글루코스 생산을 위한 효과적인 방법을 개발하기 위해서 cellulase에 의한 현사시 나무의 효소가수분해를 실시하였다. 목재의 효소가수분해는 미생물이 생산한 효소를 사용하여 글루코스를 생산하는 반응이다. 이렇게 얻어진 글루코스는 발효에 의해 쉽게 에탄올로 변환시킬 수 있다. 에탄올은 아세톤이나 부탄올, 시트릭산 그리고 락틴산을 제조하는 원료물질이나 석유자원을 대체할 수 있는 대체에너지 자원이다. 셀룰로오스의 효소가수분해 기작은 endo-cellulase, exo-cellulase 그리고 β-D-glucosidase라는 세 개의 서로 다른 형태의 효소가 연속적인 반웅에 의해 일어난다고 설명되어지고 있다. 본 실험의 목적은 다양한 농도의 수산화나트륨으로 현사시나무를 전처리 하여 이러한 전처리가 셀룰로오스의 결정화도와 리그닌함량에 미치는 영향과 가수분해율과의 관계를 조사하였다.
30$^{\circ}C$의 센(-Ho < 2.23) 과염소산 수용액 속에서 3,3-bis(methylthio)-2-propen-1-phenyl-1-one 유도체들의 산-촉매 가수분해 반응을 속도론적으로 연구하였다. 치환기 효과, 가수분해 생성물의 분석, Bunnett식 및 Bunnett-Olsen식의 hydration 파라미터(${\omega}$및 ${\phi}$)로부터 3.8 M 이하의 묽은 산 용액에서는 A-1형 반응($3.3 >{\omega},\;0.58 > {\phi}$ 및 ${\rho} < 0$)이 그리고 3.8 M 이상의 진한 산 용액에서는 A-2형 반응($0 <{\omega},\;0 < {\phi}$ 및 ${\rho} > 0$) 메카니즘으로 산-촉매 가수분해 반응이 일어난다.
25% dioxane 수용액 속에서 ${\alpha}$-nitrobenzaldehydephenylhydrazone의 여러 유도체(p-N$NO_2$,p-Cl, m-$NO_2$, p-$CH_3$)에 대해 pH의 변화에 따르는 가수분해 속도상수를 $25^{\circ}C$에서 자외선 분광광도법으로 측정하여 넓은 pH에서 잘 맞는 반응 속도식을 구하였다. 가수분해 속도에 미치는 치환기효과를 고려하고자 Hammett의 식을 적용한 결과 pH1.0에서는 ${\rho}$=0.18, pH 7.0에서는 ${\rho}$=0.06을 얻었다. pH의 변화에 따르는 반응속도상수의 변화, 용매효과, 치환기효과, 산해리상수 측정 등으로부터 ${\alpha}$-nitrobenzaldehydephenylhydrazone의 가수분해는 pH 3.0 이하에서는 $S_N1$, pH 4.0 이상에서는 1,3-dipole을 거치는 반응이 pH 3.0 과 pH 4.0 사이에서는 이 두 반응이 경쟁적으로 일어남을 알았다.
The rate constants of the hydrolysis of cinnamanilide derivatives were determined UV spectrometry in $H_2SO_4\;(5{\sim}20N)$, NaOH($5{\sim}11N)\;at\;50{\sim}110^{\circ}C$ and rate equation could be applied over a strong acid and strong base were obtained. Final product of the hydrolysis was a cinnamic acid. The ${\rho}$ values obtained from the slope of linear plots of log $k_{abs}$ vs. Hammet $t{\sigma}$ constants were slightly negatives, Substituents on cinnamanilide showed a relatively small effect, with hydrolysis facilitated be electron donating group. Activation energy(Ea)was also calculated for the hydrolysis of the cinnamanilide. From this reaction rate equation, substituent effect and experimental of rate constants, that the hydrolysis of cinnamanillde was Initiated by the netural molecule of $H_2O$ which do not dissociate at strong acid, and proceeded by hydroxide ion at strong base.
