專利名稱：利用固定化脂肪酶催化合成多元醇酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成多元醇酯的方法。更具體的說，本發(fā)明涉及利用 固定化脂肪酶、尤其是固定化微生物脂肪酶催化多元醇與 一元脂肪酸 的反應(yīng)，合成多元醇酯的方法。本發(fā)明還涉及利用所述方法生產(chǎn)的多 元醇酯制劑及其用作潤滑油基礎(chǔ)油的用途。
背景技術(shù)：
環(huán)境友好型潤滑劑的基礎(chǔ)油主要是植物油和合成酯。相比于其它M油，合成酯有以下潤滑化學特性(l)酯類油與礦物油相比較，具有較 寬的液體范圍，較高的粘度指數(shù)，優(yōu)良的粘溫性能與低溫性能；(2)酯 類油的熱穩(wěn)定性好；(3)合成酯類具有較好的生物降解功能；和(4)酯類 油的分子結(jié)構(gòu)中含有較高活性的酯基團，易于吸附在金屬表面形成牢 固的潤滑劑膜，具有較好的摩擦潤滑特性。用于環(huán)境友好型潤滑油的 合成酯主要有二元酸酯和多元醇酯。關(guān)于多元醇酯用作基礎(chǔ)油的教導 參見CN 9610566.5、 CN97110514.6和CN98105678.4等。目前，國內(nèi)外生產(chǎn)脂肪族二元酸酯及多元醇酯一般均釆用普通酸催化 劑，如液體酸比如硫酸和對甲^^酸和路易斯酸作為酯化催化劑。例 如陳華群、趙立慧和郭祥峰在《化學試劑>>2003年01期中公開了以 氯化鎂為催化劑，用氯乙酸分別與乙二醇、 一縮二乙二醇、三羥甲基 丙烷和季戊四醇在回流溫度下反應(yīng)，合成了4種相應(yīng)的氯乙酸多元醇 酯。另外，俞善信和劉海平在《湖南城市學院學報》2003年06期公 開了利用對甲M酸、強酸性陽離子交換樹脂等催化劑制備二乙酸乙 二醇酯的方法。雖然盡管上述采用液體酸的催化劑對反應(yīng)有較高的轉(zhuǎn)化率 (95%-98%),但存在如下問題(1)生產(chǎn)中有副庶^應(yīng)發(fā)生，目標產(chǎn)物選 擇性不高；(2)生產(chǎn)工藝復雜，需堿中和、水洗等;(3)催化劑嚴重腐蝕 生產(chǎn)設(shè)備，污染環(huán)境。近年來， 一種多功能的新型固體超強酸催化劑誦 雜多酸(HPA)及其鹽類在催化領(lǐng)域內(nèi)得到很大的重視。在酯化領(lǐng)域中， 某些雜多酸催化劑表現(xiàn)出優(yōu)越的催化性能。例如，用雜多酸催化制備 馬來酸二異戊酯的方法，該方法是用雜多酸直接與反應(yīng)物混合進行均 相的酯化反應(yīng)，酯化率可達95%,但催化劑m^從體系中分離，難以 回收再利用，還造成產(chǎn)品的污染。
因此，現(xiàn)有技術(shù)中迫切需要一種新型的多元醇酯生產(chǎn)方法，其能 夠以高產(chǎn)率生成多元醇酯，并且可以4艮容易的去除>^應(yīng)雜質(zhì)、純化分 離多元醇酯。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明一方面提供了一種新型的生產(chǎn)多元醇酯的方法。具體的說， 本發(fā)明涉及利用固定化脂肪酶催化多元醇與一元脂肪酸的反應(yīng)，從而 合成多元醇酯的方法。本發(fā)明另 一方面^C供了按照本發(fā)明方法生產(chǎn)的多元醇酯制劑。本發(fā)明還涉及所述多元醇酯制劑作為潤滑油基礎(chǔ)油的用途。在本發(fā)明中，術(shù)語"多元醇"意指用來合成多元醇酯的任何多元醇。其>^鏈長度可以是例如2到10個碳原子，優(yōu)選2到8個碳原子， 更優(yōu)選3、 4、 5或6個碳原子；>^鏈上可>^有兩個或更多的羥基，例 如2到8個羥基，優(yōu)選3、 4、 5、 6或7個羥基基團。本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員可以理解，該多元醇也可任選地含有一個或多個不飽和基團，優(yōu) 選雙鍵。其典型實例為新戊基多元醇，比如新戊基二元醇、三羥曱基 丙烷(TMP)、季戊四醇、或其混合物等。在本發(fā)明中，術(shù)語"一元脂肪酸"是指在碳鏈上包含一個羧g 的脂肪酸。優(yōu)選地，該一元脂肪酸具有1~24個碳原子。更優(yōu)選地， 所述一元脂肪酸具有3 20個碳原子。最優(yōu)選地，所述一元脂肪酸具 有6~18個碳原子。普通技術(shù)人員能夠理解，在該一元脂肪酸中還可 任選地包含一個或多個不飽和鍵、優(yōu)選雙鍵。在一個實施方案中，本發(fā)明涉及在有機溶劑的存在下將底物多元 醇和一元脂肪酸與固定化脂肪酶混合而制備多元醇酯的方法。所述有 機溶劑可以是含水量為0~1%的Crd。飽和烷烴。