離子液體對非水相脂肪酶催化合成辛酸戊酯的影響.pdf

1、離子液體對非水相脂肪酶催化合成辛酸戊酯的影響碩士研究生吳紅平導師夏詠梅專業(yè)應用化學非水相酶催化酸和醇合成酯已被廣泛用于食品、化妝品及醫(yī)藥等行業(yè)，其中溶劑工程的調控是一個重要的手段。離子液體具有良好的熱穩(wěn)定性、溶解范圍廣、可以忽略的蒸汽壓和物性可調控等優(yōu)良的性質，特別是其較強的極性，可溶解高極性底物，使其更有望成為酶催化反應溶劑工程的調控工具。本文以辛酸和戊醇的酯化反應為研究對象，選擇脂肪酶RM和Novozym435為催化劑，研究了離子液

2、體及微波輻射下離子液體對該反應的影響，具體研究內容和結果如下： 1.用脂肪酶RMIM在不同溶劑系統(tǒng)中催化合成辛酸戊酯，考察了[BMIM][PF6]對該反應初速度及反應進程的影響。在含1％(占辛酸質量)【BMIM】[PF6】的有機溶劑體系中，反應初速度隨溶劑logP(2.0～5.1)的變化趨勢與有機溶劑中的變化趨勢一致。[BMIM][PF6](占辛酸質量1％)的加入即可改變該酯化反應溶劑體系的溶劑行為，但其對該反應的影響與反應溶

3、劑無關，只與離子液體的加入有關。熒光光譜分析表明，酶活性的表現(xiàn)與酶分子的構象變化有一定的相關性。當[BMIM][PF6]力日入量為辛酸質量1％～3％時，以壬烷為溶劑的反應初速度隨[BMIM][PF6]加入量的增加而降低。進一步研究表明在[BMIM][PF6]加入量為辛酸質量1％～5％范圍內，[BMIM][PF6]對脂肪酶RMIM的抑制作用是不可逆抑制。 2.考察了[BMIM][PF6]對脂肪酶RMIM最適反應溫度和操作穩(wěn)定性的

4、影響。結果顯示，在40℃～70℃范圍內，當[BMIM][PF6]加入量為辛酸質量2％時，以壬烷為溶劑酶催化反應的最適溫度為60℃，此溫度高于不加離子液體的最適反應溫度(50℃)。同時，離子液體(占辛酸質量1％)的存在可以提高固定化脂肪酶RMIM的操作穩(wěn)定性。 3.考察了離子液體加入量為辛酸質量1％時離子液體的結構對酶RMIM催化合成辛酸戊酯的影響。當陽離子均為[BMIM】+時，酶促酯化反應在陰離子為PF6-的離子液體-壬烷中辛

5、酸轉化率明顯高于其陰離子為BF4-、Cl-中的；而陰離子均為PF6-時，辛酸轉化率隨離子液體咪唑環(huán)上烷基鏈的增長而降低。在含不同結構離子液體的壬烷中，微波輻射都表現(xiàn)出提高酶催化反應初速度的特點，且這種效應隨著離子液體陰、陽離子的不同而有所變化。 4.研究了微波輻射下[BMIM][PF6]對脂肪酶Novozym435催化合成辛酸戊酯的影響，考察了具有不同logP的有機溶劑以及[BMIM][PF6]的加入對該反應的影響。結果表明，

6、微波輻射下反應初速度隨溶劑logP(2.0～5.1)的變化趨勢與常規(guī)加熱下的變化趨勢基本一致;在極性大的芳烴溶劑中微波能更明顯地提高酶的活性。[BMIM][PF6](占辛酸質量1％)的加入不會改變該反應的最適加水量(占辛酸質量2％)。微波輻射下，以壬烷為溶劑，當[BMIM][PF6]為辛酸質量1％～3％時，反應初速度與其加入量負相關，而當其加入量為辛酸質量3％～8％(占辛酸質量)時，反應初速度與其加入量正相關。采用ChemPcwer微波