用几克，酮症也只能持续约三到四个小时，即患者无法从3-羟基丁酸或其盐的治疗中持续受益，特别是在晚上。在代谢性疾病的情况下，这可能导致危及生命的情况。
因此，在治疗此类代谢疾病的情况下，所谓的中链甘油三酯，即所谓的MCT，目前用于生酮治疗，即预期来自相应的甘油三酯的己酸、辛酸和癸酸(即饱和线性C6-、C8-和C10-脂肪酸)的代谢转化。
然而，基本上，从药学和临床的角度来看，3-羟基丁酸是一种更有效的药学-药理学靶分子，根据现有技术，其原则上可用于治疗多种疾病，但因缺乏生理相容性而不能使用(例如与能量代谢、特别是酮体代谢的障碍有关的疾病，或神经退行性疾病如痴呆、阿尔茨海默病、帕金森病等，脂肪代谢疾病等)。
下表仅例示姓地(绝非限制性地)说明了活性成分3-羟基丁酸的潜在治疗选项或可能的适应症。
因此，从药学和临床的角度来看，希望能够找到有效的前体或代谢物，它们在生理上允许直接或间接地获得3-羟基丁酸或其盐，特别是在人体或动物体的生理代谢中。
因此，现有技术不缺乏寻找3-羟基丁酸或其盐的生理学上合适的前体或代谢物的尝试。然而，迄今为止，在现有技术中还没有发现有效的化合物。此外，根据现有技术，获得此类化合物是不可能的或不轻易可能的。
发明内容
因此，本发明的根本问题是提供一种用于生产3-羟基丁酸(即β-羟基丁酸或BHB或3-BHB)或其盐的生理上合适的或生理上相容的前体和/或代谢物的有效方法。
这种方法特别应该使相应的BHB前体和/或BHB代谢物以有效的方式获得，特别是大量地且没有大量有毒副产物。
以一种完全令人惊讶的方式，申请人现在已经发现3-羟基丁酸(β-羟基丁酸，BHB或3-BHB)的脂肪醇酯和酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯代表一种酮体3-羟基丁酸或其盐的有效且生理有效的或生理相容的前体和/或代谢物，并且在本文已经能够找到或开发用于生产这些化合物的有效方法，该方法允许直接和有效地、特别是经济和工业上可行地获得这些化合物。
为了解决上述问题，根据本发明的第一方面，本发明因此提出了根据权利要求1的用于生产3-羟基丁酸(β-羟基丁酸、BHB或3-BHB)的脂肪醇酯的方法；此外，本发明方法的特别特殊和/或有利的实施方式是相关从属权利要求的主题。
此外，根据本发明的第二方面，本发明涉及根据独立权利要求(权利要求39和40)的根据本发明方法可获得的反应产物，或根据相应权利要求(权利要求41至46)的3-羟基丁酸(β-羟基丁酸、BHB或3-BHB)的脂肪醇酯，以及根据独立权利要求(权利要求47)的根据本发明方法可获得的反应中间产物，或根据相应权利要求(权利要求48至52)的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯；此外，本发明的这方面的特别特殊和/或有利的实施方式是相关从属权利要求的主题。
同样地，根据本发明的第三方面，本发明涉及根据相应的独立权利要求(权利要求53)的药物组合物，特别是药物(药品)或药剂；此外，本发明这方面的特别特殊的和/或有利的实施方式是相关从属权利要求的主题。
此外，根据本发明的第四方面，本发明涉及根据相应独立权利要求(权利要求55)的3-羟基丁酸(β-羟基丁酸、BHB或3-BHB)的本发明反应产物或本发明脂肪醇酯以及酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的本发明反应中间产物或本发明脂肪醇酯，其在每种情况下用于预防和/或治疗性治疗，或在每种情况下用于预防和/或治疗性治疗人体或动物体疾病。
此外，根据本发明的第五方面，本发明涉及根据相关独立权利要求(权利要求56)的3-羟基丁酸(β-羟基丁酸，BHB或3-BHB)的本发明反应产物或本发明脂肪醇酯以及酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的本发明反应中间产物或本发明脂肪醇酯的用途，其在每种情况下用于预防和/或治疗性治疗，或者在每种情况下用于生产预防和/或治疗性治疗人类或动物体疾病的药物。
此外，根据本发明的第六方面，本发明涉及根据相关独立权利要求(权利要求57)的3-羟基丁酸(β-羟基丁酸，BHB或3-BHB)的本发明反应产物或本发明脂肪醇酯，以及酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的本发明反应中间产物或本发明脂肪醇酯的用途，其在每种情况下用于预防和/或治疗性治疗，或在每种情况下用于生产用于预防和/或治疗性治疗的药物，或用于分解代谢状态的应用。
此外，根据本发明的第七方面，本发明涉及根据相关独立权利要求(权利要求58)的食物和/或食品；此外，根据本发明的食物和/或食品的特别特殊和/或有利的实施方式是相关从属权利要求的主题。
最后，根据本发明的第八方面，本发明涉及根据相关独立权利要求(权利要求60)的3-羟基丁酸(β-羟基丁酸、BHB或3-BHB)的本发明反应产物或本发明脂肪醇酯以及酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的本发明反应中间产物或本发明脂肪醇酯在食物和/或食品中的用途；此外，根据本发明的用途的特别特殊和/或有利的实施方式是用途相关从属权利要求的主题。
不言而喻，为了避免重复，以下仅针对本发明的一个方面在下文中列出的以下特征、实施方式、优点等自然也相应地用于本发明的其他方面，无需单独提及。
此外，不言而喻，本发明的各个方面和实施方式也被视为以与本发明的其他方面和实施方式的任何组合，特别是特征和实施方式的任何组合而公开，因为其源自所有专利权利要求的反向引用，也被认为是关于所有所得的组合可能性的广泛公开。
关于下面提供的所有基于重量的相对或百分比数据，特别是相对数量或重量数据，还应该注意的是，在本发明的范围内，这些将由本领域技术人员选择，使得它们总是加起来分别为100％或100wt％，包括特别是如下定义的所有组分或成分；然而，这对于本领域技术人员来说是不言而喻的。
此外，如果需要，技术人员可以在不脱离本发明范围的情况下偏离以下范围规范。
此外，以下规定的所有值或参数等适用于原则上可以用标准化或明确规定的确定方法或其他本领域技术人员熟悉的确定或测量方法确定或识别。
说过这些之后，下面将更详细地描述本发明：
根据本发明的第一方面，本发明的主题由此为一种用于生产3-羟基丁酸(β-羟基丁酸，BHB或3-BHB)脂肪醇酯的方法，
(A)其中，根据(第一)合成路线(A)，至少一种通式(Ia)的化合物与选自C10-C30-脂肪醇、特别是C10-C24-脂肪醇的至少一种脂肪醇(II)反应，
CH3-CH(OH)-CH2-C(O)R1 (Ia)
其中，通式(Ia)中，基团R1表示氢或C1-C4-烷基，特别是C1-C4-烷基，优选甲基或乙基，更优选乙基；
或者
(B)其中，根据(第二，替代(A)的)合成路线(B)，至少一种通式(Ib)的化合物与选自C10-C30-脂肪醇、特别是C10-C24-脂肪醇的至少一种脂肪醇(II)反应，然后水解酰基，
CH3-CH(OR2)-CH2-C(O)-O-C(O)-CH2-CH(OR2)-CH3 (Ib)
其中，在通式(Ib)中，基团R2表示选自-C(O)-CH3(乙酰基)或-C(O)-C2H5(丙酰基)的酰基，优选-C(O)-CH3(乙酰基)；
因此，作为反应产物(III)，在每种情况下，获得3-羟基丁酸的C10-C30-脂肪醇酯，特别是3-羟基丁酸的C10-C24-脂肪醇酯。
如上所述，申请人非常意外地发现3-羟基丁酸(β-羟基丁酸，BHB或3-BHB)的脂肪醇酯(除其他外，同义地也被称为“3-羟基丁酸脂肪醇酯”等)以及根据合成路线(B)在酰基水解之前的反应中间产物(即酰化3-羟基丁酸的脂肪醇酯或3-酰氧基丁酸的脂肪醇酯)各自是有效的，因为3-羟基丁酸或其盐的生理相容性前体和/或代谢物也可以在医药或临床应用中大量使用，因为它们在生理上相容。
可通过根据本发明的生产方法首次有效地获得的上述3-羟基丁酸的脂肪醇酯或酰化3-羟基丁酸的脂肪醇酯，表示游离3-羟基丁酸或其盐的生理和药理学相关替代品。
3-羟基丁酸或酰化3-羟基丁酸的脂肪醇酯通过常规有机合成的生产是复杂的和高成本的，因为3-羟基丁酸具有增加的聚合和经历其他不希望的副反应(例如，脱水、分解等)的倾向。在本发明的范围内，首次提供了一种有效运作的生产方法，通过该方法可以特别是在一个步骤中生产3-羟基丁酸或酰化3-羟基丁酸的脂肪醇酯，而没有不希望的副反应。
因此，本发明的方法首次能够从已知的、可商购的并且特别是生理上无害的组分或离析物(起始化合物)提供无毒的的3-羟基丁酸或酰化3-羟基丁酸的脂肪醇酯。由此产生的3-羟基丁酸或酰化3-羟基丁酸的脂肪醇酯可在生理上被分解，特别是在胃和/或肠中，并释放或产生目标分子“3-羟基丁酸”或其盐作为活性成分或活性组分。
此外，上述3-羟基丁酸或酰化3-羟基丁酸的脂肪醇酯也包含可接受的味道，以确保即使在较长时间段内以较大量口服给药时(例如每天给药剂量为50g或更多)，也能确保相容性。。
类似地，根据本发明的生产方法，能够提供不含有毒杂质的3-羟基丁酸或酰化3-羟基丁酸的脂肪醇酯。
