酯交换工艺合成维生素A棕榈酸酯

酯交换工艺合成维生素A棕榈酸酯

贺兆华孙雄生

普济生物科技（台州）有限公司浙江台州318000

摘要：维生素A棕榈酸酯，属维生素类药，能透皮吸收，抗角质化，刺激胶原蛋白和弹性蛋白的生长，增加表皮及真皮的厚度。增强皮肤弹性，有效消除皱纹，促进皮肤更新，保持皮肤活力。用于眼霜、保湿霜、修护霜、香波、护发素等。因此，在实际情况中，维生素A棕榈酸酯在工业生产中得到了十分广泛的应用。本文就集中常见的维生素A棕榈酸酯合成方式进行阐述，旨在为提高我国化工生产水平提供一点建议。

关键词：维生素A棕榈酸酯化工生产合成工艺

维生素A是人体必需的营养素之一，是儿童生长发育过程中必不可缺少的微量营养素，它参与机体多种生理过程。由于其能抗炎、抗氧化、调节免疫、抗皮肤衰老、抗癌等功效已经被广泛应用于化妆品和药物中。但是，维生素A是非常不稳定的，很容易在空气、光、高温下被氧化。而且维生素A对皮肤有刺激性。为了降低它的不稳定性和刺激性，可以将维生素A转化成维生素A酯。各种的化学方法已经用于维生素A酯的合成，但是化学方法经常产生一些有毒物质和副产物，而且需要高温、高压，对设备、能耗要求高。酶法避免了这些问题，具有温和的反应条件、高催化效率和固有的专一性。在众多维生素A酯中，维生素A棕榈酸酯一种比较稳定、常见的酯类。

一、固定化脂肪酶合成维生素A棕榈酸酯

用维生素A醋酸酯和棕榈酸为底物，用自制的固定化脂肪酶合成维生素A棕榈酸酯，转化率达到75%[11]。ThierryMaugard等人报道了合成维生素A乳酸酯时，采用L-乳酸做酰基供体时转化率低于5%，而采用L-乳酸甲酯做酰基供体转化率达到90%[12]。由此可见，酯类酰基供体有时比酸类酰基供体有更高的转化率。

采用棕榈酸作为酰基供体时，在产品的分离阶段，过量的棕榈酸必须采用加碱、过滤的方法除去，过滤过程会很大的影响产品收率。采用棕榈酸乙酯作为酰基供体时，棕榈酸乙酯比棕榈酸更易溶于有机溶剂，有利于传质。另外，在产品的分离阶段，过量的棕榈酸乙酯可以和未反应的维生素A醋酸酯一起采用萃取的方法除去，这样可以简化分离步骤，使产品收率提高。

采用棕榈酸乙酯做酰基供体与维生素A醋酸酯进行转酯化反应生成维生素A棕榈酸酯，与采用棕榈酸作酰基供体比较，前者转化率稍高于后者。在分离纯化阶段，采用棕榈酸乙酯可以去掉加碱过滤的步骤，而直接采用有机溶剂萃取分离产品和过量的棕榈酸乙酯；在工业放大上，降低了分离的难度，减少分离步骤，使工业化成为可能。

二、酯交换工艺合成维生素Ａ棕榈酸酯

2.1酰氯化合成工艺

维生素A醋酸酯经NaOH皂化，得到维生素A醇。维生素A醇与棕榈酰氯反应，得到目标产品。棕榈酰氯活泼，反应进行迅速，反应产物中残存的棕榈酰氯经水解，中和生成棕榈酸钠，具有亲水性，可从产品当中去除，后处理较容易。但该反应最大的缺陷是反应中释放出高腐蚀性氯化氢气体，必须用有机胺捕集，避免在酸性条件下维生素A的化学结构受到破坏。工业生产必须配套冗长的有机胺回收工艺及其装置

