سنتز آنزیمی مبتنی بر سوربیتول با وزن مولکولی کنترل شده

پوشش ها با استفاده از ترکیبی از مونومرهای زیستی (سوربیتول، ۱،۱۰-دکاندیول و طیف وسیعی از اسیدهای دی کربوکسیلیک)، مجموعه ای از پلی استرهای جدید مبتنی بر سوربیتول با استفاده از پلی تراکم آنزیمی بدون حلال با استفاده از فرم تثبیت شده لیپاز کاندیدا آنترکتیکا تهیه شدند. هدف تهیه پلی استرهای خطی با گروه های هیدروکسیل آویز و قابل درمان در امتداد ستون پلیمر بود. برای رسیدن به این هدف، وزن مولکولی پلی استر با تنظیم زمان واکنش، بارگذاری آنزیم و استوکیومتری واکنش کنترل شد.

حضور سوربیتول در پلی استرها

خصوصیات مولکولی و حرارتی گسترده ای انجام شد که نشان داد پلی استرهای به دست آمده مواد نیمه کریستالی با Tg پایین هستند. حضور سوربیتول در پلی استرها از طریق یک بررسی کیفی با استفاده از MALDI-ToF-MS تایید شد. کمی‌سازی محتوای سوربیتول در پلیمرها با جداسازی دریچه معکوس طیف‌سنجی ۱۳C NMR به دست آمد، در حالی که ۳۱P NMR اطلاعاتی در مورد انتخاب‌پذیری CALB برای گروه‌های هیدروکسیل اولیه در مقابل گروه‌های هیدروکسیل ثانویه ارائه کرد.

علاوه بر این، ۳۱P NMR و تیتراسیون پتانسیومتری برای تعیین کمی مقدار گروه‌های کربوکسیلیک و گروه‌های عاملی هیدروکسیل موجود در پلی استرها استفاده شد. پلی استرهای دارای عملکرد هیدروکسیل به‌دست‌آمده از نظر وزن مولکولی، عملکرد و ویژگی‌های حرارتی، خواص مناسبی برای استفاده به عنوان پوشش‌های حلال دارند. پوشش‌های متقاطع با استفاده از عوامل پخت معمولی مختلف، از جمله دو دی ایزوسیانات تجدیدپذیر (اتیل استر L-لیزین دی ایزوسیانات و دی ایزوسیانات مبتنی بر اسید چرب دیمر) تهیه شدند. پوشش های پلی (استر یورتان) حاصل از نظر مقاومت در برابر حلال، سختی و مقاومت در برابر تغییر شکل سریع مورد آزمایش قرار گرفتند که نشان دهنده تأثیر مفید سوربیتول اجرا شده بر تشکیل شبکه است.

سنتز آنزیمی و ارزیابی اولیه به عنوان پوشش های پلی استرهای دارای هیدروکسی فنری مبتنی بر سوربیتول با وزن مولکولی کنترل شده

استفاده از ترکیبات تجدیدپذیر فراوان و طبیعی برای سنتز شیمیایی یک استراتژی مهم برای کاهش وابستگی به مواد خام مشتق شده از نفت است. طیف گسترده ای از مواد شیمیایی را می توان از منابع تجدیدپذیر تولید کرد که از منابعی مانند نشاسته، سلولز و روغن های گیاهی شروع می شود. زیست توده مبتنی بر شکر این پتانسیل را دارد که به عنوان یک منبع گسترده در دسترس از ترکیبات اولیه برای پلیمرهای مبتنی بر زیست، و همچنین برای اهداف بیوانرژی و بیوشیمی استفاده شود. یکی از حوزه‌های کلیدی که در توسعه فناوری‌های تبدیل زیست توده مورد هدف قرار می‌گیرد، تولید مواد جدید از بلوک‌های ساختمانی تجدیدپذیر است. بیشتر تحقیقات در حال انجام در حال حاضر بر روی استفاده از بلوک های ساختمانی موجود از جریان زیست توده نسل دوم (ضایعات جنگلداری و کشاورزی) برای پلیمرهای جدید متمرکز شده است.

نشاسته به دلیل پیچیدگی ساختاری خود، خواص منحصر به فردی از خود نشان می دهد که در سایر پلی ساکاریدها دیده نمی شود، مانند تورم گرانول تحت حرارت. هنگامی که نشاسته پس از گرم شدن در آب پراکنده می شود، توانایی خاصی برای برهمکنش با تعدادی از مولکول های خطی قطبی و غیرقطبی از جمله اسیدهای چرب، الکل های چرب، مونوگلیسریدها و غیره نشان می دهد. یکی از ساکاریدهای مشتق شده از نشاسته که بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته است، گلوسیتول است، یک الکل قند چندهیدریک طبیعی که به عنوان سوربیتول نیز شناخته می شود. سوربیتول بیشترین قند استخراج شده از نشاسته و سلولز است. به طور فزاینده ای در صنایع غیر غذایی برای کاربردهایی مانند منسوجات، بسته بندی و به عنوان بلوک ساختمانی برای مواد شیمیایی کالا و رزین های تجدید پذیر استفاده می شود.

سوربیتول به عنوان یک مونومر الکل پلی هیدریک

سوربیتول به عنوان یک مونومر الکل پلی هیدریک در اصل می تواند به طور مستقیم در سنتز پلی استر استفاده شود. با این حال، استفاده از مونومرهای مشتق از قند در پلی استرهای خطی به دلیل ماهیت چند منظوره آنها چالش برانگیز است. با این حال، از آنجایی که سوربیتول دارای هر دو گروه OH اولیه و ثانویه است، می‌توان اکثر (یا حتی همه) گروه‌های OH را به بخش‌های استری تبدیل کرد، یا به‌طور انتخابی، به عنوان مثال، فقط ویژگی‌های هیدروکسیل اولیه را تبدیل کرد.

برای دستیابی به معرفی این قطعات قندی در امتداد ستون فقرات پلیمری بدون انشعاب بیش از حد یا حتی پیوند متقابل، یک کنترل خوب بر تشکیل پیوند استری انتخابی مورد نیاز است. در نتیجه، گروه‌های عاملی باقی‌مانده را می‌توان برای اصلاح بیشتر، عامل‌سازی یا پیوند متقابل پلی‌استر به‌دست‌آمده، در حالت ایده‌آل بدون استفاده از شیمی‌های حفاظتی/حفاظ‌زدایی خسته‌کننده، در دسترس گذاشت.

کاتالیزورهای متداول مبتنی بر فلز و آلی می توانند کارایی خوبی در تبدیل مونومرهای الکلی به پلی استر حتی در بارهای بسیار کم داشته باشند، اما گزینش پذیری چنین سیستم هایی برای گروه های هیدروکسیل اولیه یا ثانویه معمولاً متوسط ​​است. در مقابل، به خوبی شناخته شده است که آنزیم ها ممکن است گزینش پذیری نسبتاً بالایی در واکنش های استری شدن ارائه دهند. کاربرد آنزیم ها به محیط اصلی یا نقش طبیعی آنها محدود نمی شود. در واقع، تطبیق پذیری آنها استفاده از آنها را در کاربردهای صنعتی، از صنایع غذایی گرفته تا داروسازی، و همچنین در فرآیندهای پلیمریزاسیون مبتنی بر حلال آلی تسهیل می کند.

نتیجه

در نتیجه به دلیل Tg پایین پلی‌ال‌های کوپلی استر، پوشش‌های پلی (استر یورتان) به‌دست‌آمده مواد نرمی هستند که ممکن است این پوشش‌ها را برای کاربردهای لمسی نرم مناسب کند.