專利名稱：一種轉(zhuǎn)酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制藥技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種藥物合成工藝，具體地說是涉及一種轉(zhuǎn)酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法。
背景技術(shù)：
咖啡酸苯乙酯，英文名為Caffeic acid phenethyl ester (CAPE),化學(xué)名為3-(3'，4' -二羥基苯基)-2-丙烯酸苯乙醇酯，是蜂膠中最重要的活性成分之一。研究表明，咖啡酸苯乙酯具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、治療糖尿病等多種生物活性(Pharmacological Research, 2009, 60:270-276),在醫(yī)藥、食品以及保健品等領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，弓丨起人們越來越多的關(guān)注。從天然植物中分離提取咖啡酸苯乙酯，這類方法通常需要使用大量有機(jī)溶劑，且耗時(shí)費(fèi)力，生產(chǎn)效率低?；瘜W(xué)法合成咖啡酸苯乙酯，工藝復(fù)雜，而且使用的酸堿催化劑容易對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，并且反應(yīng)過程中副產(chǎn)物多，不利于產(chǎn)物的分離，增加了后期分離純化的成本(Journal of Biotechnology, 2010，148:133-138)。目前,生物合成法是公認(rèn)的制備咖啡酸苯乙酯最有前景的方法。已有報(bào)道在異辛烷體系中，用NOVOZym435脂肪酶催化合成咖啡酸苯乙酯，其產(chǎn)物產(chǎn)量可達(dá)90%左右。但是，該過程中使用了有機(jī)溶劑，對環(huán)境的污染大
(New Biotechnology, 2010，27:89-93)。近年來,一種新型的綠色介質(zhì)-離子液體引起了
人們的廣泛關(guān)注。離子液體是指在室溫或接近室溫下呈現(xiàn)液態(tài)的、完全由陰離子和陽離子所組成的鹽。與傳統(tǒng)溶劑相比，其具有蒸汽壓小、揮發(fā)性低、溶解性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能夠增強(qiáng)酶的穩(wěn)定性和促進(jìn)酶促反應(yīng)速率(Bioresource Technology, 2013，128:156-163)。Ha SH報(bào)道了在離子液體[EMM] [TF2N]中，用脂肪酶NOVOZym435催化咖啡酸和苯乙醇直接酯化合成咖啡酸苯乙酯，其底物咖 啡酸濃度為12mM，反應(yīng)48h后得率可達(dá)92% (Bioprocessand Biosystems Engineering, 2012, 1-2:235-240)。然而，Wang J 等也在離子液體[EMIM][TF2N]中直接酯化合成咖啡酸苯乙酯，咖啡酸濃度為50mM，48h后得率為64%。這些結(jié)果表明，脂肪酶催化咖啡酸和苯乙醇酯化合成咖啡酸苯乙酯的制備方法雖然產(chǎn)物專一性強(qiáng)，但是反應(yīng)時(shí)間長，且底物溶解度低(若提高底物濃度，則產(chǎn)率明顯降低)。因此，急需開發(fā)出一種省時(shí)高效生物合成咖啡酸苯乙酯的新方法。酯交換(或轉(zhuǎn)酯化)反應(yīng)能夠增大底物的溶解度，提高反應(yīng)效率，縮短反應(yīng)時(shí)間。采用咖啡酸的低碳脂肪醇酯代替咖啡酸，所產(chǎn)生的低級脂肪醇容易揮發(fā)，有助于酶促可逆反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，同時(shí)也消除了直接酯化過程中產(chǎn)生的水對酶活性的抑制作用(BioresourceTechnology, 2009, 12:2896-2901);咖啡酸本身是個(gè)良好的天然抗氧化劑，在反應(yīng)體系中很不穩(wěn)定，而采用咖啡酸低碳脂肪醇酯代替咖啡酸提高了底物的熱穩(wěn)定性，并極大地增大了在反應(yīng)體系中的溶解度。然而，利用咖啡酸的低碳烷基酯與苯乙醇的脂肪酶催化轉(zhuǎn)酯化合成方法尚未見報(bào)道
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和缺陷，為實(shí)現(xiàn)綠色高效地獲得咖啡酸苯乙酯，提供一種轉(zhuǎn)酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法。本發(fā)明的方法是以離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，脂肪酶為催化劑，利用咖啡酸的低碳烷基酯與苯乙醇的轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)合成咖啡酸苯乙酯。該方法有利于提高底物溶解度，提高酶促反應(yīng)效率，操作簡便，對環(huán)境友好，易于大量制備高純度產(chǎn)物。另外，由于離子液體的可調(diào)和可塑性，通過選取與反應(yīng)介質(zhì)不相溶的萃取劑來萃取咖啡酸苯乙酯，有利于今后的工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的所采取的具體技術(shù)方案是:—種轉(zhuǎn)酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法，以離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，脂肪酶為催化劑，由咖啡酸烷基酯與苯乙醇在離子液體中反應(yīng)制得。按照咖啡酸烷基酯與苯乙醇摩爾比為1:1-40加入反應(yīng)物，按照咖啡酸烷基酯與脂肪酶的質(zhì)量比1:1-40加入脂肪酶，按照苯乙醇與離子液體的體積比為1:5-50加入離子液體，反應(yīng)溫度范圍為40_90°C，振蕩轉(zhuǎn)速120-300rpm，反應(yīng)時(shí)間范圍為10_72h。所述的咖啡酸烷基酯為:咖啡酸甲酯、咖啡酸乙酯、咖啡酸丙酯、咖啡酸異丙酯、咖啡酸丁酯、咖啡酸戊酯、咖啡酸異戊酯、咖啡酸己酯、咖啡酸庚酯、咖啡酸辛酯中的任一種。所述的脂肪酶為:Novozym435、LipozymeTLIM、Lipozyme RMIM、東京豬胰脂肪酶、阿拉丁脂肪酶、工業(yè)級脂肪酶、Sigma豬胰脂肪酶中的任一種。所述的離子液體的陰離子有[Tf2N]'[HSO4]' [BF4]' [PF6]'