此外，在合适的起始材料下，该方法也可以对映选择性地进行。例如，根据本发明，生产方法允许生物相关形式(即(R)-对映体)被富集，特别是通过酶催化，从而在口服给药时不会给患者的肾脏系统带来负担(即通过肾除去)。然而，原则上，富集(S)-对映体也是可能的，并且在某些条件下可能是有用的。
此外，根据本发明的生产方法，包括任选的进一步加工或纯化步骤，可以经济地操作并且也可以大规模实施。
特别地，本发明的生产方法使用可商购或容易得到的起始化合物，并且此外即使在大规模实施的情况下也允许相对简单的过程管理。
与常规现有技术生产方法相反，根据本发明的生产方法不使用复杂的起始原料，仅使用单一步骤。然而，根据本发明实现了极好的产率，其中副产物的形成被最小化或避免。
此外，本发明的方法简单且经济。特别地，根据本发明的方法通常在没有溶剂和/或没有任何溶剂的情况下进行(即作为质量反应或作为物质反应或作为所谓的本体反应)；因此，所获得的反应产物不会被溶剂污染，并且在进行该方法或反应之后，无需以昂贵且耗能的方式去除和处置或再循环溶剂。此外，不会形成有毒副产物。
如果需要，根据本发明的生产工艺得到的粗反应产物可以以简单方式纯化且无需进一步处理，特别是通过已知方法，特别是通过移除任何剩余起始化合物和/或存在的任何副产物(例如，通过蒸馏和/或色谱法等)。
合成路线(A)
以下评述涉及本发明方法的合成路线(A)。
根据本发明的一个特定实施方式，根据合成路线(A)，通式(Ia)的化合物可以外消旋形式或(R)-对映体形式使用。(R)构型是指通式(Ia)化合物的3位的手性碳原子。
根据本发明，优选的是，根据合成路线(A)，在通式(I)中，基团R1代表乙基。
换言之，根据本发明优选的是，根据合成路线(A)，作为通式(Ia)的化合物，使用式CH3-CH(OH)-CH2-C(O)OC2H5的3-羟基丁酸乙酯(乙基3-羟基丁酸酯)。
这使得特别有效的过程控制和高产率与最小化或抑制副产品的形成成为可能。此外，3-羟基丁酸乙酯也可大量地商购并且也可比游离酸(即3-羟基丁酸)更有效地转化。特别地，3-羟基丁酸乙酯可以作为起始化合物大规模得到，例如通过乙酸乙酯的克莱森缩合。
特别地，在本发明方法中，根据合成路线(A)，反应在没有溶剂和/或没有任何溶剂的情况下进行。这意味着反应以质量反应、物质反应或所谓的本体反应进行。这样做的优点是所获得的反应产物不受溶剂污染，并且在进行该方法或反应之后，无需以昂贵且耗能的方式去除和处置或再循环溶剂。令人惊讶的是，该方法或反应仍然以高转化率和产率进行，并且至少基本上没有显著的副产物形成。
根据本发明的一个特定实施方式，根据合成路线(A)，反应可在催化剂、特别是酶和/或含金属和/或金属基的酸性或碱性催化剂的存在下进行，优选在酶的存在下进行。在这个特定实施方式中，优选催化剂在反应后再循环。
如上所述，根据本发明，反应可在作为催化剂的酶的存在下进行。
在这方面，酶特别可以选自合成酶(连接酶)、过氧化氢酶、酯酶、脂肪酶及其组合。根据本发明，合成酶(连接酶)特别是来自连接酶类的酶；连接酶是催化两个或多个分子通过共价键连接的酶。本发明意义上的过氧化氢酶特别是能够将过氧化氢转化为氧气和水的酶。术语酯酶特别是指能够将酯水解分裂成醇和酸(皂化)的酶；这些因此特别是水解酶，其中脂肪分解酯酶也称为脂肪酶。在本发明的意义上，脂肪酶特别是能够从脂质如甘油酯中分离出游离脂肪酸(脂解)的酶。
在本发明的范围内，根据合成路线(A)，用作催化剂的酶特别可以来源于南极假丝酵母、米黑毛霉菌(米黑根毛霉菌)、绵毛型嗜热丝孢菌、皱落假丝酵母、米曲霉、洋葱假单胞菌、荧光假单胞菌、代氏根霉和假单胞菌属，及其组合，优选来自南极假丝酵母、米黑毛霉菌(米黑根毛霉菌)和绵毛型嗜热丝孢菌。
根据一个
具体实施方式
，根据合成路线(A)，酶可以固定化形式使用，固定在载体上，优选在聚合物载体上，优选在聚合物有机载体上，更优选具有疏水性，甚至更优选在聚(甲基)丙烯酸树脂基载体上。
如上文关于催化剂的一般使用所解释的，当根据合成路线(A)使用酶作为催化剂时，优选在反应之后再循环酶。
根据本发明方法的这个特定实施方式，根据合成路线(A)，上述定义的各个市售酶可以用作上文所述的酶(例如，衍生自南极假丝酵母的聚合物载体上的CALB脂肪酶，例如来自Sigma Aldrich或Merck的435，或来自Strem Chemicals,Inc.的Strem 435)。
如果根据合成路线(A)的反应在本发明生产方法的框架内在作为催化剂的酶的存在下进行，则优选反应进行的温度在10℃至80℃的范围内、特别是在20℃至80℃的范围内、优先在25℃至75℃的范围内、更优选在45℃至75℃的范围内、还更优选在50℃至70℃的范围内。
在使用酶作为催化剂的情况下，根据合成路线(A)，所使用的酶的量可以在大范围内变化。特别地，基于起始化合物(Ia)和(II)的总量，所述酶的用量可在0.001wt％到20wt％的范围内，特别是在0.01wt％到15wt％的范围内，优选在0.1wt％到15wt％的范围内，优选在0.5wt％到10wt％的范围内。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，可能有必要在个别情况下或针对特定应用偏离上述数量。
根据本发明的一个具体实施方式，如果根据合成路线(A)，反应在作为催化剂的酶的存在下进行，则施加的压力范围也可在宽范围内变化。特别是，如果反应是在作为催化剂的酶的存在下进行的，则反应可以在压力下进行，所述压力在0.0001巴到10巴的范围内，特别是在0.001巴到5巴的范围内，优选在0.01巴到2巴的范围内，更优选在0.05巴到1巴的范围内，甚至更优选为约1巴。
根据本发明的一个替代实施方式，根据合成路线(A)的反应还可在含金属和/或金属基的酸性或碱性催化剂存在下实施。
根据本发明的该替代实施方式，根据合成路线(A)，反应在含金属和/或金属基的酸性或碱性催化剂的存在下进行，该催化剂特别可以选自(i)碱性催化剂，特别是碱金属或碱土金属氢氧化物和碱金属或碱土金属醇化物，例如NaOH、KOH、LiOH、Ca(OH)2、NaOMe、KOMe和叔丁醇钠，(ii)酸性催化剂，特别是无机酸和有机酸，例如硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、磺酸、甲磺酸、对甲苯磺酸和羧酸，(iii)路易斯酸，特别是基于钛、锡、锌和铝化合物的路易斯酸，例如四丁酸钛、锡酸、醋酸锌、三氯化铝和三异丙基铝，以及(iv)多相催化剂，特别是基于矿物硅酸盐、锗酸盐、碳酸盐和氧化铝，例如沸石、蒙脱石、发光沸石、水滑石和氧化铝，以及它们的组合。
根据本实施方式，特别地，碱或碱土金属醇化物可用作根据合成路线(A)的催化剂。
特别地，也根据本实施方式，根据合成路线(A)，优选在反应后再循环基于含金属和/或金属基的酸性或碱性催化剂的催化剂。
如果根据本发明的特定实施方式，根据合成路线(A)的反应在含金属和/或金属基的酸性或碱性催化剂的存在下进行，则温度可在宽范围内变化。特别地，在含金属和/或金属基的酸性或碱性催化剂存在下，反应进行时的温度在20℃至150℃的范围内、特别是在50℃至140℃的范围内、优选在70℃至130℃的范围内、更优选在80℃至125℃的范围内、还更优选在100℃至120℃的范围内。
此外，同样根据本实施方式，根据合成路线(A)，催化剂(即含金属和/或金属基的酸性或碱性催化剂)也可以在宽的含量范围内变化：例如，基于起始化合物(Ia)和(II)的总量，基于含金属和/或金属基的酸性或碱性催化剂的催化剂的用量在0.01wt％到30wt％的范围内，特别在0.05wt％到15wt％的范围内，优选在0.1wt％到15wt％的范围内，还优选在0.2wt％到10wt％的范围内。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，对于特定应用或个别情况，可以偏离上述量。
根据本发明的该具体实施方式，如果根据合成路线(A)，反应在含有金属和/或金属基的酸性或碱性催化剂存在下进行，则压力范围可在宽范围内均匀变化：特别地，反应可在含金属和/或金属基的酸性或碱性催化剂存在下在压力下进行，所述压力在0.0001巴到10巴的范围内，特别是在0.001巴到5巴的范围内，优选在0.01巴到2巴的范围内，更优选在0.05巴到1巴的范围内，更优选为约1巴。
根据合成路线(A)，就起始材料或起始化合物的量而言，这也可以在很宽的范围内变化。
考虑到过程经济性和方法过程的优化，特别是关于副产物的最小化，根据合成路线(A)，有利的是，基于脂肪醇(II)的羟基，通式(Ia)的化合物使用时的摩尔量在等摩尔量到200mol-％的摩尔过量的范围内，特别是在等摩尔量到150mol-％的摩尔过量的范围内，优选地在等摩尔量到100mol-％的摩尔过量的范围内。
同样，考虑到过程经济性和方法过程的优化，特别是关于最小化副产品，根据合成路线(A)，有利的是，通式(Ia)化合物和脂肪醇(II)以在1:1到10:1的范围内、特别是在2:1至8:1的范围内、优选在3:1至6:1的范围内的通式(I)化合物/多元醇(II)的摩尔比使用。
根据本发明方法的优选实施方式，根据合成路线(A)，优选根据合成路线(A)，至少一种通式(Ia’)化合物与选自C10-C30-脂肪醇、特别是C10-C24-脂肪醇的至少一种脂肪醇(II)反应；
