一種綠原酸脂肪酸酯的合成方法
2023-07-09 09:28:36
專利名稱：一種綠原酸脂肪酸酯的合成方法
技術領域：
本發明涉及一種利用脂肪酶催化合成綠原酸脂肪酸酯的方法，即綠原酸脂肪酸酯加工新工藝。
背景技術：
綠原酸廣泛存在植物中，如葵花籽、水果(如蘋果、梨、葡萄)、蔬菜(如土豆)、大豆、小麥等。人們在日常生活中，都能從食用的糧食、蔬菜、水果和果汁中攝取一定量的綠原酸類物質。綠原酸具有廣泛的生物活性，具有抗菌、抗病毒、保肝利膽、抗腫瘤、降血壓、降血脂等作用。現代科學對綠原酸生物活性的研究已深入到食品、保健、醫藥和日用化工等多個領域。但綠原酸的鄰二酚羥基結構不穩定，高溫加熱易氧化分解，鹼性條件下也可發生水解。綠原酸的生理功能雖然廣泛，具有較好的抗氧化、清除自由基及抗菌抗病毒等作用， 但由於其極性大、油水分配係數低等的限制，其發揮作用的應用範圍有限，且生物膜透性較差、於體內能被酯酶滅活，生物利用度較低、抗菌作用並不強，從而降低了綠原酸的整體功能活性。目前對綠原酸進行分子修飾以增強其穩定性和脂溶性的報導尚少。對於酚酸類的化學改性法最常見是對其進行酯化，如直接酯化法、酯交換法及醯氯法等。脂肪酶作為生物催化劑催化反應條件溫和，產物顏色淺，副產物少且具有專一性， 利於生產高質量的脂溶性化合物。尤其是近年來在脂溶性產品生產中的應用，對生產綠色環保燃料，建設環境友好型社會，解決我國日益嚴重的能源問題，有著重要的現實意義和經濟效益。目前綠原酸酯基本採用化學法反應，寧正祥等以三乙胺(TEA)為催化劑，對綠原酸進行月桂醯氯醯化，化學法製備了綠原酸月桂酸酯。但綠原酸在鹼性溶劑中易氧化；化學反應沒有選擇性，導致副反應增多，對後續分離純化帶來麻煩。在酶常規催化過程中，由於綠原酸在脂肪醇反應溶劑中的溶解性較小，反應速度慢，效率較低，降低了脂肪酶的催化速率。
發明內容
針對上述問題，發明人採用首先化學合成綠原酸甲酯(綠原酸甲酯在脂肪醇中溶解性要大於綠原酸在脂肪醇中溶解性)，接著綠原酸甲酯在脂肪酶催化作用下與脂肪醇進行醯化反應的方法，分步進行提高催化效率。本發明採用的技術方案是一種綠原酸脂肪酸酯的合成方法，所述方法為(1)0. 035 0. 05mol/L的綠原酸的甲醇溶液中加入離子交換樹脂Amberlite IR120H，所述離子交換樹脂的用量以綠原酸的甲醇溶液的體積計為0. 035 0. 05g/mL,並加入分子篩，分子篩的加入量以綠原酸的甲醇溶液的體積計為10-20mg/mL，在50-55°C溫度下攪拌反應6-10小時，反應結束後反應液後處理製得綠原酸甲酯；(2)步驟(1)製得的綠原酸甲酯加入脂肪醇中進行醯化反應，所述脂肪醇為辛醇或十二醇，加入NOVOZym435脂肪酶(來源於Cand id Antarctica B型脂肪酶固定於陰離子樹脂上，北京Novo Nordisk公司)，在氮氣保護下，在50°C溫度下攪拌反應48-76小時，反應結束後反應液分離處理製得所述綠原酸脂肪酸酯；所述脂肪醇的用量以綠原酸甲酯的物質的量計為178 358mL/mmol ；所述NOVOZym435脂肪酶的用量為脂肪醇質量的4 8%。
