一種脂肪酶催化合成2,3-丁二醇戊酸酯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脂肪酶催化合成2，3- 丁二醇戊酸酯的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]2，3-丁二醇在自然界中廣泛存在，是一種重要的化工原料和液體燃料，可以作為風(fēng)味添加劑、熏蒸劑、抗凍劑、燃料添加劑等應(yīng)用于食品、化工、燃料及航空航天領(lǐng)域。此外，2，3-丁二醇含有兩個(gè)羥基，可以形成多種衍生物，用于制備聚合物、藥物載體、油漆等。
[0003]2，3- 丁二醇脂肪酸酯類化合物是一類重要的2，3- 丁二醇衍生物，已在多種水果和食醋中檢測(cè)到，賦予它們特定的香味。例如在木瓜的香氣物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了 2，3-丁二醇丁酸酯、2，3-丁二醇己酸酯、2，3-丁二醇辛酸酯，在甜瓜、香蕉、食醋的香氣物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了2，3-丁二醇乙酸酯。此外，2，3-丁二醇脂肪酸酯還是許多有機(jī)化合物的良好溶劑，目前已經(jīng)用于香料、香精、化妝品等領(lǐng)域。
[0004]目前國(guó)內(nèi)外報(bào)道的2，3-丁二醇脂肪酸酯的合成方法均采用化學(xué)方法，化學(xué)法往往是在高溫、高壓、酸性或堿性催化劑中進(jìn)行反應(yīng)，生產(chǎn)能耗較高，存在安全隱患。
[0005]Sh1ta 在文章“Volatile components of pawpaw fruit(Asimina trilobaDunal.)，，(Journal of Agricultural and Food Chemistry，第 39卷，1991 年)中報(bào)道了米用2，3- 丁二醇分別與丁酰氯、己酰氯、辛酰氯反應(yīng)合成2，3- 丁二醇丁酸酯、2，3- 丁二醇己酸酯、2，3-丁二醇辛酸酯的方法。該反應(yīng)以戊烷為溶劑，加入吡啶，在5-10°C條件下，小心地將酰氯滴加到反應(yīng)體系中，反應(yīng)結(jié)束后需要用硫酸亞銅除去殘余的吡啶。酰氯等原料在制備、運(yùn)輸、使用過(guò)程中存在較大的安全隱患，而且在環(huán)境污染等方面也遭到人們的質(zhì)疑。該文章中不涉及合成2，3- 丁二醇戊酸酯的方法。
[0006]2013年李華等申請(qǐng)的一項(xiàng)發(fā)明專利(一種合成2，3- 丁二醇酯的方法，公開(kāi)號(hào)CN103193636A)中介紹了采用混合C4烴與雙氧水發(fā)生氧化反應(yīng)，再分別與乙酸、丙酸、硬脂酸、月桂酸、油酸、戊酸、辛酸、己二酸、馬來(lái)酸、苯甲酸反應(yīng)合成2，3-丁二醇乙酸酯、2，3-丁二醇丙酸酯、2，3-丁二醇硬脂酸酯、2，3-丁二醇月桂酸酯、2，3-丁二醇油酸酯、2，3-丁二醇戊酸酯、2，3-丁二醇辛酸酯、2，3-丁二醇己二酸酯、2，3-丁二醇馬來(lái)酸酯、2，3-丁二醇苯甲酸酯的方法。原料雙氧水屬于強(qiáng)氧化性化合物，在制備、運(yùn)輸、使用等過(guò)程中存在較大安全隱患。
[0007]2014年孫強(qiáng)等申請(qǐng)的一項(xiàng)發(fā)明專利(2，3-丁二醇酯及其制備方法，公開(kāi)號(hào)CN103980116A)中介紹了采用2，3-環(huán)氧丁烷或2，3-丁二醇分別與甲酸、乙酸、丙酸、丁酸反應(yīng)合成2，3- 丁二醇甲酸酯、2，3- 丁二醇乙酸酯、2，3- 丁二醇丙酸酯、2，3- 丁二醇丁酸酯的方法。該專利申請(qǐng)不涉及合成2，3- 丁二醇戊酸酯的方法。
[0008]脂肪酶可以催化醇類與羧酸反應(yīng)生成酯類物質(zhì)，脂肪酶Novozyme 435是一種成品化脂肪酶，原料易得，催化效率高，穩(wěn)定性好，且具有較寬的底物范圍，已應(yīng)用于香料、油脂合成等工業(yè)領(lǐng)域。使用脂肪酶Novozyme 435催化合成2，3- 丁二醇戊酸酯，具有生產(chǎn)工藝條件溫和、步驟簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種脂肪酶催化合成2，3- 丁二醇戊酸酯的方法。所述制備方法采取如下技術(shù)方案:
[0010]—種脂肪酶催化合成2，3- 丁二醇戊酸酯的方法，其特征在于:以2，3- 丁二醇和正戊酸為反應(yīng)底物，將兩者溶解在環(huán)己烷中，加入脂肪酶Novozyme 435，在40_60°C反應(yīng)10小時(shí)，得到2，3- 丁二醇戊酸酯；所述2，3- 丁二醇與正戊酸的摩爾比為1:3 ;所述脂肪酶Novozyme 435的加入量為2，3- 丁二醇質(zhì)量的11% -12% ;所述2，3- 丁二醇戊酸酯為2，3- 丁二醇一戊酸酯和2，3- 丁二醇二戊酸酯的混合物。
