摘 要

呋喃二甲酸二正丁醇是一种增塑剂，而增塑剂通常作为一种添加剂加入到材料（如塑料、树枝或弹性体）中去，从而达到改善材料物理性质而不改变其化学性质的目的，但普通的化学合成方法对环境有很大的压力，易对周围环境造成污染，大多数有机试剂对人体也有伤害。随着时代的进步和经济的发展，塑料制品的发展对增塑剂也提出了新的要求，而以脂肪酶催化2,5-呋喃二甲酸二甲酯和正丁醇的反应合成新型增塑剂的方法很好的满足了要求，且对环境十分友好。

本文主要研究脂肪酶催化2,5-呋喃二甲酸二甲酯与正丁醇发生酯交换合成呋喃二甲酸二正丁醇酯的反应，探究在干燥的有机溶剂中的反应速率和产率等结果，并分析筛选出最佳的反应条件。

以脂肪酶为催化剂，呋喃二甲酸二甲酯和正丁醇为反应底物，控制条件变量（如有机溶剂、温度、摇床转速、微水添加量等）进行酯交换，以转化率作为指标，来探究最适反应条件，研究得出，在摇床转速180 rpm，温度45℃下，把底物摩尔比为1:4（1 mol的呋喃二甲酸二甲酯，2 mol的正丁醇）溶解于5 ml的溶剂（甲苯）中，加入1 mol的催化剂Novozym435，反应16 h后，呋喃二甲酸二正丁醇酯的产率为72.4%。

关键词：Novozym435脂肪酶 呋喃二甲酸二正丁醇酯 增塑剂 转酯反应

Lipase catalyzed synthesis of furan two formic acid two positive Ding Chunzhi

ABSTRACT

Plasticizers are usually added as an additive to materials (such as plastics, branches, or elastomers) to improve the physical properties of the materials without changing their chemical properties, but the common chemical synthesis method has great pressure on the environment and is easy to cause pollution to the surrounding environment. Most organic reagents are also to the human body. With the progress of the times and the development of the economy, the development of plastic products also put forward new requirements for plasticizers. The method of synthesizing new plasticizers by lipase catalyzing the synthesis of 2,5- furan two formic acid two methyl ester and n-butanol is very good to meet the requirements and is very friendly to the environment.

In this paper, the optimum reaction conditions were obtained from the reaction rate and yield of 2,5- furan two formate and n-butanol by lipase catalyzing the transesterification of two methyl furan - two formate and n-butanol to synthesize furanobutanol two - butyl alcohol.

Lipase was used as the catalyst, two methyl furan two formate and n-butanol were used as the substrates to control the condition variables (such as organic solvent, temperature, rocking speed, micro water addition, etc.) for transesterification, and the conversion rate was used as an indicator to explore the optimum reaction conditions. The study showed that the rotational speed of the rocking bed was 180 rpm, and the temperature was 45. The molar ratio of 1:4 (1 mol furan two formic acid two methyl ester, 2 mol n-butanol) was dissolved in 5 ml solvent (toluene), 1 mol catalyst Novozym435, and 16 h, the yield of furan two formate two n-butanol was 72.4%.

Keywords: Novozym435 lipase，furan two formic acid two n-butanol ester .

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章文献综述 1

1.1脂肪酶简介 1

1.1.1脂肪酶概述 1

1.1.2脂肪酶的应用 1

1.1.3脂肪酶的活性位点及其催化机制 2

1.2脂肪酶的催化体系 3

1.2.1脂肪酶催化的非水介质体系 3

1.2.2脂肪酶催化的有机相体系 4

1.3酶的固定化研究 5

1.4增塑剂的发展 6

1.4.1增塑剂的发展及应用 6

1.4.2增塑剂的负面作用 6

1.4.3绿色环保增塑剂的研究进展及未来的发展趋势 7

1.5呋喃二甲酸二正丁醇酯的合成进展 8

1.6本课题研究的目的及实验的主要内容 8

第二章固定化脂肪酶催化呋喃二甲酸二正丁醇酯的合成 9

2.1实验材料 9

2.1.1实验仪器及设备 9

2.1.2实验试剂 9

2.2酶的固定化方法及内容 10

2.2.1脂肪酶的固定化 10

2.2.2酶蛋白装载量及吸附率的测定方法 10

2.2.3蛋白测定的标准曲线 11

2.2.4固定化脂肪酶的活性检测方法 12

2.3增塑剂呋喃二甲酸二正丁醇酯的合成 13

2.3.1呋喃二甲酸二正丁醇的合成步骤 13

2.3.2反应底物与产物的气相色谱分析 13

2.3.3反应底物与产物的薄层色谱分析 14

2.4实验结果及讨论 14

2.4.1反应溶剂的选择 14

2.4.2探究反应的最佳时间 16

2.4.3反应底物的物质的量之比对酯交换进行的影响 16

2.4.4探究反应的最佳温度 17

2.4.5酶的用量对合成呋喃二甲酸二正丁醇酯的影响 18

2.4.6摇床的转速对于酯交换反应的影响 19

2.4.7产物的两种表征 20

第三章结论与展望 23

3.1结论 23

3.2展望 23

参考文献 24

致谢 28

第一章文献综述

1.1脂肪酶简介

1.1.1脂肪酶概述

脂肪酶（三酰甘油酯水解酶）作为一种特殊的酯键水解酶，从1901年被发现至今，广泛应用于食品、医药、化妆品等领域，在化学合成反应中扮演着至关重要的角色，尤其在食品和化工方面，脂肪酶是应用最广泛的酶之一。脂肪酶在生物界分布广泛，在植物当中，脂肪酶存在于植物体内储存能量的组织中，在动物中，则存在于动物的胰脏和脂肪组织内^[1]。脂肪酶在微生物界更是极为丰富，约65属的微生物都可以存在有脂肪酶，从微生物中不仅能够获得杂质含量较少的脂肪酶，且微生物大多能够产生分泌到细胞外的物质，大大简化了分离过程^[2]，为投入工业化生产脂肪酶提供了必备条件。

目前微生物酶在生产中主要以游离酶和固定化酶的两种为主，游离酶虽然技术成熟但是和产物结合后很难分离，不能重复使用，难以实现过程连续化，会造成很大的浪费，因此在工业上固定化脂肪酶应用更加广泛。假丝酵母、地酶等不同的微生物所产生的脂肪酶也有不同，我国最早投产的是1967年微生物研究所分离得到的南极假丝酵母脂肪酶，由于其高度的立体异构专一性，反应不需要辅酶，且条件温和的特点，多用来催化酯类化合物水解合成和酯交换^[3]。

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