一种利用微反应器酶促合成咖啡酸甲酯的方法
【专利摘要】本发明一种利用微反应器酶促合成咖啡酸甲酯的方法，涉及生物催化领域。制备步骤为：采用离子液体为反应介质，以脂肪酶为催化剂，由咖啡酸和甲醇在反应介质中经过微反应器反应制得，所述的咖啡酸在甲醇中的浓度为0.1~40g/L，咖啡酸在离子液体中的浓度为0.01~5g/L，反应温度为30~90℃，反应时间为0.05~5h，脂肪酶的用量为53~534g/L。该方法反应条件温和，对环境友好，克服了传统的以有机溶剂为反应介质催化合成底物溶解度较低的缺点，易于生产得率较高的咖啡酸甲酯。
【专利说明】一种利用微反应器酶促合成咖啡酸甲酯的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物催化领域，具体涉及一种微反应器条件下咖啡酸甲酯的脂肪酶促 合成方法。
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【背景技术】
[0003] 现有技术：咖啡酸甲酯，英文名称：Methyl caffeate，化学名称：（E)-甲基_3-(3， 4_二轻基）丙烯酸酯，分子式：CltlHltlO4,分子量：194. 18。
[0004] 近年来，咖啡酸烧基酯因其具有抑菌、抗氧化、抗肿瘤等药理活性〇/ 7矽仍.· 7你-775)和较好的脂溶性，已经被广泛运用到化妆 品、保健品、油脂含量较高的食品和制药行业中。其中咖啡酸甲酯是烷基链最短的咖啡酸烷 基酯之一。它来自抱茎寥和水茄提取物，分子极性适中，具有很强的抗炎、抗癌、利胆、抗病 毒、抗氧化和凝血等功效，对幼虫发育以及食量具有抑制作用 浙⑶579-5^)，而且也可以用于合成天然药物和食品添加剂的中间原料。目前，获 得咖啡酸甲酯的方法是提取法，然而，提取法因受其步骤繁琐、产率低等因素的限制而无法 实现大批量的制备。因此亟需寻找一种天然高效的合成用于食品添加剂以及制药中间体的 咖啡酸甲酯的方法。
[0005] 已报道的咖啡酸甲酯的制备方法大都以有机溶剂为反应介质，以传统的酸为催 化剂，在恒温震荡条件或其它辅助条件下进行酯化合成。Shin等人采用硫酸催化法催 化咖啡酸和甲醇醋化合成咖啡酸甲醋(AiocAewica/ 68 (12)， 反应 10 h后得率达到 71.0%。另外，文献（Journal of the Serbian Chemical Society, 2013，78 (7): 1023-1034)用对甲苯磺酸催化咖啡酸和甲醇合成咖啡酸甲酯， 反应4 h后产物得率为84. 0 %。专利CN 101585770 A的发明专利公开了一种用浓硫酸在 微波条件下催化咖啡酸和甲醇反应合成咖啡酸甲酯，反应4 min，收率为94%。然而传统的 酸催化法具有反应时间长、副产物过多、传统催化剂对设备的腐蚀性强、产品分离过程复杂 以及易挥发出污染环境的气体等缺点A· 之洲尽「7-力.· 7P7-77P)。因此，急需寻求出一种在温和条件下能够解决上述技术缺陷 的新型、绿色的反应介质和催化剂。近年来，以离子液体微反应溶剂，酶促酯化和转酯化合 成咖啡酸酯类化合物因其反应物污染小、条件温和、反应选择性强等优点受到越来越多的 关注。本课题组专利CN 103088078 A的发明公开了一种用脂肪酶进行转酯化合成咖啡酸 丙酯的方法，该方法反应条件温和，克服了传统的底物溶解度和脂肪酶催化合成效率低的 缺点，纯度可达94. 36%，为咖啡酸甲酯的合成打下良好的实验基础。然而，在传统的常规反 应器反应过程中，底物与酶的接触机会有限，导致反应时间较长，所以，有待寻求一种高效、 快速的咖啡酸甲酯的制备方法。
