酶催化生物可降解聚酯的合成与研究进展

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1、http://www.hxtb.org《化学通报》在线预览版酶催化生物可降解聚酯的合成与研究进展*张建设于九皋吴颖马骁飞(天津大学理学院化学系,天津300072)摘要生物可降解聚酯是一种新型高分子聚合材料,可通过发酵、化学方法和酶催化来合成。本文综述了酶催化下通过缩聚、酯交换、内酯开环聚合等方法合成此类聚酯。酶催化合成生物可降解聚酯是一种新型的技术,可以在温和条件下高效合成,有着传统方法难以比拟的优势。关键词生物可降解聚酯酶催化合成ProgressinEnzymatic-catalysissynthesisofBiodegradablePolyesterZhangJ

2、ianshe,YuJiugao,*WuYing,MaXiafei(DepartmentofChemistry,SchoolofScience,TianjinUniversity,Tianjin300072)AbstactBiodegradablepolyestersarepolymermaterials,whichhavebeensynthesizedbychemicalmethods,enzymatic-catalysisandferment.Therecentprogressofsomebiodegradablepolyesterenzymatic-cataly

3、sissynthesismethodsisreviewedinthispaper.Enzymatic-catalysismethodsincludering-openingpolymerizationoflactones,step-growthpolycondensationofdiacidsanddiols,hydroxyacidsandtransesterificationofdiesters.Enzymecatalyzedsynthesisofthepolyestersisaneweco-friendly,mildandefficienttechnique.M

4、oreover,specificenzymecatalysiscanprovideanovelsyntheticrouteforusefulpolyesters,manyofwhicharedifficulttobesynthesizedbyconventionalmethods.KeywordsBiodegradablepolyester,Enzymatic-catalysis,Synthesis生物可降解聚酯是一种高分子材料,除其性能可与传统的高分子材料低密度聚乙烯(LDPE)相媲美外[1],还具有良好的生物相容性和生物降解性。生物可降解聚酯主要包括以石油为原料

5、合成的聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚体,此外还有以可再生资源为原料生产的聚乳酸和由微生物生产的聚羟[2]基脂肪酸酯(PHA)等。生物可降解聚酯的合成,一般采用生物发酵或是化学合成的方法。可降解聚酯通[3~6][7~9][10][11][12]过化学方法合成,包括开环聚合反应、酯交换反应、离子液体反应、复合酸催化反应和无催[13]化剂反应等。[14~17]酶催化合成方法是一种新型的生物合成方法,已经广泛应用在合成聚合物上。酶可以通过开环反[18,19][20,21][22]应、缩聚反应和酯交换反应催化合成聚酯。相比于传统的合成方法,酶催化聚酯合

6、成具有许多突出的优点:具有高效的对映选择性和区域选择性;可以在多种不同的介质中进行反应;酶本身来源于可循环资源,无毒无害;酶催化聚酯合成反应不需要除水和隔绝空气;可以使反应在温和的条件下进行;可以催化化学方法难以完成的大环内酯开环聚合。本文综述了生物可降解聚酯的酶催化合成方法。1开环聚合1.1碳酸酯的开环聚合[17]脂肪酶催化新的碳酸酯单体(5-甲基-5-苄氧基羰基-1,3-二氧烷基-2-酮)的开环聚合。80°C下研究脂肪酶催化聚合能力。脂肪酶的来源极大地影响了单体的转化率和聚合物的分子量。例如脂肪酶2007-09-24收稿,2007-11-07接受http://w

7、ww.hxtb.org《化学通报》在线预览版PF(Pseudomonasfluorescens)催化单体的转化率最高,达到了97%,分子量高达(Mn)6100(式(1))。脂肪酶热失活条件下,没有任何聚合物生成。催化加氢脱苄基生成相应的线性聚碳酸酯的分子链上含有羰基,羰基存在可以改善聚碳酸酯的生物可降解性而利于它的各种生物化学用途,可以作为药物缓释系统的药物缓释聚合物载体。OOOOO脂酶Pb/H2(1)OOnOOn本体,80oCBnOOCCH3HOOCCH3H3CCOOBn1.2环氧化合物开环聚合反应环氧丙烷衍生物,如缩水甘油苯基醚,苄基缩水甘油酯、缩水甘油甲基

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