2.2酯交换合成工艺

维生素A醋酸酯和棕榈酸甲酯在催化剂存在下进行酯交换反应，利用反应精馏技术，把酯交换反应释放出的醋酸甲酯不断移除，促使反应向正方向进行。酯交换合成工艺的最大优点是工艺简短，避免使用高活泼性棕榈酰氯，无须严格防水及捕集释放出的氯化氢。由于酯交换反应为可逆反应，必须使用过量摩尔比的棕榈酸甲酯，才可保证维生素Ａ醋酸酯反应完全，但是反应产物中过量的棕榈酸甲酯和维生素A棕榈酸酯同属油溶性，两者分离困难。

比较上述两种合成工艺，酯交换工艺具有合成工艺路线短，不产生强腐蚀性气体的优点，选择酯交换工艺开展维生素A棕榈酸酯的合成研究。并研究精制技术，解决棕榈酸甲酯难于与产物分离的问题。

三、维生素A棕榈酸酯的分离纯化与分析

在有机相中，脂肪酶以维生素A醋酸酯和棕榈酸为底物催化合成维生素A棕榈酸酯的反应体系中，产物的提纯关键在于对维生素A醋酸酯和维生素A棕榈酸酯之间进行分离纯化。首先对反应液进行萃取粗提取，进一步应用于硅胶柱层析分离纯化。

3.1乙醇浓度对萃取的影响

在该萃取体系中，乙醇的体积分数对萃取的选择系数有重要地影响。由于维生素A醋酸酯和维生素A棕榈酸酯在水中的溶解度极小，乙醇体积分数过低会导致萃取的选择系数很小；乙醇浓度（100%）过高，则会出现萃取时不分层的现象。乙醇浓度在10%~60%区段时，选择系数几乎不变（约为1.0），在60%~90%时，选择系数的变化趋势是先上升到最大值后下降，当乙醇体积分数为80%时，选择系数达到最大为37.4。因此，选择80%的乙醇体积分数进行后续实验的研究。

3.2萃取级数

维生素A棕榈酸酯的纯度随着萃取级数的增加而上升，但其回收率在相应地下降。萃取5次之后，维生素A棕榈酸酯的纯度为96.4%，回收率为66.8%，此时相应的高效液相色谱图如图3所示。此后，如果继续增加萃取次数，维生素A棕榈酸酯的纯度仅有微小的提升，但回收率却急剧下降。综合考虑纯度和回收率两个方面因素，选择萃取级数5次作为后续试验研究的基础。

3.3维生素A棕榈酸酯硅胶柱层析分离纯化

通过薄层层析法探索硅胶柱柱层析分离条件是实验室柱层析的常规方法，选择乙酸乙酯：石油醚配比1：9的溶剂体系作为洗脱剂。经过硅胶柱层析收集到的第一个组分为维生素A棕榈酸酯，验证了可以通过硅胶柱层析的方法从维生素A醋酸酯和维生素A棕榈酸酯混合液中分离纯化出维生素A棕榈酸酯。连续通过萃取粗分离纯化和硅胶柱层析的进一

步纯化，可以完全把维生素A醋酸酯和维生素A棕榈酸酯分离开，为工业化生产维生素A棕榈酸酯流程中的高纯度产物的制备奠定了技术基础。

四、结论

以维生素A醋酸酯和棕榈酸甲酯为原料，采用酯交换工艺合成维生素A棕榈酸酯，合成工艺简短。采用棕榈酸乙酯做酰基供体与维生素A醋酸酯进行转酯化反应生成维生素A棕榈酸酯，与采用棕榈酸作酰基供体比较，前者转化率稍高于后者。在分离纯化阶段，采用棕榈酸乙酯可以去掉加碱过滤的步骤，而直接采用有机溶剂萃取分离产品和过量的棕榈酸乙酯；在工业放大上，降低了分离的难度，减少分离步骤，使工业化成为可能。

参考文献：

[1]董丛丛，黄高凌，杨远帆，李利君，陈昭华，杜希萍.固定化脂肪酶转酯化合成维生素A棕榈酸酯的分离纯化[J].中国食品学报，2017（12）

[2]金慧瑜，钱东彬.维生素A棕榈酸酯眼用凝胶联合人工泪液治疗轻中度干眼症临床观察[J].现代医药卫生，2017（22）