[发明专利]一种由苯乙酮一步合成手性醇、手性酯的毫米球催化剂

说明书

本发明属于催化材料领域，具体涉及一种由苯乙酮一步合成手性醇、手性酯的毫米球催化剂。所述催化剂内部组装有金属和酶，粒径大小为0.9～3.0mm，机械强度高达3.0～15.0N，其制备方法是将负载金属纳米Pd的氧化硅纳米颗粒与负载南极假丝酵母脂肪酶B的氧化硅纳米颗粒，加入去离子水中搅拌混合均匀，制得双组分氧化硅混合液；将双组分氧化硅混合液连续滴落在平铺的超疏水氧化硅粉末上，缓慢滚动形成具有氧化硅疏水外壳的液滴毫米球；收集液滴毫米球，使其缓慢干燥；最后经丙酮淋洗后真空干燥，即可获得封装金属‑酶双催化剂的毫米球，该催化剂可直接装填到固定床反应器中进行苯乙酮一步合成手性醇、手性酯。

技术领域

本发明属于催化材料领域，具体涉及一种由苯乙酮一步合成手性醇、手性酯的毫米球催化剂。

背景技术

一步串联合成手性产品是实现绿色高效过程的重要途径，因为无需分离中间产物，可克服平衡限制，提高反应效率，减少副产物。在一步串联催化反应中，不同活性的多功能催化剂通常需要双级联和多组分工艺，金属-酶催化剂是一类由酶和金属纳米粒子组成的新型催化剂，具有化学和生化催化剂的功能，可用于化学酶串联反应。但是每个催化活性中心要求不同介质，金属往往倾向于高温、有机溶剂，而酶反应条件温和，实现二者不兼容催化活性中心在微尺度上高效耦合具有重大意义。而现有的体系主要靠机械混合两种催化剂，或者制备金属-酶杂化催化剂，这些方法均难以达到高效耦合，实现连续化反应。

发明内容

本发明针对现有技术中一步串联反应催化剂无法达到高效耦合、实现连续化反应，提供了一种可直接装填到固定床反应器进行由苯乙酮一步合成手性醇、手性酯的毫米球催化剂及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

内部组装有金属和酶的毫米球催化剂，所述催化剂内部组装有金属和酶，粒径大小为0.9～3.0mm，机械强度高达3.0～15.0N。

内部组装有金属和酶的毫米球催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将介孔氧化硅粉末超声分散于去离子水中，然后逐滴加入Na₂PdCl₄水溶液，30～50℃条件下连续搅拌4～6小时后，加入硼氢化钠水溶液，最后将混合液离心分离，并依次通过去离子水和无水乙醇各洗涤三次，在60～80℃真空干燥6～8小时，得到负载金属纳米Pd的氧化硅纳米颗粒；

步骤2，称取辛基三甲氧基硅烷修饰的氧化硅，用无水乙醇浸润5～10min，然后分散于磷酸缓冲盐溶液，加入南极假丝酵母脂肪酶B溶液，放入摇床中缓慢震荡8～12h后形成混合液，将混合液进行抽滤、洗涤、并用丙酮淋洗；最后在30～50℃下真空干燥，即可得到负载南极假丝酵母脂肪酶B的氧化硅纳米颗粒；

步骤3，称取负载金属纳米Pd的氧化硅纳米颗粒与负载南极假丝酵母脂肪酶B的氧化硅纳米颗粒，加入去离子水中搅拌混合均匀，制得双组分氧化硅混合液；

步骤4，将双组分氧化硅混合液加入到注射器中，通过注射泵将双组分氧化硅混合液连续滴落在平铺于玻璃板表面的超疏水氧化硅粉末上，然后放入摇床中，液滴在摇床作用下缓慢滚动，形成具有氧化硅疏水壳的双组分液滴毫米球；

步骤5，将步骤4中双组分液滴毫米球平铺于干洁的玻璃培养皿中，然后放入摇床中，使其在滚动过程中缓慢干燥，干燥温度控制在30～50℃，8～24小时后用丙酮淋洗，进一步在50℃下真空干燥后得到封装金属-酶双催化剂毫米球。