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咖啡酸苯乙酯是近年来具有显著抗肿瘤活性的天然药物先导化合物,其生物合成反应条件温和,对环境友好,但存在反应介质采用有机溶剂、得率低和耗时长等瓶颈因素。本文以非水相酶促合成咖啡酸苯乙酯为模式体系,采用液相色谱-串联质谱分析方法,反应介质用离子液体替代传统的有机溶剂,得率从3.06%提高至63.75%;反应类型用转酯化替代传统的酯化,得率进一步提高至66.40%。具体结果如下:(1)建立了用于非水相酶促合成咖啡酸苯乙酯体系的定性定量的方法。液相色谱-串联质谱(LC-MS)用于定性,条件:Kromasil C18分析柱(150mm×4.6mm,5μm),流动相:甲醇-水(65:35,v/v),流速:1.0mL/min,氮气辅助电喷雾离子源(ESI源),选择性离子检测(SIM),负离子模式,毛细管电压:1.6KV,离子传输毛细管温度:200℃;液相色谱(HPLC)用于定量,条件:HC-C18分析柱(250mm×4.6mm,5μm);流动相:乙腈-水-冰醋酸(50:50:0.5,v/v/v),流速:1.0mL/min,进样量:20μL,检测波长:325nm,柱温:30℃。体系中的咖啡酸和咖啡酸苯乙酯的标准曲线回归方程分别为Y=1.03×108X-26610.10(r=0.9999)和Y=6.25×107X+28920.15(r=0.9999)。(2)建立了有机溶剂中酶促咖啡酸和苯乙醇酯化合成咖啡酸苯乙酯的工艺。异辛烷和Novozym435分别为合适的反应介质和催化剂,最适温度为80℃,酯化反应72h产物得率仅为3.06%,表明有机溶剂中酶促酯化合成咖啡酸苯乙酯不适合实际应用。(3)建立了离子液体中酶促咖啡酸和苯乙醇酯化合成咖啡酸苯乙酯的工艺。[Emim][Tf2N]和Novozym435分别为合适的反应介质和催化剂;含有弱电负性的阴离子(如[BF4]-、[PF6]-和[Tf2N]-)和适当烷基链长的阳离子(如[Emim]+、[Bmim]+和[TOMA]+)的离子液体有利于酶促合成。响应曲面法优化获得的最佳工艺参数为:温度84℃;酶酸质量比(Novozym435:咖啡酸)14:1;醇酸摩尔比(苯乙醇:咖啡酸)16:1,酯化反应48h咖啡酸转化率和咖啡酸苯乙酯得率分别为98.76%和63.75%,表明在离子液体中酶促合成咖啡酸苯乙酯明显优于传统的介质有机溶剂。(4)建立了离子液体中酶促咖啡酸甲酯和苯乙醇转酯化合成咖啡酸苯乙酯的新工艺。[Bmim][Tf2N]和Novozym435分别为合适的反应介质和反应介质,当反应温度90℃、醇酯摩尔比(苯乙醇:咖啡酸甲酯)20:1、酶酯质量比10:1(Novozym435:咖啡酸甲酯)时,转酯化反应24h咖啡酸苯乙酯得率达66.40%。本文首次构建的离子液体中酶促转酯化合成咖啡酸苯乙酯新工艺,得率高,耗时短,显著地提高了生物合成效率,为天然产物的生物合成提供了新的思路和方法。