DE60303228T2

DE60303228T2 - Polyhydroxyalkanoate enthaltend eine Vinylphenyl-Struktur in der Seitenkette und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE60303228T2
Application number: DE60303228T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Ohta-ku Honma; Etsuko Ohta-ku Sugawa; Tetsuya Ohta-ku Yano; Takeshi Ohta-ku Imamura; Takashi Ohta-ku Kenmoku; Tatsuki Ohta-ku Fukui
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2023-03-01
Also published as: DE60303228D1; KR100523110B1; EP1340778B1; JP2004238592A; CN1445257A; EP1340778A1; CN1232561C; KR20030071578A; US20030204044A1; US6645743B1; JP3689700B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, das eine neue Einheit enthält, und ein Verfahren zu dessen Herstellung unter Verwendung von Mikroorganismen.
Einschlägiger Stand der Technik
Bisher ist darüber berichtet worden, daß viele Mikroorganismen Poly-3-hydroxybutyrat (PHB) oder ein anderes Polyhydroxyalkanoat (PHA) produzieren und die Produkte in ihren mikrobiellen Körpern speichern ("Biodegradable Plastics Handbook", Biodegradable Plastics Society, Herausg., S. 178–197 (1995) von NTS Co., Ltd., JAPAN veröffentlicht). Von Mikroorganismen produzierte Polymere, wie PHA, können genau wie im Falle herkömmlicher Kunststoffe für die Herstellung verschiedener Arten von Produkten durch ein Schmelzverfahren usw. verwendet werden. Außerdem sind von Mikroorganismen produzierte Polymere, wie PHA, biologisch abbaubar, so daß der Vorteil besteht, daß sie von Mikroorganismen in der Natur vollständig zersetzt werden können. PHA oder dergleichen, die von Mikroorganismen stammen, neigen folglich bei der Entsorgung nicht dazu, in dieser Form in der Umwelt zurückzubleiben. Das bedeutet, daß sie nicht zu einem ursächlichen Faktor für die Umweltverschmutzung werden, wohingegen viele herkömmliche synthetische Polymerverbindungen zu Faktoren dafür werden. Das von Mikroorganismen produzierte PHA weist zudem im allgemeinen eine hervorragende biologische Abbaubarkeit auf, so daß die Verwendung bei vielen Einsatzzwecken, wie als weiches medizinisches Bauteil, erwartet werden kann.
Es ist auch bekannt, daß das von Mikroorganismen produzierte PHA verschiedene Zusammensetzungen und Konfigurationen hat, wobei dies von der Art der bei der Herstellung verwendeten Mikroorganismen, der Formulierung der Kulturmedien, den Kulturbedingungen usw. abhängt. Bisher wurden Untersuchungen zur Regelung der Zusammensetzung und Konfiguration des von Mikroorganismen produzierten PHA hauptsächlich in Hinblick auf eine Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des PHA durchgeführt.
Als eine der Untersuchungen, die in den letzten Jahren mit dem Ziel durchgeführt worden ist, um die Zusammensetzung oder Konfiguration des von Mikroorganismen produzierten PHA zu regeln, wurden extensiv Versuche durchgeführt, von einem Mikroorganismus PHA produzieren zu lassen, das in seiner Einheit einen aromatischen Ring aufweist.
In "Makromol. Chem.", 191, 1957–1965 (1990) und "Macromolecules", 24, 5256–5260 (1991) wird jeweils berichtet, daß Pseudomonas oleovorans 5-Phenylvaleriansäure als Substrat verwendet, um PHA zu erzeugen, das als eine Einheit 3-Hydroxy-5-phenylvaleriat enthält. In "Macromolecules", 29, 1762–1766 (1996) wird berichtet, daß Pseudomonas oleovorans 5-(p-Tolyl)-valeriansäure als Substrat verwendet und ein PHA produziert, das als eine Einheit 3-Hydroxy-5-(p-tolyl)-valeriat enthält. In "Macromolecules", 32, 2889–2895 (1999) wird ferner berichtet, daß Pseudomonas oleovorans 5-(2,4-Dinitrophenyl)-valeriansäure als Substrat verwendet, um PHA zu produzieren, das zwei verschiedene Einheiten enthält: 3-Hydroxy-5-(2,4-dinitrophenyl)-valeriat und 3-Hydroxy-5-(p-nitrophenyl)-valeriat. Außerdem wird in "Macromol. Chem. Phys.", 195, 1665–1672 (1994) berichtet, daß Pseudomonas oleovorans 11-Phenoxyundecansäure als Substrat verwendet, um ein PHA-Copolymer zu erzeugen, das zwei verschiedene Einheiten enthält: 3-Hydroxy-5-phenoxyvaleriat und 3-Hydroxy-9-phenoxynonanoat.
