[发明专利]一种转酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法

说明书

技术领域

本发明属于制药技术领域，涉及一种药物合成工艺，具体地说是涉及一种转酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法。

背景技术

咖啡酸苯乙酯，英文名为Caffeic acid phenethyl ester(CAPE)，化学名为3-（3′,4′-二羟基苯基）-2-丙烯酸苯乙醇酯，是蜂胶中最重要的活性成分之一。研究表明，咖啡酸苯乙酯具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、免疫调节、治疗糖尿病等多种生物活性（Pharmacological Research,2009,60:270-276），在医药、食品以及保健品等领域的应用前景广阔，引起人们越来越多的关注。

从天然植物中分离提取咖啡酸苯乙酯，这类方法通常需要使用大量有机溶剂，且耗时费力，生产效率低。化学法合成咖啡酸苯乙酯，工艺复杂，而且使用的酸碱催化剂容易对设备产生腐蚀，并且反应过程中副产物多，不利于产物的分离，增加了后期分离纯化的成本（Journal of Biotechnology,2010,148:133-138）。目前，生物合成法是公认的制备咖啡酸苯乙酯最有前景的方法。已有报道在异辛烷体系中，用Novozym435脂肪酶催化合成咖啡酸苯乙酯，其产物产量可达90%左右。但是，该过程中使用了有机溶剂，对环境的污染大（New Biotechnology,2010,27:89-93）。近年来，一种新型的绿色介质——离子液体引起了人们的广泛关注。离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴离子和阳离子所组成的盐。与传统溶剂相比，其具有蒸汽压小、挥发性低、溶解性好等优点，同时还能够增强酶的稳定性和促进酶促反应速率（Bioresource Technology,2013,128:156-163）。Ha S H报道了在离子液体[EMIM][TF₂N]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，其底物咖啡酸浓度为12mM，反应48h后得率可达92%（Bioprocess and Biosystems Engineering,2012,1-2:235-240）。然而，Wang J等也在离子液体[EMIM][TF₂N]中直接酯化合成咖啡酸苯乙酯，咖啡酸浓度为50mM，48h后得率为64%。这些结果表明，脂肪酶催化咖啡酸和苯乙醇酯化合成咖啡酸苯乙酯的制备方法虽然产物专一性强，但是反应时间长，且底物溶解度低（若提高底物浓度，则产率明显降低）。因此，急需开发出一种省时高效生物合成咖啡酸苯乙酯的新方法。

酯交换（或转酯化）反应能够增大底物的溶解度，提高反应效率，缩短反应时间。采用咖啡酸的低碳脂肪醇酯代替咖啡酸，所产生的低级脂肪醇容易挥发，有助于酶促可逆反应的持续进行，同时也消除了直接酯化过程中产生的水对酶活性的抑制作用（Bioresource Technology,2009,12:2896-2901）；咖啡酸本身是个良好的天然抗氧化剂，在反应体系中很不稳定，而采用咖啡酸低碳脂肪醇酯代替咖啡酸提高了底物的热稳定性，并极大地增大了在反应体系中的溶解度。然而，利用咖啡酸的低碳烷基酯与苯乙醇的脂肪酶催化转酯化合成方法尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题和缺陷，为实现绿色高效地获得咖啡酸苯乙酯，提供一种转酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法。本发明的方法是以离子液体为反应介质，脂肪酶为催化剂，利用咖啡酸的低碳烷基酯与苯乙醇的转酯化反应合成咖啡酸苯乙酯。该方法有利于提高底物溶解度，提高酶促反应效率，操作简便，对环境友好，易于大量制备高纯度产物。另外，由于离子液体的可调和可塑性，通过选取与反应介质不相溶的萃取剂来萃取咖啡酸苯乙酯，有利于今后的工业化连续生产。

为了达到上述目的，本发明实现目的所采取的具体技术方案是：

一种转酯化生物合成咖啡酸苯乙酯的方法，以离子液体为反应介质，脂肪酶为催化剂，由咖啡酸烷基酯与苯乙醇在离子液体中反应制得。按照咖啡酸烷基酯与苯乙醇摩尔比为1:1-40加入反应物，按照咖啡酸烷基酯与脂肪酶的质量比1:1-40加入脂肪酶，按照苯乙醇与离子液体的体积比为1:5-50加入离子液体，反应温度范围为40-90℃，振荡转速120-300rpm，反应时间范围为10-72h。

所述的咖啡酸烷基酯为：咖啡酸甲酯、咖啡酸乙酯、咖啡酸丙酯、咖啡酸异丙酯、咖啡酸丁酯、咖啡酸戊酯、咖啡酸异戊酯、咖啡酸己酯、咖啡酸庚酯、咖啡酸辛酯中的任一种。