一種2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯及其制備方法，尤其涉及一種利用脂肪酶催化制備2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯的方法及制備得到的2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯。
【背景技術(shù)】
[0002]2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯是一種高效、低毒、低殘留且對(duì)雜草無(wú)抗藥性，對(duì)環(huán)境友好的廣譜性除草劑。隨著無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品在我國(guó)大力推行實(shí)施，對(duì)苯氧羧酸這類環(huán)境友好，低毒以及低殘留的除草劑及其綠色生產(chǎn)的研究顯得格外重要。
[0003]目前，據(jù)公開的文獻(xiàn)報(bào)道2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯主要還是通過(guò)化學(xué)法生產(chǎn)的。江蘇省農(nóng)藥研究所的嚴(yán)傳鳴等(嚴(yán)傳鳴等，2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯的制備，化工時(shí)刊，2000，(11):47-48)以2-甲基-4-氯苯氧乙酸為原料經(jīng)酰氯和酯化兩步反應(yīng)制得2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯。CN 102295561A公開了一種2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯的制備工藝，該工藝以氯乙酸為原料經(jīng)多步化學(xué)反應(yīng)獲得2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯。這兩種工藝中分別用鹽酸和濃硫酸作為催化劑來(lái)制備2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯，其中酸的使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染，且增加后續(xù)處理的堿水的用量，不易于減排。另外，這兩種工藝均需要在反應(yīng)溫度較高的反應(yīng)釜中進(jìn)行，這也不易于節(jié)能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中制備2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯方法中的不足，本發(fā)明提供了一種2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯及其制備方法。該發(fā)明主要通過(guò)具有高催化活性的脂肪酶催化異辛醇和2-甲基-4-氯苯氧乙酸的酯化反應(yīng)，在常溫常壓的條件下一步反應(yīng)制備甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯，使得制備2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯這一過(guò)程經(jīng)濟(jì)可行，成本低，易產(chǎn)業(yè)化。
[0005]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]第一方面，本發(fā)明提供了一種2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯的制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0007](1)用脂肪酶催化劑催化異辛醇和2-甲基-4-氯苯氧乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)；
[0008](2)步驟(1)中酯化反應(yīng)后得到的混合物進(jìn)行分離處理，得到2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯。
[0009]其中，該制備方法中對(duì)所采用的原料異辛醇和2-甲基-4-氯苯氧乙酸無(wú)特殊限制，即任何常規(guī)的異辛醇和2-甲基-4-氯苯氧乙酸均可用來(lái)制備2-甲基-4-氯苯氧乙酸異辛酯，且異辛醇和2-甲基-4-氯苯氧乙酸的制備方法均為本領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)。
[0010]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟(1)中所述脂肪酶催化劑為固定脂肪酶催化劑或游離脂肪酶催化劑。
[0011]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述固定脂肪酶催化劑中的脂肪酶為南極假絲酵母細(xì)胞外脂肪酶。
[0012]其中，南極假絲酵母細(xì)胞外脂肪酶(Candida Antarctica)對(duì)異辛醇和2_甲基-4-氯苯氧乙酸的酯化反應(yīng)具有較高的催化活性，將其固定在多種不同性質(zhì)的載體上制備得到的固定脂肪酶催化劑有效地提高了基質(zhì)和酶上載的比率，并且固定脂肪酶催化劑易于分離，能夠重復(fù)多次利用，使得該制備方法成本更低，更為經(jīng)濟(jì)可行。
[0013]優(yōu)選地，所述固定脂肪酶催化劑的制備方法為:將脂肪酶用緩沖液溶解后制得酶溶液，向所得酶溶液中加入固定化載體進(jìn)行固定化，然后進(jìn)行分離，分離得到的固體經(jīng)真空冷凍干燥即得固定脂肪酶催化劑。
[0014]本發(fā)明雖然給出了固定脂肪酶催化劑的制備方法，但并不僅限于采用該制備方法，其他制備固定脂肪酶催化劑的方法同樣適用，包括用同種載體采用不同的固定方法來(lái)制備，或者是不同載體采用相同的固定方法來(lái)制備，再者是不同的載體采用不同的固定方法來(lái)制備。
[0015]優(yōu)選地，所述緩沖液為pH為5?9的磷酸緩沖液。
[0016]優(yōu)選地，所述固定化載體為樹脂、硅藻土或磁性粒子中任意一種，所述組合典型但非限制性的實(shí)例有樹脂和硅藻土的組合，硅藻土和磁性粒子的組合，樹脂、硅藻土和磁性粒子的組合等，優(yōu)選為磁性粒子。
