甲苯二异氰酸酯(TDI)是一种重要的有机中间体,主要用于制造聚氨酯泡沫塑料。用碳酸二甲酯(DMC)代替光气合成甲苯二氨基甲酸甲酯(TDC),进而分解生成甲苯二异氰酸酯(TDI)是一条绿色合成路线。生物酶在有机溶剂中有较强的催化活性,且具有反应条件温和、后处理容易、结构稳定、不容易失活等优点。所以,本文选用生物酶作催化剂,研究了酶在碳酸二甲酯与甲苯二胺合成甲苯二氨基甲酸甲酯反应中的作用,并通过数学方法进行了深入的分析。通过对十一种酶的筛选,确定木瓜蛋白酶、风味蛋白酶、胃蛋白酶和猪肝酯酶对本反应有一定的催化活性。发现对本反应具有较高催化活性和选择性的催化剂为木瓜蛋白酶。并筛选出适宜溶剂四氢呋喃,溶剂用量为15ml/g papain。对反应条件进行了优化,当温度40℃、n(TDA)/n(DMC)=1/20、 酶浓度17. 4mg/ml、反应时间40min时,TDC产率达到3. 94%。采用响应曲面法考察了TDC产率受酶浓度(3. 5～31. 3 mg/ml)、DMC用量(6. 9～20. 7 ml)和反应温度(25～55℃)三个因素的交互作用影响。通过对拟和方程的深入分析可知,TDC产率最高可达4. 02%。对影响木瓜蛋白酶酶活的诸多因素进行了研究。得到在酶浓度1mg/ml,PH值7. 0,反应温度40℃,激活剂半胱氨酸盐酸盐浓度0. 04mol/l,反应时间30分钟,保温时间30分钟的条件下,木瓜蛋白酶具有最优催化活性。通过实验发现,有机溶剂四氢呋喃、碳酸二甲酯对木瓜蛋白酶酶活有一定影响。当四氢呋喃浓度为60%(V/V)时,酶活达到最大为12. 84×10~U/mg;当DMC浓度为40%(V/V)时,酶活达到最大为9. 76×10~5U/mg。