所述反應的方程式如下所述步驟(1)中，所述反應液後處理方法為反應結束後，反應液冷卻至室溫、過濾、濾液蒸除甲醇，加入氯仿萃取，取有機層採用無水硫酸鈉進行乾燥，過濾，濾液真空濃縮製得綠原酸甲酯。所述步驟O)中，所述反應液分離處理方法為反應結束後，反應液過濾，濾液使用萃取劑進行萃取，取有機層，蒸除溶劑，製得所述綠原酸脂肪酸酯；所述萃取劑為乙腈水溶液與正己烷的混合以體積比1 2 3的混合，所述乙腈水溶液中乙腈的體積濃度為 50%。本發明有益效果主要體現在1)綠原酸分子由於含有多個羥基而具有的水溶性，在其分子修飾後，長鏈脂肪酸的加入使得整個分子的脂溶性增加，可以大大改善和提高化學穩定性，包括抗氧化性和耐酸鹼性能，有利於生產和儲存期間的穩定性。2)通過化學合成綠原酸甲酯，提高了綠原酸在後續脂肪醇溶劑中的溶解性，增大了後續酶催化酯化反應的速度和效率；利用該兩步法合成綠原酸脂肪酸酯，催化反應轉化率可以達到90%以上，遠大於一步反應轉化率。
具體實施例方式下面以具體實施例來對本發明做進一步說明，但本發明的保護範圍不限於此。實施例1在500毫升玻璃容器中，將IOg離子交換樹脂Amberlite添加到200mL濃度為0. 05mol/L的綠原酸的甲醇溶液中，加入4g的分子篩在55°C溫度下攪拌反應6小時， 反應結束反應液冷卻至室溫、過濾、濾液蒸除甲醇，加入30mL氯仿萃取，取有機層用無水硫酸鈉進行乾燥，過濾，濾液真空濃縮製得綠原酸甲酯3. 45g。取上述得到的綠原酸甲酯20. 6mg (56 μ mol)，加入IOmL辛醇(密度=0. 83g/mL)和0.64g NOVOZym435脂肪酶(來源於Cand id antarcticaB型脂肪酶，固定於陰離子樹脂上，北京Novo Nordisk公司)進行醯化反應，在50°C反應溫度下攪拌反應48小時，反應過程通入氮氣來限制甲醇酯化副反應的發生。反應結束反應液過濾，濾液使用ISmL萃取劑進行萃取，取有機層，蒸除溶劑，製得綠原酸辛酯;3mg(HPLC檢測)；萃取劑為體積濃度50% 的乙腈水溶液與正己烷的混合以體積比1 2的混合。綠原酸醯化轉化率為93. 1%。實施例2在500毫升玻璃容器中，將IOg離子交換樹脂Amberlite添加到^OmL濃度為0. 035mol/L的綠原酸的甲醇溶液中，加入2. Sg的分子篩在50°C溫度下攪拌反應10小時，反應結束反應液冷卻至室溫、過濾、濾液蒸除甲醇，加入30mL氯仿萃取，取有機層用無水硫酸鈉進行乾燥，過濾，濾液真空濃縮製得綠原酸甲酯3. 52g。取上述得到的綠原酸甲酯20.611^(561111101)，加入201^十二醇(密度=0.82g/ mL)和0. 64g Novozym435脂肪酶(來源於Cand id Antarctica B型脂肪酶，固定於陰離子樹脂上，北京Novo Nordisk公司)進行醯化反應，在50°C反應溫度下攪拌反應76小時， 反應過程通入氮氣來限制甲醇酯化副反應的發生。反應結束反應液過濾，濾液使用18mL萃取劑進行萃取，取有機層，蒸除溶劑，製得綠原酸十二酯27. 0mg(HPLC檢測)；萃取劑為體積濃度50%的乙腈水溶液與正己烷的混合以體積比1 2的混合。綠原酸醯化轉化率為 92. 3%。比較例119.8mg綠原酸(56ymol)加入IOmL辛醇和0，64gNovozym4;35脂肪酶(來源於 Cand id antarcticaB型脂肪酶，固定於陰離子樹脂上，北京Novo Nordisk公司)進行醯化反應，在50°C反應溫度下攪拌反應96小時，反應過程通入氮氣來限制甲醇酯化副反應的發生。