一種利用微反應(yīng)器酶促合成咖啡酸甲酯的方法
【專利摘要】本發(fā)明一種利用微反應(yīng)器酶促合成咖啡酸甲酯的方法，涉及生物催化領(lǐng)域。制備步驟為：采用離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，以脂肪酶為催化劑，由咖啡酸和甲醇在反應(yīng)介質(zhì)中經(jīng)過微反應(yīng)器反應(yīng)制得，所述的咖啡酸在甲醇中的濃度為0.1~40g/L，咖啡酸在離子液體中的濃度為0.01~5g/L，反應(yīng)溫度為30~90℃，反應(yīng)時間為0.05~5h，脂肪酶的用量為53~534g/L。該方法反應(yīng)條件溫和，對環(huán)境友好，克服了傳統(tǒng)的以有機(jī)溶劑為反應(yīng)介質(zhì)催化合成底物溶解度較低的缺點(diǎn)，易于生產(chǎn)得率較高的咖啡酸甲酯。
【專利說明】一種利用微反應(yīng)器酶促合成咖啡酸甲酯的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物催化領(lǐng)域，具體涉及一種微反應(yīng)器條件下咖啡酸甲酯的脂肪酶促 合成方法。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)：咖啡酸甲酯，英文名稱：Methyl caffeate，化學(xué)名稱：（E)-甲基_3-(3， 4_二輕基）丙烯酸酯，分子式：CltlHltlO4,分子量：194. 18。
[0004] 近年來，咖啡酸燒基酯因其具有抑菌、抗氧化、抗腫瘤等藥理活性〇/ 7矽仍.· 7你-775)和較好的脂溶性，已經(jīng)被廣泛運(yùn)用到化妝 品、保健品、油脂含量較高的食品和制藥行業(yè)中。其中咖啡酸甲酯是烷基鏈最短的咖啡酸烷 基酯之一。它來自抱莖寥和水茄提取物，分子極性適中，具有很強(qiáng)的抗炎、抗癌、利膽、抗病 毒、抗氧化和凝血等功效，對幼蟲發(fā)育以及食量具有抑制作用 浙⑶579-5^)，而且也可以用于合成天然藥物和食品添加劑的中間原料。目前，獲 得咖啡酸甲酯的方法是提取法，然而，提取法因受其步驟繁瑣、產(chǎn)率低等因素的限制而無法 實(shí)現(xiàn)大批量的制備。因此亟需尋找一種天然高效的合成用于食品添加劑以及制藥中間體的 咖啡酸甲酯的方法。
[0005] 已報道的咖啡酸甲酯的制備方法大都以有機(jī)溶劑為反應(yīng)介質(zhì)，以傳統(tǒng)的酸為催 化劑，在恒溫震蕩條件或其它輔助條件下進(jìn)行酯化合成。Shin等人采用硫酸催化法催 化咖啡酸和甲醇醋化合成咖啡酸甲醋(AiocAewica/ 68 (12)， 反應(yīng) 10 h后得率達(dá)到 71.0%。另外，文獻(xiàn)（Journal of the Serbian Chemical Society, 2013，78 (7): 1023-1034)用對甲苯磺酸催化咖啡酸和甲醇合成咖啡酸甲酯， 反應(yīng)4 h后產(chǎn)物得率為84. 0 %。專利CN 101585770 A的發(fā)明專利公開了一種用濃硫酸在 微波條件下催化咖啡酸和甲醇反應(yīng)合成咖啡酸甲酯，反應(yīng)4 min，收率為94%。然而傳統(tǒng)的 酸催化法具有反應(yīng)時間長、副產(chǎn)物過多、傳統(tǒng)催化劑對設(shè)備的腐蝕性強(qiáng)、產(chǎn)品分離過程復(fù)雜 以及易揮發(fā)出污染環(huán)境的氣體等缺點(diǎn)A· 之洲盡「7-力.· 7P7-77P)。因此，急需尋求出一種在溫和條件下能夠解決上述技術(shù)缺陷 的新型、綠色的反應(yīng)介質(zhì)和催化劑。近年來，以離子液體微反應(yīng)溶劑，酶促酯化和轉(zhuǎn)酯化合 成咖啡酸酯類化合物因其反應(yīng)物污染小、條件溫和、反應(yīng)選擇性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)受到越來越多的 關(guān)注。本課題組專利CN 103088078 A的發(fā)明公開了一種用脂肪酶進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化合成咖啡酸 丙酯的方法，該方法反應(yīng)條件溫和，克服了傳統(tǒng)的底物溶解度和脂肪酶催化合成效率低的 缺點(diǎn)，純度可達(dá)94. 36%，為咖啡酸甲酯的合成打下良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。然而，在傳統(tǒng)的常規(guī)反 應(yīng)器反應(yīng)過程中，底物與酶的接觸機(jī)會有限，導(dǎo)致反應(yīng)時間較長，所以，有待尋求一種高效、 快速的咖啡酸甲酯的制備方法。
