Page 135 - 《精细化工》2021年第6期
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第 6 期 杜雪飞，等: 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 ·1197·
应时间及添加量对 DBF 产率的影响，其中，2,5-呋 为 925 U，反应温度为 45 ℃，摇床转速为 150 r/min，
喃二甲酸二甲酯的物质的量为 1 mmol，结果见图 9。 4A 分子筛的添加量为 0.2 kg/L，海藻糖添加量为固
图 9a 中海藻糖的添加量为固定化脂肪酶 Novozym435 定化脂肪酶 Novozym435 质量的 15%。反应时间为
质量的 5%，反应时间为 30 h。图 9b 中海藻糖的用 14 h，考察最优条件下固定化脂肪酶 Novozym435 在
量为固定化脂肪酶 Novozym435 质量的 0~20%，反 DBF 合成体系中的重复使用性，其中，2,5-呋喃二
应时间为 16 h。 甲酸二甲酯的物质的量为 1 mmol，结果见图 10。
由图 9 可知，海藻糖加入后的效果比较明显， 由图 10 可知，在最优反应条件下，利用固定化
不仅提高了 2,5-呋喃二甲酸正丁酯的产率，还缩短 脂肪酶 Novozym435 合成 DBF，在连续使用 10 次后，
了反应时间。添加海藻糖后的 DBF 的产率要高于未 DBF 的产率为 47.68%。可见脂肪酶 Novozym435 在
添加的，且反应达到平衡的时间也减少，当海藻糖 DBF 合成体系中稳定性较好，具备将 DBF 产业化生
的添加量为固定化脂肪酶 Novozym435 质量的 15% 产的潜力。
时效果最好，反应 14 h 后 DBF 的产率达到 87.25%。
由于海藻糖能够紧密包裹在酶分子的周围和填充在
酶蛋白分子的空间结构内，形成了稳定的玻璃态，
有助于其提高酶催化的活性和稳定性，但过多的海
藻糖会占据固定化酶载体内有限的空间，增大反应
过程中的传质阻力，导致产物产率的降低 [23-24] 。因
此 将海藻 糖的 最佳用 量确 定为固 定化 脂肪 酶
Novozym435 质量的 15%。
图 10 脂肪酶 Novozym435 在 DBF 合成体系中的重复使
用性
Fig. 10 Reusability of lipase Novozym435 in DBF synthesis
system
3 结论
（1）本文以固定化脂肪酶 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
进行转酯化反应，制备 2,5-呋喃二甲酸正丁酯。通
过核磁共振氢谱和气质联用等手段对 2,5-呋喃二甲
酸正丁酯的结构进行了表征。对酶促合成 2,5-呋喃
二甲酸正丁酯的合成工艺进行了优化，建立了高效
制备 DBF 的酶法合成路线。
（2）酶法合成 DBF 的优化工艺为：以 DBF 的
产率为考察目标，在 10 mL 甲苯中，固定化脂肪酶
Novozym435 添加量为 925 U，n（2,5-呋喃二甲酸二
甲酯）∶n（正丁醇）=1∶5，反应体系中加入 0.2 kg/L
的 4A 分子筛和固定化脂肪酶 Novozym435 质量 15%
a 1—添加海藻糖后 DBF 的产率；b 1—未添加海藻糖 DBF 的产率；
c 1—添加海藻糖后 MBF 的产率；d 1—未添加海藻糖 MBF 的产率； 的海藻糖，45 ℃反应时间 14 h。
a 2—15%；b 2—10%；c 2—20%；d 2—5%；e 2—0 （3）在酶法合成体系中加入 4A 分子筛可以有
图 9 海藻糖的添加及添加量对 DBF 产率的影响 效吸附反应副产物甲醇，降低了甲醇对于脂肪酶活
Fig. 9 Effects of trehalose addition and amount on yield of 性的损害，显著促进了目标产物 DBF 的生成。同时
DBF
在反应体系中加入一定量的海藻糖可以保护和稳定
2.11 固定化脂肪酶 Novozym435 在 DBF 合成体系 脂肪酶酶活，增强了脂肪酶的催化能力，DBF 的酯
中的重复使用性 化产率明显提高，反应时间也明显缩短。固定化脂
在 10 mL 甲苯中，n（2,5-呋喃二甲酸二甲酯）∶ 肪酶 Novozym435 在 DBF 合成体系中连续使用 10
n（正丁醇）=1∶5，固定化脂肪酶 Novozym435 用量 次后，DBF 的产率仍然能保持在 47.68%。