CH3-CH(OH)-CH2-C(O)OC2H5 (Ia’)
从而，作为反应产物(III)，获得3-羟基丁酸的C10-C30-脂肪醇酯，特别是3-羟基丁酸的C10-C24-脂肪醇酯。
在本发明方法的范围内，根据合成路线(A)，在反应过程中，同时形成根据通式(IVa)的化合物，
R1-OH (IVa)
其中，在通式(IVa)中，基团R1代表氢或C1-C4-烷基，特别是C1-C4-烷基，优选甲基或乙基，更优选乙基。特别地，在这种情况下优选的是，根据合成路线(A)，从反应中提取根据通式(IVa)的化合物，特别是连续提取，特别是通过蒸馏优选连续地去除。
合成路线(B)
以下评述涉及本发明方法的合成路线(B)。
根据本发明的一个特定实施方式，根据合成路线(B)，通式(Ib)化合物可以外消旋形式或(R)-对映体形式使用。(R)-构型是指通式(Ib)化合物的两个手性碳原子，即在下面通式(Ib)化合物中标有“*”的碳原子，这些手性中心中的每一个对应于3-羟基丁酸的3位上的相应C原子：
CH3-C*H(OR2)-CH2-C(O)-O-C(O)-CH2-C*H(OR2)-CH3 (Ib)。
特别地，根据本发明方法优选的是，根据合成路线(B)在通式(Ib)中，基团R2代表基团-C(O)-CH3(乙酰基)和/或根据合成路线(B)，作为通式(Ib)化合物，使用式CH3-CH(OAc)-CH2-C(O)-O-C(O)-CH2-CH(OAc)-CH3的化合物，其中基团Ac代表乙酰基。
特别地，在本发明方法中，根据合成路线(B)，反应在没有溶剂和/或没有任何溶剂的情况下进行。这意味着该反应以质量反应或物质反应或所谓的本体反应进行。这具有以下优点，即所获得的反应产物不受溶剂污染，并且在进行该方法或反应之后，无需以昂贵且耗能的方式去除和处置或再循环溶剂。令人惊讶的是，该方法或反应仍然以高转化率和产率进行，并且至少基本上没有显著的副产物形成。
根据本发明方法的一个特定实施方式，根据合成路线(B)，该反应特别可以自催化地或在催化剂、特别是无机酸存在的情况下进行。然而，优选地，根据合成路线(B)，反应以自催化方式进行。
如果根据合成路线(B)的反应在催化剂存在下进行，优选根据合成路线(B)，反应在无机酸存在下进行。特别地，根据本实施方式，根据合成路线(B)，催化剂和/或无机酸可选自硫酸、氢卤酸、磷酸及其组合。
在根据合成路线(B)的本发明的生产方法的范围内，优选的是，根据合成路线(B)，反应进行时的温度在20℃至150℃的范围内、特别是在50℃至140℃的范围内、优选在60℃至130℃的范围内、更优选地在70℃至125℃的范围内、还更优选在75℃至110℃的范围内。
此外，在本发明生产方法的范围内，优选的是，根据合成路线(B)，反应在压力下进行，所述压力在0.0001巴到10巴的范围内，特别是在0.001巴到5巴的范围内，优选在0.01巴到2巴的范围内，更优选在0.05巴到1巴的范围内，甚至更优选为约1巴。
就起始材料或起始化合物的量而言，这也可以根据合成路线(B)在宽范围内变化。
考虑到工艺经济性和方法过程的优化，特别是关于副产物的最小化，有利的是，根据合成路线(B)，基于脂肪醇(II)的羟基，通式(Ib)化合物使用时的摩尔量在等摩尔量到200mol-％的摩尔过量的范围内，特别是在等摩尔量到150mol-％的摩尔过量的范围内，优选地在等摩尔量到100mol-％的摩尔过量的范围内。
同样，考虑到过程经济性和方法过程的优化，特别是关于最小化副产物，有利的是，根据合成路线(B)，通式(Ib)化合物和脂肪醇(II)以在1:1到10:1的范围内、特别是在2:1到8:1的范围内、优选地在3:1到6:1的范围内的通式(Ib)化合物/脂肪醇(II)的摩尔比使用。
根据根据合成路线(B)的本发明方法的一个优选实施方式，优选根据合成路线(B)，至少一种通式(Ib’)化合物与选自C10-C30-脂肪醇、特别是C10-C24-脂肪醇的至少一种脂肪醇(II)反应，然后水解酰基；
CH3-CH(OAc)-CH2-C(O)-O-C(O)-CH2-CH(OAc)-CH3 (Ib’)
其中，在通式(Ib’)中，基团Ac代表乙酰基，
从而作为反应产物(III)，获得3-羟基丁酸的C10-C30-脂肪醇酯，特别是3-羟基丁酸的C10-C24-脂肪醇酯。
在本发明方法的范围内，根据合成路线(B)，在反应过程中，同时形成根据通式(IVb)化合物，
CH3-CH(OR2)-CH2-C(O)-OH (IVb)
其中，在通式(IVb)中，基团R2表示选自-C(O)-CH3(乙酰基)或-C(O)-C2H5(丙酰基)的酰基，优选-C(O)-CH3(乙酰基)。特别是，优选在这种情况下，根据合成路线(B)，在反应发生后，提取根据通式(IVb)的化合物，特别是通过蒸馏去除。
在本发明方法的范围内，根据合成路线(B)，在上文定义的通式(Ib)的至少一种化合物与上文定义的至少一种脂肪醇(II)的反应之后是该反应期间形成的酰基的水解；因此，这个反应还导致位于3-羟基丁酸的3-位的羟基官能团被酰化，特别是乙酰化或丙酰化(即位于3-羟基丁酸的3-位的羟基官能团的氢原子被酰基取代，特别是被乙酰基-C(O)-CH3或丙酰基-C(O)-C2H5取代)。根据合成路线(B)进行的酰基水解最终得到不含酰基的反应产物(III)。为此目的，根据本发明，根据合成路线(B)，如上文所定义的通式(Ib)的至少一种化合物与如上文所定义的至少一种脂肪醇(II)进行反应，随后是反应进行后的反应产物(＝反应中间体)中存在的酰基的选择性或部分水解。因此，可以获得根据以下定义的反应产物(III)，其中所述酰基在水解期间被氢原子取代并且因此包含游离羟基官能团(即在反应产物(III)的位置，其回到反应产物(III)中的3-羟基丁酸部分的3-位)。
特别地，根据合成路线(B)，酰基、特别是乙酰基的水解优选在催化剂、优选酶的存在下进行。这确保了酰基特别是在温和及经济的条件下的选择性或部分水解，优选避免副产品的形成。
特别地，根据合成路线(B)，优选的是，用于水解酰基、特别是乙酰基的酶可以选自合成酶(连接酶)、过氧化氢酶、酯酶、脂肪酶及其组合。根据本发明，合成酶(同义词连接酶)特别是来自连接酶类的酶；连接酶是催化两个或多个分子通过共价键连接的酶。本发明意义上的过氧化氢酶特别是能够将过氧化氢转化为氧气和水的酶。术语酯酶特别是指能够将酯水解成醇和酸(皂化)的酶；这些因此特别是水解酶，其中脂肪分解酯酶也称为脂肪酶。在本发明的意义上，脂肪酶特别是能够从脂质如甘油酯中分离游离脂肪酸(脂解)的酶。
特别地，根据合成路线(B)，用于水解酰基、特别是乙酰基的酶可以来源于南极假丝酵母、米黑毛霉菌(米黑根毛霉菌)、绵毛型嗜热丝孢菌、皱落假丝酵母、米曲霉、洋葱假单胞菌、荧光假单胞菌、代氏根霉和假单胞菌属，及其组合，优选来自南极假丝酵母、米黑毛霉菌(米黑根毛霉菌)和绵毛型嗜热丝孢菌。
特别地，根据合成路线(B)，用于水解酰基、特别是乙酰基的酶可以固定化形式使用，特别是固定在载体上，优选在聚合物载体上，优选在聚合物有机载体上，更优选具有疏水性，甚至更优选在聚(甲基)丙烯酸树脂基载体上。
特别地，根据合成路线(B)，用于水解酰基、特别是乙酰基的酶，基于待水解化合物的总量，用量可在0.001wt％到20wt％的范围内，特别在0.01wt％到15wt％的范围内，优选在0.1wt％到15wt％的范围内，优选在0.5wt％到10wt％的范围内。
根据该具体实施方式，优选的是，根据合成路线(B)，用于水解酰基、特别是乙酰基的酶在水解后再循环。
根据合成路线(B)，酰基、特别是乙酰基的水解进行时的温度可在10℃至80℃的范围内、特别是在20℃至80℃的范围内、优选在25℃至75℃的范围内、更优选在45℃至75℃的范围内、还更优选在50℃至70℃的范围内。
根据合成路线(B)，酰基、特别是乙酰基的水解进行时的压力可在0.0001巴到10巴的范围内，特别是在0.001巴到5巴的范围内，优选在0.01巴到2巴的范围内，更优选在0.05巴到1巴的范围内，更优选为约1巴。
通常，根据合成路线(B)，酰基、特别是乙酰基的水解在水存在下进行。
根据本发明方法的这个具体实施方式，根据合成路线(B)，具有上述定义的可商购的酶可用作上文所述的酶(例如，源自南极假丝酵母的聚合物载体上的CALB酶，例如来自SigmaAldrich或Merck的435，或来自Strem Chemicals,Inc.的435)。
如上所述，根据合成路线(B)，将如上所定义的通式(Ib)化合物用作反应物。如上所定义的通式(Ib)化合物容易或方便获得。
就上文所定义的、在根据合成路线(B)的本发明方法中使用的通式(Ib)化合物而言，其可通过通式(V)的羧酸酐与3-羟基丁酸的反应获得，
R2-O-R2(V)
其中，基团R2具有上文定义的含义，特别是乙酸酐或丙酸酐，优选为乙酸酐。
特别地，通式(V)的羧酸酐与3-羟基丁酸的反应可以根据以下反应方程式进行，
其中，基团R2具有上文定义的含义。
根据具体实施方式，乙酸酐与3-羟基丁酸的反应可根据以下反应方程式发生，
其中，基团Ac代表乙酰基。
上文定义的通式(V)的羧酸酐与3-羟基丁酸的反应的温度可在宽范围内变化。特别地，如上文定义的通式(V)的羧酸酐与3-羟基丁酸的反应进行时的温度可在60到150℃的范围内、特别是在70到120℃的范围内、优先在80到100℃的范围内。