在一個優(yōu)選的實施 方案中，所述有機溶劑是叔丁醇、叔戊醇、正己烷、環(huán)己烷、正庚烷、 異辛烷、石油醚或其組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)所選定的特^^ 應(yīng)底物，選擇合適的溶劑。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，優(yōu)選所選擇的 溶劑不影響本發(fā)明所用固定化脂肪酶的活性。在有些情況下，優(yōu)選所 述有機溶劑對于所用的至少一種反應(yīng)底物具有很好的溶解性。另外， 本發(fā)明還可以使用其它任何合適的有機溶劑，只要其對本發(fā)明的反應(yīng) 沒有不利的影響，例如不影響本發(fā)明所采用的固定化脂肪酶的活性。本發(fā)明在有機溶劑中完成的酯化及k應(yīng)方程式為<formula>formula see original document page 6</formula>
在此情形下，優(yōu)選多元醇為常溫下固態(tài)的醇，例如三羥甲基乙烷、 三羥曱基丙烷、季戊四醇或二季戊四醇等，或者其任何組合。對于一 元脂肪酸的選擇并沒有特殊的要求，優(yōu)選為CL24—元脂肪酸，更優(yōu)選 為C3-C加一元脂肪酸，最優(yōu)選Q-d8—元脂肪酸，例如己酸、辛酸、 壬酸、癸酸、油酸、月桂酸或常溫下為固體或液體的脂肪酸等，或者 其相應(yīng)的不飽和酸，或者上述一元脂肪酸的任何組合。在另一個實施方案中，本發(fā)明制備多元醇酯的方法在無溶劑的條 件下進行。在此情形下，同樣優(yōu)選多元醇為常溫下固態(tài)的醇，例如三 羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇或二季戊四醇等或者其混合物。 對于一元脂肪酸，則優(yōu)選其在反應(yīng)體系中為液體，優(yōu)選在常溫下為液 體。優(yōu)選地，所述一元脂肪酸為d-do—元脂肪酸，更優(yōu)選為C3-Cs一元脂肪酸，最優(yōu)選CrC7—元脂肪酸，例如曱酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸等，或者其相應(yīng)的不飽和酸，或者上述 一元脂肪酸的任何組合。在本發(fā)明的方法中，所述一元脂肪酸和多元醇可以采用任何合適 的用量。基于特定的應(yīng)用和各種原料的成本，普通技術(shù)人員通過常規(guī) 方法可以4艮容易地確定這種用量。優(yōu)選地， 一元脂肪酸與多元醇的用量為摩爾比l: 1~20: 1，更優(yōu)選為2: 1~15: 1，最優(yōu)選為3: 1~ 12: 1。在本發(fā)明的方法中，可以采用任何合適的微生物脂肪酶來合成本 發(fā)明的多元醇酯，包括例如來源于細菌或真菌的脂肪酶。這樣的脂肪 酶在現(xiàn)有技術(shù)中有眾多教導，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知曉如何獲得所述 脂肪酶，包括可以通過市場購得，或者在實驗室自制。 一種這樣的制 備方法包括在合適的培養(yǎng)基中在適當?shù)臏囟认屡?^適的微生物適當 的時間，然后從培養(yǎng)基中分離純化所述脂肪酶。或者，用于本發(fā)明中的脂肪酶可通過基因工程方法制備。普通技 術(shù)人員熟知各種基因工程化生產(chǎn)蛋白質(zhì)的方法，包括例如將編碼目的 蛋白質(zhì)的基因克隆在合適的表達載體中處于適當?shù)膯幼愚D(zhuǎn)錄調(diào)控之下，然后導入適當?shù)乃拗骷毎?，并在合適的4Hf下進行發(fā)酵生產(chǎn)。本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員還熟知各種分離和純化蛋白質(zhì)的方法，它們均可用 于本發(fā)明脂肪酶的生產(chǎn)和純化之中。這些技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)中有眾多的 教導可供參考。在一個實施方案中，所述脂肪酶來源于絲狀真菌或由其衍生而來。 優(yōu)選地，所述絲狀真菌是酵母。更優(yōu)選地，所述絲狀真菌是假絲酵母或亞羅酵母。