[0011]本發(fā)明具有生產(chǎn)工藝條件溫和、步驟簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]附圖1是產(chǎn)物2，3- 丁二醇一戊酸酯的電子電離源質(zhì)譜圖。
[0013]附圖2是產(chǎn)物2，3- 丁二醇二戊酸酯的電子電離源質(zhì)譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0015]實(shí)施例1
[0016]在密閉玻璃螺口瓶中，將0.090g 2，3-丁二醇和0.306g正戊酸溶解在環(huán)己烷溶劑中，反應(yīng)體系4mL。加入0.0lOg脂肪酶Novozyme 435，所述的脂肪酶的酶活力不小于5000U/go在40°C恒溫振蕩反應(yīng)10小時(shí)，振蕩速度為150r/min，取樣進(jìn)行氣相色譜分析，發(fā)現(xiàn)2，3- 丁二醇轉(zhuǎn)化率為64.5%，采用氣相色譜一一質(zhì)譜聯(lián)用法鑒定反應(yīng)產(chǎn)物為2，3- 丁二醇一戊酸酯和2，3-丁二醇二戊酸酯的混合物，其中2，3-丁二醇一戊酸酯占87.8%，2，3-丁二醇二戊酸酯占12.2%。
[0017]實(shí)施例2
[0018]在密閉玻璃螺口瓶中，將0.090g 2，3-丁二醇和0.306g正戊酸溶解在環(huán)己烷溶劑中，反應(yīng)體系4ml。加入0.0lOg脂肪酶Novozyme 435，所述的脂肪酶的酶活力不小于5000U/go在50°C恒溫振蕩反應(yīng)10小時(shí)，振蕩速度為150r/min，取樣進(jìn)行氣相色譜分析，發(fā)現(xiàn)2，3- 丁二醇轉(zhuǎn)化率為70.1 %，采用氣相色譜一一質(zhì)譜聯(lián)用法鑒定反應(yīng)產(chǎn)物為2，3- 丁二醇一戊酸酯和2，3-丁二醇二戊酸酯的混合物，其中2，3-丁二醇一戊酸酯占79.8%，2，3-丁二醇二戊酸酯占20.2%。
[0019]實(shí)施例3
[0020]在密閉玻璃螺口瓶中，將0.090g 2，3- 丁二醇和0.306g正戊酸溶解在環(huán)己烷溶劑中，反應(yīng)體系4ml。加入0.0lOg脂肪酶Novozyme 435，所述的脂肪酶的酶活力不小于5000U/go在60°C恒溫振蕩反應(yīng)10小時(shí)，振蕩速度150r/min，取樣進(jìn)行氣相色譜分析，發(fā)現(xiàn)2，3- 丁二醇轉(zhuǎn)化率為70.6%，采用氣相色譜一一質(zhì)譜聯(lián)用法鑒定反應(yīng)產(chǎn)物為2，3- 丁二醇一戊酸酯和2，3-丁二醇二戊酸酯的混合物，其中2，3-丁二醇一戊酸酯占81.8%，2，3-丁二醇二?τ圯題氍駕
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【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種脂肪酶催化合成2，3- 丁二醇戊酸酯的方法，其特征在于:以2，3- 丁二醇和正戊酸為反應(yīng)底物，將兩者溶解在環(huán)己烷中，加入脂肪酶Novozyme 435，在40_60°C反應(yīng).10小時(shí)，得到2，3- 丁二醇戊酸酯；所述2，3- 丁二醇與正戊酸的摩爾比為1:3 ;所述脂肪酶Novozyme 435的加入量為2，3- 丁二醇質(zhì)量的11% -12% ;所述2，3- 丁二醇戊酸酯為.2，3- 丁二醇一戊酸酯和2，3- 丁二醇二戊酸酯的混合物。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種脂肪酶催化合成2,3-丁二醇戊酸酯的方法，屬于生物化工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以環(huán)己烷為反應(yīng)溶劑，利用脂肪酶Novozyme？435為催化劑，催化2,3-丁二醇與正戊酸在40-60℃反應(yīng)10小時(shí)，合成2,3-丁二醇戊酸酯類化合物。本發(fā)明具有生產(chǎn)工藝條件溫和、步驟簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C12P7/62
【公開(kāi)號(hào)】CN105177068
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】趙靜宜, 侯孝元, 肖梓軍
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月4日