上文定义的通式(V)的羧酸酐与3-羟基丁酸的反应压力可在宽范围内均匀变化。特别地，如上文所定义的通式(V)的羧酸酐与3-羟基丁酸的反应可在压力下进行，所述压力在0.0001巴至10巴的范围内，特别是在0.001巴至5巴的范围内，优选在0.01巴至2巴的范围内，更优选在0.05巴至1巴的范围内，甚至更优选为约1巴。
根据根据合成路线(B)的本发明方法的一个特定实施方式，本发明涉及用于生产如上文定义的3-羟基丁酸(β-羟基丁酸，BHB或3-BHB)的脂肪醇酯的方法，
其中，根据合成路线(B)，
(a)在第一方法步骤(a)中，先前定义的通式(V)的羧酸酐、特别是乙酸酐或丙酸酐、优选乙酸酐与3-羟基丁酸反应以获得如上文所定义的通式(Ib)化合物，
R2-O-R2 (V)
其中R2具有上文定义的含义；并且随后
(b)在第二方法步骤(b)中，将由此获得的如上文所定义的通式(Ib)化合物与选自如上文所定义的C10-C30-脂肪醇、特别是C10-C24-脂肪醇的至少一种脂肪醇(II)反应；并且随后
(c)在第三方法步骤(c)中，酰基发生水解，
从而作为反应产物(III)，获得3-羟基丁酸的C10-C30-脂肪醇酯，特别是3-羟基丁酸的C10-C24-脂肪醇酯。
如上文关于合成路线(B)所述，根据合成路线(B)进行的如上文所定义的通式(Ib)的至少一种化合物与如上文所定义的至少一种脂肪醇(II)的反应也导致位于3-羟基丁酸的3-位的羟基官能团的酰化，特别是乙酰化或丙酰化(即：位于3-羟基丁酸的3-位的羟基官能团的氢原子被酰基、特别是乙酰基-C(O)-CH3或丙酰基-C(O)-C2H5取代)。在如上文所定义的通式(Ib)的至少一种化合物与如上文所定义的至少一种脂肪醇(II)的反应过程中获得的该反应产物(＝反应中间体(IIIa))，可被分离或隔离，且随后不会进行酰基的水解。
因为，如上所述，申请人意外地发现，在酰基水解之前根据合成路线(B)形成的反应中间体(IIIa)(即酰化3-羟基丁酸的脂肪醇酯或3-酰氧基丁酸的脂肪醇酯)是3-羟基丁酸或其盐的有效的、生理上相容的前体和/或代谢物，由于其生理上相容，因此也可大量用于医药或临床；因此，这些反应中间体同样代表了游离3-羟基丁酸或其盐的生理和药理学相关替代物。
根据根据合成路线(B)的特定实施方式，在水解酰基、特别是乙酰基之前，作为反应中间体(IIIa)，可获得酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的C10-C30-脂肪醇酯、特别是酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的C10-C24-脂肪醇酯，优选酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族C10-C30-脂肪醇酯，优选酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的线性或支链、饱和或单或多不饱和脂肪族C10-C24-脂肪醇酯。
根据另一特定实施方式，根据合成路线(B)，在水解酰基、特别是乙酰基之前，作为反应中间体(IIIa)，可以获得衍生自C10-C30-脂肪醇的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的羧酸酯，特别是衍生自C10-C24-脂肪醇的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的羧酸酯，优选衍生自线性或支链C10-C24-脂肪醇的羧酸酯，优选衍生自线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族一元醇且优选伯C10-C30脂肪醇的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的羧酸酯，优选衍生自线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族一元醇且优选伯C10-C24脂肪醇的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的羧酸酯。
特别地，在本文中，C10-C30-脂肪醇，特别是C10-C24-脂肪醇，可选自1-癸醇、1-十二醇(月桂醇)、1-十四醇(肉豆蔻醇)、1-十六醇(鲸蜡醇)、1-十七醇(珠光脂醇)、1-十八醇(硬脂醇)、1-二十醇(花生醇)、1-二十二醇(山嵛醇)、1-二十四醇(木蜡醇)、1-二十六醇(蜡醇)、1-二十八醇(蒙旦醇)、1-三十醇(蜂花醇)、顺-9-十六烯-1-醇(棕榈油醇)、顺-9-十八烯-1-醇(油醇)、反-9-十八烯-1-醇(反油醇)、顺-11-十八烯-1-醇、顺,顺-9,12-十八碳二烯-1-醇(亚油醇)，6,9,12-十八碳三烯-1-醇(γ-亚麻醇)及其组合，优选顺-9-十八烯-1-醇(油醇)。
根据本发明，在此情况下优选的是，酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)是乙酰化3-羟基丁酸(3-乙酰氧基丁酸)。
根据根据合成路线(B)的又一特定实施方式，在酰基、特别是乙酰基水解之前，作为反应中间体(IIIa)，可以获得酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的羧酸酯，其衍生自线性、饱和或者单或多不饱和脂肪族一元伯C10-C24脂肪醇。
最后，根据根据合成路线(B)的另一个具体实施方式，在酰基、特别是乙酰基水解之前，作为反应中间体(IIIa)，可以获得通式(IIIa)的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，
CH3-CH(OR2)-CH2-C(O)OR3 (IIIa)
其中，在通式(IIIa)中，
·R2代表选自-C(O)-CH3(乙酰基)或-C(O)-C2H5(丙酰基)的酰基，优选-C(O)-CH3(乙酰基)，
·R3表示线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族C10-C30-烷基，优选C10-C24-烷基。
特别地，通式(IIIa)中的基团R3可以表示1-癸基、1-十二烷基(月桂基)、1-十四烷基(肉豆蔻基)、1-十六烷基(鲸蜡基)、1-十七烷基(珠光脂基)、1-十八烷基(硬脂基)、1-二十烷基(花生醇基)、1-二十二烷基(山嵛基)、1-二十四烷基(木蜡基)、1-二十六烷基(蜡基)、1-二十八烷基(蒙旦基)、1-三十烷基(蜂花基)、顺-9-十六烯-1-基(棕榈油基)、顺-9-十八烯-1-基(油基)，反-9-十八烯-1-基(反油基)，顺-11-十八烯-1-基，顺,顺-9,12-十八碳二烯-1-基(亚油基)或6,9,12-十八碳三烯-1-基(γ-亚麻基)，优选顺-9-十八烯-1-基(油基)。
对特别是根据合成路线(A)和合成路线(B)的本发明方法的一般性的进一步描述
以下所有的说明都涉及作为整体或类似的本发明方法，即本发明方法的合成路线(A)和合成路线(B)两者。
根据本发明方法的合成路线(A)和合成路线(B)，使用选自C10-C30脂肪醇、特别是C10-C24脂肪醇的脂肪醇(II)作为反应物。
根据本发明方法的一个具体实施方式，可以特别规定，本发明方法中使用的脂肪醇(II)对应于通式(II’)，
R3-OH (II’)
其中，基团R3表示线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族C10-C30-烷基基团、优选C10-C24-烷基基团，特别是其中羟基官能团(OH官能团)在伯位和/或末端。
特别地，在根据本发明的上下文中优选的是，在通式(II’)中，基团R3表示线性、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族C10-C24-烷基基团；特别是羟基官能团(OH官能团)在伯位和/或末端。
特别地，在根据本发明的上下文中进一步优选的是，在通式(II’)中，基团R3表示1-癸基、1-十二烷基(月桂基)、1-十四烷基(肉豆蔻基)、1-十六烷基(鲸蜡基)、1-十七烷基(珠光脂基)、1-十八烷基(硬脂基)、1-二十烷基(花生醇基)、1-二十二烷基(山嵛基)、1-二十四烷基(木蜡基)、1-二十六烷基(蜡基)、1-二十八烷基(蒙旦基)、1-三十烷基(蜂花基)、顺-9-十六烯-1-基(棕榈油基)、顺-9-十八烯-1-基(油基)，反-9-十八烯-1-基(反油基)，顺-11-十八烯-1-基，顺,顺-9,12-十八碳二烯-1-基(亚油基)或6,9,12-十八碳三烯-1-基(γ-亚麻基)，优选顺-9-十八烯-1-基(油基)。
特别地，本发明方法中可以使用的脂肪醇(II)可选自线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族C10-C30-脂肪醇，特别是C10-≤C24脂肪醇，优选具有伯羟基和/或末端羟基官能团(OH官能团)。