脂肪酶的發(fā)酵可參考Tan TW， Zhang M，Wang BW， Ying CH, Deng L Screening of high lipase producing CVm^/iV/a s/ . and production of lipase by fermentation. Process Biochem 2003;39(4):459-65中公開的方法，其提^C5L進一步的純化可參考 Mingrui Yu, Shaowei Qin, Tianwei Tan， Purification and characterization of the extracellular lipase. Lip2 from Yarrowia lipolytica. Process Biochemistry 42 (2007) 384-391。最優(yōu)選地，在本發(fā)明中可用的脂肪酶可以來自或衍生自任何亞羅 解脂酵母，包括例如CN200510112638.5中^Hf的、以保藏編號 CGMCC No. 1470保藏在中國微生物菌種保藏管理委員^f通微生物 中心(地址北京市海淀區(qū)中關(guān)村北一條13號中國科學院微生物研究 所，郟編100080)的亞羅解脂酵母。 一種從亞羅解脂酵母大規(guī)模生產(chǎn) 脂肪酶的方法可參見Destain等人(1997)?？捎糜诒景l(fā)明的亞羅解脂酵 母胞外脂肪酶還可以通過基因工程方法制備。這樣的方法在Fignede 等人(2000)以及CN200510112638.5中均有教導。普通技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn) 有技術(shù)中的教導，也完全熟知基因工程化生產(chǎn)亞羅解脂酵母脂肪酶的 方法，包括例如將編碼所述脂肪酶的核酸序列插入到合適的表達載體 中，并引入適當?shù)乃拗骷毎羞M行表達，然后從培養(yǎng)基中或細胞內(nèi)分 離該目的脂肪酶?；蛘?，用于本發(fā)明的脂肪酶還可通過化學合成途徑 制得。這樣的方法在現(xiàn)有技術(shù)中有充分的教導。
在本發(fā)明中，所述脂肪酶優(yōu)選地以固定化酶的形式使用，包括用酶。對酶進行固定的方法是現(xiàn)有技術(shù)中熟知的。在一個實施方式中， 所述的固定化脂肪酶包含上述脂肪酶、載體和共固定劑。固定化載體 先用 一定組成和配比的共固定劑活化。將固定化載體和共固定劑按1:1-1:3(W:V)的比例混合，干燥。脂肪酶用去離子水溶解，按1000 ~ 30000單位/克載體的比例與活化后的固定化載體混合，晾干待用。本 發(fā)明中脂肪酶的酶活定義為在40"C條件下，pH8.0的磷酸緩沖溶液 中7jc解橄攬油，每分鐘釋放出ljtmol脂肪酸的酶量為一個酶活單位。本發(fā)明在制備固定化脂肪酶時，可以制成8000IU/g載體的水平，當然 也可以其它酶活水平制備固定化脂肪酶。這是本領(lǐng)域技術(shù)人員的么^p 常識。在本發(fā)明脂肪酶的固定化中，可以采用任何合適的載體。所述載 體可以是例如固體顆粒，如珪膠、珪藻土?；蛘撸鲈泽w可以AJ^ 狀紡織品，例如天然纖維織物如棉布或化學纖維織物如滌綸，尤其是 膜狀紡織品，優(yōu)選為棉、尼龍、絲綢、聚酯或纖維素的紡織布，其具 有表面積大、吸附性強、價^^更宜、穩(wěn)定性好以及可以重復利用的特 點。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知曉在酶的固定化過程中適用的共固定劑類 型，現(xiàn)有技術(shù)中在這方面有眾多的教導。優(yōu)選地，該共固定劑選自高 分子化合物、表面活性劑、蛋白質(zhì)、無機鹽中的至少一種或者其任何 組合。在一個進一步的優(yōu)選實施方案中，所述共固定劑選自PEG6000、 椰子油、吐溫80、明膠、卵磷脂和硫酸鎂中的至少一種或者其任何組 合。更優(yōu)選地，所述共固定劑中各組分的質(zhì)量比為明膠:卵磷 脂:PEG6000:吐溫80:硫酸鎂:椰子油=5:1:1:2:1:1。本發(fā)明固定化酶的制備可參見本申請人的共同待審中國發(fā)明專利 申請No. 200510112638.5。另外，在下列文獻中也教導了在本發(fā)明中 使用的粗酶、固定化酶、H^酶以及酶的發(fā)酵液等的制備TanTW， Zhang M, Wang BW, Ying CH， Deng L. Screening of high lipase producing Candida sp. and production of lipase by fermentation. Process Biochem 2003， 39(4):459—65; Mingrui Yu， Shaowei Qin,Tia鼎ei Tan ， Purification and characterization of the extracellular lipase Lip2 from Yarrowia lipolytica， Process Biochemistry 42 (2007) 384-391; Kaili Nie， Feng Xie, Fang Wang, Tianwei Tan， Lipase catalyzed methanolysis to produce biodiesel: Optimization of the biodiesel production. