離子液體對(duì)非水相脂肪酶催化合成辛酸戊酯的影響.pdf

1、離子液體對(duì)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(dǎo)師夏詠梅專(zhuān)業(yè)應(yīng)用化學(xué)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(diào)控是一個(gè)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(diào)控等優(yōu)良的性質(zhì)，特別是其較強(qiáng)的極性，可溶解高極性底物，使其更有望成為酶催化反應(yīng)溶劑工程的調(diào)控工具。本文以辛酸和戊醇的酯化反應(yīng)為研究對(duì)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(duì)該反應(yīng)的影響，具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)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(duì)該反應(yīng)初速度及反應(yīng)進(jìn)程的影響。在含1％(占辛酸質(zhì)量)【BMIM】[PF6】的有機(jī)溶劑體系中，反應(yīng)初速度隨溶劑logP(2.0～5.1)的變化趨勢(shì)與有機(jī)溶劑中的變化趨勢(shì)一致。[BMIM][PF6](占辛酸質(zhì)量1％)的加入即可改變?cè)擋セ磻?yīng)溶劑體系的溶劑行為，但其對(duì)該反應(yīng)的影響與反應(yīng)溶

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

4、影響。結(jié)果顯示，在40℃～70℃范圍內(nèi)，當(dāng)[BMIM][PF6]加入量為辛酸質(zhì)量2％時(shí)，以壬烷為溶劑酶催化反應(yīng)的最適溫度為60℃，此溫度高于不加離子液體的最適反應(yīng)溫度(50℃)。同時(shí)，離子液體(占辛酸質(zhì)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(zhì)量1％時(shí)離子液體的結(jié)構(gòu)對(duì)酶RMIM催化合成辛酸戊酯的影響。當(dāng)陽(yáng)離子均為[BMIM】+時(shí)，酶促酯化反應(yīng)在陰離子為PF6-的離子液體-壬烷中辛

5、酸轉(zhuǎn)化率明顯高于其陰離子為BF4-、Cl-中的；而陰離子均為PF6-時(shí)，辛酸轉(zhuǎn)化率隨離子液體咪唑環(huán)上烷基鏈的增長(zhǎng)而降低。在含不同結(jié)構(gòu)離子液體的壬烷中，微波輻射都表現(xiàn)出提高酶催化反應(yīng)初速度的特點(diǎn)，且這種效應(yīng)隨著離子液體陰、陽(yáng)離子的不同而有所變化。 4.研究了微波輻射下[BMIM][PF6]對(duì)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(jī)溶劑以及[BMIM][PF6]的加入對(duì)該反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，

6、微波輻射下反應(yīng)初速度隨溶劑logP(2.0～5.1)的變化趨勢(shì)與常規(guī)加熱下的變化趨勢(shì)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(zhì)量1％)的加入不會(huì)改變?cè)摲磻?yīng)的最適加水量(占辛酸質(zhì)量2％)。微波輻射下，以壬烷為溶劑，當(dāng)[BMIM][PF6]為辛酸質(zhì)量1％～3％時(shí)，反應(yīng)初速度與其加入量負(fù)相關(guān)，而當(dāng)其加入量為辛酸質(zhì)量3％～8％(占辛酸質(zhì)量)時(shí)，反應(yīng)初速度與其加入量正相關(guān)。采用ChemPcwer微波