研究背景

低分子量酯類物質(zhì)是一類十分重要的芳香化合物，它們大多具有特殊的香味，被稱為短鏈芳香酯。其中許多呈天然水果香味，是香精的重要組成部分，被廣泛應(yīng)用于食品、飲料、日用化妝品、醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域^[1]。丁酸異戊酯(Isoamyl butyrate)是短鏈芳香酯中一代表物質(zhì)，性狀為無(wú)色液體，具有類似梨的水果香氣，天然存在于香蕉、蘋(píng)果、草莓、椰子油、可可豆、葡萄等許多水果和熏衣草油和桉樹(shù)油等精油中^[2]。

合成工藝

目前工業(yè)生產(chǎn)中所使用的酯類香精主要是在無(wú)機(jī)催化劑存在下化學(xué)合成的，例如，以固載雜多酸鹽TiSiW₁₂O₄₀/TiO₂為多相催化劑，通過(guò)正丁酸和異戊醇反應(yīng)即可合成丁酸異戊酯，最優(yōu)合成條件如下：TiSiW₁₂O₄₀/TiO₂具有良好的催化活性，醇酸物質(zhì)的量比為1.3:1，催化劑用量為反應(yīng)物料總量的1.5%，反應(yīng)時(shí)間1.0 h，反應(yīng)溫度120 ℃～130 ℃，酯化率可達(dá)95.7%^[3]。此外，以對(duì)甲苯磺酸作為丁酸和異戊醇的酯化催化劑也可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物的制備，最高收率可達(dá)97.6%^[4]。

但是需要注意的是，化學(xué)合成生產(chǎn)過(guò)程常涉及高溫、高壓及強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，生產(chǎn)成本高，同時(shí)又會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。然而，酶催化合成過(guò)程通常在常溫常壓下進(jìn)行，具有反應(yīng)條件溫和、催化專一性強(qiáng)、催化效率高等優(yōu)點(diǎn)，是典型的綠色工藝，生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)的芳香酯已被美國(guó)和歐盟認(rèn)為是天然產(chǎn)物。因此，近年來(lái)，通過(guò)生物催化合成短鏈芳香酯已成為研究熱點(diǎn)。食品添加劑及其制備方法領(lǐng)域便報(bào)道了一種丁酸異戊酯的酶催化合成方法：在反應(yīng)容器中加入有機(jī)溶劑和催化劑脂肪酶干酶粉，然后分別加入一定量的底物丁酸和異戊醇，在一定溫度及150r/min下恒溫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后濃縮干燥得粉末即丁酸異戊酯。該制備方法具有工藝簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)，成本低，反應(yīng)條件溫和，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。經(jīng)測(cè)定，丁酸異戊酯的合成率為97%以上^[1]。

應(yīng)用

丁酸異戊酯具有香蕉和梨的香味，多用作食品和化妝品的香精^[5]。例如，以苯甲醇、桂皮醛、桃醛、丁酸異戊酯、己酸烯丙酯、異戊酸異戊酯、甘油二酯、丁酸乙酯、丙酸異戊酯等為原料按照一定比例復(fù)配可制備得到一種哈密瓜味香精。該哈密瓜味香精能夠與煙草香協(xié)調(diào)，用于煙草制品，能夠獲得令人滿意的抽吸感受^[6]。

另外，丁酸異戊酯還可用于噴漆，清漆，油墨等物質(zhì)的生產(chǎn)制備。文獻(xiàn)報(bào)道了一種環(huán)氧樹(shù)脂基耐光老化印刷油墨，由下列重量份的原料制成：1,4-丁二醇10-12，乙二醇4-5，E-12環(huán)氧樹(shù)脂40-60，鄰苯二甲酸二丁酯4-6，過(guò)氧化環(huán)己酮1-2，季戊四醇9-12，鈦白粉3-4，甲基丙烯酸甲酯5-8，乙二醇乙醚醋酸酯3-5，丁酸異戊酯1-2，環(huán)烷酸鈷1-2，有機(jī)顏料3-4，助劑4-5。該發(fā)明油墨具有韌性好，硬度高，牢度高的特點(diǎn)，耐磨性和防紫外光老化性能很好，且分散性好，噴涂容易。所得油墨適用于地面，工程車輛等易磨損表面的涂裝^[7]。

除了上述應(yīng)用，丁酸異戊酯還可用于藥物中間體二苯基乙二酮的合成，具體包括如下步驟：在反應(yīng)容器中加入2-溴-2'-羥基二苯基-2-甲基乙酮，升高溫度，然后加入氯化鉀溶液，反應(yīng)，逐步升高溫度，升高溫度；控制攪拌速度，加入丁酸異戊酯溶液，分批次加入二茂基二甲基鈦，繼續(xù)反應(yīng)，然后加入硫酸鈉溶液，攪拌，加入碳酸鉀溶液調(diào)節(jié)pH，降低溫度，加入氯化鈉溶液，析出固體，過(guò)濾，二癸胺溶液洗滌多次，對(duì)甲酚溶液洗滌多次，在3二甲胺基丙腈溶液中重結(jié)晶，脫水劑脫水即得成品二苯基乙二酮^[8]。

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