本发明一种脂肪酶催化制备D-泛醇16醚棕榈酸单酯的方法,属于生物催化技术领域。按照下述步骤进行:以环已烷为反应介质,用脂肪酶催化D-泛醇16醚和棕榈酸进行酶促反应,其中所述的酶促反应的条件为底物棕榈酸为50~200g/L,棕榈酸与D-泛醇16醚的摩尔比为1.5~3:1,棕榈酸与脂肪酶的质量比为100:2~100:8酶促反应温度为20~60°C,反应时间12~24小时;酶促反应结束后,过滤回收脂肪酶,减压旋转蒸发去除环已烷,经过柱层析分离纯化,洗脱液为体积比计为正己烷:乙醚:醋酸=89:10:1,得到D-泛醇16醚棕榈酸单酯纯品。本发明反应条件温和,反应选择性好,反应产物单一,转化率高。
1.一种脂肪酶催化制备D-泛醇16醚棕榈酸单酯的方法,其特征在于按照下述步骤进行:(1)以环已烷为反应介质,用脂肪酶催化D-泛醇16醚和棕榈酸进行酶促反应,合成D-泛醇16醚棕榈酸单酯;其中所述的酶促反应的条件为底物棕榈酸为50~200g/L,棕榈酸与D-泛醇16醚的摩尔比为1.5~3:1,棕榈酸与脂肪酶的质量比为100:2~100:8,酶促反应温度为20~60°C,反应时间12~24小时;(2)酶促反应结束后,过滤回收脂肪酶,减压旋转蒸发去除环已烷,经过柱层析分离纯化,洗脱液为体积比计为正己烷:乙醚:醋酸=89:10:1,得到D-泛醇16醚棕榈酸单酯纯品;其中,脂肪酶催化制备D-泛醇16醚棕榈酸单酯的反应方程式为: ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="584"/>;其中,步骤(1)中所述的脂肪酶为Novozym 435。技术领域
本发明属D-泛醇16醚棕榈酸单酯的制备领域,特别是涉及一种酶促催化合成D-泛醇16醚棕榈酸单酯的方法,属于生物催化技术领域。
背景技术
D-泛醇(下结构1.),化学名为(D)-N-(2,4-二羟基-β,β二甲基丁酰)-β-氨基丙醇,是一种B族维生物,俗称维生物原B5,是泛醇的右旋异构体,是D-泛酸的同效物。其生物活性主要表现在D-泛醇进入人体内能转化为泛酸,进而合皮肤表面的黏膜和毛发光泽,而缺乏D-泛醇就会导致皮肤病变及生理障碍。成辅酶A,促进人体蛋白质、脂肪、糖类的代谢,保护皮肤表面的黏膜和毛发光泽,而缺乏D-泛醇就会导致皮肤病变及生理障碍。D-泛醇衍生物(下结构2. 化学名为(D)-N-(2,4-二羟基-β,β二甲基丁酰)-β-丙氨基十六烷基醚)是改变了D-泛醇其支链的衍生物,保持了D-泛醇的骨架立体结构的衍生物分子。其R1基团为天然棕榈酸产物。使用D-泛醇衍生物为新鞘胺醇骨架结构以达到合成新的N-脂酰鞘胺醇系列物质(下结构3.) N-脂酰鞘胺醇产品有天然与合成两种。美国、日本、法国等大的化妆品公司都大量应用N-脂酰鞘胺醇制作化妆品。天然的N-脂酰鞘胺醇在动植物体内含量很低,提取困难,限制了其应用的推广。曾经从牛脑中提取N-脂酰鞘胺醇物质,但自从1986年“疯牛病”发生以来,已被植物性N-脂酰鞘胺醇替代,其在大米、小麦、玉米含量仅有为0.01%-0.02%左右。目前国际上主要依靠生物化学合成的方法人工合成来能实现其广泛的市场需求。有些大公司如Unilever公司已经将化学制品的拟N-脂酰鞘胺醇物质用于皮肤、头发和指甲的护理的化妆品中。人工生物合成拟N-脂酰鞘胺醇的工作主要分为两个部分:1) 脂肪酸酯化部分,主要有改变脂肪酸酯数目,改变脂肪酸的碳链长度和脂肪酸的局部结构比如支链和不饱和度等来改变其性质达到不同应用需求的目的。2)通过改变鞘胺醇的骨架结构比如羟基的数目和空间位置等直接合成新型的拟N-脂酰鞘胺醇分子系列物质。比较成功的有英国QUEST INTERNATIonAL AUSTRALIA PTY Ltd(公司) 开发的产品QUEST H 在2004刚通过欧盟SCCP测试(编号SCCP/0852/04),目前产量已经超过400吨/年。目前在化学化工领域,较为常用的大分子酯化工艺大多是通过氯化亚砜或者是光气先准备酰氯后完成酯化的,这种普遍使用的老工艺条件容易产生大量的废气污染物,同时其反应的转化率有限,也通常导致原料的超比例使用因而不具备竞争能力。本发明主要是通过D泛醇衍生物(D-泛醇16醚,下结构2)来改变鞘胺醇的立体结构,再通过生物活性脂肪酶定向酯化得一新的拟N-脂酰鞘胺醇系列物质。其目的可以减少其产品对天然产品原料的依赖,更加有利于其大规模的工业化生产和应用;而通过生物酶筛选定向催化技术,可以提高目标产品的转化率从而达到降低成本提高产品在市场的竞争力,同时也将在低污染绿色环保方面体现其竞争优势。ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="279"/>。
