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关键词：
白酒贮酒量,计算方法,贮酒罐
发表时间：
2013-01-16 16:27:39
新型温控离子液体介质中脂肪酶催化合成乙酸苯乙酯
吴子轩 | -> | 871| 2| 0.797922MB |温控离子液体,脂肪酶,乙酸苯乙酯,1,3-二(2-甲基丁基)咪唑六氟磷酸盐
摘要：设计合成了三种同分异构离子液体 1,3-二正戊基咪唑六氟磷酸盐 ([D(n-C5)Im]PF6)、1,3-二异戊基咪唑六氟磷酸盐([D(i-C5)Im]PF6) 和 1,3-二 (2-甲基丁基) 咪唑六氟磷酸盐 ([D(2-mb)Im]PF6). 以假单胞菌脂肪酶 Pseudomonas cepacial 催化合成乙酸苯乙酯为模型反应, 分别考察了反应介质对酶行为的影响. 结果发现, 酶在离子液体[D(2-mb)Im]PF6 中的活性及反应性能明显高于有机溶剂正己烷. 基于[D(2-mb)Im]PF6 离子液体的温控特点, 提出了一种高温反应与低温分离相结合的乙酸苯乙酯合成路线. 通过优化实验, 得到合成乙酸苯乙酯的最佳反应条件为: 30 mg 酶, 1.0 g 离子液体, 2% 含水量, 反应温度 35 oC, 反应时间48 h. 此时, 乙酸苯乙酯产率达 92.3%. 脂肪酶在[D(2-mb)Im]PF6 中的稳定性是在正己烷中的 7.4 倍, 且重复使用 10 次后催化活性没有明显降低. 此外, 采用圆二色谱和内源荧光光谱法研究了不同介质中脂肪酶结构的变化. 结果表明, 脂肪酶在[D(2-mb)Im]PF6 中有较大的氨基酸残基裸露程度和良好的二级结构稳定性.
乙酸苯乙酯为无色油状透明液体, 呈甜的玫瑰和蜂蜜香气, 存在于苹果、葡萄及茶叶中, 是一种常用的合成香料[1], 广泛应用于调制玫瑰、橙花、紫罗兰、野蔷薇以及果味香料中, 同时也是我国允许使用的食用香料. 以硫酸和磷酸等强酸为催化剂制备乙酸苯乙酯副反应多, 产品品质低下, 同时设备腐蚀严重. 因此, 开发一种绿色高效的乙酸苯乙酯生物合成方法具有重要的现实意义.
离子液体是一种环境友好的绿色溶剂, 可替代易挥发的有机溶剂应用于非水生物催化过程[2~6]. 离子液体与酶的作用比较复杂, 酶在离子液体中可能表现为活性的增加、保持或丧失[7~9]. 本课题组已成功开发出系列咪唑六氟磷酸盐类离子液体, 并应用于生物催化转酯合成反应. 研究表明, 离子液体中阳离子构型对酶行为影响较大[10,11], 在离子液体介质中酶表现出较高的稳定性和选择性, 有效抑制了副反应. 同时发现, 传统的离子液体甲基丁基咪唑六氟磷酸盐用于乙酸苯乙酯的生物合成时, 脂肪酶活性不高, 产率较低. 这可能是由于该离子液体咪唑环上烷基较小, 极性较大, 使得离子液体与酶的亲和性差,从而导致酶催化活性下降.
本文在咪唑环的 1,3 位同时引入两个戊基, 设计合成了三种 1,3-二戊基咪唑六氟磷酸盐的同分异构体离子液体, 即 1,3- 二正戊基咪唑六氟磷酸盐([D(n-C5)Im]PF6), 1,3- 二异戊基咪唑六氟磷酸盐([D(i-C5)Im]PF6) 和 1,3-二 (2-甲基丁基) 咪唑六氟磷酸盐 ([D(2-mb)Im]PF6), 并应用于假单胞菌 (Pseudomonascepacial, PCL) 脂肪酶催化合成乙酸苯乙酯反应. [D(2-mb)Im]PF6 (见图式 1) 在室温下呈固态(熔点为 57.3 oC), 温度高于 25 oC 时它可完全溶于 2-苯乙醇或乙酸苯乙酯, 低于 25 oC 又从体系中迅速析出. 因此, 本文利用[D(2-mb)Im]PF6 的温控特性, 提出一种高温反应和低温分离相结合的新路线.
离子液体是一种环境友好的绿色溶剂, 可替代易挥发的有机溶剂应用于非水生物催化过程[2~6]. 离子液体与酶的作用比较复杂, 酶在离子液体中可能表现为活性的增加、保持或丧失[7~9]. 本课题组已成功开发出系列咪唑六氟磷酸盐类离子液体, 并应用于生物催化转酯合成反应. 研究表明, 离子液体中阳离子构型对酶行为影响较大[10,11], 在离子液体介质中酶表现出较高的稳定性和选择性, 有效抑制了副反应. 同时发现, 传统的离子液体甲基丁基咪唑六氟磷酸盐用于乙酸苯乙酯的生物合成时, 脂肪酶活性不高, 产率较低. 这可能是由于该离子液体咪唑环上烷基较小, 极性较大, 使得离子液体与酶的亲和性差,从而导致酶催化活性下降.
本文在咪唑环的 1,3 位同时引入两个戊基, 设计合成了三种 1,3-二戊基咪唑六氟磷酸盐的同分异构体离子液体, 即 1,3- 二正戊基咪唑六氟磷酸盐([D(n-C5)Im]PF6), 1,3- 二异戊基咪唑六氟磷酸盐([D(i-C5)Im]PF6) 和 1,3-二 (2-甲基丁基) 咪唑六氟磷酸盐 ([D(2-mb)Im]PF6), 并应用于假单胞菌 (Pseudomonascepacial, PCL) 脂肪酶催化合成乙酸苯乙酯反应. [D(2-mb)Im]PF6 (见图式 1) 在室温下呈固态(熔点为 57.3 oC), 温度高于 25 oC 时它可完全溶于 2-苯乙醇或乙酸苯乙酯, 低于 25 oC 又从体系中迅速析出. 因此, 本文利用[D(2-mb)Im]PF6 的温控特性, 提出一种高温反应和低温分离相结合的新路线.
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