[0006] 隨著材料科學(xué)、微納米加工技術(shù)和微電子學(xué)所取得的突破性進(jìn)展，微流控技術(shù)逐 漸應(yīng)用到工業(yè)催化和藥物合成領(lǐng)域 5?「75·似-7幻刃）。由于其優(yōu)異的傳質(zhì)特性加速了反應(yīng)過程(Zi 〇/? a GiA之伙紙6 〇你 7-75?力），微反應(yīng)器能大大的縮短反應(yīng)時間和提高產(chǎn)率。本課題組專利CN 103446971 A的發(fā)明專利公開了一種用微型填充床反應(yīng)器中反應(yīng)合成咖啡酸苯乙酯，溫度為60 °C 的條件下反應(yīng)2. 5 h，產(chǎn)物得率由傳統(tǒng)間歇式反應(yīng)器的85. 9%提高到99. 5% ;另有專利CN 103468754 A的發(fā)明專利公開了一種用微型填充床反應(yīng)器中反應(yīng)合成咖啡酸丙酯，將反應(yīng) 時間由傳統(tǒng)的24 h縮短為2.5 h，同時，產(chǎn)物的純度更高，產(chǎn)率達(dá)99. 5%。這為咖啡酸甲酯 在微反應(yīng)器中的合成提供了一定的技術(shù)支持和理論參考。然而，尚未見以離子液體為反應(yīng) 溶劑，在微反應(yīng)器中脂肪酶促咖啡酸和甲醇酯化合成咖啡酸甲酯的報道。
[0007] 綜上，本發(fā)明的目的在于，針對有機(jī)溶劑存在污染嚴(yán)重等問題，提供一種綠色高效 的酶促反應(yīng)體系，其中所采用的離子液體不僅能提高酶促反應(yīng)的選擇性，而且具有較高的 熱穩(wěn)定性、安全可靠。為效縮短反應(yīng)時間，采用微型填充床反應(yīng)器作為反應(yīng)設(shè)備，這為今后 快速制備藥物中間體-咖啡酸甲酯提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
[0008]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 解決的技術(shù)問題：為解決上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種酶促合成咖啡酸甲酯的 方法。該方法操作簡便，反應(yīng)時間短，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)物得率高，對環(huán)境友好，從而可以克 服傳統(tǒng)的脂肪酶催化合成效率和底物溶解度低的缺點(diǎn)，易于生產(chǎn)高純度咖啡酸甲酯，為推 動其在醫(yī)藥、食品等工業(yè)中的廣泛應(yīng)用具有重要意義。
[0010] 本發(fā)明酶促酯化合成咖啡酸甲酯的反應(yīng)式：

【權(quán)利要求】
1. 一種利用微反應(yīng)器酶促合成咖啡酸甲酯的方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行：以 離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，脂肪酶為催化劑，將含有咖啡酸與甲醇的離子液體注入到微型填充 床反應(yīng)器固載區(qū)域中，所述的咖啡酸在甲醇中的濃度為0. 1~80 g/L，咖啡酸在離子液體中 的濃度為0.01飛g/L，反應(yīng)溫度為3(T90 °C，反應(yīng)時間為0.05飛h，脂肪酶的用量為53?534 g/L，在微型填充床反應(yīng)器中完成反應(yīng)，流速范圍為0. 1~100 // L/min。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用微反應(yīng)器酶促合成咖啡酸甲酯的方法，其特征在于 所述微型填充床反應(yīng)器，由注射泵，反應(yīng)器本體和接收器三部分通過塑料管連接而成，注射 泵調(diào)節(jié)注射器中反應(yīng)液的流速；本體材料為聚二甲基硅氧烷，由反應(yīng)板和蓋板組成，反應(yīng)板 中心設(shè)有固載區(qū)域，固載區(qū)域?qū)? cm，深500 //m，長50 -200 mm，脂肪酶采用平鋪的方式填 充于固載區(qū)域；固載區(qū)域兩端設(shè)有進(jìn)口和出口，插有不銹鋼針，反應(yīng)板和蓋板固定好以后， 進(jìn)口的不銹鋼針鏈接塑料管，再連接注射器，出口的不銹鋼針鏈接塑料管，再連接接收器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用微反應(yīng)器酶促合成咖啡酸甲酯的方法，其特征在于 所述反應(yīng)板和蓋板之間設(shè)有固定夾。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用微反應(yīng)器酶促合成咖啡酸甲酯的方法，其特征在 于所述的離子液體為[Hmim][HS04]、[Bmim][Tf2N]、[Bmim][PF 6]、[Bmin][BF4]、[Emim] [TfOH]、[Toma]Cl、[Toma] [Tf2N]或[Omim] [BFJ。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用微反應(yīng)器酶促合成咖啡酸甲酯的方法，其特征在于 所述脂肪酶為 Novozym 435、Lipozyme RM IM 或 Lipozyme TL IM。
【文檔編號】C12P7/62GK104404091SQ201410657957
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】王俊, 王紗紗, 仰榴青, 吳向陽 申請人:江蘇大學(xué)