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数量:17 (1)DOI: 10.37532 / 0974 - 7443.2022.17 (1) .172

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生物技术创造和高能力的呋喃可持续单体和聚合物

莎拉·洛佩兹^*

*通信:

莎拉·洛佩兹
编辑部、化学技术:一个印度日报》联合王城
电子邮件:chemtech@alliedresearch.org

文摘

2500万吨的塑料浪费每年发表在欧洲,40%的这些不是重用或重用,因此增加生态污染,其中一个21世纪的重大困难。绝大多数的这些塑料petrochemical-inferred做的聚合物这非常具有挑战性的腐败,因此,大量的考试努力了更多无害吗生态系统选择。生物单体,从可持续的天然物质,建立一个潜在的回答oil-determined替换的单体,与呋喃下属的阶段原子有一个令人难以置信的潜力biobased聚酯、聚酰胺及其共聚物。审计的这篇文章总结了最近的改进生物技术创造呋喃加剧,可以利用在高分子科学转型为聚合物。此外,检查后续材料的生物降解性。

介绍

生物技术、长期保存研究实验室,逐步利用机械。它涵盖了所有的创新和应用程序使用或调整生活的材料。它是划分为5类的使用领域:红色(药物),绿色(农业),蓝色(海洋和新水),白色(物质产业)和黄色(气候)。“白色生物技术”的基本对象是物质合成化合物的生产,材料或生物燃料从生物资源可持续利用微生物或隐蔽的蛋白质[1]。最后的选择引起科学家的兴趣,他们的能力促进化合物反应在一个非常具体的方式,而关于绿色标准的科学[2]。

在任何情况下,利用隐蔽的化学物质的动力响应有特定的伤害。他们的清洁是漫长和昂贵的。此外,他们经常期望固定建立他们的力量以及运动。击败这些缺点的一个方法是完成微生物变化,换句话说,利用整个微生物不同催化合成反应。可以肯定的是,这些整个中包含的蛋白质细胞更稳定的比当他们在正常细胞中。整个细胞同样提供了一个更值得注意的各种化合物。几个化合物不能断开连接的动态结构,可以促进正常细胞的气候。最后,整个细胞享受的好处在几个选项完成反应阶段加入活动的一些化学物质以及恢复的辅酶,例如,ATP和NADH利用电话机器。尽管,与催化的化合物,的毒副反应出现,因为大量的蛋白质在微生物。的低分组的化合物另外向前推进了响应。终于,基质的分组和物品较低,因为在整个细胞的毒性问题。

本文围绕单一呋喃单体生物技术应用的融合,这些生物的缩聚单体。这两个方法应该是公认的,理由是他们应对各种困难。当然,缩聚的基质更不可思议的基质单体的联盟。问题在于追踪合理的催化剂基质和生物转化的不自然聚合物[3]。毫无疑问,蛋白质是异常的各式各样的基质承认限制与合成的动力。更复杂的基质,越古怪的化学是动态的。因此,反应条件应该是先进的,固定的化学物质或遗传改变这些生物技术周期的生产和使用现代规模[4]。

生物技术创造呋喃子公司的聚合反应

糠醛和5-Hydroxymethyl粒子从糠醛(羟甲基糠醛)阶段生物质的祖先不同的有趣的混合溶剂,生物燃料和单体在聚合物混合使用。这些混合物经济通过合成合成。然而,这些传统的物质策略大体上没有一定的周期。最理想的选择性,因而最完美的想象,保险de保护方法和清洗步骤是必不可少的。反应企业越多,最后越低产量和响应的费用就越高。更重要的是,他们利用金属背景下,高温、天然溶剂和高紧张和沿着这些线路污染气候,有时是麻烦的财政上可行的周期[5]。根据自然的观点似乎并不合理取代石化化合物与生物粒子容忍污染时创建,因为旧的人工合成物和推动作用。相反,绿色发展的周期应该执行这些项目。因此,很长一段时间以来,专家们一直试图促进更无害的生态系统创建过程依赖于化学物质或整个细胞。这些biocatalytic方法引人入胜的三个主要原因:利用温和的反应条件下,一个了不起的选择性和更无害的生态系统,导致一个令人印象深刻的减排在麻烦的项目,不常见的反应条件和更少的污染浪费流[6]。尽管如此,与普通的进步,生物技术流程有一些损害。可以肯定的是,它们在很大程度上更慢。请求的响应时间的日子里,虽然物质过程有点时间。更重要的是,化学品和整个细胞经常安排摇摇欲坠,精致的品种在pH值和温度以及限制带来的物品或衬底。最后,清除催化剂是昂贵的和经常明确一个单独项目。

