漆酶催化苯酚的聚合文献综述
2020-04-04 13:24:04
近年来对功能高分子新材料的需求极大地促进了高分子合成方法的飞速发展, 酚醛树脂就是其中重要的一种,其最早由德国化学家A.Bayer在1872年通过苯酚与甲醛反应制得, 1909年美国化学家LH.Baeketand先后发表了两项酚醛树脂胶黏剂工业合成专利,随后酚醛树脂的工业化才逐步发展起来[1]。20世纪40年代后,合成方法的进一步成熟并多元化(改进),出现了许多改性酚醛树脂,综合性能不断提高,其应用也发展到酚醛树脂作为烧蚀材料的宇航领域。
1.1合成酚醛树脂的各种方法及其特点
1.1.1化学法合成酚醛树脂
酚醛树脂是由酚类化合物(如苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚、双酚A等)与醛类化合物(如甲醛、乙醛、多聚甲醛等)在碱性或酸性催化剂作用下,经加成缩聚反应制得的缩聚物。很多无机碱和有机碱都可用作碱性催化剂,常用的有氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化铵、氢氧化钙等。在碱性催化剂下其主要反应过程为首先苯酚与甲醛进行加成反应。酸性催化剂包括无机酸和有机酸,常用的有盐酸、硫酸、草酸、苯磺酸、石油磺酸、氯代醋酸等。在酸性催化反应中,一般采均用苯酚与甲醛的摩尔比大于1:0.9,生成的羟甲基与酚核的缩合速度远远超过甲醛与苯酚的加成速度,得到的树脂呈线型结构,因此称为热塑性酚醛树脂(novolak)或线型酚醛树脂。
1.1.2 酶法合成酚醛树脂
酶作为高分子聚合反应的催化剂有许多显著的优点[2]:(l)反应条件(温度、压力、pH值等)温和;(2)在本体、有机介质和各种界面都能保持活性;(3)具有高度选择性且可以循环使用;(4)绿色环保,能够代替其他具有高毒和重金属的催化剂;(5)能够催化合成传统方法无法合成的一些具有特定结构和特殊性能的高分子。目前国内外报道用于酚类单体聚合反应的酶主要是氧化还原酶,如辣根过氧化物酶(HRP) [3]、大豆过氧化物酶(SBP) [4]、漆酶(Laccase) [5]、Dordick等[6]。1994年Kobayashi等[7]首次用1H NMR确定了HRP催化合成的聚苯酚的结构是苯基/苯氧基混合单元。付时雨,周攀登[8,9]用白腐菌在液体培养条件下制备的漆酶经分离纯化后用于对苯基苯酚的催化聚合,探讨了反应温度、缓冲溶液pH以及反应体系中溶剂1, 4-二氧六环的含量对聚合产物的影响。
但同化学法相比,目前酶法催化聚合芳香酚也存在一些不足:如反应量小,难以工业化。酶的价格比较昂贵,不利于工业生产。
1.2.酶催化合成聚酚树脂的反应体系
1.2.1有机溶剂-水混合溶液体系
1987年Dordick最先尝试了HRP在二氧六环中催化酚类物质的聚合反应,二氧六环溶液极大地增加了底物和产物的溶解度,使聚合物的分子量与水中相比增加了50倍,达到了26000,并且显著提高了产量。九十年代,Kobayashi[10]在1,4-二氧六环/磷酸盐缓冲液中用HRP催化聚合苯酚,得到产物分子量为35000,部分溶于DMF、DMSO的粉状聚合物,稳定至350℃。Naruyoshi Mita等[11]利用从真菌Pycnoporus coccineus中获得的漆酶,在甲醇-醋酸缓冲液体系下催化氧化苯酚,室温反应24h后得到的产物分子量2300,分析产物结构发现苯基与苯氧基的比约为1:1。
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