Außerdem offenbart JP 2989175 B eine Erfindung, die folgendes betrifft: ein Homopolymer, das eine Einheit aus 3-Hydroxy-5-(monofluorphenoxy)-pentanoat (3H5(MFP)P) oder eine Einheit aus 3-Hydroxy-5-(difluorphenoxy)-pentanoat (3H5(DFP)P) enthält; ein Copolymer, das zumindest die 3H5(MFP)P-Einheit oder die 3H5(DFP)P-Einheit enthält; Pseudomonas putida mit der Fähigkeit, diese Polymere zu produzieren; und ein Verfahren zur Herstellung der vorstehend genannten Polymere unter Verwendung der Gattung Pseudomonas. Außerdem beschreibt die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2989175 als einen Effekt dieser Erfindung, daß ein Polymer, das eine Einheit enthält, die durch Substitution von Phenoxygruppen mit einem oder zwei substituierten Fluoratomen am Ende der Seitenkette erhalten wird, synthetisiert werden kann, wenn langkettige Fettsäuren mit Substituenten verwendet werden. Außerdem wird auch beschrieben, daß ein solches Polymer neben seinem hohen Schmelzpunkt eine gute Verarbeitbarkeit beibehält, und es wird ferner beschrieben, daß ein solches Polymer mit Stereoregularität und Hydrophobie versehen werden kann.
Zusätzlich zur Untersuchung von PHA, das in seiner Struktureinheit eine mit Fluor substituierte aromatische Ringgruppe mit einem Fluorsubstituenten an ihrem aromatischen Ring enthält, wird auch von der Untersuchung eines PHA berichtet, das in seiner Struktureinheit eine substituierte aromatische Ringgruppe mit einer substituierten Cyano- oder Nitrogruppe an ihrem aromatischen Ring enthält.
Außerdem berichten "Can. J. Microbiol.", 41, 32–43 (1995) und "Polymer International", 39, 205–213 (1996) von der Herstellung von PHA, das eine Monomereinheit aus 3-Hydroxy-6-(p-cyanophenoxy)-hexanoat oder 3-Hydroxy-6-(p-nitrophenoxy)-hexanoat enthält, von dem Stamm Pseudomonas oleovorans ATCC29347 und dem Stamm Pseudomonas putida KT2442, wobei als Substrate Octansäure bzw. 6-(p-Cyanophenoxy)-hexansäure oder 6-(p-Nitrophenoxy)-hexansäure verwendet werden.
Diese PHA, die Einheiten mit aromatischen Ringen mit Substituenten enthalten, behalten ihre eigenen Polymereigenschaften bei, die sich von den aromatischen Ringen ableiten, wie einen hohen Umwandlungspunkt zweiter Ordnung und eine gute Verarbeitbarkeit. Außerdem werden diese PHA mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet, die sich von den Substituenten an den aromatischen Ringen ableiten. Somit werden diese PHA multifunktionelle PHA.
Für die Herstellung von multifunktionellem PHA durch die Einführung irgendeiner funktionellen Gruppe in die Seitenkette des erzeugten Polymers durch eine chemische Umwandlung unter Verwendung der Vinylgruppe wurden andererseits auch extensive Untersuchungen auf der Basis eines PHA durchgeführt, das eine Struktureinheit mit einer Vinylgruppe an ihrer Seitenkette enthält.
In "Polymer", 41, 1703–1709 (2000) wird berichtet, daß Polyester mit einer Hydroxylgruppe an seiner Seitenkette durch die Herstellung eines Polyesters mit einer Vinylgruppe an seiner Seitenkette unter Verwendung von Pseudomonas oleovorans und Oxidieren der Vinylgruppe im Molekül des Polyesters erzeugt wird.
In "Macromolecules", 31, 1480–1486 (1998) wird in ähnlicher Weise von der Herstellung eines Polyesters mit einer Epoxygruppe an seiner Seitenkette berichtet, indem eine Polyester mit einer Vinylgruppe an seiner Seitenkette unter Verwendung von Pseudomonas oleovorans produziert und die Vinylgruppe epoxidiert wird.
In "Polymer", 40, 3787–3793 (1999) wird zudem ein Polymer mit einer Epoxygruppe an seiner Seitenkette, das nach dem gleichen Verfahren wie vorstehend beschrieben erhalten wurde, einer Vernetzungsreaktion unterzogen, indem es zusammen mit Hexamethylendiamin erwärmt wird. In diesem Dokument wird von einer solchen Reaktion und den Analyseergebnissen des Reaktionsproduktes berichtet.