에너지소모를 최소화하고 최대의 당화효과를 얻을 수 있는 고효율 당화장치의 개발을 목표로 impeller교반형 bioattritor를 설계, 제작하여 불용성 섬유소를 기질로 실험하였다. Bioattrotor의 효용성과 효소당화촉진 mechan-ism을 규명하였으며, 최적운전조건을 검토하였다. 분쇄 마찰매체함유 반응기에 일정한 탄성계수를 지닌 spiral spring coil을 내장한 torzue측정장치를 개발, 부하되는 torque, power, 그리고 소요에너지를 측정하여 이를 당화촉진과 비교함으로서 bioattritor의 경제성을 검토하였다. 분쇄마찰매체의 첨가량 및 종류, impeller형태, 교반속도는 중요한 요소로서 작용하였다. 비록 더 연구가 필요하나 분쇄마찰매체의 교반에 소모되는 동력은 당화 촉진효과의 증대에 따른 당화시간의 단축과 섬유소의 고효율 전환에 따른 고농도당의 확보등에 의해 보상되리라 예상된다.
The biodegradability of polylactic acid(PLA) fabrics was evaluated by two methods: enzyme and soil degradation. Three different enzymes were selected to evaluate. Degradation times were measured at optimal enzyme treatment conditions. Biodegradation by enzymatic hydrolysis was compared with soil degradation. As a result, biodegradation created cracks on the fiber surface, which led to fiber thickening and shortening. In addition, new peak was observed at $18.5^{\circ}$ by degradation. Moreover, cracks indicating biofragmentation were confirmed by enzyme and soil degradation. By enzyme and soil degradation, the weight loss of PLA fabrics was occurred, there through, the tensile strength decreased about 25% by enzyme hydrolysis when 21 days after, and 21.67% by soil degradation when 60 days after. Furthermore, the biodegradability of PLA fabrics by enzymatic and soil degradation was investigated and enzymatic degradation was found to be superior to soil degradation of PLA fabrics. Among the three enzymes evaluated for enzymatic degradation, alcalase was the most efficient enzymes. This study established the mechanism of biodegradation of PLA nonwovens, which might prove useful in the textile industry.
Kinetic studies have been performed for alkaline hydrolysis of a series of [(methoxy)(p-substituted styryl)carbene]pentacarbonyl chromium(0) complexes ($(CO)_5$Cr=$C(OCH_3)CH=CHC_6H_4X$, X = p-$OCH_3$, p-$CH_3$, H, p-Cl, p-$NO_2$). Second-order rate constants $(k_{{OH}^-})$ for the alkaline hydrolysis in 50% acetonitrile-water(v/v) were determined spectrophotometrically at various temperatures. At a low pH region (pH < 7.5), the observed rate constant $(k_{obs})$ remained constant with a small value, while in a high pH region (pH > 9.5), $k_{obs}$ increases linearly with increasing the pH of the medium. The second-order rate constants $(k_{{OH}^-})$ increase as the substituent X changes from a strong electron donating group to a strong electron withdrawing group. The Hammett plot obtained for the alkaline hydrolysis is consisted of two intersecting straight lines. The nonlinear Hammett plot might be interpreted as a change in the rate-determining step. However, the fact that the corresponding Yukawa-Tsuno plot is linear with $\rho$ and r values of 0.71 and 1.14, respectively indicates that the nonlinear Hammett plot is not due to a change in the rate-determing step but is due to ground-state stabilization through resonance interaction. The positive $\rho$ value suggests that nucleophilic attack by $OH^-$ to form a tetrahedral addition intermediate is the rate-determining step. The large negative ${\Delta}S^\neq$ value determined in the present system is consistent with the proposed mechanism.
4'-[N-(9-Acridinyl)]-1'-(N-methanesulfonyl)-3'-methoxyquinonediimide(AMQD) 의 가수분해속도상수를 25.deg.C의 수용액속에서 자외선 분광법으로 측정하여 넓은 pH에서 잘 맞는 반응속도식을 구하였다. pH에 따르는 속도상수의 변화, Bronsted plot, 가수분해 생성물을 확인, 일반염기 및 치환기 효과 등으로부터 실험 사실에 잘 맞는 반응메카니즘을 제안하였다. 즉 pH 3.00 이하에서는 acridinyl기의 질소에 양성자가 첨가된 다음 quinonoid의 4'-위치에 물의 첨가가 일어나 가수분해가 진행되며, pH 3.00-9.00 사이에서는 물분자와 수산화 음이온의 첨가가 경쟁적으로 일어나 반응이 진행되었고, pH 9.00이상에서는 수산화 음이온의 농도에만 비례함을 알았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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