[发明专利]脂肪酶催化合成天然生育酚酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脂肪酶催化合成天然生育酚酯的方法。

技术背景

维生素E(Vitamin E)是一类与生殖功能有关的维生素，化学结构均为苯并二氢吡喃衍生物，结构中有酚羟基，故亦称生育酚。已知其主要有α、β、γ、δ、ε、ζ1、ζ2、η八种异构体，其中α-生育酚活性最强。生育酚不仅在营养学上起着重要的角色，而且在预防慢性疾病功能方面也具有相当突出的功能，这一点是其他维生素类所无法比拟的。生育酚的生理功能包括抗氧化作用、提高机体免疫机能、抗癌或抑制肿瘤作用、抗不育功能等。因此它被广泛用于医药、食品、化妆品等领域。

生育酚分为人工合成的和天然的两种，人工合成的生育酚是利用一些化学中间体缩合而成的，由于缩合过程中分子立体的不可选择性，所得产品均为消旋型。天然的生育酚是从天然资源里，主要是植物油中提取的，通常为D型(右旋)。人工合成的和天然的生育酚在安全性和生物活性方面存在差别。经鼠口服试验发现，合成维生素E的LD50为5kg/kg，而天然VE则是安全的，美国FDA也将其列入GRAS。天然生育酚的结构中三个手性中心位置都具有R-构象，合成的则是所有立体异构体的混合物，前者的生物活性比后者要强的多。ADM公司的有关研究发现天然品的效力是合成品的2倍；汉高公司研究VE时发现，孕妇对天然VE的吸收率是合成品的3.3倍。此外，两者的应用领域也有不同，目前合成生育酚主要应用于饲料添加剂，天然VE几乎全部用于人类消费。据CMR预测，合成VE仍将以每年3％～5％的速度增长，而天然VE随着人们对绿色产品的兴趣逐年提高，则会以15％～20％的速度快速增长。

生育酚在保存和使用的过程中容易被氧化。在应用中常常将生育酚以某种形式进行修饰，得到稳定性较高的生育酚衍生物。最常见的是商业化生育酚乙酸酯，它是把生育酚中的酚羟基酯化后得到的酯。由于酚羟基与芳环共轭降低了氧原子上的电子云密度，导致酚羟基的亲核性比醇羟基弱，所以酚的成酯反应比醇困难。生育酚很难与羧酸直接发生酯化作用，而在化学催化剂酸或碱的催化下，酚可与酰氯或酸酐反应生成酯。

国内外，关于生育酚醋酸酯制备的化学方法很多。按原料分类可以分为三种：1.三甲基氢醌与异植醇缩合。2.三甲基氢醌酯与异植醇缩合。3.维生素E与醋酸酐反应生成维生素E醋酸酯。

以三甲基氢醌与异植醇为原料是目前合成维生素E醋酸酯的主要方法，所使用的催化剂不尽相同。US5523420(1996)使用强酸和路易斯酸的混合物，KR910000896B(1991)使用酸性离子交换剂做催化剂，催化剂的组成是ZnCl₂/Zn/H₃PO₄的混合物。

JP2001261669(2001)中Steffen等提到用三甲基氢醌二酯代替三甲基氢醌，与异植醇反应生成维生素E醋酸酯，所用催化剂为卤化锌和质子酸。溶剂为极性溶剂或是极性溶剂与水的混合物。

由三甲基氢醌或三甲基氢醌酯与异植醇缩合，进一步酯化得到的生育酚醋酸酯属于人工合成产品。由于它是全消旋型，生物活性远不如天然产品。而且，在合成中所使用的催化剂都是化学催化剂，产品的安全性不高。天然的生育酚直接酯化可以得到品质高的天然生育酚醋酸酯。已报道的专利和文献提到的天然生育酚酯化的过程都是以酸性、碱性化学催化剂来催化酯化反应。

胡传荣等人(天然维生素E乙酸酯的制备，现代食品科技Vol.21No.2(总84))研究了以三乙胺为催化剂，天然混合VE为原料，与乙酸酐反应合成了天然VE乙酸酯。原料中总VE含量为62.31％，其中含α生育酚、β生育酚、γ生育酚、δ生育酚分别为7.39％、1.68％、56.05％、34.88％。反应以正己烷为溶剂，温度为60℃，VE酯化率达到94.93％。采用了滴加的方式向已有催化剂的VE溶液中加入乙酸酐。反应完成后向体系里加入稀盐酸振荡洗涤用来除去过量的催化剂三乙胺，分层后的有机相用蒸馏水洗涤至中性，再用无水硫酸钠干燥，将干燥后的溶液用旋转蒸发器蒸发出溶剂，从而得到维生素E酯。反应温度为60℃，VE酯化率为94.93％。在底物的混合时，需要控制滴加酸酐的速度。反应后的体系需要经过酸洗、干燥等步骤，工艺复杂，而且反应的温度较高。