[發明專利]一種酶催化合成聚丁內酰胺的方法

在審

• 申請號: 202110356722.0
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113174413A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 趙黎明;劉佳;沈琳容;陳以佳
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C12P13/02
• 分類號: C12P13/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

本發明涉及一種酶催化合成聚丁內酰胺的方法，包括以下步驟：酶的活化，酶促丁內酰胺陰離子活化液的制備，丁內酰胺陰離子活化液中加入酰化劑聚合得到聚丁內酰胺粗產物。本發明采用丁內酰胺作為單體，采用高效的脂肪酶作為催化劑使單體直接開環聚合以制備聚丁內酰胺，避免了使用堿性催化劑而導致水分等小分子對聚合過程的影響，消除了金屬離子的殘留導致的聚丁內酰胺熱性能不穩定的問題，實現綠色生產。制備的聚丁內酰胺的數均分子量在25000～80000，熱分解溫度提升到310℃以上，收率在95％以上。本發明的方法條件溫和，而且反應后的脂肪酶催化劑能很容易的從體系中分離，經過回收可以多次利用，可操作性強，反應過程綠色環保。

技術領域

本發明屬于聚丁內酰胺合成方法，尤其是涉及一種酶催化合成聚丁內酰胺的方法。

背景技術

聚丁內酰胺作為一種生物可降解的新型塑料，具有良好的機械性能、吸水性能、易降解、耐磨、耐腐蝕等優點，應用范圍廣泛。聚丁內酰胺一般是通過丁內酰胺在堿性條件下，以含金屬離子的化學試劑為催化劑進行陰離子開環聚合反應得到的。但是，化學方法生產聚丁內酰胺的過程不穩定，而且會產生大量污染和后處理的問題，難以滿足生產上對聚丁內酰胺高純度和特定分子量特性等需求，并且傳統化學方法制備聚丁內酰胺所使用的原材料丁內酰胺本身屬于生物基材料，具有環境友好的特性，然而對該具有環境友好特性的丁內酰胺使用大量的化學試劑處理也違背了環保的初衷。

酶具有高活性，還具有區域和立體選擇性，在溫和條件和水介質下仍能夠保持快催化速度的優勢。高選擇性也讓副產物的形成有限，廢物處理成本也較低。這使得酶的商業用途十分廣泛。通過酶催化制備聚合物，避免了傳統催化劑帶來的金屬離子污染而引起的產品質量以及使用受限的問題。然而目前缺少利用酶來催化合成聚丁內酰胺的方法。

發明內容

基于現有技術中化學方法生產聚丁內酰胺存在的穩定性差、污染大、后處理繁瑣的問題，本發明提供一種酶催化合成聚丁內酰胺的方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明提供一種酶催化合成聚丁內酰胺的方法，包括以下步驟：

酶的活化，

酶促丁內酰胺陰離子活化液的制備，

丁內酰胺陰離子活化液中加入酰化劑聚合得到聚丁內酰胺粗產物。

在本發明的一個實施方式中，所述酶需要在60-80℃條件下真空活化1-3小時。

在本發明的一個實施方式中，所述酶選自Candida antarctica Lipase B、Thermomyces lanuginosus熱穩定蛋白酶、Rhizomucor miehei Lipase、Mucor mieheilipase、Novozym435或豬胰脂肪酶等。

在本發明的一個實施方式中，所述酶促丁內酰胺陰離子活化液的制備包括以下步驟：將丁內酰胺加入反應器中混合，加熱至40～80℃，按照所加丁內酰胺總重量的100-4000U/g加入酶，攪拌反應1-5小時后，得到酶促丁內酰胺陰離子活化液。

在本發明的一個實施方式中，在丁內酰胺陰離子活化液與酰化劑聚合反應之前，所述酶促丁內酰胺陰離子活化液中還加入溶劑，所述溶劑與丁內酰胺總量的重量比為10：1～3：1。

在本發明的一個實施方式中，所述溶劑選自辛烷、正己烷、環己烷、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、二氯甲烷或氯仿等中的一種或幾種。

在本發明的一個實施方式中，按照丁內酰胺單體與所采用酰化劑的摩爾比例為1000：1～1000：20的比例，向所述丁內酰胺陰離子活化液中加入酰化劑。

在本發明的一個實施方式中，丁內酰胺陰離子活化液中加入酰化劑聚合反應的時間為4-24小時。