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 43 (2006) 142-147;以及中國發(fā)明專利申請?zhí)?2117614.0，其公開號為 CN1456674; Mingrui Yu， Stefan Lange, Sven Richter， Tianwei Tan, Rolf D. Schmid High level expression of extracellular lipase Lip2 from Yarrowia lipolytica in Pichia pastoris and its purification and characterization. Protein Expression and Purification 53 (2007) 255-263。上述文件的內(nèi)容均通過引用全文并入本文。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，酶的發(fā)酵、^it及固定化并不局 限于上述文獻提供的方法，普通技術(shù)人員根據(jù)本領(lǐng)域中的 一般性知識， 可以十分容易地確定合適的酶的生產(chǎn)制備方法。在一個實施方案中，用于本發(fā)明的酶是來自亞羅解脂酵母 (Yarrowia lipolytica) CGMCC No. 1470的細胞外脂肪酶，其一級氨 基^列如下(SEQID NO: 1)所述亞羅解脂酵母已于2005年9月30日保藏在中國微生物菌種 保藏管理委員^f通微生物中心(地址北京市海淀區(qū)中關(guān)村北一條 13號中國科學院微生物研究所，郵編100080 )，保藏編號為CGMCC No. 1470。在本發(fā)明中，除了上述脂肪酶之外，還可以使用它們的JL^^f列變體、類似物、衍生物等。優(yōu)選地，所述脂肪酶變體具有與SEQID NO; 1所示序列但^僅因一個或多個氨基酸、例如1~30個、優(yōu)選1~20
個、更優(yōu)選1~15個、尤其優(yōu)選1~10、 1~9、 1~8、 1~7、 1~6或 1~5個的取代、插入、缺失和/或添加而有所不同的序列，但仍具有相 同或相似的脂肪酶活性。普通技術(shù)人員完全知曉，對蛋白質(zhì)中的M 酸序列進行^^之后，所獲得的蛋白質(zhì)很可能仍保留了原來的生物學 活性，因而能夠用于本發(fā)明之中。這種蛋白質(zhì)的制備和活性測定方法 是現(xiàn)有技術(shù)中所已知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的一般性知識容易地確定脂 肪酶在本發(fā)明方法中的有效用量。 一般而言，以反應(yīng)體系的總體積計， 粗8|#用量為0.001mg/ml ~ 100mg/ml，優(yōu)選0.01mg/ml ~ 50mg/ml， 更優(yōu)選0.05mg/ml 10mg/ml，尤其優(yōu)選0.1 ~ 5mg/ml，最優(yōu)選0.2~ lmg/ml;固定化酶其用量為5mg/ml ~ 500 mg/ml,更優(yōu)選10 ~ 50mg/ml，尤其優(yōu)選20 30mg/ml。本發(fā)明所用的酵母類脂肪酶是市售的或自制備的、常用的、>^ 的酵母類脂肪酶均可以用，例如解脂假絲酵母、南核/底絲酵母等。 所用的載體硅藻土和樹脂也是公知的常用載體，紡織品膜是市場上銷 售的紡織布。本發(fā)明所用的發(fā)酵液為酵母類脂肪酶發(fā)酵液，用市售的 或自制備的均可。例如采用解脂假絲酵母發(fā)酵制備，發(fā)酵條件為溫 度261C、 pH自然、攪拌轉(zhuǎn)速為300rpm、通氣量為1WM，培養(yǎng)基組 成為有機氮源、有機碳源、無機鹽等組成。在本發(fā)明的方法中，可以采用任何合適用量的固定化脂肪酶。本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以很容易地確定其用量。優(yōu)選地，固定化脂肪酶 (基于固定化后的固定化脂肪酶的質(zhì)量)的用量是多元醇質(zhì)量的2~8 倍。普通技術(shù)人員可以很容易確定實施本發(fā)明方法的溫度條件。這樣 的溫度條件可能與多種方法參lt有關(guān)，包括例如多元醇和一元脂肪酸 的類型，尤其AJJ旨肪酶的類型。