发明内容
本发明的目的是提供有机相体系酶促催化合成D-泛醇16醚棕榈酸单酯的方法,本发明的合成方法提高酯化反应的选择性,D-泛醇16醚棕榈酸单酯的产率达75%以上,且反应条件温和,该方法反应条件安全、温和,纯化容易,步骤少,便于工业化生产。反应方程式:ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="594"/>本发明的技术方案:一种脂肪酶催化制备D-泛醇16醚棕榈酸单酯的方法,按照下述步骤进行:(1)以环已烷为反应介质,用脂肪酶催化D-泛醇16醚和棕榈酸进行酶促反应,合成D-泛醇16醚棕榈酸单酯;其中所述的酶促反应的条件为底物棕榈酸为50~200g/L,棕榈酸与D-泛醇16醚的摩尔比为1.5~3:1,棕榈酸与脂肪酶的质量比为100:2~100:8酶促反应温度为20~60°C,反应时间12~24小时;(2)酶促反应结束后,过滤回收脂肪酶,减压旋转蒸发去除环已烷,经过柱层析分离纯化,洗脱液为正己烷:乙醚:醋酸=89:10:1,得到D-泛醇16醚棕榈酸单酯纯品,纯度达94%以上。本发明具有反应条件温和,反应选择性好,反应产物单一,转化率高,产品安全、后续纯化处理简单容易等诸多优点。因此,本发明为生物法制备D-泛醇16醚棕榈酸单酯提供新的途径。
附图说明
图1 D-泛醇16醚棕榈酸单酯的HPLC图, 图2 D-泛醇16醚棕榈酸单酯的质谱图。
具体实施方式
本发明所述的脂肪酶包括包括Novozym 435(来源于Candida antarctica);购自诺维信公司。下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明采用HPLC分析测定反应中产物D-泛醇16醚棕榈酸单酯的含量,色谱条件为OD-H手性柱,柱温30°C,流动相为V(正已烷):V(异丙醇)=90:10,流速为1mL/min。检测器为蒸发光散射检测器(ELSD)。实施例1D-泛醇16醚棕榈酸单酯的合成:在50mL具塞磨口锥形瓶中,分别加入1.9g棕榈酸、2g D-泛醇16醚(棕榈酸与D-泛醇16醚的摩尔比为1.5:1)和10mL 环已烷,脂肪酶0.1g,置于30°C恒温摇床,120rpm,反应结果通过薄层色谱TLC跟踪检测和取样HPLC分析。反应24小时后,产率达85%。过滤除去脂肪酶, 40-50°C减压蒸馏除去环已烷,得到D-泛醇16醚棕榈酸单酯粗品。用200-300目硅胶湿法装柱,洗脱液为正已烷:乙醚:乙酸=89:10:1,湿法上样,TLC跟踪洗脱进程,将得到的含有单一产物的洗脱液合并蒸干,得到白色或淡黄色的单酯晶体,获得D-泛醇16醚棕榈酸单酯纯品(纯度96%以上),质谱分析分子量为626.8(其理论分子量为627)。图1为D-泛醇16醚棕榈酸单酯的HPLC图(HPLC检测条件:OD-H手性柱,柱温30°C, V_(正已烷):V(_异丙醇)=90:10,流速为1mL/min,ELSD检测器),保留时间为2.576min。图2为泛醇16醚棕榈酸单酯纯品LC-MS图,肉豆蔻醇丝氨酸酯的分子量为626.8,与理论分子量627相符。实施例2D-泛醇16醚棕榈酸单酯的合成:在50mL具塞磨口锥形瓶中,分别加入3.8g棕榈酸、10mL 环已烷和2g D-泛醇16醚(棕榈酸与D-泛醇16醚的摩尔比为3:1),脂肪酶0.1g,置于30°C恒温摇床,120rpm,反应结果通过薄层色谱TLC跟踪检测和取样HPLC分析。反应24小时后,产率达88%。过滤除去脂肪酶, 40-50°C减压蒸馏除去环已烷,得到D-泛醇16醚棕榈酸单酯粗品。按实施例1方法过硅胶柱,获得肉豆蔻醇丝氨酸酯纯品(纯度95%以上)。实施例3D-泛醇16醚棕榈酸单酯的合成:分别称取2g棕榈酸和2g D-泛醇16醚,加入10mL 不同的溶剂(丙酮、正已烷、二氯甲烷和四氢呋喃),置于4个50mL具塞磨口锥形瓶中,然后分别加入脂肪酶0.1g,置于30°C恒温摇床,120rpm,反应结果通过薄层色谱TLC跟踪检测和取样HPLC分析。反应24小时后,产率分别达23%、67%、45%和22%,过滤除去脂肪酶, 40-50°C减压蒸馏除去溶剂,得到D-泛醇16醚棕榈酸单酯和棕榈酸混合物。按实施例1方法过硅胶柱,获得肉豆蔻醇丝氨酸酯纯品(纯度95%以上)。