根据本发明方法的一个特定实施方式，脂肪醇(II)可选自线性、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族一元且优选伯C10-C30脂肪醇，特别是线性、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族一元且优选伯C10-C24脂肪醇。
根据本发明方法的另一具体实施方式，脂肪醇(II)可选自1-癸醇、1-十二醇(月桂醇)、1-十四醇(肉豆蔻醇)、1-十六醇(鲸蜡醇)、1-十七醇(珠光脂醇)、1-十八醇(硬脂醇)、1-二十醇(花生醇)、1-二十二醇(山嵛醇)、1-二十四醇(木蜡醇)、1-二十六醇(蜡醇)、1-二十八醇(蒙旦醇)、1-三十醇(蜂花醇)、顺-9-十六烯-1-醇(棕榈油醇)、顺-9-十八烯-1-醇(油醇)、反-9-十八烯-1-醇(反油醇)、顺-11-十八烯-1-醇、顺,顺-9,12-十八碳二烯-1-醇(亚油醇)、6,9,12-十八碳三烯-1-醇(γ-亚麻醇)及其组合，优选顺-9-十八烯-1-醇(油醇)。
上述脂肪醇(II)是商业上可买到的化学产品或在别处可容易得到的。
就本发明方法中可获得的反应产物而言，如前所述，作为本发明方法的反应产物(III)(根据合成路线(A)和根据合成路线(B))，在每种情况下获得3-羟基丁酸的C10-C30-脂肪醇酯，特别是3-羟基丁酸的C10-C24-脂肪醇酯。
特别地，在本发明方法的过程中，作为反应产物(III)，可获得3-羟基丁酸的C10-C30-脂肪醇酯，特别是3-羟基丁酸的C10-C24-脂肪醇酯，优选3-羟基丁酸的线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族C10-C30-脂肪醇酯，优选3-羟基丁酸的线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族C10-C24-脂肪醇酯。
特别地，在本发明方法的过程中，作为反应产物(III)，可以获得衍生自C10-C30-脂肪醇的3-羟基丁酸的羧酸酯，特别是衍生自C10-C24-脂肪醇的3-羟基丁酸的羧酸酯，优选衍生自线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和C10-C30脂肪醇的3-羟基丁酸的羧酸酯，优选衍生自线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和的脂肪族一元且优选伯C10-C24-脂肪醇的3-羟基丁酸羧酸酯。
在本发明方法的范围内，C10-C30-脂肪醇，特别是C10-C24-脂肪醇，可选自1-癸醇、1-十二醇(月桂醇)、1-十四醇(肉豆蔻醇)、1-十六醇(鲸蜡醇)、1-十七醇(珠光脂醇)、1-十八醇(硬脂醇)、1-二十醇(花生醇)、1-二十二醇(山嵛醇)、1-二十四醇(木蜡醇)、1-二十六醇(蜡醇)、1-二十八醇(蒙旦醇)、1-三十醇(蜂花醇)、顺-9-十六烯-1-醇(棕榈油醇)、顺-9-十八烯-1-醇(油醇)、反-9-十八烯-1-醇(反油醇)、顺-11-十八烯-1-醇、顺,顺-9,12-十八碳二烯-1-醇(亚油醇)、6,9,12-十八碳三烯-1-醇(γ-亚麻醇)及其组合，优选顺-9-十八烯-1-醇(油醇)。
根据本发明方法的一个特定实施方式，作为反应产物(III)，可获得通式(III’)的3-羟基丁酸的脂肪醇酯，
CH3-CH(OH)-CH2-C(O)OR3 (III’)
其中，基团R3表示线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族C10-C30-烷基基团，优选C10-C24-烷基基团。
根据本发明方法的另一具体实施方式，作为反应产物(III)，可获得上述通式(III’)的3-羟基丁酸脂肪醇酯，其中，在通式(III’)中，基团R3表示线性、饱和或单不饱和或多不饱和C10-C24脂肪族烷基。
根据本发明方法的另一具体实施方式，作为反应产物(III)，可获得上述通式(III’)的3-羟基丁酸的脂肪醇酯，其中，在通式(III’)中，基团R3表示1-癸基、1-十二烷基(月桂基)、1-十四烷基(肉豆蔻基)、1-十六烷基(鲸蜡基)、1-十七烷基(珠光脂基)、1-十八烷基(硬脂基)、1-二十烷基(花生醇基)、1-二十二烷基(山嵛基)、1-二十四烷基(木蜡基)、1-二十六烷基(蜡基)、1-二十八烷基(蒙旦基)、1-三十烷基(蜂花基)、顺-9-十六烯-1-基(棕榈油基)、顺-9-十八烯-1-基(油基)，反-9-十八烯-1-基(反油基)，顺-11-十八烯-1-基，顺,顺-9,12-十八碳二烯-1-基(亚油基)或6,9,12-十八碳三烯-1-基(γ-亚麻基)，优选顺-9-十八烯-1-基(油基)。。
如上所述，申请人已经完全意外地发现，根据本发明方法获得的上述反应产物(即3-羟基丁酸的脂肪醇酯)是有效的，因为3-羟基丁酸或其盐的生理相容前体和/或代谢物，也可大量用于医药或临床，因为它们在生理上是相容的；因此，这些反应产物代表游离3-羟基丁酸或其盐的生理和药理学相关替代物。
在本发明的生产方法的范围内，反应产物及其形成，特别是转化率和产率以及选择性，可以通过反应条件，特别是通过选择反应温度(转化温度)和/或选择反应压力(转化压力)和/或提供催化剂及其类型和/或量的选择和/或选择起始化合物(反应物)的量和/或提供副产物的去除，来进行控制和/或调节。
在反应之后，所获得的反应产物可进行进一步的常规或本身已知的纯化或加工步骤。
在这种情况下，所获得的反应产物可以在反应发生后通过蒸馏和/或色谱法进行处理或纯化。
此外，根据本发明，未反应的起始化合物(Ia)或(Ib)和/或(II)可从反应产物(III)和/或(在合成路线(B)的情况下)从反应中间体(IIIa)分离并随后再循环。这种方法可以提高过程经济性，特别是在大规模或工业实施的情况下。
根据本发明的根据合成路线(A)和根据合成路线(B)的优选方法通过以下反应或合成方案来说明(其中所述化合物(Ia)、(Ib)、(II)、(III/III’)和(IIIa)各自具有上文定义的含义，包括其中使用的基团R1，R2和R3)：
根据本发明的第二方面，另一主题是可根据本发明方法获得的反应产物(如上文所示)或者本发明的反应产物(即3-羟基丁酸的C10-C30-脂肪醇酯，特别是3-羟基丁酸的C10-C24-脂肪醇酯)。特别地，根据本发明的反应产物可通过合成路线(A)和/或合成路线(B)获得。
特别地，根据本发明的这一方面，本发明的目的是3-羟基丁酸的脂肪醇酯，特别是如上文所定义的反应产物(即，可根据上述发明方法获得的脂肪醇酯或本发明的脂肪醇酯)，其中，3-羟基丁酸脂肪醇酯为3-羟基丁酸的C10-C30-脂肪醇酯、特别是3-羟基丁酸的C10-C24-脂肪醇酯，优选为3-羟基丁酸的线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族C10-C30-脂肪醇酯，优选为3-羟基丁酸的线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族C10-C24脂肪醇酯。
根据根据本发明的这一方面的特定实施方式，本发明的目的是特别如上文所定义的3-羟基丁酸的脂肪醇酯，特别是如上文所定义的反应产物，其中3-羟基丁酸的脂肪醇酯是衍生自C10-C30-脂肪醇的3-羟基丁酸的羧酸酯，特别是衍生自C10-C24-脂肪醇的3-羟基丁酸的羧酸酯，优选衍生自线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和C10-C30脂肪醇的3-羟基丁酸的羧酸酯，优选衍生自线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族一元且优选伯C10-C24-脂肪醇的3-羟基丁酸的羧酸酯。
在此上下文中，从其衍生出上述本发明的3-羟基丁酸的脂肪醇酯的C10-C30-脂肪醇，特别是C10-C24-脂肪醇，优选选自基团1-癸醇、1-十二醇(月桂醇)、1-十四醇(肉豆蔻醇)、1-十六醇(鲸蜡醇)、1-十七醇(珠光脂醇)、1-十八醇(硬脂醇)、1-二十醇(花生醇)、1-二十二醇(山嵛醇)、1-二十四醇(木蜡醇)、1-二十六醇(蜡醇)、1-二十八醇(蒙旦醇)、1-三十醇(蜂花醇)、顺-9-十六烯-1-醇(棕榈油醇)、顺-9-十八烯-1-醇(油醇)、反-9-十八烯-1-醇(反油醇)、顺-11-十八烯-1-醇、顺,顺-9,12-十八碳二烯-1-醇(亚油醇)、6,9,12-十八碳三烯-1-醇(γ-亚麻醇)及其组合，优选顺-9-十八烯-1-醇(油醇)。
根据根据本发明的这方面的另一具体实施方式，本发明的目的是特别如上文所定义的3-羟基丁酸的脂肪醇酯，特别是如上文所定义的反应产物，其中3-羟基丁酸的脂肪醇酯对应于通式(III’)，
CH3-CH(OH)-CH2-C(O)OR3 (III’)
其中，基团R3表示线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族C10-C30-烷基基团，优选C10-C24-烷基基团。
根据本发明，在此上下文中特别优选的是，在通式(III’)中，基团R3表示线性、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族C10-C24-烷基基团。