優(yōu)選地，本發(fā)明方法在30 50t:的條 件下進行，更優(yōu)選35 451C，尤其優(yōu)選40 45t:?；蛘撸景l(fā)明的方 法可以在40 ~ 50"C下進行。反應(yīng)時間也是普通技術(shù)人員根據(jù)常規(guī)實驗可以很容易確定的，包 括例如建立反應(yīng)體系，并在不同的反應(yīng)時間點取樣，對樣品測定多元 醇酯的含量7jC平，并將其對^^應(yīng)時間作圖，從而繪制標準曲線.優(yōu)選 地，本發(fā)明的方法進行反應(yīng)5~48小時，更優(yōu)選10 48小時，尤其優(yōu) 選10 40小時、15~35小時或20~35小時，特別優(yōu)選25~30小時。任選地，在反應(yīng)結(jié)束后，可以通過多種方法去除固定化脂肪酶， 和/或?qū)液進行分離、結(jié)晶步驟，以得到多元醇酯。另外，還可以 通過其它合適的方法分離本發(fā)明方法所得到的產(chǎn)品。如果需要，還可 以通過適當?shù)某Ｒ?guī)方法，進一步精制本發(fā)明所得到的產(chǎn)品，比如重結(jié) 晶方法、色鐠分離方法(薄層色鐠、柱色鐠等)等。本發(fā)明與傳統(tǒng)的化學合成法相比，本發(fā)明的方法反應(yīng)務(wù)fr溫和、 能耗低，大大降低了生產(chǎn)成本。同時本發(fā)明使用生物催化劑，反應(yīng)特 異性強、副產(chǎn)物少。產(chǎn)品具有色澤淺、品質(zhì)高的特點。另外，本發(fā)明的一些實施方案中還可以釆用無溶劑及^應(yīng)體系，并 且實現(xiàn)較高的產(chǎn)率。此外，由于不使用有機溶劑，所以在生產(chǎn)過程中 可以降低有機溶劑的排放，減小對環(huán)境的污染。本發(fā)明與同類的生物合成方法相比，優(yōu)點在于1、 采用固定化脂肪酶，由于固定化脂肪酶能阻止酶分子在有機溶 劑中的聚集作用，增大酶的作用面積從而減少了酶用量。2、 采用紡織品膜固定化脂肪酶，不僅能增大催化面積，催化效率 高，減少酶用量，并具有吸附性強、穩(wěn)定性好、價^^更宜、易回收以 及可以重復利用的特點。采用脂肪酶發(fā)酵液制備固定化脂肪酶，可以 大大降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明與游離酶或顆粒狀的固定化酶相比，更易 于與反應(yīng)液分離，并且有利于連續(xù)化生產(chǎn)和酶的回收復用。3、 本發(fā)明使用的反應(yīng)溶劑無毒性，易于回收，特別是石油醚廉價， 可以大大地降低生產(chǎn)成本。另外，由本發(fā)明得到的產(chǎn)品色澤淺，品質(zhì)高，成本低。為多元醇 酯的工業(yè)化生產(chǎn)^供了一種新方法。
具體實施方式
實施例l脂肪酶的制備和固定化固定化酶是參考本申請人的共同待審中國發(fā)明專利申請No. 200510112638.5以及Tan TW, Zhang M, Wang BW, Ying CH， Deng L. Screening of high lipase producing CVmd'Vfaand production of lipase by fermentation. Process Biochem 2003;39(4):459—65中的方法 制備的，下文中相同。將棉布和共固定劑按質(zhì)量體積比為1: l的比例混合，室溫晾干得 到活化載體。共固定劑為PEG6000、椰子油、吐溫80、明膠、卵磷脂 和硫酸鎂混合物，其質(zhì)量比為明膠卵褲脂PEG6000:吐溫80:硫 酸鎂椰子油=5: 1: 1: 2: 1: 1。將制得的亞羅解脂酵母脂肪酶水溶 液按8000U/克活化載體的比例與活化載體混合，浸泡，室溫晾干得到 固定化脂肪酶。實施例2~9不同碳鏈的酸實施例9~13不同的溶劑實施例14~16不同的摩爾比實施例17~22反應(yīng)溫度實施例23 ~ 25無溶劑體系如未特別指出，本發(fā)明實施例中所有產(chǎn)率都是采用氣相色譜(GC ) 方法測得的。實施例2: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥甲 基丙烷和0.847g (3倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml正己烷中，有機溶 劑含水量為0.5%，40匸條件下，振蕩反應(yīng)。24h后多元醇的轉(zhuǎn)化率達 63.145% (通過氣相色鐠法(GC )測量的)。