_、[Cl]_，陽離子有[Emim]+、[Bmim]+、[Hmim]+、[[Omim]+、[TOMA]+。所述離子液體由上述的陰陽離子中的各一種1:1配合而成。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:1、本發(fā)明在咖啡酸苯乙酯的生物合成過程中，以離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，用轉(zhuǎn)酯化的方法來制備，該方法操作簡單，反應(yīng)條件溫和，對環(huán)境友好，反應(yīng)時(shí)間短，產(chǎn)物得率高，克服了直接酯化時(shí)底物的溶解度低和底物利用率低的缺點(diǎn)。2、本發(fā)明整個(gè)反應(yīng)過程中副產(chǎn)物少，利于產(chǎn)物分離，便于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，具有良好的市場應(yīng)用前景。
圖1為本發(fā)明的合成反應(yīng)流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明實(shí)施例中使用HPLC法檢測酶促合成產(chǎn)物咖啡酸苯乙酯。色譜條件:色譜柱為 Alltima C18(250X4.6mm，5 μ m)，流動(dòng)相為乙腈:0.5% 冰醋酸(V: V) = 50:50，流速 ImL/min,柱溫為30°C，檢測波長為325nm，進(jìn)樣量為20 μ L。其中，產(chǎn)物咖啡酸苯乙酯得率的計(jì)算方法:
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法，其特征在于以離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，月旨肪酶為催化劑，由咖啡酸烷基酯與苯乙醇在離子液體中反應(yīng)制得，按照咖啡酸烷基酯與苯乙醇摩爾比為1:1-40加入反應(yīng)物，按照咖啡酸烷基酯與脂肪酶的質(zhì)量比1:1-40加入脂肪酶，按照苯乙醇與離子液體的體積比為1:5-50加入離子液體，反應(yīng)溫度為40-90°C，振蕩轉(zhuǎn)速為120-300rpm，反應(yīng)時(shí)間為10_72h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法，其特征在于所述的咖啡酸烷基酯為:咖啡酸甲酯、咖啡酸乙酯、咖啡酸丙酯、咖啡酸異丙酯、咖啡酸丁酯、咖啡酸戊酯、咖啡酸異戊酯、咖啡酸己酯、咖啡酸庚酯、咖啡酸辛酯中的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法，其特征在于所述的脂肪酶為:Novozym435、Lipozyme TLIM、Lipozyme RMIM、東京豬胰脂肪酶、阿拉丁脂肪酶、工業(yè)級脂肪酶、Sigma豬胰脂肪酶中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法，其特征在于所述的離子液體由陰離子和陽離子配合而成，配合比為:陰離子:陽離子=1:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種轉(zhuǎn)酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法，其特征在于所述的陰離子為[Tf2N]' [HSO4]' [BF4]' [PF6]'
_、[Cl]_中的一種，所述的陽離子為[Emim]+、[Bmim] +、[Hmim]+、[[Omim]+、[TOMA]+ 中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法，以離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，脂肪酶為催化劑，由咖啡酸烷基酯與苯乙醇在離子液體中反應(yīng)制得，按照咖啡酸烷基酯與苯乙醇摩爾比為1:1-40加入反應(yīng)物，按照咖啡酸烷基酯與脂肪酶的質(zhì)量比1:1-40加入脂肪酶，按照苯乙醇與離子液體的體積比為1:5-50加入離子液體，反應(yīng)溫度為40-90℃，振蕩轉(zhuǎn)速為120-300rpm，反應(yīng)時(shí)間為10-72h。本發(fā)明的轉(zhuǎn)酯化方法以離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，能夠增大底物和產(chǎn)物的溶解度，提高酶的催化效能和反應(yīng)效率，縮短反應(yīng)時(shí)間，操作簡單，條件溫和，產(chǎn)品得率高，對環(huán)境友好，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號C12P7/62GK103173502SQ20131006692
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者王俊, 張磊霞, 肖維, 顧雙雙, 吳福安 申請人:江蘇科技大學(xué)