根据本发明，在此上下文中同样特别优选的是，在通式(III’)中，基团R3表示1-癸基、1-十二烷基(月桂基)、1-十四烷基(肉豆蔻基)、1-十六烷基(鲸蜡基)、1-十七烷基(珠光脂基)、1-十八烷基(硬脂基)、1-二十烷基(花生醇基)、1-二十二烷基(山嵛基)、1-二十四烷基(木蜡基)、1-二十六烷基(蜡基)、1-二十八烷基(蒙旦基)、1-三十烷基(蜂花基)、顺-9-十六烯-1-基(棕榈油基)、顺-9-十八烯-1-基(油基)，反-9-十八烯-1-基(反油基)，顺-11-十八烯-1-基，顺,顺-9,12-十八碳二烯-1-基(亚油基)或6,9,12-十八碳三烯-1-基(γ-亚麻基)，优选顺-9-十八烯-1-基(油基)。
如前所述，申请人已经完全意外地发现，根据合成路线(B)在酰基水解之前形成的反应中间体(即酰化3-羟基丁酸的脂肪醇酯或同义的3-酰氧基丁酸的脂肪醇酯)是有效的，因为3-羟基丁酸或其盐的生理相容前体和/或代谢物，由于其生理相容性，因此也可大量用于医药或临床；因此，这种反应中间体同样代表了游离3-羟基丁酸或其盐的生理和药理学相关替代物。
因此，根据本发明的第二方面，本发明的目的还在于根据特定实施方式的反应中间体，特别是(化学)产物，特别是反应中间体(IIIa)，优选酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，其可根据上文定义的方法，根据合成路线(B)在酰基水解前获得。
根据该具体实施方式，本发明的目的特别是酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，特别是如上文所定义的反应中间体，其中酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯是酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的C10-C30-脂肪醇酯，特别是酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的C10-C24-脂肪醇酯，优选酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的线性或支链C10-C30-饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族脂肪醇酯，优选酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和C10-C24-脂肪族脂肪醇酯。
特别地，根据该特定实施方式，本发明的目的是特别如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，特别是如上文所定义的反应中间体，其中酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯是衍生自C10-C30-脂肪醇的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的羧酸酯，特别是衍生自C10-C24-脂肪醇的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的羧酸酯，优选衍生自线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族一元且优选伯C10-C30脂肪醇的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的羧酸酯，优选衍生自线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族一元且优选伯C10-C24脂肪醇的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的羧酸酯。
在此上下文中，根据本发明特别优选的是，本发明上述的酰化3-羟基丁酸的脂肪醇酯衍生自的C10-C30脂肪醇、特别是C10-C24脂肪醇选自1-癸醇、1-十二醇(月桂醇)、1-十四醇(肉豆蔻醇)、1-十六醇(鲸蜡醇)、1-十七醇(珠光脂醇)、1-十八醇(硬脂醇)、1-二十醇(花生醇)、1-二十二醇(山嵛醇)、1-二十四醇(木蜡醇)、1-二十六醇(蜡醇)、1-二十八醇(蒙旦醇)、1-三十醇(蜂花醇)、顺-9-十六烯-1-醇(棕榈油醇)、顺-9-十八烯-1-醇(油醇)、反-9-十八烯-1-醇(反油醇)、顺-11-十八烯-1-醇、顺,顺-9,12-十八碳二烯-1-醇(亚油醇)、6,9,12-十八碳三烯-1-醇(γ-亚麻醇)及其组合，优选顺-9-十八烯-1-醇(油醇)。
根据本发明，在这种情况下优选的是，酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)是乙酰化的3-羟基丁酸(3-乙酰氧基丁酸)。
特别地，根据该特定实施方式，本发明的目的还在于特别是如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，特别是如上文所定义的反应中间体，其中酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯是衍生自线性、饱和或单或多不饱和脂肪族、一元伯C10-C24脂肪醇的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的羧酸酯，。
最后，根据本具体实施方式，本发明的目的还在于特别是如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，特别是如上文所定义的反应中间体，其中酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯是通式(IIIa)的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，
CH3-CH(OR2)-CH2-C(O)OR3 (IIIa)
其中，在通式(IIIa)中，
·R2代表选自-C(O)-CH3(乙酰基)或-C(O)-C2H5(丙酰基)的酰基，优选-C(O)-CH3(乙酰基)，
·R3代表线性或支链、饱和或单不饱和或多不饱和脂肪族C10-C30-烷基，优选为C10-C24-烷基。
特别地，基团R3可以表示1-癸基、1-十二烷基(月桂基)、1-十四烷基(肉豆蔻基)、1-十六烷基(鲸蜡基)、1-十七烷基(珠光脂基)、1-十八烷基(硬脂基)、1-二十烷基(花生醇基)、1-二十二烷基(山嵛基)、1-二十四烷基(木蜡基)、1-二十六烷基(蜡基)、1-二十八烷基(蒙旦基)、1-三十烷基(蜂花基)、顺-9-十六烯-1-基(棕榈油基)、顺-9-十八烯-1-基(油基)，反-9-十八烯-1-基(反油基)，顺-11-十八烯-1-基，顺,顺-9,12-十八碳二烯-1-基(亚油基)或6,9,12-十八碳三烯-1-基(γ-亚麻基)，优选顺-9-十八烯-1-基(油基)。
分别如上文所定义的可根据本发明方法获得的反应产物或本发明反应产物和/或如上文所定义的3-羟基丁酸脂肪醇酯，或可根据本发明的生产方法获得的如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯(＝根据合成路线(B)水解前的中间反应产物)，或本发明如上文所定义的3-羟基丁酸脂肪醇酯以及如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)脂肪醇酯，与现有技术相比，分别具有许多优点和特殊特征：
如申请人意外地发现，分别如上文所定义的根据本发明方法可获得的反应产物或如本发明反应产物，和/或根据本发明的生产方法可获得的如上文所定义的3-羟基丁酸的脂肪醇酯或如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，或如上文所定义的本发明3-羟基丁酸脂肪醇酯，以及如上文所定义的本发明的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)脂肪醇酯，分别适合作为3-羟基丁酸或其盐的前体或代谢物，因为一方面，这些化合物在生理上、特别是在胃肠道中转化为3-羟基丁酸或其盐，另一方面，它们同时具有良好的生理相容性或耐受性，特别是在无毒性和可接受的感官特性方面。
此外，分别如上文所定义的根据本发明方法可获得的反应产物或本发明反应产物，和/或根据本发明生产方法可获得的如上文所定义的3-羟基丁酸的脂肪醇酯，以及如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，或如上文所定义的本发明3-羟基丁酸脂肪醇酯以及如上文所定义的本发明酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)脂肪醇酯，是容易获得的或在合成基础上可大规模、甚至商业规模获得的，并具有所需的药学或药理学质量。