生物技术联盟一些呋喃下属已经检查,取得了惊人的进展,以至于某些混合物(例如2,5-furandicarboxylic腐蚀性)目前高档现代植物。

酶法水解和呋喃催化聚酯的重用

减少人们对气候的不利后果,开展富有成效的重用,升级改造为塑料或生物降解过程浪费已经成为21世纪的重大困难。在这方面,探索技术之一是利用水解蛋白质把酯(或酰胺)债券收购二酸和二醇(二胺)单体建立材料。这些粒子可以被重用在一个完美的世界中塑造新的聚合物以这种方式和新材料或贬值成简单的组件,如二氧化碳和甲烷。

Furanic聚酰胺后得到的二元胺缩聚FDCA及其衍生物(酯类和酰氯化物),一般化学。然而,聚合物获得了小分子量。这个问题可能与相对化学催化剂的选择性。的一个可能的解决方案是将酶和高特异性。据我们所知,厕所工作组是唯一谁发表了酶作为生物催化剂合成使用Novozym 435。聚合物得到了高分子量DMFDCA单程缩聚过程中与几个脂肪族二元胺在甲苯。然而,相应的收益率都低于55%。实际上,除了聚合物,许多低聚物低分子量也被合成和净化后消除,从而解释了低收益率[7]。通过改变方法和溶剂,聚的收益率(octamethylene furanamide) (PA8F)从53%上升到70%。实际上,温度变量的两阶段方法二苯醚(DPE)因此成为可能提高产量,同时保持高分子量(54000 Da)。这个过程的第二步是140°C的温度较高,因此可以解决的问题低溶解度的PA8F DPE从而避免反应介质的分离成两个阶段观察到在之前的反应。此外,这个温度增加允许更有效的去除反应的副产品,如甲醇和水。然而,这种方法使用DPE有机溶剂。更加环保的溶剂,离子液体可以替换它,因为他们有更好的溶解性FDCA-based聚合物。另一个环保的解决方案是使用任何溶剂和使用所谓的“批量”的方法。这种类型的方法检测DMFDCA缩聚的杂原子二元胺。这种本体聚合方法产生了聚合物有相当好的分子量(8000 - 16600 Da)和更高的收益率,因为在这种情况下,真空应用为了方便的去除反应的副产物从反应混合物。的单程缩聚使用甲苯相反,分子量较低,因为溶剂的存在会导致修改酶的构象,从而降低其活动。此外,在甲苯聚合的情况下,应用程序的真空除去副产物是不可能因为这相当挥发性溶剂的反应温度。没有物理研究已经进行酶学产生了聚酰胺。

结论

呋喃衍生物的合成生物技术有可能在实验室范围内具有良好的收益。然而,它仍然需要调整和改进达到工业规模的可行性与馈料式的使用,例如,能够与已经存在的化学方法竞争。

关于furanic聚合的单体聚合物,大部分的合成文献中使用化学催化剂。事实上,PEF,是最有前途的呋喃之一聚合物(旨在取代宠物),到目前为止只有通过化学方法获得。因此有必要进一步的研究建立绿色过程最理想的生物聚合物使用环保的合成方法。

生物起源、有趣的热性能以及其优秀的屏障特性O2和CO2 PEF理想代替宠物的最常用聚酯在当今包装行业。然而,PEF的低结晶度和其低断裂伸长率却阻碍了其应用在食品包装和塑料瓶的生产。改善其劣势,其他聚酯和段共聚物形成的。不幸的是,在大多数情况下,当他们的断裂伸长率或结晶度比PEF,更好的热性能的负面影响。

PEF和呋喃催化的酶促降解聚合物更一般来说,仍然是一个领域开放以来的研究很少报道出现在文献中,尽管显示出一些有前景的结果,规模仍在几克的顺序生产聚合物。降解性实际上是最重要的一个属性来看看在设计明天的新一代聚合物因为有一种强烈的需要减少对环境的影响。因此,必要的退化聚合物继续追究真正知道呋喃聚合物会减少对环境的负面影响比对苯二甲酸乙二醇酯同行。从初步研究FDCAbased聚酯似乎更比TA-based保持酶的降解,但还需要进一步的生物降解性的研究有一个完整的画面。

总之,有几个新的biobased聚合物看起来有前途的:聚合物来自2,5-triophenedicarboxylic酸,如聚(2,5-butylene thiophenedicarboxylate),有更好的屏障属性和结晶度高于PEF显示热物性参数和力学性能参数也不错。有趣因此可以合成段共聚物由FDCA和2,5-Triophenedicarboxylic酸(TDCA)能够评估他们的属性和特征。