一种2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发属于生物技术领域，涉及一种2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯及其制备方法，尤其涉及一种利用脂肪酶催化制备2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯的方法及制备得到的2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯。
【背景技术】
[0002]2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯是一种高效、低毒、低残留且对杂草无抗药性，对环境友好的广谱性除草剂。随着无公害农产品在我国大力推行实施，对苯氧羧酸这类环境友好，低毒以及低残留的除草剂及其绿色生产的研究显得格外重要。
[0003]目前，据公开的文献报道2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯主要还是通过化学法生产的。江苏省农药研究所的严传鸣等(严传鸣等，2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯的制备，化工时刊，2000，(11):47-48)以2-甲基-4-氯苯氧乙酸为原料经酰氯和酯化两步反应制得2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯。CN 102295561A公开了一种2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯的制备工艺，该工艺以氯乙酸为原料经多步化学反应获得2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯。这两种工艺中分别用盐酸和浓硫酸作为催化剂来制备2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯，其中酸的使用会对环境造成一定的污染，且增加后续处理的碱水的用量，不易于减排。另外，这两种工艺均需要在反应温度较高的反应釜中进行，这也不易于节能。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中制备2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯方法中的不足，本发明提供了一种2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯及其制备方法。该发明主要通过具有高催化活性的脂肪酶催化异辛醇和2-甲基-4-氯苯氧乙酸的酯化反应，在常温常压的条件下一步反应制备甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯，使得制备2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯这一过程经济可行，成本低，易产业化。
[0005]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]第一方面，本发明提供了一种2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯的制备方法，所述方法包括以下步骤:
[0007](1)用脂肪酶催化剂催化异辛醇和2-甲基-4-氯苯氧乙酸发生酯化反应；
[0008](2)步骤(1)中酯化反应后得到的混合物进行分离处理，得到2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯。
[0009]其中，该制备方法中对所采用的原料异辛醇和2-甲基-4-氯苯氧乙酸无特殊限制，即任何常规的异辛醇和2-甲基-4-氯苯氧乙酸均可用来制备2-甲基-4-氯苯氧乙酸异辛酯，且异辛醇和2-甲基-4-氯苯氧乙酸的制备方法均为本领域中的现有技术。
[0010]作为本发明的优选方案，步骤(1)中所述脂肪酶催化剂为固定脂肪酶催化剂或游离脂肪酶催化剂。
[0011]作为本发明的优选方案，所述固定脂肪酶催化剂中的脂肪酶为南极假丝酵母细胞外脂肪酶。
[0012]其中，南极假丝酵母细胞外脂肪酶(Candida Antarctica)对异辛醇和2_甲基-4-氯苯氧乙酸的酯化反应具有较高的催化活性，将其固定在多种不同性质的载体上制备得到的固定脂肪酶催化剂有效地提高了基质和酶上载的比率，并且固定脂肪酶催化剂易于分离，能够重复多次利用，使得该制备方法成本更低，更为经济可行。
[0013]优选地，所述固定脂肪酶催化剂的制备方法为:将脂肪酶用缓冲液溶解后制得酶溶液，向所得酶溶液中加入固定化载体进行固定化，然后进行分离，分离得到的固体经真空冷冻干燥即得固定脂肪酶催化剂。