另外，分别如上文所定义的可根据本发明方法获得的反应产物或本发明反应产物和/或根据本发明的生产方法可获得的如上文所定义的3-羟基丁酸的脂肪醇酯，以及如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，或如上文所定义的本发明的3-羟基丁酸脂肪醇酯，以及如上文所定义的本发明酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，如有必要，可以分别以对映体纯或对映体富集形式提供。
分别如上文所定义的根据本发明方法可获得的反应产物或本发明反应产物，和/或可根据本发明的生产方法获得的如上文所定义的3-羟基丁酸的脂肪醇酯，以及如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，或如上文所定义的本发明3-羟基丁酸脂肪醇酯，以及如上文所定义的本发明酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，因此分别在人体或动物体的酮体疗法的背景下代表有效的药理学药物靶点。
在下文中，更详细地解释本发明的其余方面。
根据本发明的第三方面，本发明的另一个主题是药物组合物，特别是药物(药品)或药剂，包括分别如上文所定义的根据本发明的生产方法可获得的反应产物或本发明反应产物，或根据本发明的生产方法可获得的如上文所定义的3-羟基丁酸的脂肪醇酯，和/或如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，或如上文所定义的本发明3-羟基丁酸的脂肪醇酯和/或如上文所定义的本发明酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯(＝根据合成路线(B)水解前的中间反应产物)。
特别地，根据本发明的这一方面，本发明涉及用于预防和/或治疗性治疗或用于预防和/或治疗性治疗人体或动物体疾病的药物组合物。这可能特别涉及与能量代谢、特别是酮体代谢的紊乱相关的疾病，例如特别是颅脑外伤、中风、缺氧，心血管疾病例如心肌梗塞，再喂养综合征、厌食症，癫痫，神经退行性疾病例如痴呆、阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化症和肌萎缩侧索硬化症，脂肪代谢疾病如葡萄糖转运缺陷(GLUT1缺陷)、VL-FAOD和线粒体病如线粒体硫解酶缺陷，亨廷顿病，癌症如T细胞淋巴瘤、星形细胞瘤和胶质母细胞瘤，HIV，风湿性疾病，如类风湿性关节炎和尿酸性关节炎，胃肠道疾病，如慢性炎症性肠病，特别是溃疡性结肠炎和克罗恩病，溶酶体储存疾病，如神经鞘脂病，特别是尼曼-皮克病，糖尿病及化疗的影响或副作用。
同样，根据本发明的第四方面，本发明的另一主题是分别如上文所定义的根据本发明生产方法可获得的反应产物或本发明反应产物，或根据本发明的生产方法可获得的如上文所定义3-羟基丁酸的脂肪醇酯和/或如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，或如上文所定义的本发明3-羟基丁酸的脂肪醇酯和/或如上文所定义的本发明酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，用于预防和/或治疗性治疗或用于预防和/或治疗性治疗人体或动物体疾病，特别是与能量代谢、特别是酮体代谢的紊乱相关的疾病，例如特别是颅脑外伤、中风、缺氧，心血管疾病例如心肌梗塞，再喂养综合征，厌食症，癫痫，神经退行性疾病例如痴呆、阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化症和肌萎缩侧索硬化症，脂肪代谢疾病如葡萄糖转运缺陷(GLUT1缺陷)、VL-FAOD和线粒体病如线粒体硫解酶缺陷，亨廷顿病，癌症如T细胞淋巴瘤、星形细胞瘤和胶质母细胞瘤，HIV，风湿性疾病，如类风湿性关节炎和尿酸性关节炎，胃肠道疾病，如慢性炎症性肠病，特别是溃疡性结肠炎和克罗恩病，溶酶体储存疾病，如神经鞘脂病，特别是尼曼-皮克病，糖尿病及化疗的影响或副作用。
同样，根据本发明的第五方面，本发明的另一主题是分别如上文所定义的根据本发明的生产方法可获得的反应产物或本发明反应产物，或根据本发明的生产方法可获得的如上文所定义的3-羟基丁酸的脂肪醇酯，和/或如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，或如上文所定义的本发明3-羟基丁酸的脂肪醇酯和/或如上文所定义的本发明酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，用于预防和/或治疗性治疗，或用于生产用于预防和/或治疗性治疗人体或动物体疾病的药物的用途，所述人体或动物体疾病特别是与能量代谢、特别是酮体代谢的紊乱相关的疾病，例如特别是颅脑外伤、中风、缺氧，心血管疾病例如心肌梗塞，再喂养综合征、厌食症，癫痫，神经退行性疾病例如痴呆、阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化症和肌萎缩侧索硬化症，脂肪代谢疾病如葡萄糖转运缺陷(GLUT1缺陷)、VL-FAOD和线粒体病如线粒体硫解酶缺陷，亨廷顿病，癌症如T细胞淋巴瘤、星形细胞瘤和胶质母细胞瘤，HIV，风湿性疾病，如类风湿性关节炎和尿酸性关节炎，胃肠道疾病，如慢性炎症性肠病，特别是溃疡性结肠炎和克罗恩病，溶酶体储存疾病，如神经鞘脂病，特别是尼曼-皮克病，糖尿病及化疗的影响或副作用。
同样，根据本发明的第六方面，本发明的另一主题是分别如上文所定义的根据本发明的生产方法可获得的反应产物或本发明反应产物，或根据本发明的生产方法可获得的如上文所定义3-羟基丁酸的脂肪醇酯和/或如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，或如上文所定义的本发明3-羟基丁酸的脂肪醇酯和/或如上文所定义的本发明酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)的脂肪醇酯，用于预防和/或治疗性治疗，或用于生产用于预防和/或治疗性治疗的药物或用于分解代谢状态(例如饥饿、节食或低碳水化合物营养)的应用的用途。
同样地，根据本发明的第七方面，本发明的另一主题是食物和/或食品，包括分别如上文所定义的根据本发明的生产方法可获得的反应产物或本发明反应产物，或根据本发明的生产方法可获得的如上文所定义的3-羟基丁酸脂肪醇酯和/或如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)脂肪醇酯，或如上文所定义的本发明3-羟基丁酸脂肪醇酯和/或如上文所定义的本发明酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)脂肪醇酯。
根据一个特定实施方式，食物和/或食品可基本上是膳食补充剂、功能性食品、新型食品、食品添加剂、食品补充剂、膳食食品、能量零食、食欲抑制剂或力量和/或耐力运动补充剂。
最后，根据本发明的第八方面，本发明的另一方面的主题是根据本发明的生产方法可获得的如上文所定义的反应产物或如上文所定义的本发明反应产物，或根据本发明的生产方法可获得的如上文所定义的3-羟基丁酸脂肪醇酯和/或如上文所定义的酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)脂肪醇酯，或如上文所定义的本发明3-羟基丁酸脂肪醇酯和/或如上文所定义的本发明酰化3-羟基丁酸(3-酰氧基丁酸)脂肪醇酯在食物和/或食品中的用途。
根据本发明的这一方面，食物和/或食品特别可以是膳食补充剂、功能性食品、新型食品、食品添加剂、食品补充剂、膳食食品、能量零食、食欲抑制剂或力量和/或耐力运动补充剂。
在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员在阅读说明书时可以容易地识别或实现本发明的进一步实施方式、修改和变化。
本发明通过以下实施例进行说明，这些实施例并不以任何方式限制本发明，而仅用于解释本发明的示例性和非限制性的实施和配置。
实施例：
使用的缩写
·3-BHB-乙基＝3-羟基丁酸乙酯
·3-BHB-癸基＝3-羟基丁酸癸酯
·3-BHB-油基＝3-羟基丁酸油酯
·二聚体＝3-羟基丁酸和/或3-羟基丁酸乙酯的二聚体(反应副产物)。
生产实施例
通过以下实施例说明本发明的生产方法。为此的通用反应方案在一般描述部分显示和解释。
按合成路线(A)生产3-BHB-癸酯
在带有分馏器(部分冷凝器)和蒸馏桥的500ml多口烧瓶中，提供132g(R)/(S)-3-羟基丁酸乙酯、158g 1-癸醇和2.9g固定化酶(聚合物载体上的CALB酶，源自南极假丝酵母，例如来自Sigma Aldrich或Merck的435或来自Strem Chemicals,Inc的435)。
反应混合物在70℃和真空下(<500毫巴)搅拌反应7小时。然后过滤出酶，过量的3-羟基丁酸乙酯或过量的1-癸醇在真空条件下蒸馏出来。所得残渣在高真空中蒸汽处理2至4小时(蒸汽温度160℃)。得到纯的3-BHB-癸酯。
按合成路线(A)生产3-BHB-油酯