In "Polymer", 35, 2090–2097 (1994) wird ferner von einer Untersuchung zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von Polyester berichtet, wobei eine Vinylgruppe an der Seitenkette des Polyesters verwendet wird, um eine Vernetzungsreaktion im Polyestermolekül zu ermöglichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie es anhand dieser vorstehend aufgeführten bisherigen Untersuchungen deutlich wird, zeigt die Vinylgruppe, da sie ein ungesättigter Kohlenwasserstoffrest ist, eine hohe Reaktivität bei einer Additionsreaktion oder dergleichen und ist in der Lage, verschiedene Arten von funktionellen Gruppen einzuführen und eine chemische Umwandlung durchzuführen. Die Vinylgruppe an der Seitenkette des Polymers wäre zudem ein Sprungbrett für die Vernetzungsreaktion des Polymers, das heißt eine Vernetzungsstelle. Deshalb kann die in der Struktureinheit des PHA vorgesehene Vinylgruppe in Anbetracht des Anwendungsbereichs des Polymers als Gebrauchsmaterial sehr nützlich sein.
Bei jedem dieser bisher aufgeführten Polyhydroxyalkanoate, die Struktureinheiten mit Vinylgruppen an ihren Seitenketten enthalten, hat die Struktureinheit eine Struktur, bei der eine Vinylgruppe an dem Ende einer Alkylseitenkette substituiert ist, das direkt mit der Hauptkette des Polyhydroxyalkanaots verbunden ist, zum Beispiel eine 3-Hydroxy-ω-vinylalkanoat-Einheit. Wie bei einer Alkylkette, die an ihrem Ende mit einer Vinylgruppe substituiert ist, sind jedoch die thermischen Eigenschaften von Polyhydroxyalkanoat mit einer Seitenkette mit einem geradkettigen Kohlenstoffgrundgerüst für ein Schmelzverfahren nicht immer bevorzugt (zum Beispiel sind der Umwandlungspunkt zweiter Ordnung und der Schmelzpunkt im allgemeinen nicht so hoch). Für die Herstellung von Folien, verarbeiteten Produkten usw. ist die Anzahl der vorhandenen Materialien mit hervorragenden erwünschten Eigenschaften nicht immer zufriedenstellend. Die meisten bisher aufgeführten Polyhydroxyalkanoate oder dergleichen, die eine Struktureinheit mit einer Vinylgruppe an ihrer Seitenkette enthalten, werden zudem als Copolymer erzeugt, das auch eine 3-Hydroxyalkanoat-Einheit mit einer geradkettigen Alkylseitenkette als zusätzliche Einheit enthält. Das Verhältnis der enthaltenen zusätzlichen 3-Hydroxyalkanoat-Einheit stellt somit einen der Faktoren dar, der die Verarbeitbarkeit beeinträchtigt.
Wie vorstehend beschrieben kann andererseits im allgemeinen ein hoher Umwandlungspunkt zweiter Ordnung bei einem Polyhydroxyalkanoat beobachtet werden, das eine Struktureinheit mit einem aromatischen Ring an ihrer Seitenkette enthält, weil der aromatische Ring vorhanden ist. Somit zeigt dieses Polyhydroxyalkanoat als verarbeitetes Produkt gute Eigenschaften.
Mit anderen Worten ist es für die Entwicklung eines neuen funktionellen Polymers mit einer hervorragenden Verarbeitbarkeit erwünscht, ein Polyhydroxyalkanoat zu verwenden, das eine Struktureinheit enthält, die an ihrer Seitenkette sowohl eine Vinylgruppe als auch einen aromatischen Ring aufweist. In Hinblick auf die Erweiterung des Einsatz- und Verwendungsgebietes ist es auch erwünscht, ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer zu verwenden, das zusätzlich zu einer Struktureinheit, die sowohl einen aromatischen Ring als auch eine Vinylgruppe in ihrer Seitenkette enthält, eine zusätzliche Struktureinheit enthält, die die physikalischen Eigenschaften (zum Beispiel die thermischen Eigenschaften) des Polyhydroxyalkanoats regeln kann. Bisher gibt es jedoch keinen Bericht über ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, das im selben Molekül zusätzlich zu einer Struktureinheit, die sowohl einen aromatischen Ring als auch eine Vinylgruppe in ihrer Seitenkette enthält, eine weitere Struktureinheit enthält, die die physikalischen Eigenschaften (zum Beispiel die thermischen Eigenschaften) des Polyhydroxyalkanoats regeln kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines neuen Polyhydroxyalkanoat-Copolymers, das folgendes einschließt: eine Struktureinheit mit einem aromatischen Ring und einer Vinylgruppe an ihrer Seitenkette; und eine andere Art einer Struktureinheit, die die physikalischen Eigenschaften (zum Beispiel die thermischen Eigenschaften) des Copolymers regeln kann, als zusätzliche Struktureinheit im selben Molekül; und auch in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen neuen Copolymers.
