[發明專利]一種在離子液體中酶催化合成脂肪族聚酯的方法

有效

• 申請號: 201210580444.8
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103074387A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 張敏;趙瑩;李成濤
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C12P7/62
• 分類號: C12P7/62;C08G63/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于脂肪族聚酯合成領域，具體涉及一種在離子液體中酶催化合成脂肪族聚酯的方法。

技術背景

近年來，具有良好生物降解性、生物相容性的脂肪族聚酯，受到國內外學者的廣泛關注。但是，傳統的化學合成方法存在有毒金屬催化劑殘留、高溫高壓、多伴有副反應發生等缺點，限制了脂肪族聚酯在食品包裝和醫用衛生領域的應用。

酶催化合成法與傳統的合成法相比，具有高活性、高選擇性、反應條件溫和、無毒性和酶可循環再利用等優點，隨著對生物酶制劑的開發和應用，酶催化合成脂肪族聚酯不僅為合成方法開辟一條新的途徑，同時又賦予了傳統合成方法不能得到的脂肪族聚酯新的功能。然而，酶催化合成存在產物相對分子質量低、催化劑活性不穩定的問題，特別是合成高熔點聚酯時需使用傳統有機溶劑來保證反應進行。

離子液體具有不揮發、熱穩定性好、結構可設計、可回收再利用等特點，而成為替代傳統有機溶劑的首選。然而，離子液體在應用過程中存在化學性質不夠穩定，易使金屬催化劑中毒，導致在離子液體中縮聚所得產物相對分子質量不高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的缺點，將生物酶和離子液體的優點相結合，提供一種在離子液體中酶催化合成脂肪族聚酯的方法，以達到提高聚酯產物的相對分子質量、提高酶催化活性與穩定性、催化劑與溶劑可回收再利用的效果。

為了實現上述目的，本發明方法的具體方案如下：

一種在離子液體中酶催化合成脂肪族聚酯的方法，包括如下步驟：

a）將酶、二元酸或二元酸酯、二元醇、蒸餾水加入反應器，攪拌，在溫度為45℃~100℃下進行常壓反應1~5小時后，減壓反應1~5小時；

b）恢復常壓，向步驟a）中的反應體系中加入離子液體和蒸餾水，繼續反應1~5小時后開始減壓，真空度上升至-600~-750mmHg，反應5~48h，結束反應；

c）產物過濾，回收酶；過濾后的濾液倒入甲醇、乙醇、丙酮或水中，沉淀并抽濾，濾液與甲醇、乙醇、丙酮或水的體積比為1:1~10；濾餅用甲醇、乙醇、丙酮或水洗滌后在25~60℃下真空干燥，即得產物脂肪族聚酯；

步驟a）中所述酶為南極假絲酵母脂肪酶、豬胰脂肪酶、洋蔥假單胞菌脂肪酶、角質酶及其固定化酶；

步驟a）中所述二元酸或二元酸酯為C2~C10二元酸或C2~C10二元酸酯；

步驟a）中所述二元醇為C2~C10二元醇。

本發明進一步的改進在于：步驟a）中，二元酸或二元酸酯與二元醇的摩爾比為（5~18）：（6~20）；所述酶的質量為加入二元酸或二元酸酯與二元醇的質量之和的0.05~100%；所述蒸餾水的質量為加入二元酸或二元酸酯與二元醇的質量之和的0.01~20%。

本發明進一步的改進在于：步驟a）中，所述酶的質量為加入二元酸或二元酸酯與二元醇的質量之和的25~100%；所述蒸餾水的質量為加入二元酸或二元酸酯與二元醇的質量之和的0.5~5%。

本發明進一步的改進在于：步驟a）中所述減壓反應的壓力為-300~-600mmHg。

本發明進一步的改進在于：步驟b）中所述離子液體的陰離子基團為Br^-、HSO₄^-、BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-或NO₃^-中一種，陽離子基團為[BPy]、[HNEt₃]、[BMim]或[MMim]中一種。

本發明進一步的改進在于：步驟b）中，所述離子液體的質量為加入二元酸或二元酸酯與二元醇的質量之和的0.2~10倍；所述蒸餾水的質量為加入二元酸或二元酸酯與二元醇的質量之和的0.01~10%。

本發明進一步的改進在于：步驟b）中，所述離子液體的質量為加入二元酸或二元酸酯與二元醇的質量之和的2~10倍；所述蒸餾水的質量為加入二元酸或二元酸酯與二元醇的質量之和的0.05~5%。

本發明進一步的改進在于：步驟b）中所述真空度上升至-600~-750mmHg所用時間為0.5~5h。

本發明進一步的改進在于：所述方法還包括以下步驟：d）沉淀并抽濾后所剩濾液進行減壓蒸餾，回收離子液體。

本發明進一步的改進在于：步驟d）中所述減壓蒸餾的溫度在40~180℃，真空度為-450~-750mmHg。