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3-羟基丁酸钠由水解反应制备：

用 HCN处理环氧丙烷 ,所得中间产物羟基腈水解 ,反应式如下:

另一种类似的方法是用 Kolbe法腈合成 :以烯烃为原料 ,与次氯酸反应得羟基氯化烷 ,再进行氰化 ,最后水解:

这两种方法反应较简单 ,副产物少。但由于使用大量的氰化物 ,属于剧毒物质 ,对操作人员造成危害 ,污染环境。也可由 β 丁内酯的水解制备 :

由乙醛与烯酮作用 ,生成 β 丁内酯 ,再在酸性条件下水解:

此方法反应步数少 ,不需太高温度和压力 ,易于实现连续化生产 ,具有工业合成潜力。

3-羟基丁酸钠可以直接用来生产脂肪族聚酯塑料,也可以将3-羟基丁酸钠与其他化合物共聚,生产性能优良的塑料。如: 将其与芳香族聚酯进行交替共聚,可制得不同特性,性能优良的共聚酯产品 ( CPE);也可与聚酰胺 (尼龙 )进行胺酯的交换反应,合成聚酰胺酯共聚物 ( CPAE),具有熔点高,抗张强度大等优点;此外3-羟基丁酸钠与通用塑料 (PE,PP,PS,PVC)共混可制成生物崩坏型塑料,由于3-羟基丁酸钠的加入,使此类材料丧失其力学性能与形状,能通过堆肥获得与生物降解性塑料同样的对环境无害的优点。
3-羟基丁酸是制备生物降解塑料的一种单体,其聚合酯 PHB (Poly 3-hydroxybutyrate)具有高熔点、高结晶度和抗拉伸强度、以及完生物降解性、生物相容性、 耐紫外线和透氧率低等性质。