Als Ergebnis intensiver Untersuchungen zur Lösung der vorstehend genannten Probleme haben die hier genannten Erfinder festgestellt, daß ein Copolymer mit einem hohen Umwandlungspunkt zweiter Ordnung und guten Eigenschaften als verarbeitetes Produkt aufgrund eines Benzolrings der 4-Vinylphenylgruppe erhalten wird, wenn als Struktureinheit, die in einem Polyhydroxyalkanoat-Copolymer enthalten ist, eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit verwendet wird, und das Copolymer zudem zu einem Copolymer wird, das seine physikalischen Eigenschaften, wie die thermischen Eigenschaften, regeln kann, wenn es eine 3-Hydroxy-ω-substituierte Alkanoat-Einheit enthält, die erhalten wird, wenn eine Gruppe, die eine Ringstruktur enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Phenylstruktur, einer Thienylstruktur und einer Cyclohexylstruktur besteht, das Ende ihrer Seitenkette ersetzt. Die hier genannten Erfinder haben festgestellt, daß die als 4-Vinylphenylgruppe existierende Vinylgruppe zum Zeitpunkt der Einführung der verschiedenen Arten von funktionellen Gruppen, einer chemischen Umwandlung und einer Vernetzungsreaktion des Polymers als sehr reaktive Atomgruppe verwendet werden kann. Die hier genannten Erfinder haben zudem auch die Möglichkeit bestätigt, daß ein Mikroorganismus mit der Fähigkeit zur Erzeugung von PHA ein Copolymer produzieren kann, das im selben Molekül eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit und eine 3-Hydroxy-ω-substituierte Alkanoat-Einheit enthält, das erhalten werden kann, wenn (4-Vinylphenyl)alkansäure als Substrat verwendet wird, das in die entsprechende 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoatsäure-Einheit überführt werden soll, und gleichzeitig ω-substituierte Alkansäure, die an ihrem Ende mit einer Gruppe substituiert ist, die eine Ringstruktur enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Phenylstruktur, einer Thienylstruktur und einer Cyclohexylstruktur besteht, als Substrat verwendet wird, das in die entsprechende 3-Hydroxy-ω-substituierte Alkanoat-Einheit überführt werden soll. Auf der Basis dieser Reihe von Erkenntnissen gelangten sie schließlich zur vorliegenden Erfindung.
Das heißt, daß die vorliegende Erfindung ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer betrifft, das im selben Molekül einschließt:
eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (1):
worin n eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und n unabhängig die ganze Zahl für jede Einheit angibt, wenn mehrere Einheiten vorliegen; und
zumindest eine Einheit, die eine andere Struktur als die Formel (1) hat und aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus:
einer 3-Hydroxy-ω-substituierten Alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (2):
worin
m eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und
R₁ eine Gruppe ist, die einen Rest mit einer Ringstruktur aufweist, die aus einer Phenylstruktur und einer Thienylstruktur ausgewählt ist; und
einer 3-Hydroxy-ω-cyclohexylalkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (3):
worin
R₂ ein Substituent für eine Cyclohexylgruppe ist und R₂ ein Wasserstoffatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, ein Halogenatom, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist und
k eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist,
wobei m und R₁ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. die Gruppe für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (2) vorliegen, und k und R₂ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. den Substituenten für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (3) vorliegen. Nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers, das im selben Molekül enthält:
eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (1):
worin n eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und n unabhängig die ganze Zahl für jede Einheit angibt, wenn mehrere Einheiten vorliegen; und
zumindest eine Einheit, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus:
einer 3-Hydroxy-ω-substituierten Alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (19):
worin
s eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und
R₁₉ eine Gruppe ist, die einen Rest mit einer Ringstruktur aufweist, die aus einer Phenylstruktur und einer Thienylstruktur ausgewählt ist; und
einer 3-Hydroxy-ω-cyclohexylalkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (3):
worin
R₂ ein Substituent für eine Cyclohexylgruppe ist und R₂ ein Wasserstoffatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, ein Halogenatom, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist und
k eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist,
wobei s und R₁₉ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. die Gruppe für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (19) verwendet werden, und k und R₂ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. den Substituenten für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (3) vorliegen,
wobei das Verfahren umfaßt:
Ermöglichen, daß ein Mikroorganismus, der aus einem Ausgangsmaterial das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer synthetisieren kann, dieses Polyhydroxyalkanoat synthetisiert, indem man den Mikroorganismus auf das Ausgangsmaterial einwirken läßt, welches einschließt:

(A) zumindest eine ω-(4-Vinylphenyl)-alkansäure der folgenden allgemeinen Formel (16):
worin p eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist; und
(B) zumindest eine Komponente, die eine andere Struktur als die Formel (16) aufweist und aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer ω-substituierten Alkansäure der allgemeinen Formel (17):
worin q eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und R₁₇ eine Gruppe ist, die einen Rest mit einer Ringstruktur enthält, die aus einer Phenylstruktur und einer Thienylstruktur ausgewählt ist, und einer ω-Cyclohexylalkansäure der allgemeinen Formel (18):