實施例2: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥甲 基丙烷和0.433g (3倍物質(zhì)的量的醇)辛酸的5ml異辛醇中，有機溶 劑含水量為0.5%， 401C條件下，振蕩反應(yīng)。24h后多元醇的轉(zhuǎn)化率達 60.61%。實施例3: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥甲 基丙烷和0.517g (3倍物質(zhì)的量的醇)癸酸的5ml異辛醇中，有機溶 劑含水量為0.5%， 401C條件下，振蕩反應(yīng)。24h后多元醇的轉(zhuǎn)化率達 50.24%。實施例4: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥甲 基丙烷和0.517g (3倍物質(zhì)的量的醇)壬酸的5ml異辛醇中，有機溶
劑含水量為0.5%， 40"C條件下，振蕩反應(yīng)。24h后多元醇的轉(zhuǎn)化率達 56.58%。實施例5: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.136g季戊四 醇(四元醇)和1.13g (4倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml正己烷中，有 機溶劑含水量為0.5%， 40X:條件下，振蕩反應(yīng)。24h后多元醇的轉(zhuǎn)化 率達22.946%。實施例6: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.136g季戊四 醇(四元醇)和0,577g (4倍物質(zhì)的量的醇)辛酸的5ml正己烷中， 有機溶劑含水量為0.5%， 40n條件下，振蕩反應(yīng)。24h后多元醇的轉(zhuǎn) 化率達33.504%。實施例7: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.136g季戊四 醇(四元醇)和0.689g (4倍物質(zhì)的量的醇)癸酸的5ml正己烷中， 有機溶劑含7jC量為0.5%, 40C條件下，振蕩反應(yīng)。24h后多元醇的轉(zhuǎn) 化率達21.161%。實施例8: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.136g季戊四 醇(四元醇)和0.633g (4倍物質(zhì)的量的醇)壬酸的5ml正己烷中， 有機溶劑含水量為0.5%, 40"C條件下，振蕩反應(yīng)。24h后多元醇的轉(zhuǎn) 化率達27.232%。實施例9: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥曱 基丙烷和0.8478 (3倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml環(huán)己烷中，有機溶 劑含水量為0.5%， 40C條件下，振蕩反應(yīng)。24h后多元醇的轉(zhuǎn)化率達 50.84%。實施例10: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥甲 基丙烷和0.847g (3倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml異辛烷中，有機溶 劑含水量為0.5%， 40t:條件下，振蕩反應(yīng)。24h后多元醇的轉(zhuǎn)化率達 63.33%。實施例11: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥甲 基丙烷和(K847g (3倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml石油醚中，有機溶 劑含水量為0.5%， 40X:條件下，振蕩反應(yīng)。24h后多元醇的轉(zhuǎn)化率達 54.79%。 實施例12: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥甲 基丙烷和(K847g (3倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml二曱苯中，有機溶 劑含水量為0.5%, 40X:條件下，振蕩反應(yīng)。24h后多元醇的轉(zhuǎn)化率達 32.19%。