[发明专利]三明治型微反应器及其在酶促合成咖啡酸苯乙酯中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生化制药领域，具体涉及一种三明治型微反应器及其在酶促合成咖啡酸苯乙酯中的应用。

背景技术

咖啡酸苯乙酯，英文名称：Caffeic acid phenethyl ester（CAPE），化学名称：2-苯乙基-3-(3,4-二羟苯基)-2-丙烯酸酯，分子式：C₁₇H₁₆O₄，分子量：284.31。咖啡酸苯乙酯是蜂胶、红景天等天然产物中的主要功能成分，经药理实验证明其能够阻断中性粒细胞中活性氧化物质的产生、阻断黄嘌呤氧化酶系统、能够抑制机体内NO的增加，还能抑制肿瘤细胞增生(Biol.Pharm.Bull,2003,26(4):487-491)，是国际上各大医药公司竞相开发的辅助药物或药物有效成分。

咖啡酸苯乙酯的制备方法主要有提取法、化学法和酶法。

（1）提取法：咖啡酸苯乙酯在自然界中的含量相当少，在蜂胶中的含量一般在5～25mg/g，直接提取的难度较大，且制得的咖啡酸苯乙酯的纯度较低（Clin.Chim.Acta，2006，362(1/2)：57—64）。

（2）化学法：Son等以NaOH为催化剂，六甲基膦酰胺为溶剂，催化咖啡酸和β-对乙基溴苯合成咖啡酸苯乙酯，在室温下反应52h，得率为70%(Chem.Phanrm.Bull,2001，49，236-238)。CN102746152A公开了将3,4-二羟基苯甲醛和乙酸苯乙酯在有机碱催化下，通过微波辐射1-2h来合成咖啡酸苯乙酯的方法，产率达85%。除此之外，也有以对甲苯磺酸或浓硫酸为催化剂直接酯化咖啡酸和苯乙醇合成咖啡酸苯乙酯的专利报道（EP2000-310718P），产率较低（40%）。总体上，化学法具有反应副产物多、对设备的腐蚀性强、产品分离过程复杂以及易挥发溶剂气体对环境污染大等缺点。

（3）酶法：按化学反应类型分为酯化和转酯化两种。酯化反应通常以咖啡酸和苯乙醇为底物，而转酯化反应则以咖啡酸酯类和苯乙醇为底物。

酶促酯化反应：Chen和Widjaja等都报道了在以异辛烷为溶剂的反应介质中，用脂肪酶Novozym435催化咖啡酸和苯乙醇直接酯化合成咖啡酸苯乙酯，反应48-56h后转化率都达到90%以上（New.Biotechnol,2010,27,89-93；J Chin.Inst.Chem.Eng,2008,39,413-418）。但是，传统反应介质有机溶剂带来的诸如对底物溶解度不高、挥发性溶剂对环境污染大等问题并没有得到解决。Wang和Ha等利用新型的反应介质离子液体[Emin][Tf₂N]，Novozym435酶来催化咖啡酸和苯乙醇直接酯化合成咖啡酸苯乙醇，在84℃和74℃下反应60h后得率和转化率分别为64%和99.8%（Chinese J Chem.Eng,2013,doi:10.1016/S1004-9541(13)60563-7;Bioproc.Biosyst.Eng,2013,36,799-807）。

酶促转酯化反应：Kishimoto等利用绿原酸水解酶为催化剂，以5-绿原酸和2-苯乙醇为底物转酯化合成咖啡酸苯乙醇，得率达50%（Appl.Microbiol.Biot,2005,68,198-202）；CN103173502A公开了一种转酯化酶促合成咖啡酸苯乙酯的方法，以离子液体[Bmim][TF₂N]为反应介质，Novozym435酶为催化剂，由咖啡酸甲酯与苯乙醇反应72h得到产物，得率达到85.9%。然而，传统的酶促转酯化反应的时间仍然较长，效率较低。Chen等报道了利用超声波法利用超声波辅助酶促咖啡酸苯乙酯，超声波功率为2w/cm²，反应9.6h，转化率达93.08%；在固定床中联合超声波辅助酶法，在流速0.4mL/min时，功率1.64w/cm²，温度为72.66℃下，转化率为92.11%(Ultrason Sonochem,2011,18,455-459)。虽然超声波辅助能够提供高热而使反应迅速而高效的进行，但由于其装置的特殊性，超声波体系不易实现反应的简易扩大化。

鉴于以上，在常规反应器中制备咖啡酸苯乙酯的方法都存在反应时间长、合成效率低等技术缺陷。因此，急需寻找一种新型的高效反应器来提高咖啡酸苯乙酯制备方法的效率。

近年来，微反应器由于其优异的传质特性加速反应过程而受到国内外的关注，在生物催化方面的研究应用也日益广泛（Molecules,2011，16,6041—6059）。