[0014]本发明虽然给出了固定脂肪酶催化剂的制备方法，但并不仅限于采用该制备方法，其他制备固定脂肪酶催化剂的方法同样适用，包括用同种载体采用不同的固定方法来制备，或者是不同载体采用相同的固定方法来制备，再者是不同的载体采用不同的固定方法来制备。
[0015]优选地，所述缓冲液为pH为5?9的磷酸缓冲液。
[0016]优选地，所述固定化载体为树脂、硅藻土或磁性粒子中任意一种，所述组合典型但非限制性的实例有树脂和硅藻土的组合，硅藻土和磁性粒子的组合，树脂、硅藻土和磁性粒子的组合等，优选为磁性粒子。
[0017]所述磁性粒子为磁性纳米粒子，其具有表面积大、在外磁场作用下易于分离便于连续化操作和重复利用的特点。
[0018]优选地，所述树脂为孔径为50?200nm的树脂，其孔径可为50nm、70nm、lOOnm、130nm、150nm、170nm或200nm等；所述树脂为非极性和/或中极性的树脂，其中非极性树脂例如聚苯乙烯类树脂聚，中极性树脂例如聚丙烯酸酯类树脂，还可以采用非极性树脂和中极性树脂的混合物作为载体。
[0019]优选地，所述磁性粒子为Fe304和/或以Fe 304为磁核表面带有功能基团的复合材料，其中以Fe304为磁核表面带有功能基团的复合材料，其功能基团可为_順2或-C00H等。
[0020]优选地，所述固定化载体的用量为1000?50000活力单位/每克载体，例如1000活力单位/每克载体、10000活力单位/每克载体、20000活力单位/每克载体、30000活力单位/每克载体、40000活力单位/每克载体或50000活力单位/每克载体等。本发明以上述固定化载体的用量为较优选择，但并不限于上述范围，本领域技术人员可根据实际需要进行选择。
[0021]优选地，所述游离脂肪酶催化剂为南极假丝酵母细胞外脂肪酶。
[0022]作为本发明的优选方案，步骤(1)中的肪酶催化剂为固定脂肪酶催化剂时，其用量以反应体系的总体积为基准为1?1000mg/mL，例如lmg/mL、100mg/mL、200mg/mL、300mg/ml、400mg/mL、500mg/mL、600mg/ml、700mg/mL、800mg/mL、900mg/ml 或 1000mg/mL 等，优选为1?50mg/ml，进一步优选为2?10mg/ml。
[0023]优选地，所述步骤(1)中的肪酶催化剂为游离脂肪酶催化剂时，其用量以反应体系的总体积为基准为 0.001 ?100mg/ml，例如 0.001mg/ml、0.01mg/ml、0.lmg/ml、lmg/ml、10mg/ml、20mg/ml、30mg/ml、40mg/ml、50mg/ml、60mg/ml、7Omg/ml、80mg/ml、90mg/ml 或lOOmg/ml等，优选为0.01?20mg/ml，进一步优选为0.1?10mg/ml，更进一步优选为0.5?2mg/mlο
[0024]其中，反应体系的总体积是指用于酯化反应中所有原料(不包括脂肪酶催化剂)的总体积。
[0025]作为本发明的优选方案，步骤⑴中异辛醇和2-甲基-4-氯苯氧乙酸的摩尔比为(1 ?10): (10 ?1)，例如 1:10、1:4、1:6、2:9、2:7、3:8、3:5、4:7、5:6、6:5、7:4、8:1 或 10:1等，优选为(1?5): (5?1)，进一步优选为(1?2): (2?1)，更近一步优选为1:1.2 ;本发明中异辛醇和2-甲基-4-氯苯氧乙酸的摩尔比并不仅限于此范围，但以所给范围作为较优选择，本领域技术人员根据实际反应条件进行适应性调整。
[0026]作为本发明的优选方案，步骤(1)中酯化反应的反应温度为15?50°C，例如15°C、20°C、25°C、30°C、35°C、40°C、45°C或 50°C等，优选为 25 ?45°C，进一步优选为 30 ?40°C，更进一步优选为40°C;本发明中酯化反应的反应温度并不仅限于此范围，但以所给范围作为较优选择，本领域技术人员根据实际反应条件进行适应性调整。
[0027]优选地，步骤(1)中酯化反应的反应时间为4?12011，例如411、1011、2011、4011、6011、80h、100h或120h等；本发明中酯化反应的反应时间依多种因素而定，并不仅限于此范围，但以所给范围作为较优选择，本领域技术人员可以通过常规实验来确定合适的反应时间，例如通过对取自反应体系中少量样品用色谱来监测反应过程。
[0028]作为本发明的优选方案，步骤(1)中酯化反应在非水相溶剂中进行。
[0029]优选地，所述非水相溶剂为烃类混合溶剂，优选为甲苯、二甲苯或乙醚中任意一种或至少两种的组合，或者甲苯、二甲苯或乙醚与其他可互溶的烃类溶剂组成的混合溶剂，进一步优选为甲苯；本发明中的非水相溶剂以所给溶剂作为较优选择，但并不局限于所给物质。
[0030]作为本发明的优选方案，步骤(1)中酯化反应过程中添加吸水剂。
[0031]优选地，所述吸水剂为盐/盐水化合物形成的盐对、硅胶和/或分子筛中任意一种或至少两种的组合，其中所述盐/盐水化合物形成的盐对可为Na2S04/Na2S04.10H20。