[0006] 随着材料科学、微纳米加工技术和微电子学所取得的突破性进展，微流控技术逐 渐应用到工业催化和药物合成领域 5?「75·似-7幻刃）。由于其优异的传质特性加速了反应过程(Zi 〇/? a GiA之伙紙6 〇你 7-75?力），微反应器能大大的缩短反应时间和提高产率。本课题组专利CN 103446971 A的发明专利公开了一种用微型填充床反应器中反应合成咖啡酸苯乙酯，温度为60 °C 的条件下反应2. 5 h，产物得率由传统间歇式反应器的85. 9%提高到99. 5% ;另有专利CN 103468754 A的发明专利公开了一种用微型填充床反应器中反应合成咖啡酸丙酯，将反应 时间由传统的24 h缩短为2.5 h，同时，产物的纯度更高，产率达99. 5%。这为咖啡酸甲酯 在微反应器中的合成提供了一定的技术支持和理论参考。然而，尚未见以离子液体为反应 溶剂，在微反应器中脂肪酶促咖啡酸和甲醇酯化合成咖啡酸甲酯的报道。
[0007] 综上，本发明的目的在于，针对有机溶剂存在污染严重等问题，提供一种绿色高效 的酶促反应体系，其中所采用的离子液体不仅能提高酶促反应的选择性，而且具有较高的 热稳定性、安全可靠。为效缩短反应时间，采用微型填充床反应器作为反应设备，这为今后 快速制备药物中间体-咖啡酸甲酯提供理论基础和技术支撑。
[0008]
【发明内容】
[0009] 解决的技术问题：为解决上述缺陷，本发明旨在提供一种酶促合成咖啡酸甲酯的 方法。该方法操作简便，反应时间短，反应条件温和，产物得率高，对环境友好，从而可以克 服传统的脂肪酶催化合成效率和底物溶解度低的缺点，易于生产高纯度咖啡酸甲酯，为推 动其在医药、食品等工业中的广泛应用具有重要意义。
[0010] 本发明酶促酯化合成咖啡酸甲酯的反应式：
【权利要求】
1. 一种利用微反应器酶促合成咖啡酸甲酯的方法，其特征在于按照下述步骤进行：以 离子液体为反应介质，脂肪酶为催化剂，将含有咖啡酸与甲醇的离子液体注入到微型填充 床反应器固载区域中，所述的咖啡酸在甲醇中的浓度为0. 1~80 g/L，咖啡酸在离子液体中 的浓度为0.01飞g/L，反应温度为3(T90 °C，反应时间为0.05飞h，脂肪酶的用量为53?534 g/L，在微型填充床反应器中完成反应，流速范围为0. 1~100 // L/min。
2. 根据权利要求1所述的一种利用微反应器酶促合成咖啡酸甲酯的方法，其特征在于 所述微型填充床反应器，由注射泵，反应器本体和接收器三部分通过塑料管连接而成，注射 泵调节注射器中反应液的流速；本体材料为聚二甲基硅氧烷，由反应板和盖板组成，反应板 中心设有固载区域，固载区域宽1 cm，深500 //m，长50 -200 mm，脂肪酶采用平铺的方式填 充于固载区域；固载区域两端设有进口和出口，插有不锈钢针，反应板和盖板固定好以后， 进口的不锈钢针链接塑料管，再连接注射器，出口的不锈钢针链接塑料管，再连接接收器。
3. 根据权利要求2所述的一种利用微反应器酶促合成咖啡酸甲酯的方法，其特征在于 所述反应板和盖板之间设有固定夹。
4. 根据权利要求1所述的一种利用微反应器酶促合成咖啡酸甲酯的方法，其特征在 于所述的离子液体为[Hmim][HS04]、[Bmim][Tf2N]、[Bmim][PF 6]、[Bmin][BF4]、[Emim] [TfOH]、[Toma]Cl、[Toma] [Tf2N]或[Omim] [BFJ。
5. 根据权利要求1所述的一种利用微反应器酶促合成咖啡酸甲酯的方法，其特征在于 所述脂肪酶为 Novozym 435、Lipozyme RM IM 或 Lipozyme TL IM。
【文档编号】C12P7/62GK104404091SQ201410657957
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】王俊, 王纱纱, 仰榴青, 吴向阳 申请人:江苏大学