简介
糖尿病是一种慢性代谢疾病，困扰着很多患者。而胡芦巴可用于治疗糖尿病，其抗病机理是通过胡芦巴种子中的4-羟基异亮氨酸来刺激胰岛素的分泌，改善血糖浓度。4-HIL可从胡芦巴种子中提取，它只有在血糖浓度高的时候才促进胰岛素分泌，具有葡萄糖浓度依赖性的降血糖功能。该机制使其能够在有效控制高血糖的同时，规避因过度降糖所导致的低血糖风险，并避免身体浮肿等症状。目前，4-羟基异亮氨酸可通过酶转化法或发酵法生产。其中，利用微生物发酵是生产4-羟基异亮氨酸相对经济的方式。2009年，Kodera等在苏云金芽孢杆菌2e2AKU0251中发现了IDO。该酶可以催化Ile与氧气和α-酮戊二酸反应生产4-羟基异亮氨酸。因此，通过调节ido基因的表达和底物的供应可促进其生产[1]。
4-羟基异亮氨酸的性状
合成
方法一：将LiOH（43.6 mmol，1.5当量）加入(3S,4R,5S)-3-氨基-4,5-二甲基二氢呋喃-2(3H)-1（29.1 mmol）溶于H2O（0.3 M, 96 mL）中。将反应混合物在室温下搅拌2小时。在TLC检查完后，用AcOH将反应混合物酸化至pH 5。通过与乙烷的连续共沸蒸馏完全去除H2O。将95%乙醇所得的固体重结晶为1（2.3 g）。将母液通过Dowex 50WX8-200离子交换树脂（H+形式）柱，从95%乙醇中重结晶得到标题化合物4-羟基异亮氨酸[2]。
方法二：将三苯基膦（780 g, 2.98 mmol）、对硝基苯甲酸（279 g, 1.48mmol）和叔丁基(1S,2R,3R)-1-（呋喃-2-基）-3-羟基-2-甲基丁基氨基甲酸酯（1.48mmol）溶于THF （10 mL）中。将二异丙基二羧酸盐溶液（601 mg, 2.97 mmol）在THF（5 mL）中加入到反应混合物中，在0℃下进行注射器注射。在室温下搅拌反应内容物。3小时后，在真空下浓缩反应混合物。将粗渣油溶解于甲醇（20ml）中。将残留物冷却至0°C。在残渣中按比例加入碳酸钾（410毫克，2.97毫摩尔）。将混合物加热1小时至室温。在真空下除去溶剂。将残留物溶解在CH2Cl2 （20ml）中。用盐水（20ml）清洗有机层。分离有机层。用CH2Cl2（2×10ml）提取水层。在Na2SO4上干燥结合的有机层。将混合的有机层浓缩。以己烷和乙酸乙酯（90:10）为溶剂，对粗渣油进行硅胶柱层析（100-200目）得到标题化合物4-羟基异亮氨酸[3]。
参考文献
[1] 胡楚涵,史锋. 强化表达PEPC促进谷氨酸棒状杆菌合成4-羟基异亮氨酸 [J]. 食品与生物技术学报, 2025, 44 (09): 163-172.
[2] A practical and efficient total synthesis of potent insulinotropic (2S,3R,4S)-4-hydroxyisoleucine through a chiral N-protected γ-keto-α-aminoester By: De Lamo Marin, Sandra; et al. European Journal of Organic Chemistry (2010), (21), 3985-3989, S3985/1-S3985/27.
[3] An organocatalyzed enantioselective synthesis of (2S,3R,4S)-4-hydroxyisoleucine and its stereoisomers By: Kumaraswamy, Gullapalli; et al. Journal of Organic Chemistry (2010), 75(8), 2745-2747.