[发明专利]一种脂肪酶催化合成2,3-丁二醇戊酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，具体涉及一种脂肪酶催化合成2,3-丁二醇戊酸酯的方法。

背景技术

2,3-丁二醇在自然界中广泛存在，是一种重要的化工原料和液体燃料，可以作为风味添加剂、熏蒸剂、抗冻剂、燃料添加剂等应用于食品、化工、燃料及航空航天领域。此外，2,3-丁二醇含有两个羟基，可以形成多种衍生物，用于制备聚合物、药物载体、油漆等。

2,3-丁二醇脂肪酸酯类化合物是一类重要的2,3-丁二醇衍生物，已在多种水果和食醋中检测到，赋予它们特定的香味。例如在木瓜的香气物质中发现了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、食醋的香气物质中发现了2,3-丁二醇乙酸酯。此外，2,3-丁二醇脂肪酸酯还是许多有机化合物的良好溶剂，目前已经用于香料、香精、化妆品等领域。

目前国内外报道的2,3-丁二醇脂肪酸酯的合成方法均采用化学方法，化学法往往是在高温、高压、酸性或碱性催化剂中进行反应，生产能耗较高，存在安全隐患。

Shiota在文章“Volatilecomponentsofpawpawfruit(AsiminatrilobaDunal.)”(JournalofAgriculturalandFoodChemistry，第39卷，1991年)中报道了采用2,3-丁二醇分别与丁酰氯、己酰氯、辛酰氯反应合成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。该反应以戊烷为溶剂，加入吡啶，在5-10℃条件下，小心地将酰氯滴加到反应体系中，反应结束后需要用硫酸亚铜除去残余的吡啶。酰氯等原料在制备、运输、使用过程中存在较大的安全隐患，而且在环境污染等方面也遭到人们的质疑。该文章中不涉及合成2,3-丁二醇戊酸酯的方法。

2013年李华等申请的一项发明专利(一种合成2,3-丁二醇酯的方法，公开号CN103193636A)中介绍了采用混合C4烃与双氧水发生氧化反应，再分别与乙酸、丙酸、硬脂酸、月桂酸、油酸、戊酸、辛酸、己二酸、马来酸、苯甲酸反应合成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-丁二醇马来酸酯、2,3-丁二醇苯甲酸酯的方法。原料双氧水属于强氧化性化合物，在制备、运输、使用等过程中存在较大安全隐患。

2014年孙强等申请的一项发明专利(2,3-丁二醇酯及其制备方法，公开号CN103980116A)中介绍了采用2,3-环氧丁烷或2,3-丁二醇分别与甲酸、乙酸、丙酸、丁酸反应合成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。该专利申请不涉及合成2,3-丁二醇戊酸酯的方法。

脂肪酶可以催化醇类与羧酸反应生成酯类物质，脂肪酶Novozyme435是一种成品化脂肪酶，原料易得，催化效率高，稳定性好，且具有较宽的底物范围，已应用于香料、油脂合成等工业领域。使用脂肪酶Novozyme435催化合成2,3-丁二醇戊酸酯，具有生产工艺条件温和、步骤简单、环境友好、节能环保等优点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种脂肪酶催化合成2,3-丁二醇戊酸酯的方法。所述制备方法采取如下技术方案：

一种脂肪酶催化合成2,3-丁二醇戊酸酯的方法，其特征在于：以2,3-丁二醇和正戊酸为反应底物，将两者溶解在环己烷中，加入脂肪酶Novozyme435，在40-60℃反应10小时，得到2,3-丁二醇戊酸酯；所述2,3-丁二醇与正戊酸的摩尔比为1:3；所述脂肪酶Novozyme435的加入量为2,3-丁二醇质量的11％-12％；所述2,3-丁二醇戊酸酯为2,3-丁二醇一戊酸酯和2,3-丁二醇二戊酸酯的混合物。

本发明具有生产工艺条件温和、步骤简单、环境友好、节能环保等优点。

附图说明

附图1是产物2,3-丁二醇一戊酸酯的电子电离源质谱图。

附图2是产物2,3-丁二醇二戊酸酯的电子电离源质谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1