反應結束反應液過濾，濾液使用15mL萃取劑進行萃取，取有機層，蒸除溶劑，製得綠原酸辛酯16. 6mg(HPLC檢測)。萃取劑為體積濃度50%的乙腈水溶液與正己烷的混合以體積比1 2的混合。綠原酸醯化轉化率為63.6%。比較例219. 8mg 綠原酸(56 μ mol)加入 20mL 十二醇和 0. 64g Novozym435 脂肪酶(來源 TCand id antarcticaB型脂肪酶，固定於陰離子樹脂上，北京Novo Nordisk公司)進行醯化反應，在50°C反應溫度下攪拌反應118小時，反應過程通入氮氣來限制甲醇酯化副反應的發生。反應結束反應液過濾，濾液使用18mL萃取劑進行萃取，取有機層，蒸除溶劑，製得綠原酸十二酯21. ;3mg(HPLC檢測)；萃取劑為體積濃度50%的乙腈水溶液與正己烷的混合以體積比1 2的混合。綠原酸醯化轉化率為72%。將實施例1、2及對比例1、2的反應總時間與綠原酸轉化率列於下表1中，由表1 可以明顯看出，採用本發明方法的二步催化法合成綠原酸脂肪酸酯，催化反應轉化率可以達到90 %以上，而且反應用時大大減少。表1 二步反應與一步反應酶催化效果
權利要求
1.一種綠原酸脂肪酸酯的合成方法，其特徵在於所述方法為(1)0.035 0. 05mol/L的綠原酸的甲醇溶液中加入離子交換樹脂Amberlite IR120H， 所述離子交換樹脂的用量以綠原酸的甲醇溶液的體積計為0. 035 0. 05g/mL，並加入分子篩，分子篩的加入量以綠原酸的甲醇溶液的體積計為10-20mg/mL，在50-55°C溫度下攪拌反應6-10小時，反應結束後反應液後處理製得綠原酸甲酯；(2)步驟(1)製得的綠原酸甲酯加入脂肪醇中進行醯化反應，所述脂肪醇為辛醇或十二醇，加入NOVOZym435脂肪酶，在氮氣保護下，在50°C溫度下攪拌反應48-76小時，反應結束後反應液分離處理製得所述綠原酸脂肪酸酯；所述脂肪醇的用量以綠原酸甲酯的物質的量計為178 358mL/mmol ；所述NOVOZym435脂肪酶的用量為脂肪醇質量的4 8%。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟(1)中，所述反應液後處理方法為 反應結束後，反應液冷卻至室溫、過濾、濾液蒸除甲醇，加入氯仿萃取，取有機層採用無水硫酸鈉進行乾燥，過濾，濾液真空濃縮製得綠原酸甲酯。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟O)中，所述反應液分離處理方法為反應結束後，反應液過濾，濾液使用萃取劑進行萃取，取有機層，蒸除溶劑，製得所述綠原酸脂肪酸酯；所述萃取劑為乙腈水溶液與正己烷的混合以體積比1 2 3的混合，所述乙腈水溶液中乙腈的體積濃度為50%。
全文摘要
本發明公開了一種綠原酸脂肪酸酯的合成方法，所述方法採用兩步催化合成法，先合成綠原酸甲酯，接著綠原酸甲酯在脂肪酶催化作用下與脂肪醇進行醯化反應合成綠原酸脂肪酸酯，通過分步催化大大提高了催化效率，減少了反應時間，催化反應轉化率可以達到90％以上。
文檔編號C12P7/62GK102392057SQ20111028772
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者孫培龍, 邵平 申請人:浙江工業大學