Preparation of Aliphatic Polyester by Lipase Catalyzed Transesterificatoin in Anhydrous Organic Solvents

유기용매에서 Lipase에 의한 지방족 폴리에스터의 합성

Enzyme-catalyzed polycondensatlon reaction of aliphatic polyesters with several repeating units was studied using the biocatalytic activities of lipases from different sources. Porcine pancreatic lipase (PPL) was found to be best in utilizing bls(2,2,2-trichloroethyl) glutarate and 1,4-butanediol as substrafes. The reaction was also catalyzed to some extent by the lipases from Humicola lanuginos and Psudomonas sp. In the series of short-chain diols(C2-C4), bis(2,2,2-trichloroethyl) glutarate was iransesterified fastest with 1,4-butanediol and for the long-chain diols (PEG-300-PEG-1000), the reaction was fastest with PEG-400. With PEGs, only monoesterification product was obtained. PPL functioned well in relatively hydrophilic organic solvents such as tetrahydrofuran(THF), ether and acetonitrile. The reaction rate was accelerated as the reaction temperature was raised from $20^{\circ}C$ to $60^{\circ}C$ while Mn values of the reaction products were not affected by the reaction temperature. End group analysis by NMR showed that Mn values of the polymer were in the range of 1500-4000 daltons.

유기용매 THF에서 bis(2, 2, 2-trichloroethyl) glutarate와 diol을 기질로 하여 PPL에 의한 tran sesterification 반응을 통해 polyester를 합성하였다. 1. 서로 다른 source의 lipase로 이 반응을 시켜본 결과 PPL이 가장 반응을 잘 진행시켰으며 Humi cola lanuginos와 Pseudomonas sp.의 Ii pase들도 어느 정도 반응을 진행사켰으며 Rhizopus의 lipase들 은 반응을 전혀 진행시키지 못했다. 2. Diol로 ethyleneglycol, 1, 3~propanediol, 1,4­b butanedi이은 모두 거의 비슷한 정도로 반응이 진행 되었으며 secondary alcohol인 glycerol의 경우 이들에 비해 반응이 매우 느리게 진행되었다. 이는 glycer이 에 의 해 효소가 steric hinderance를 받기 때문인 것으로 추정된다. 3. Diol로 여러 가지 분자량의 PEG(M = 300-1000)를 사용한 결과 PEG-400이 가장 잘 반응되었으며 이를 제외하고는 분자량이 클수록, 즉 chain의 길이가 갈수록 반응속도가 느렸다. 그리고 이렇게 chain의 길이가 비교적 긴($C_{12}-C_{45}$) PEG플 diol 로 사용했을 때는 monotransesterication 반응이 끝 난 이후에는 반응이 거의 더 이상 진행되지 않았다. 4. 유기용매로는 비교적 hydrophilic한 THF, ether, acetonitrile 등에 셔 잘 반응되었다. 5. $20^{\circ}C$ 에서 $60^{\circ}C$의 온도범위에서 반응온도가 높 을수록 반응속도가 빨랐으며 184시간 반응된 반응 생 생물의 평균분자량은 모두 2200←2300 daltons로 반응온도의 영향을 받지 않는 것으로 관찰되었다. 8. NMR에 의한 end group analysis를 이용하여 반응 생성물을 분석한 결과 수평균분자량은 1500­4 4000 daltons이었다.