實施例13: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥甲 基丙烷和(K282g (l倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml正己烷中，有機溶 劑含水量為0.5%， 40t:條件下，振蕩反應(yīng)。24h后酸的轉(zhuǎn)化率達 75.43%。實施例14: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥甲 基丙烷和0.565g (2倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml正己烷中，有機溶 劑含水量為0.5%， 40"C條件下，振蕩反應(yīng)。24h后酸的轉(zhuǎn)化率達 68.345%。實施例15: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥曱 基丙烷和1.412g (5倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml正己烷中，有機溶 劑含水量為0.5%， 40n條件下，振蕩反應(yīng)。24h后酸的轉(zhuǎn)化率達 61.887%。實施例16: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥甲 基丙烷和3J9g (12倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml正己烷中，有機溶 劑含水量為0.5%， 40匸條件下，振蕩反應(yīng)。24h后轉(zhuǎn)化率達95.779%。實施例17: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥曱 基丙烷和2.542經(jīng)(9倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml正己烷中，有機溶 劑含水量為0.5%, 30X:條件下，振蕩反應(yīng)。24h后轉(zhuǎn)化率達69.361%。實施例18: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥甲 基丙烷和2.5428 (9倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml正己烷中，有機溶 劑含水量為0.5%， 35X:條件下，振蕩反應(yīng)。24h后轉(zhuǎn)化率達75.21%。實施例19: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥甲 基丙烷和2.542經(jīng)(9倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml正己烷中，有機溶 劑含水量為0.5%， 40X:條件下，振蕩反應(yīng)。24h后轉(zhuǎn)化率達83.252%。實施例20:0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥甲基 丙烷和2.542g (9倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml正己烷中，有機溶劑 含水量為0.5。/。， 45\:*下，振蕩反應(yīng)。24h后轉(zhuǎn)化率達74.672%。
實施例21: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥曱 基丙烷和2.542§ (9倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml正己烷中，有機溶 劑含7K量為0.5%， 50t:條件下，振蕩反應(yīng)。24h后轉(zhuǎn)化率達73.322%。實施例22: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.134g三羥甲 基丙烷和2.542經(jīng)(9倍物質(zhì)的量的醇)油酸的5ml正己烷中，有機溶 劑含水量為0.5%， 40X:條件下，振蕩反應(yīng)。24h后轉(zhuǎn)化率達63.145%。實施例23: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.268經(jīng)三羥曱 基丙烷和5.083g (9倍物質(zhì)的量的醇)油酸，40"C條件下，振蕩反應(yīng)。 24h后醇的轉(zhuǎn)化率達83.357%。