[發(fā)明專利]一種利用氧化硅納米孔道內(nèi)的吸附水增強(qiáng)固定化酶催化合成己酸乙酯的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711309168.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN108203711B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海東;陳佳;申渝;胡玥玥;鄒余
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶工商大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N11/14
• 分類號(hào): C12N11/14;C12P7/62
• 代理公司: 重慶強(qiáng)大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 王典彪

本發(fā)明屬于含氧有機(jī)化合物的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種利用氧化硅納米孔道內(nèi)的吸附水增強(qiáng)固定化酶催化合成己酸乙酯的方法，包括以下步驟：(1)準(zhǔn)備氧化硅材料：氧化硅材料具有二維排列的納米孔道結(jié)構(gòu)，納米孔道內(nèi)含有吸附水，納米孔道呈高度有序排列的特點(diǎn)；(2)制備固定化酶；(3)催化合成己酸乙酯：以無(wú)水環(huán)己烷為溶劑，固定化酶為催化劑，加入已酸和乙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在32?38℃；所述固定化酶的用量為48?55g/L，己酸濃度為0.28?0.35mol/L，己酸與乙醇的摩爾比為1:1.8?2。與游離酶催化的己酸乙酯合成反應(yīng)相比，同樣都是在不另外加水條件下，使用本方法催化己酸乙酯的合成的活性催化明顯提高，己酸乙酯產(chǎn)量可以得到顯著的提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于含氧有機(jī)化合物的制備技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種利用氧化硅納米孔道內(nèi)的吸附水增強(qiáng)固定化酶催化合成己酸乙酯的方法。

背景技術(shù)

己酸乙酯是一種非常重要的精細(xì)化學(xué)品，能用作有機(jī)溶劑、用于有機(jī)合成、配制人造香精等，用途廣泛。生物酶法合成己酸乙酯具有反應(yīng)條件溫和、活性高、副反應(yīng)少、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。酶催化反應(yīng)條件溫和、選擇性好、產(chǎn)品性質(zhì)好，但游離酶在有機(jī)溶劑內(nèi)存在分散不均，易聚集成團(tuán)等問(wèn)題，從而導(dǎo)致酶的催化效率不高，且難以回收。利用游離酶催化己酸和乙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，游離酶易積聚成團(tuán)導(dǎo)致催化效率不高。游離酶必須在反應(yīng)體系中存在一定量的水的情況下才能表現(xiàn)出比較好的催化活性，在不加水的反應(yīng)體系中，游離酶催化己酸和乙醇的酯化反應(yīng)的催化活性很低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用氧化硅納米孔道內(nèi)的吸附水增強(qiáng)固定化酶催化合成己酸乙酯的方法，與游離酶催化的己酸乙酯合成反應(yīng)相比，都在不加水的反應(yīng)體系中，使用該固定化酶催化合成已酸乙酯的效果明顯提高，己酸乙酯產(chǎn)量得到顯著的增加。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的基礎(chǔ)方案為：一種利用氧化硅納米孔道內(nèi)的吸附水增強(qiáng)固定化酶催化合成己酸乙酯的方法，包括以下步驟：

（1）準(zhǔn)備氧化硅材料：所述氧化硅材料具有二維排列的納米孔道結(jié)構(gòu)，納米孔道內(nèi)含有吸附水；納米孔道的孔徑為6.5-8nm，比表面積為900-1000cm²g^-1，孔容為1.2-1.5cm³g^-1；

（2）制備固定化脂肪酶：采用步驟（1）的氧化硅材料作為載體制備固定化脂肪酶；

（3）催化合成己酸乙酯：以無(wú)水環(huán)己烷為溶劑，固定化脂肪酶為催化劑，加入已酸和乙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在32-38℃，攪拌速度控制在為95-105r/min；所述固定化脂肪酶的用量為48-55g/L，己酸濃度為0.28-0.35mol/L，己酸與乙醇的摩爾比為1:1.6-2。

本技術(shù)方案中的氧化硅材料具有二維排列的納米孔道，納米孔道內(nèi)含有豐富的吸附水，發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這些吸附水具有增強(qiáng)用于催化己酸、乙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)的固定化脂肪酶的催化活性的作用。利用該氧化硅材料作為載體制備得到的固定化脂肪酶，在不另外加水的反應(yīng)體系中，該固定化脂肪酶催化己酸和乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)能夠達(dá)到68%的己酸轉(zhuǎn)化率。而在同樣條件下，游離酶催化己酸和乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)僅能達(dá)到8%的己酸轉(zhuǎn)化率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于在相同條件下固定化脂肪酶的己酸轉(zhuǎn)化率。

己酸和乙醇發(fā)生進(jìn)行酯化反應(yīng)時(shí)，合理控制反應(yīng)的條件，使固定化脂肪酶能夠發(fā)揮最大的效用；控制固定化脂肪酶的用量，使固定化脂肪酶能夠充分且較為迅速的催化己酸和乙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)；控制己酸和乙醇的用量，由于己酸的價(jià)格遠(yuǎn)高于乙醇，使乙醇過(guò)量，確保己酸能夠完全反應(yīng)，在反應(yīng)體系中不存在剩余。利用本基礎(chǔ)方案催化己酸和乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)，己酸的轉(zhuǎn)化率高，已酸乙酯的產(chǎn)量多，效果十分顯著。