worin R₁₈ ein Wasserstoffatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, ein Halogenatom, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist und r eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoats, das im selben Molekül enthält:
zumindest eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (1):
worin n eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und n unabhängig die ganze Zahl für jede Einheit angibt, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (1) vorliegen; und
zumindest eine Einheit, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus:
einer 3-Hydroxy-ω-substituierten Alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (2):
worin
m eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und
R₁ eine Gruppe ist, die einen Rest mit einer Ringstruktur enthält, die aus einer Phenylstruktur und einer Thienylstruktur ausgewählt ist; und
einer 3-Hydroxy-ω-cyclohexylalkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (3):
worin
R₂ ein Substituent für eine Cyclohexylgruppe ist und R₂ ein Wasserstoffatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, ein Halogenatom, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist und
k eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist,
wobei m und R₁ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. die Gruppe für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (2) vorliegen, und k und R₂ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. den Substituenten für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (3) vorliegen,
wobei R₁ zumindest eine Gruppe enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer substituierten Phenylgruppe der folgenden allgemeinen Formel (4'), einer unsubstituierten oder substituierten Phenylsulfinylgruppe der allgemeinen Formel (12) und einer unsubstituierten oder substituierten Phenylsulfonylgruppe der allgemeinen Formel (13):
worin R'₃ für COOR₄ steht (wobei R₄ für ein Wasserstoffatom, ein Natriumatom oder ein Kaliumatom steht);
worin R₁₃ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₁₄, SO₂R₁₅ (wobei R₁₄ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₁₅ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist; und
worin R₁₆ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₁₇, SO₂R₁₈ (wobei R₁₇ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₁₈ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist;
wobei das Verfahren einen der folgenden Schritte einschließt:

(a) Oxidieren eines Teils einer Vinylgruppe, die in einer Phenylgruppe einer Gruppe der allgemeinen Formel (1) eines Ausgangsmaterials enthalten ist, wodurch die Gruppe der allgemeinen Formel (4') als R₁ erzeugt wird, wobei das Ausgangsmaterial ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer einschließt, das im selben Molekül enthält: zwei oder mehr 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheiten der allgemeinen Formel (1):
worin n eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und n unabhängig die ganze Zahl für jede Einheit angibt; und zumindest eine Einheit, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: einer 3-Hydroxy-ω-substituierten Alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (19):
worin s eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und R₁₉ eine Gruppe ist, die einen Rest mit einer Ringstruktur aufweist, die aus einer Phenylstruktur und einer Thienylstruktur ausgewählt ist; und einer 3-Hydroxy-ω-cyclohexylalkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (3):
worin R₂ ein Substituent für eine Cyclohexylgruppe ist und R₂ ein Wasserstoffatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, ein Halogenatom, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist und k eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist, wobei s und R₁₉ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. die Gruppe für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (19) vorliegen, und k und R₂ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. den Substituenten für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (3) vorliegen; und
(b) selektives Oxidieren von -S- des Substituenten der allgemeinen Formel (7) in einem Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, der als Ausgangsmaterial bereitgestellt wird, um es in eine Gruppe der allgemeinen Formel (12) oder eine Gruppe der allgemeinen Formel (13) zu überführen, wobei das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer im selben Molekül enthält: eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (1):
worin n eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und n unabhängig die ganze Zahl für jede Einheit angibt, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (1) vorliegen; und zumindest eine Einheit, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer 3-Hydroxy-ω-substituierten Alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (2):
worin m eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und R₁ für eine unsubstituierte oder substituierte Phenylsulfanylgruppe der allgemeinen Formel (7) steht:
worin R₇ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₈, SO₂R₉ (wobei R₈ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₉ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist, und einer 3-Hydroxy-ω-cyclohexylalkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (3):
worin R₂ ein Substituent für eine Cyclohexylgruppe ist und R₂ ein Wasserstoffatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, ein Halogenatom, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist und k eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist, wobei m und R₁ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. die Gruppe für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (2) vorliegen, und k und R₂ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. den Substituenten für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (3) vorliegen.