實施例24: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0,268g三羥曱 基丙烷和6.779g (12倍物質(zhì)的量的醇)油酸，40n條件下，振蕩>^應(yīng)。 24h后醇的轉(zhuǎn)化率達85.357%。實施例25: 0.5g實施例1中制備的固定化酶加入含0.2688三羥甲 基丙烷和8.474g (15倍物質(zhì)的量的醇)油酸,40"C條件下，振蕩反應(yīng)。 24h后醇的轉(zhuǎn)化率達73.357%。產(chǎn)品的回收和純化在上述具體的實施例中，可以在>^應(yīng)完成后，通過常規(guī)方法(比 如過濾、傾析、離心等)取出固定化脂肪酶，加入過量的堿溶液(比 如碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉等的適當濃度的溶液)中和未反應(yīng)的 酸，用分液漏斗分出有;W目，再用大量的水洗滌有^目內(nèi)的堿及多元 醇，然后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到多元醇酯。上述實施例僅用于舉例說明。普通技術(shù)人員完全理解，本領(lǐng)域技 術(shù)人員可以在本發(fā)明的教導下作出各種改變、替換和修改。這都在權(quán)利要求書中要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種合成多元醇酯的方法，所述方法包括以下步驟(1)在固定化脂肪酶的存在下，使多元醇與一元脂肪酸接觸；和(2)任選地分離所述多元醇酯。
2. 權(quán)利要求l的方法，其中所述一元脂肪酸在反應(yīng)體系中為液體， 優(yōu)選在常溫下為液體。
3. 權(quán)利要求l的方法，其中所述方法在有機溶劑中進行，所述有 機溶劑優(yōu)選為含水量為0 ~ 1%的Crd。飽和烷烴，更優(yōu)選為叔丁醇、 叔戊醇、正己烷、環(huán)己烷、正庚烷、異—烷、石油醚、或其任意組合。
4. 前述權(quán)利要求任一項的方法，其中所述多元醇是在常溫下為固 態(tài)的多元醇，例如選自三羥甲基乙烷、三羥曱基丙烷、季戊四醇、二 季戊四醇或其任意組合；所述一元脂肪酸為d-C24—元脂肪酸，更優(yōu) 選為CrC2。一元脂肪酸，尤其是CVd8—元脂肪酸，優(yōu)選為己酸、辛 酸、壬酸、癸酸、油酸、月桂酸或任何在常溫下為固體或液體的一元 脂肪酸；所述一元酸與所述多元醇的摩爾比為1: 1~20: 1，更優(yōu)選2: 1~15: 1，最優(yōu)選3: 1~12: 1。
5. 前述權(quán)利要求任一項的方法，其中所述固定化脂肪酶的用量是 多元醇質(zhì)量的2~8倍。
6. 前述權(quán)利要求任一項的方法，其中所述固定化脂肪酶固定于紡 織品膜上，所述紡織品膜優(yōu)選為綿、尼龍、絲綢、聚酯或纖維素的紡 織布。
7. 前述權(quán)利要求任一項的方法，其中在35 50"C、優(yōu)選在35~ 50"C、更優(yōu)選35 45X:、更更優(yōu)選40 45X:、還優(yōu)選40 50^C的條 件下，>^應(yīng)5~48小時、優(yōu)選5~24、優(yōu)選10 48小時，優(yōu)選10~40 小時，還優(yōu)選15 ~ 35小時，還優(yōu)選20 ~ 35小時，尤其是25 ~ 30小時。
8. 前述權(quán)利要求任一項的方法，其中還包括取出固定化脂肪酶和 /或分離并結(jié)晶反應(yīng)液，以得到所述多元醇酯的步驟，其中優(yōu)選所述脂 肪酶為亞羅解脂酵母脂肪酶。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述亞羅解脂酵母脂肪酶具有 SEQIDNO:l所示序列或者因一或多個氨基酸的取代、缺失、插入和 /或添加而與其在序列上有所不同、但仍保留了脂肪酶活性的變體。
10. 前a利要求任一項的方法得到的多元醇酯制劑。
11. 權(quán)利要求10所述多元醇酯制劑用作潤滑油基礎(chǔ)油的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型的多元醇酯制備方法，包括采用固定化脂肪酶，由一元脂肪酸和多元醇催化合成多元醇酯的步驟。本發(fā)明還涉及由此制備的多元醇酯制劑及其用作潤滑油基礎(chǔ)油的用途。
文檔編號C10M105/38GK101130796SQ20071012062
公開日2008年2月27日 申請日期2007年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日
發(fā)明者譚天偉, 娟 趙, 陳必強 申請人:北京化工大學