植物甾烷醇酯的绿色合成与构效关系研究

本项目研究植物甾醇的催化氢化以及在离子液体或无溶剂体系中植物甾烷醇酯的绿色合成。采用廉价金属对贵金属催化剂进行多组分掺杂和高分散负载，获取低成本的植物甾醇氢化新型催化剂，得到甾烷醇有效合成和分离方法。以强亲水性羟基酸、脂溶性脂肪酸以及多不饱和酸为原料，制备不同水溶性或脂溶性的植物甾烷醇酯，拓宽在食品、医药和化妆品工业上的应用。通过测定各种植物甾烷醇酯的热力学行为、脂溶性、乳化性、抗氧化性和降血脂等功能性质，以及不同链长与不同饱和度的脂肪酸和不同结构的羟基酸植物甾烷醇酯降低胆固醇的构效、量效关系的研究，筛选不同使用用途的植物甾烷醇酯产品。利用表面活性剂与路易斯酸结合而形成胶束催化剂在离子液体或无溶剂体系中高效制备植物甾烷醇酯。通过研究目标脂肪酸和羟基酸甾烷醇酯的酯化反应动力学，揭示其反应规律及关键影响因素，建立理论预测产物平衡转化率的数学模型和方法，调控反应，并为规模化生产提供理论依据。

植物甾醇和甾烷醇具有水不溶、油溶性低等特点，极大地限制了在食品、医药和化妆品等行业的应用。本项目以植物甾醇为原料，筛选出钯碳为高效的氢化催化剂，通过化学氢化制备高纯度的植物甾烷醇；通过传统方法、无溶剂中十二烷基硫酸钠与路易斯酸结合的胶束催化法和离子液体催化法等成功、高效地合成了一系列植物甾烷醇脂肪酸酯，同时，以离子液体催化法、三氟甲基磺酸钪催化法和化学-酶耦合两步法等合成了一系列植物甾烷醇羟基酸酯；获得各种植物甾烷醇酯合成所需的最优条件，并建立了可用于预测植物甾烷醇酯合成反应的数学模型。通过体内试验发现：合成的植物甾烷醇酯仍保留游离植物甾烷醇的生理功效；植物甾烷醇酯降胆固醇的途径为：LXRα-CYP7A1-胆汁酸-排泄。比较研究了植物甾烷醇与甾烷醇酯的溶解性、结晶熔融特性和热稳定性等性质，为植物甾烷醇酯的实际应用提供参考。