一种无溶剂体系酶促合成阿魏酸甘油酯的方法

摘要

本发明涉及一种无溶剂体系酶促合成阿魏酸甘油酯的方法，包括：(1)将阿魏酸、醋酸乙烯酯和醋酸汞加入容器中，搅拌后缓慢滴加浓硫酸，在77－82℃下回流，冷却；(2)向上述溶液中加入无水醋酸钠，搅拌后静置，过滤；(3)将步骤(2)物质减压出过量的醋酸乙烯酯，得到黄色油状液体，纯化得到阿魏酸乙烯酯；(4)阿魏酸乙烯酯与甘油按照摩尔比为1∶10－15在生物催化剂皱褶假丝酵母脂肪酶催化下反应，温度65℃－80℃，得到阿魏酸甘油酯。本发明制备方法反应条件温和、安全，具有反应时间短，产率高等优点，同时，因为不用有机溶剂而大大减少能量的消耗及对环境的污染。

说明书

技术领域

本发明属阿魏酸甘油酯的制备领域，特别是涉及一种无溶剂体系酶促合成阿魏酸甘油酯的方法。

背景技术

阿魏酸(Ferulic acid)化学名称为4-羟基-3-甲氧基苯丙烯酸，广泛存在于麦麸、米糠中。近几年在药理药效方面的研究发现了许多阿魏酸及衍生物的生物活性，因而在医药、保健品、化妆品原料和食品添加剂方面有着广泛的用途。

阿魏酸亲水性较强而妨碍了其在油品中的应用。将阿魏酸通过酯键连接到油酸甘油酯上得到阿魏酸油酸甘油酯，它既保持了阿魏酸的生理活性和油酸甘油酯的独特优势，同时也克服了阿魏酸分子本身亲水性强而难以油品中发挥其功效的弊端，这样就可以应用在食品、药品及化妆品行业作为新型天然油脂抗氧化剂和紫外吸收剂。

2003年美国的JosephA.laszlo等人用Novoy435催化阿魏酸乙酯和富含甘油三脂的大豆油的转酯反应，采用连续反应的方式，当底物的摩尔比为1∶1时有40％的阿魏酸乙酯发生反应合成了阿魏酸甘油酯，且其有很强的抗紫外线能力和不溶水的特性。由于采用生物催化的方法合成的产品无任何毒性和副作用被称为绿色防晒剂，又因为采用固定化酶增加其被利用的次数减少反应时间大大降低了成本，适用于工业方面的应用引起了重视。然而整个反应进行144小时以上，而且反应介质甲苯的毒性造成整个后处理复杂，增加了生物工程下游技术的成本。采用化学法合成阿魏酸甘油酯也遇到了巨大的障碍：化学合成法副产物多、产物转化率低、剧烈的反应条件常常会破坏天然化合物的结构。另外，大量的在化学法合成过程中使用的反应介质和分离中所用的溶剂常常会造成严重的环境污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无溶剂体系酶促合成阿魏酸甘油酯的方法，该制备方法反应条件温和、安全，具有反应时间短，产率高等优点。

本发明一种无溶剂体系酶促合成阿魏酸甘油酯的方法，其反应式为：

本发明的一种无溶剂体系酶促合成阿魏酸甘油酯的方法，包括：

(1)将3.89g-4.5g阿魏酸、68mL-75ml醋酸乙烯酯和0.22g-0.3g醋酸汞加入150mL烧瓶中，搅拌30min-60min后缓慢滴加0.2-0.4mL浓硫酸，浓硫酸滴加完毕后，在77-82℃下回流3-5小时；

(2)反应结束后冷却，加入2.0g-2.5g无水醋酸钠，充分搅拌后静置，过滤，得到黄色透明澄清的液体；

(3)减压出过量的醋酸乙烯酯，得到黄色油状液体，纯化得到阿魏酸乙烯酯；

(4)步骤(3)阿魏酸乙烯酯与甘油在生物催化剂皱褶假丝酵母脂肪酶(Lipase acrylic resinfrom Candida antarctica)催化下反应(PH＝8.0)，温度65℃-80℃，得到阿魏酸甘油酯，其中生物催化剂皱褶假丝酵母脂肪酶的添加量为15％阿魏酸乙烯酯的量(w/w)。

