[发明专利]通过由酶催化的合成生产聚酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过由酶催化的合成生产聚酯的方法。

背景技术

如人们所知，聚酯代表重要的工业产品，因为人们发现了特别是在生产供使用的铸造物中的不同应用，例如，在汽车行业、在粘合剂或膜涂层生产中。它们也代表用于生产聚氨酯产品的中间体，该中间体通常也用于制造铸造物品。

在相当长的时期内，聚酯通常通过包括各自单体在合适催化剂存在下的高温聚合反应或缩聚反应的方法的化学合成生产。酯化、酯交换和水解反应之间的竞争限制了最终产物的平均分子量。此外，所述方法包含或多或少的重要量的不期望的副产物的形成，并有使用“有毒的”催化剂(通常是有机金属化合物)的缺点，而且还可能难以去除。

鉴于所述缺点，在过去的几十年中对用于生产聚合物特别是聚酯的新方法进行了研究，其中所述合成通过合适的生物催化剂特别是酶催化。

事实上，酶作为合成工艺的生物催化剂的应用，原则上，提供了在反应效率方面不容置疑的优点，且反应可以在温和条件下进行、以及对环境影响小和对映体(enantiomeric)选择性和/或区域选择性高，后者有可能获得通过常规的合成方法不能获得或难以获得的新产品。

至于聚酯合成，构思并建立了在整个或仅部分聚合反应期间使用酶特别是脂肪酶作为生物催化剂的不同的方法。

例如，巴克辛顿(Baxenden)的公开号为WO94/12652的专利申请公开了一种用于生产具有如此类申请定义的某些重复单元的聚酯的方法，其中，与所述重复单元相应的单体在没有溶剂而有作为生物催化剂的脂肪酶存在下聚合。特别是，作为生物催化剂，使用来自南极假丝酵母(CALB)的、以其游离形式或固定在聚合物载体上的脂肪酶。聚合可以发生在单个步骤中或在两个不同的步骤。在后一种情况下，在第一步骤中(也称为低聚步骤)，起始单体在有生物催化剂存在下被转化成低聚物，在这之后生物催化剂通过例如过滤被除去，聚合反应在没有生物催化剂的第二步骤完成。

巴克辛顿(Baxenden)的公开号为WO98/55642的申请公开了用于生产与形成公开号为WO94/12652的上述申请的主题相似的聚酯的方法，尤其是，该申请提出了从反应介质中回收并在随后的聚合反应周期中重复利用固定化酶。

然而，在上述过程中，酶的有效部分在反应介质中失去，因为其从聚合物载体的分离，致使整个过程(特别是回收从反应介质中分离出来的固定化酶的操作)不是非常有效且是昂贵的，至少对于工业应用来说如此。为了提高该方法的效率，在公开号为WO98/55642的申请中建议将“新加的”酶的一部分添加到回收利用的固定化酶(第12页，第1～5行)中，但这将成本大大增加至一个工业应用不能接受的水平。上述问题也在随后的出版物F.Binns；P.Harffey；S.M.Roberts；A.Taylor；J.Chem.Soc.Perkin Trans 1,1999,2671-2676中证实，多个作者中有与上述专利申请指定的相同的发明人。在该文件中，另外强调的是，从反应介质中回收的固定化酶失去其大部分原始活性并且建议添加胺类，即三乙胺(TEA)，至聚合介质中以恢复该活性的一部分。

最近，出版物C.Korupp；R.Weberskirch；J.J.Müller；A.Liese；L.Hilterhaus,Organic Process Research&Development(有机工艺研究与发展)2010,14,1118-1124公开了关于在加热的装置内且没有溶剂下进行的500克规模的酶法生产甘油己二酸酯的“按比例放大”研究的结果。该研究关注于各种反应参数(温度、压力、酶浓度、振动的类型和速度以及反应时间)对最终产物的转化率和平均分子量的影响。特别是，它表明，仅在高转化率下有可能获得2000-3000Da的最终产物平均分子量，但这只能通过慎重选择所研究的反应参数实现。

尽管迄今为止作出的巨大努力，目前工艺水平下大部分通过酶催化的合成生产聚酯的方法导致工业规模化不可行或至少不具有经济优势。