[0017]所述磁性粒子為磁性納米粒子，其具有表面積大、在外磁場(chǎng)作用下易于分離便于連續(xù)化操作和重復(fù)利用的特點(diǎn)。
[0018]優(yōu)選地，所述樹脂為孔徑為50?200nm的樹脂，其孔徑可為50nm、70nm、lOOnm、130nm、150nm、170nm或200nm等；所述樹脂為非極性和/或中極性的樹脂，其中非極性樹脂例如聚苯乙烯類樹脂聚，中極性樹脂例如聚丙烯酸酯類樹脂，還可以采用非極性樹脂和中極性樹脂的混合物作為載體。
[0019]優(yōu)選地，所述磁性粒子為Fe304和/或以Fe 304為磁核表面帶有功能基團(tuán)的復(fù)合材料，其中以Fe304為磁核表面帶有功能基團(tuán)的復(fù)合材料，其功能基團(tuán)可為_順2或-C00H等。
[0020]優(yōu)選地，所述固定化載體的用量為1000?50000活力單位/每克載體，例如1000活力單位/每克載體、10000活力單位/每克載體、20000活力單位/每克載體、30000活力單位/每克載體、40000活力單位/每克載體或50000活力單位/每克載體等。本發(fā)明以上述固定化載體的用量為較優(yōu)選擇，但并不限于上述范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。
[0021]優(yōu)選地，所述游離脂肪酶催化劑為南極假絲酵母細(xì)胞外脂肪酶。
[0022]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟(1)中的肪酶催化劑為固定脂肪酶催化劑時(shí)，其用量以反應(yīng)體系的總體積為基準(zhǔn)為1?1000mg/mL，例如lmg/mL、100mg/mL、200mg/mL、300mg/ml、400mg/mL、500mg/mL、600mg/ml、700mg/mL、800mg/mL、900mg/ml 或 1000mg/mL 等，優(yōu)選為1?50mg/ml，進(jìn)一步優(yōu)選為2?10mg/ml。
[0023]優(yōu)選地，所述步驟(1)中的肪酶催化劑為游離脂肪酶催化劑時(shí)，其用量以反應(yīng)體系的總體積為基準(zhǔn)為 0.001 ?100mg/ml，例如 0.001mg/ml、0.01mg/ml、0.lmg/ml、lmg/ml、10mg/ml、20mg/ml、30mg/ml、40mg/ml、50mg/ml、60mg/ml、7Omg/ml、80mg/ml、90mg/ml 或lOOmg/ml等，優(yōu)選為0.01?20mg/ml，進(jìn)一步優(yōu)選為0.1?10mg/ml，更進(jìn)一步優(yōu)選為0.5?2mg/mlο
[0024]其中，反應(yīng)體系的總體積是指用于酯化反應(yīng)中所有原料(不包括脂肪酶催化劑)的總體積。
[0025]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟⑴中異辛醇和2-甲基-4-氯苯氧乙酸的摩爾比為(1 ?10): (10 ?1)，例如 1:10、1:4、1:6、2:9、2:7、3:8、3:5、4:7、5:6、6:5、7:4、8:1 或 10:1等，優(yōu)選為(1?5): (5?1)，進(jìn)一步優(yōu)選為(1?2): (2?1)，更近一步優(yōu)選為1:1.2 ;本發(fā)明中異辛醇和2-甲基-4-氯苯氧乙酸的摩爾比并不僅限于此范圍，但以所給范圍作為較優(yōu)選擇，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際反應(yīng)條件進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。
[0026]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟(1)中酯化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為15?50°C，例如15°C、20°C、25°C、30°C、35°C、40°C、45°C或 50°C等，優(yōu)選為 25 ?45°C，進(jìn)一步優(yōu)選為 30 ?40°C，更進(jìn)一步優(yōu)選為40°C;本發(fā)明中酯化反應(yīng)的反應(yīng)溫度并不僅限于此范圍，但以所給范圍作為較優(yōu)選擇，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際反應(yīng)條件進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。
[0027]優(yōu)選地，步驟(1)中酯化反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為4?12011，例如411、1011、2011、4011、6011、80h、100h或120h等；本發(fā)明中酯化反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間依多種因素而定，并不僅限于此范圍，但以所給范圍作為較優(yōu)選擇，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定合適的反應(yīng)時(shí)間，例如通過(guò)對(duì)取自反應(yīng)體系中少量樣品用色譜來(lái)監(jiān)測(cè)反應(yīng)過(guò)程。
[0028]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟(1)中酯化反應(yīng)在非水相溶劑中進(jìn)行。
[0029]優(yōu)選地，所述非水相溶劑為烴類混合溶劑，優(yōu)選為甲苯、二甲苯或乙醚中任意一種或至少兩種的組合，或者甲苯、二甲苯或乙醚與其他可互溶的烴類溶劑組成的混合溶劑，進(jìn)一步優(yōu)選為甲苯；本發(fā)明中的非水相溶劑以所給溶劑作為較優(yōu)選擇，但并不局限于所給物質(zhì)。
[0030]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟(1)中酯化反應(yīng)過(guò)程中添加吸水劑。
[0031]優(yōu)選地，所述吸水劑為鹽/鹽水化合物形成的鹽對(duì)、硅膠和/或分子篩中任意一種或至少兩種的組合，其中所述鹽/鹽水化合物形成的鹽對(duì)可為Na2S04/Na2S04.10H20。