Page 130 - 《精细化工》2021年第6期

第 38 卷第 6 期 精 细 化 工 Vol.38, No.6
202 1 年 6 月 FINE CHEMICALS June 2021

催化与分离提纯技术
固定化脂肪酶催化合成生物基增塑剂

2,5-呋喃二甲酸正丁酯

*
杜雪飞，李雪玉，郭淑怡，贾红华，周 华
（南京工业大学 生物与制药工程学院，江苏 南京 211816）

摘要：以固定化脂肪酶 Novozym435 为催化剂，在甲苯中催化 2,5-呋喃二甲酸二甲酯与正丁醇转酯化反应制备
2,5-呋喃二甲酸正丁酯（DBF），对酶促合成 DBF 的工艺进行优化，探讨了糖类物质和吸附剂作为添加剂对 DBF
收率的影响。结果表明，在 n(2,5-呋喃二甲酸二甲酯)∶n(正丁醇)=1∶5，其中，2,5-呋喃二甲酸二甲酯的物质的
量为 1 mmol，固定化脂肪酶 Novozym435 添加量为 925 U 的 10 mL 甲苯中，45 ℃、150 r/min 反应 28 h 后，DBF
的收率达到最大。4A 分子筛的加入能明显促进 DBF 的生成，海藻糖的加入也增强了反应体系中脂肪酶的催化
能力，在反应体系中加入 0.2 kg/L 4A 分子筛和固定化脂肪酶质量 15%的海藻糖，45 ℃反应 14 h，DBF 的收率
达到了 87.25%，固定化脂肪酶 Novozym435 在 DBF 的最优合成体系中连续使用 10 次后，DBF 的收率仍然能保
持在 47.68%。
关键词：增塑剂；脂肪酶；2,5-呋喃二甲酸正丁酯；工艺优化；分子筛；海藻糖；催化技术
中图分类号：TQ426.97；TQ225.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 06-1192-07

Synthesis of bio-based plasticizer dibutyl furan-2,5-dicarboxylate

catalyzed by immobilized lipase

*
DU Xuefei, LI Xueyu, GUO Shuyi, JIA Honghua, ZHOU Hua
（College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering, Nanjing TECH University, Nanjing 211816, Jiangsu,
China）

Abstract: Dibutyl furan-2,5-dicarboxylate (DBF) was prepared by transesterification method of dimethyl
2,5-furandicarboxylate with butanol using toluene as solvent and immobilized lipase Novozym435 as catalyst.
The synthesis process of DBF was optimized. The effects of sugars and adsorbents as additives on the yield
of DBF were discussed. The results showed that under the conditions of n(dimethyl 2,5-furandicarboxylate)∶
n(butanol)=1∶5, n(dimethyl 2,5-furandicarboxylate) = 1 mmol, Novozym435 enzyme dosage 925 U,
reaction temperature 45 ℃, stirring speed 150 r/min, 10 mL toluene as solvent, and reaction time 28 h, the
yield of DBF was the highest. The addition of 4A molecular sieve could obviously promote the formation of
DBF, and the addition of trehalose could also enhance the catalytic ability of lipase. The yield of DBF
reached 87.25% after adding 0.2 kg/L 4A molecular sieve and trehalose dosage being 15% of immobilized
lipase mass into the reaction system and reacting at 45 ℃ for 14 h. The yield of DBF was still 47.68%
after 10 times of immobilized lipase Novozym435 continuous use in the optimal DBF synthesis system.
Key words: plasticizer; lipase; dibutyl furan-2,5-dicarboxylate; process optimization; molecular sieve;
trehalose; catalysis technology

增塑剂是广泛应用于聚氯乙烯产品加工过程中 苯环结构对人、动植物和环境都具有危害作用，是
的一种助剂 [1-2] ，目前，邻苯二甲酸酯类增塑剂占据 一类易在人体内积累、具有致突变性、致癌性和致
[3]
着国内近 90%的市场份额 ，但邻苯类化合物中的 畸性等毒性的物质，严重危害生态安全和人类生殖

收稿日期：2020-11-28; 定用日期：2021-02-23; DOI: 10.13550/j.jxhg.20201107
基金项目：国家重点基础研究计划（973）项目（2013CB733904）
作者简介：杜雪飞（1995—），男，硕士生。联系人：周 华（1970—），男，教授，E-mail：zhouhua@njtech.edu.cn。