Das heißt, daß das erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat-Copolymer im selben Molekül einschließt: eine Beaueinheit (i), die aus zumindest einer 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit der vorstehenden allgemeinen Formel (1) besteht, und eine Beaueinheit (ii), die aus zumindest einer besteht, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer 3-Hydroxy-ω-substituierten Alkanoat-Einheit der vorstehenden allgemeinen Formel (2) und einer 3-Hydroxy-ω-cyclohexylalkanoat-Einheit der vorstehenden allgemeinen Formel (3). Das heißt, das erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat-Copolymer schließt im selben Molekül zumindest eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit der vorstehenden allgemeinen Formel (1) als Beaueinheit (i) und zumindest eine Einheit, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer 3-Hydroxy-ω-substituierten Alkanoat-Einheit der vorstehenden allgemeinen Formel (2) und einer 3-Hydroxy-ω-cyclohexylalkanoat-Einheit der vorstehenden allgemeinen Formel (3) als Beaueinheit (ii) ein. Wenn die Beaueinheit (i) hier zwei oder mehr Einheiten enthält, können diese Einheiten gleiche oder verschiedene Einheiten einschließen. Wenn die Beaueinheit (ii) zwei oder mehr Einheiten enthält, können diese Einheiten zudem gleiche oder verschiedene Einheiten einschließen.
Beim erfindungsgemäßen Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist es bevorzugt, daß R₁ in der allgemeinen Formel (2) eine Gruppe ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus:
einer unsubstituierten oder substituierten Phenylgruppe der allgemeinen Formel (4):
worin
R₃ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, COOR₄ (wobei R₄ ein Wasserstoffatom, ein Natriumatom oder ein Kaliumatom ist), eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist;
einer unsubstituierten oder substituierten Phenoxygruppe der allgemeinen Formel (5):
worin R₅ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine SCH₃-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist;
einer unsubstituierten oder substituierten Benzoylgruppe der allgemeinen Formel (6):
worin R₆ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist;
einer unsubstituierten oder substituierten Phenylsulfanylgruppe der allgemeinen Formel (7):
worin R₇ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₈, SO₂R₉ (wobei R₈ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₉ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist;
einer unsubstituierten oder substituierten (Phenylmethyl)sulfanylgruppe der allgemeinen Formel (8):
worin R₁₀ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₁₁, SO₂R₁₂ (wobei R₁₁ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₁₂ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist;
einer 2-Thienylgruppe der allgemeinen Formel (9):
einer 2-Thienylsulfanylgruppe der allgemeinen Formel (10):
einer 2-Thienylcarbonylgruppe der allgemeinen Formel (11):
einer unsubstituierten oder substituierten Phenylsulfinylgruppe der allgemeinen Formel (12):
worin R₁₃ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₁₄, SO₂R₁₅ (wobei R₁₄ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₁₅ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist;
einer unsubstituierten oder substituierten Phenylsulfonylgruppe der allgemeinen Formel (13):
worin R₁₆ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₁₇, SO₂R₁₈ (wobei R₁₇ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₁₈ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist; und
einer (Phenylmethyl)oxygruppe der allgemeinen Formel (14):
Beim erfindungsgemäßen Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist es ferner bevorzugt, daß die 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (1) eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-valeriat-Einheit der folgenden Formel (15) ist:
Von den erfindungsgemäßen Copolymeren ist ferner das Copolymer stärker bevorzugt, das ein Zahlenmittel des Molekulargewichts des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers im Bereich von 2.000 bis 1.000.000 hat.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers, das Mikroorganismen verwendet, wie es vorstehend beschrieben ist, ist es ferner bevorzugt, daß R₁₉ in den allgemeinen Formeln (17) und (19) eine Gruppe ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus:
einer unsubstituierten oder substituierten Phenylgruppe der allgemeinen Formel (20):
worin R₂₀ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist;
einer unsubstituierten oder substituierten Phenoxygruppe der allgemeinen Formel (5);
einer unsubstituierten oder substituierten Benzoylgruppe der allgemeinen Formel (6);
einer unsubstituierten oder substituierten Phenylsulfanylgruppe der allgemeinen Formel (7);
einer unsubstituierten oder substituierten (Phenylmethyl)sulfanylgruppe der allgemeinen Formel (8);
einer 2-Thienylgruppe der allgemeinen Formel (9);
einer 2-Thienylsulfanylgruppe der allgemeinen Formel (10);
einer 2-Thienylcarbonylgruppe der allgemeinen Formel (11); und
einer (Phenylmethyl)oxygruppe der Formel (14).