在带有分馏器(部分冷凝器)和蒸馏桥的500ml多口烧瓶中，提供132g(R)/(S)-3-羟基丁酸乙酯，270g油醇(纯度：85％)和4.0g固定化酶(聚合物载体上的CALB酶，源自南极假丝酵母，例如来自Sigma Aldrich或Merck的435或来自Strem Chemicals,Inc的435)。
反应混合物在70℃和真空(<500毫巴)下搅拌反应7小时。为了监测反应，分别在0.5h、1h、2h、3h、4h、5h和7h后取样，并通过GC进行分析。然后过滤出酶，并在真空中通过多次蒸馏获得产物3-BHB-油酯。如有必要，将获得的残渣在高真空中蒸汽处理2至4小时(蒸汽温度160℃)。得到纯的3-BHB-油酯。
表：制备3-BHB-油酯的转化率/时间曲线(50℃，50-60毫巴，24小时，1wt％酶)。
根据合成路线(A)进一步生产3-BHB脂肪醇酯
也利用其它脂肪醇(即十六醇、珠光脂醇、硬脂醇、山嵛醇、蜂花醇、棕榈油醇和亚油醇)进行了上述酶催化合成。相应的3-BHB脂肪醇酯在每种情况下作为纯物质而获得。
按合成路线(A)进一步生产3-BHB脂肪醇酯
然而，重复之前的实验时，以甲醇钠(NaOMe)作为催化剂(按重量计为1％)而不是酶，40mol％过量的3-BHB乙酯，温度在100到120℃之间。得到可比较的结果。以相同的方式进行纯化和分离。
按合成路线(B)生产3-BHB癸酯
1.步骤：合成乙酰化3-BHB酸酐
在带有分馏器(部分冷凝器)和蒸馏桥的1000ml多口烧瓶中，提供在95g乙酸中的25g(R)/(S)-3-羟基丁酸。在80℃和氮气气氛下，在一小时内向反应混合物中加入90克乙酸酐。反应混合物在80℃下进一步搅拌4到5个小时。形成3-乙酰氧基丁酸酐(＝乙酰化3-羟基丁酸酐)。
2.步骤：乙酰化3-BHB酸酐与脂肪醇反应
然后，在80℃向反应混合物中添加30g 1-癸醇，搅拌8到10小时。第二阶段的反应产物是3-乙酰氧基丁酸的脂肪醇酯(即，换言之，乙酰化3-羟基丁酸的脂肪醇酯)和用于生产相应3-BHB脂肪醇酯的中间体，但其本身对于相同的预期用途也是药学适用的或有效的。
所形成的副产物(第一步的乙酸和第二步的3-乙酰氧基丁酸)在真空(<50mbar)下于100到120℃蒸馏，得到纯的3-乙酰氧基丁酸的脂肪醇酯。用GC、GPC和GC-MS进行表征。
3.步骤：乙酰基的酶催化水解
第二步的部分中间产物(即3-乙酰氧基丁酸的脂肪醇酯)随后进行乙酰基的水解(在酶存在下的部分或选择性水解)。为此，第二步的反应产物在固定化酶(聚合物载体上的CALB酶，源自南极假丝酵母，第一制剂：来自Sigma Aldrich或Merck的435，第二制剂：来自Strem Chemicals,Inc的435)存在下在水性介质中在50℃下反应8小时。在酶分离和后续的蒸馏纯化之后，得到3-羟基丁酸脂肪醇酯作为水解产物，即3-羟基丁酸癸酯。用GC、GPC和GC-MS进行表征。
中间体的剩余部分用于随后的疗效试验。
按合成路线(B)进一步生产3-BHB癸酯
然而，重复先前的实验，在(R)/(S)3-羟基丁酸酐反应后，首先通过在100到120℃和真空(<50毫巴)下蒸馏去除第一步中形成的副产物(乙酸)，得到纯的3-乙酰氧基丁酸酐。用GC、GPC和GC-MS进行表征。
随后，将纯3-乙酰氧基丁酸酐与1-癸醇反应，纯化并分析(如先前实验中所述)，以得到纯3-乙酰氧基丁酸脂肪醇酯。
反应产物(即3-乙酰氧基丁酸的脂肪醇酯)随后如之前实验中所述水解，从而得到3-羟基丁酸的脂肪醇酯，即3-羟基丁酸癸酯。用GC、GPC和GC-MS进行表征。
按合成路线(B)生产3-BHB油酯
1.步骤：合成乙酰化3-BHB酸酐
在带有分馏器(部分冷凝器)和蒸馏桥的1000毫升的多口烧瓶中，提供在95g乙酸中的25g(R)/(S)-3-羟基丁酸。然后在80℃在氮气气氛下在一小时内将90g乙酸酐添加到反应混合物中。反应混合物在80℃下进一步搅拌4到5个小时。形成3-乙酰氧基丁酸酐(＝乙酰化3-羟基丁酸酐)。
2.步骤：乙酰化3-BHB酸酐与脂肪醇反应
随后在80℃向反应混合物中添加52g油醇，搅拌8到10小时。第二步的反应产物是3-乙酰氧基丁酸的脂肪醇酯(即，乙酰化3-羟基丁酸的油醇酯)以及用于制备相应3-BHB脂肪醇酯的中间体，但其本身对于相同的用途也是药学上适用或有效的。
副产物(第一步的乙酸和第二步的3-乙酰氧基丁酸)在真空(<50mbar)下于100至120℃蒸馏，得到纯的3-乙酰氧基丁酸脂肪醇酯。用GC、GPC和GC-MS进行表征。
3.步骤：乙酰基的酶催化水解
来自第二步的部分中间体(即3-乙酰氧基丁酸的油醇酯)随后进行乙酰基的水解(在酶存在下的部分或选择性水解)。为此，第二步的反应产物在固定化酶(聚合物载体上的CALB酶，源自南极假丝酵母，第一制剂：来自Sigma Aldrich或Merck的435，第二制剂：来自Strem Chemicals,Inc的435)存在下在水性介质中于50℃反应8小时。在酶分离并随后蒸馏纯化后，作为水解产物得到3-羟基丁酸脂肪醇酯，即3-羟基丁酸油酯。用GC、GPC和GC-MS进行表征。
中间体的剩余部分用于随后的效果试验。
按合成路线(B)进一步生产3-BHB油酯
重复先前的实验，然而，在(R)/(S)3-羟基丁酸酐反应后，首先通过在100到120℃于真空(<50mbar)下蒸馏去除第一步中形成的副产物(乙酸)，并得到纯的3-乙酰氧基丁酸酐。用GC、GPC和GC-MS进行表征。
随后，将纯3-乙酰氧基丁酸酐与油醇反应，纯化并分析(如先前实验中所述)以得到纯的3-乙酰氧基丁酸脂肪醇酯。
反应产物(即3-乙酰氧基丁酸的油醇酯)随后如先前实验中所述地水解，得到3-羟基丁酸的油醇酯，即3-羟基丁酸油酯。用GC、GPC和GC-MS进行表征。
按合成路线(B)进一步生产3-BHB脂肪酸酯
然而，在酸性催化剂存在的情况下，上述四个实验各重复一次。
在第一系列制备中，分别在作为催化剂的硫酸(H2SO4)的存在下，在75到110℃之间的温度下重复1-癸醇和油醇的反应。得到可比较的结果。纯化、分离或分馏和水解以相同的方式进行。
在第二系列制备中，分别在作为催化剂的盐酸(HCl)的存在下，在75和110℃之间的温度下重复1-癸醇和油醇的反应。得到可比较的结果。纯化、分离或分馏和水解以相同的方式进行。
在第三系列的制备中，分别在作为催化剂的磷酸(H3PO4)的存在下，在75和110℃之间的温度下重复1-癸醇和油醇的反应。得到可比较的结果。纯化、分离或分馏和水解以相同的方式进行。
根据合成路线(B)进一步生产3-BHB脂肪醇酯
上述合成(自催化和无机酸催化)也相应地针对其他脂肪醇(即分别针对十六醇、珠光脂醇、硬脂醇、山嵛醇、蜂花醇、棕榈油醇和亚油醇)进行。相应的3-BHB脂肪醇酯在每种情况下都作为纯物质获得。
生理应用测试：体外消化测试
3-BHB脂肪醇酯(即3-羟基丁酸脂肪醇酯)的消化试验(分裂或裂解试验)
通过裂解实验表明，根据本发明制备的3-BHB-PG(2)酯或其混合物(包括反应副产物，例如二聚体等)可在人类胃肠道中裂解。
一方面，所使用的测试物质是通过根据本发明的方法获得的纯化3-BHB脂肪醇酯(即通过根据合成路线(A)的方法和根据合成路线(B)的方法获得)，另一方面，其为通过根据本发明的方法、根据合成路线(B)作为反应中间体获得的纯的乙酰化3-BHB(3-乙酰基丁酸)脂肪醇酯。
测试的脂肪醇酯:
·3-BHB癸酯
·乙酰化3-BHB癸酯(3-乙酰氧基丁酸癸醇酯)
·3-BHB油酯
·乙酰化3-BHB油酯(3-乙酰氧基丁酸的油醇酯)
·3-BHB十六烷基酯
·3-BHB珠光脂基酯
·3-BHB硬脂酸酯
·3-BHB山嵛酯
·3-BHB蜂花基酯
·3-BHB棕榈油酯
·3-BHB亚油酯
研究了两种培养基在近似身体条件下的裂解实验：
·FaSSGF，模拟胃
·FaSSIF，模拟肠道
两种培养基均来自英国Ltd.公司。此外，在一些实验中向两种培养基中添加了猪胰腺(40,000,Fa.Allergan)。
在使用和不使用的FaSSGF或FaSSIF培养基中的裂解实验(均为35℃，24小时)结果表明，样品在使用和不使用的FaSSGF条件下水解；这主要是由于培养基的低pH值(pH＝1.6)。在FaSSIF条件下，使用的转化率较低。
本发明3-BHB脂肪醇酯(即3-羟基丁酸的脂肪醇酯)的进一步消化实验(裂解实验)
利用胰酶的裂解实验
在每种情况下，将如上文所述制备的(即通过根据合成路线(A)的方法和根据合成路线(B)的方法获得的)2g 3-羟基丁酸脂肪醇酯或其乙酰化衍生物溶解于50g水中，并添加0.5g(1wt％)胰酶。胰酶以来自Allergan的市售产品40,000的形式使用。整个混合物在50℃的热板上搅拌；通过随时间连续记录酸值来确定和监控反应过程。酸值在观察期间增加(3-BHB脂肪醇酯或其酰基衍生物裂解为游离酸)。根据本发明的酯混合物通过胰酶的水裂解的转化率/时间过程，包括酸值随时间的增加，证明离析混合物符合期望地分解为游离酸。适当的分析证实了这一点。实验证明根据本发明(即通过根据合成路线(A)的方法和根据合成路线(B)的方法获得的)的3-羟基丁酸的脂肪醇酯或其乙酰化衍生物是3-羟基丁酸的合适生理前体，用于相应的酮体疗法。
先前描述的裂解实验证明3-羟基丁酸的脂肪醇酯或其酰基衍生物是游离羟基丁酸或其盐的有效前体或代谢物，特别是就其预期效果而言，它们以生理相容的形式存在。