[发明专利]一种脂肪酶催化在线合成半乳糖-6-乙酸酯的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种脂肪酶催化在线可控选择性合成半乳糖-6-乙酸酯的方法。

(二)背景技术

糖酯是一种优良的非离子表面活性剂，采用自然界广泛存在的天然可再生资源糖为原料，具有广阔的发展前景。当今表面活性剂工业正向绿色化学的方向发展，逐渐要求产品无毒害化、反应原料可再生化、反应过程绿色化。糖酯作为一种优良的天然表面活性剂，符合绿色化学的产品无毒害化和反应原料可再生化两大要求，但其反应过程仍需要进一步绿色化。

目前国内外商业化生产的糖酯全部是由化学法合成的，化学法存在许多不足，主要包括：反应过程中条件激烈，容易发生糖的碳化和内酯化等副反应，而且由于化学合成反应对酯键位置的选择性差，酯键数量难于控制，生成产物为多种酯的异构体和副产品的混合物，产品难于分离纯化，产品色泽较深等缺点。酶法生产具有反应条件温和及良好的区域和位置选择性，以及明显的立体专一性，产品纯度高、色泽浅，产品容易分离纯化等优点。酶法生产不仅符合绿色反应过程的要求，并且解决了化学法生产的诸多缺点，已越来越受到人们的重视。

目前国内外研究较多并实现工业化生产的仍是以蔗糖酯为主的二糖酯，而对葡萄糖酯、果糖酯、甘露糖酯和半乳糖酯等单糖酯的研究相对较少。采用半乳糖生产糖酯与蔗糖相比有许多优点，如半乳糖含有较少的羟基，酶法生产半乳糖酯反应过程更简单，副产物更少，单酯转化率更高、产品的分离纯化更简单等，此外，对半乳糖酯的研究将有利于解决我国国内糖酯产品单一的问题，有利于实现糖酯HLB值的系列化。因此开发高效的半乳糖酯的合成方法具有十分重要的实际意义。

微流控学(Microfluidics)是在微米级结构中操控纳升至皮升体积流体的技术与科学，是近十年来迅速崛起的新交叉学科。当前，微流控学的发展已大大超越了原来的主要为分析化学服务的目的，而正在成为整个化学学科、生命科学、仪器科学乃至信息科学新一轮创新研究的重要技术平台。

自1997年Harrison课题组发表了首篇在微流控芯片微反应器中合成化合物的文献后，微流控芯片反应器已成功地用于多种有机合成反应，并展示了广泛的应用前景。随着微流控芯片中微混合、微反应技术的发展，在芯片中进行合成反应已经成为微流控芯片领域的研究热点之一。

同常规化学反应器相比，微通道反应器不仅具有使反应物间的扩散距离大大缩短，而且传质速度快；反应物配比、温度、反应时间和流速等反应条件容易控制，副反应较少；需要反应物用量甚微，不但能减少昂贵、有毒、有害反应物的用量，反应过程中产生的环境污染物也极少，是一种环境友好、合成研究新物质的技术。

目前，有较多的国内外学者对有机介质中甘露糖酯的酶催化合成进行了研究，但是该方法往往需要较长的反应时间(24h)，且反应的转化率与选择性不高，因此我们研究了微通道反应器中脂肪酶催化选择性合成半乳糖-6-乙酸酯的方法，旨在寻找一种高效环保的半乳糖-6-乙酸单酯的在线可控选择性合成方法。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种微流控通道反应器中脂肪酶催化选择性合成半乳糖-6-乙酸酯的新工艺，具有反应时间短、选择性高及产率高的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种脂肪酶催化在线合成半乳糖-6-乙酸酯的方法，所述方法采用微流控通道反应器，所述的微流控通道反应器包括注射泵、注射器、反应通道和产物收集器，所述注射器安装于注射泵中，通过一个接口与反应通道入口连接，所述产物收集器通过一个接口与反应通道出口连接，所述反应通道内径为0.8～2.4mm，反应通道长为0.5～1.0m；所述方法包括：以摩尔比为1∶18～23的半乳糖与乙酸乙烯酯为原料，以0.5～1.0g脂肪酶Lipozyme TLIM为催化剂，以叔戊醇和二甲亚砜(DMSO)的混合溶剂为反应溶剂，将原料和反应溶剂置于注射器中，将脂肪酶Lipozyme TLIM均匀填充在微流控通道反应器的反应通道中，在注射泵推动下使原料和反应溶剂连续通入反应通道中进行酰化反应，控制酰化反应温度为40～55℃，酰化反应时间为15～35min，通过产物收集器在线收集反应液，反应液经常规后处理得到半乳糖-6-乙酸酯。

本发明采用的微流控通道反应器中，所述注射器数目可以是一个或多个，视具体反应需求而定。比如，当使用两个注射器时，可采用T型或Y型接口使不同的反应物从两个入口引入，汇流进入公共的反应通道，通过微通道的中反应物分子接触与碰撞几率增大，使两股反应液流在公共的反应通道中混合并进行反应。