Das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren unter Verwendung eines Mikroorganismus kann vorzugsweise ein Verfahren ausnutzen, bei dem der Mikroorganismus das vorstehend genannte Polyhydroxyalkanoat-Copolymer synthetisieren kann, indem der Mikroorganismus in einem Kulturmedium gezüchtet wird, das ein Ausgangsmaterial enthält, das aus einer Monomerkomponente besteht.
Für jeden der Schritte (a) und (b) kann zudem das Oxidationsmittel, das bei der Herstellung des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers mit der gewünschten Konfiguration vorteilhaft sein kann, wobei die Oxidation einer Vinylgruppe, die eine Phenylgruppe in der Einheit der vorstehenden allgemeinen Formel (1) ersetzt, und/oder die Oxidation einer Sulfanylgruppe (-S-), die als Substituent der vorstehenden allgemeinen Formel (7) vorgesehen ist, ausgenutzt wird, jeweils zumindest eins einschließen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Permanganat, Dichromat, Periodat, Wasserstoffperoxid, Natriumpercarbonat, Metachlorperbenzoesäure, Perameisensäure und Peressigsäure besteht.
Gemäß der Erfindung kann in ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer entsprechend der gewünschten Gestaltung des Moleküls eine Einheit mit einer Seitenkette mit einer Phenylgruppe als Struktureinheit davon eingeführt werden. Somit wird es möglich, den Anwendungsbereich der Polyhydroxyalkanoat-Copolymere sehr stark zu erweitern. Es wird zum Beispiel möglich, ein neues Material bereitzustellen, das biologisch abbaubar ist und eine garantierte Verarbeitbarkeit oder dergleichen aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt das ¹H-NMR-Spektrum eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers, das in Beispiel 1 erhalten wurde;
2 zeigt das ¹H-NMR-Spektrum des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers, das in Beispiel 2 erhalten wurde;
3 zeigt das ¹H-NMR-Spektrum des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers, das in Beispiel 9 erhalten wurde;
4 zeigt das ¹H-NMR-Spektrum des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers, das in Beispiel 10 erhalten wurde;
5 zeigt das ¹H-NMR-Spektrum des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers, das in Beispiel 11 erhalten wurde;
6 zeigt das ¹H-NMR-Spektrum des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers, das in Beispiel 12 erhalten wurde; und
7 zeigt das ¹H-NMR-Spektrum des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers, das in Beispiel 13 erhalten wurde.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat-Copolymer schließt im selben Molekül folgendes ein: eine 3-Hydroxy-ω-substituierte Alkanoat-Einheit; die als zweite Struktureinheit vorgesehen ist, die die physikalischen Eigenschaften, wie die thermischen Eigenschaften des zu erhaltenden Polyhydroxyalkanoat-Copolymers regeln kann, zusätzlich zu einer 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit, die als erste Struktureinheit vorgesehen ist, die an der Seitenkette sowohl einen aromatischen Ring als auch eine Vinylgruppe aufweist, wobei die 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit mit der allgemeinen Formel (1) angegeben wird und am Ende ihrer Seitenkette eine 4-Vinylphenylgruppe als Substituent einschließt, wobei die 3-Hydroxy-ω-substituierte Alkanoat-Einheit mit der allgemeinen Formel (2) oder (3) angegeben wird und als Substituent am Ende ihrer Seitenkette eine Gruppe als Substituent einschließt, die eine Ringstruktur enthält, die aus einer Phenylstruktur, einer Thienylstruktur oder einer Cyclohexylstruktur ausgewählt ist. Das Vorhandensein von zwei Arten von Struktureinheiten mit Ringstrukturen an ihren Enden erlaubt es, daß das entstehende Copolymer Eigenschaften gewinnt, zum Beispiel daß der Umwandlungspunkt zweiter Ordnung im allgemeinen hoch ist und aufgrund des aromatischen Rings gute Eigenschaften als verarbeitetes Produkt erreicht werden, wobei verschiedene Reaktivitäten deutlich werden, die sich von der