所述步骤(1)中阿魏酸与醋酸乙烯酯的物质的量之比为1∶36-40，过量的醋酸乙烯酯作为溶剂。

所述步骤(1)中浓硫酸必须在未加热回流之前缓慢滴加。

所述步骤(3)中的纯化是硅胶柱层析纯化，溶剂是乙酸乙酯和石油醚，洗脱液比例是乙酸乙酯∶石油醚＝1∶9。

所述步骤(4)的阿魏酸乙烯酯与甘油的摩尔比为1∶10。

所述步骤(4)中的反应是70℃反应3h。

本发明利用阿魏酸乙烯酯为底物，通过旋转蒸发反应器进行反应，在减压的条件下，使副产物乙醛和水及时从反应体系排除，使整个反应向正反应方向进行，在反应3h时产率达到95％以上，同目前用阿魏酸乙酯作为底物与甘油酯反应得到阿魏酸甘油酯的方法相比大大减少了反应时间且大幅度提高了目标产物的产率。

本发明对Novoy435催化阿魏酸乙酯和油酸甘油酯的反应条件进行了相关的研究。在对各种溶剂体系条件下的催化反应的转化率进行研究后发现在无溶剂体系中Novoy435催化反应生成阿魏酸甘油酯的量最高。然而由于采用阿魏酸乙酯作为底物，整个反应一直存在动态的可逆反应中，反应时间长，产率较低。阿魏酸乙烯酯与阿魏酸乙酯相比，由于其具有的是烯酯键而不是酯键使其在反应过程中生成乙醛而不是乙醇，因而使整个反应成为不可逆反应，反应向生成阿魏酸甘油酯的方向进行，并由此加快了反应速度，增加了反应转化率。

有益效果

(1)本发明的制备方法温和，原料来源方便，便于工业化；

(2)快速制备了功能性化妆品阿魏酸甘油酯，与传统方法相比，反应时间明显缩短，产物产量得到极大的提高；

(3)在无溶剂体系中酶直接作用于底物，提高了底物和产物浓度以及反应选择性，纯化过程容易、步骤少、减少对环境的污染。

附图说明

图1是本发明的阿魏酸甘油酯的结构示意图；

图2是纯化后的阿魏酸乙稀酯薄层分析图；

图3是反应后阿魏酸甘油酯的薄层层析分析图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

(1)底物阿魏酸疏水化

3.89g阿魏酸与68mL醋酸乙烯酯在0.22g醋酸汞和0.2mL浓硫酸催化下，77℃-82℃回流加热并连续搅拌3h，反应结束后加入2.0g无水醋酸钠充分搅拌后静置，过滤，减压蒸馏出过量的醋酸乙烯酯得黄色油状液体即阿魏酸乙烯酯粗品。

(2)阿魏酸乙烯酯的柱层析纯化

纯化条件：装柱：取25～30g硅胶G，以石油醚为溶剂湿法装柱，控制流速为1滴/s。层析条件：采用分阶段洗脱的方法，洗脱液比例控制流速5min接流出液，洗脱剂组成为乙酸乙酯∶石油醚＝1∶9。每管5mL；每管样品取5μL按试管编号顺序在同一块薄层板上依次点样，用双波长薄层色谱扫描仪在波长为254nm下扫描并处理数据。合并阿魏酸乙烯酯峰范围内试管溶液，旋转蒸发后得到得到纯化后阿魏酸乙烯酯于棕色试剂瓶中保存待用。纯化前后薄层分析结果，见图2。从纯化前后的阿魏酸乙烯酯的薄层层析扫描图中可以看出通过硅胶柱层析后的阿魏酸乙烯酯满足后续反应的纯度需要。

(3)阿魏酸甘油酯的制备

酶催化催化反应在25mL的圆底烧瓶中，加入1.5mmoL阿魏酸乙烯酯，15.0mmoL甘油，220mg南极假丝酵母脂肪酶，70℃度下旋转蒸发仪上进行反应3h，反应过程中整个体系进行减压控制，压强保持在10mmHg。反应结束即得到终产物。反应后阿魏酸甘油酯的薄层层析分析图见图3。