Vinylgruppe ableiten. Deshalb kann das Verhältnis zwischen der enthaltenen Beaueinheit (i), die aus zumindest einer der 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheiten der allgemeinen Formel (1) besteht, und der enthaltenen Beaueinheit (ii), die aus zumindest einer der 3-Hydroxy-ω-substituierten Alkanoat-Einheiten der allgemeinen Formel (2) oder (3) besteht, in Abhängigkeit vom gewählten Grad geeignet ausgewählt werden, bis zu dem verschiedene Reaktivitäten verliehen werden, die sich von der Vinylgruppe ableiten – zusätzlich zu den gewünschten Eigenschaften des zu erhaltenden Copolymers (das heißt ein hoher Umwandlungspunkt zweiter Ordnung und gute Eigenschaften als verarbeitetes Produkt). Außerdem können andere Struktureinheiten, wie eine 3-Hydroxyalkanoat-Einheit ohne Ringstruktur an ihrer Seitenkette, zusätzlich zu den beiden Struktureinheiten mit Ringstrukturen als Hauptkomponenten sekundär enthalten sein. Das Verhältnis zwischen der Beaueinheit (i) und der Beaueinheit (ii) kann zum Beispiel in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften willkürlich definiert werden. Unter bestimmten Umständen kann das erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat-Copolymer zudem eine geradkettige 3-Hydroxyalkanoat-Einheit mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen enthalten. In diesem Fall beträgt der Prozentsatz einer solchen Einheit vorzugsweise 10 % pro Einheit oder weniger.
Wie vorstehend beschrieben kann das erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat-Copolymer eine Mehrzahl von 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheiten der allgemeinen Formel (1) mit Seitenketten mit einer einzigen (das heißt einheitlichen) Kohlenstoffkettenlänge (der Wert von n) oder einer Vielzahl von (das heißt unterschiedlichen) Kohlenstoffkettenlängen enthalten. In ähnlicher Weise kann es 3-Hydroxy-ω-substituierte Alkanoat-Einheiten der allgemeinen Formel (2) oder (3) mit Seitenketten mit einer einzigen Kohlenstoffkettenlänge (der Wert von m oder k) oder einer Vielzahl von Kohlenstoffkettenlängen enthalten. Außerdem kann es 3-Hydroxy-ω-substituierte Alkanoat-Einheiten der allgemeinen Formel (2) oder (3) mit einer Ringstruktur, die gemeinsam aus einer Phenylstruktur, einer Thienylstruktur oder einer Cyclohexylstruktur ausgewählt sind, als Substituent am Ende der Seitenkette enthalten. In einer anderen Ausführungsform kann eine Einheit zwei oder mehr Ringstrukturen mit zum Beispiel Phenylstrukturen enthalten. Außerdem können die Einheiten unterschiedliche Ringstrukturen enthalten, die aus den Phenyl-, Thienyl- und Cyclohexylstrukturen ausgewählt sind.
Das erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat-Copolymer kann als ein von einem Mikroorganismus produziertes zur Verfügung stehen. Bei Verwendung des Mikroorganismus werden die Struktureinheiten in diesem Fall jeweils aus entsprechenden Substraten produziert: einer Monomerkomponente (A), die aus zumindest einer ω-(4-Vinylphenyl)-alkansäure der allgemeinen Formel (16) besteht, und einer Monomerkomponente (B), die aus zumindest einer ω-substituierten Alkansäureverbindung der allgemeinen Formeln (17) und (18) besteht, wodurch ein Polymer erzielt wird. Beim Verfahren zur Herstellung jeder Struktureinheit mit dem Mikroorganismus gibt es den Fall, daß der Mikroorganismus nicht nur die 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit und die 3-Hydroxy-ω-substituierte Alkanoat-Einheit mit der gleichen Anzahl von Kohlenstoffatomen im Alkansäureteil im Zusammenhang mit den entsprechenden Substraten: ω-(4-Vinylphenyl)-alkansäure der allgemeinen Formel (16) und ω-substituierte Alkansäureverbindungen der allgemeinen Formeln (17) und (18), sondern auch eine andere Einheit erzeugt, bei der die Kohlenstoffkettenlänge jeder Seitenkette um zwei Kohlenstoffatome kürzer ist. Die erfindungsgemäßen Polyhydroxyalkanoat-Copolymere schließen folglich die Copolymere ein, die diese verwandten Struktureinheiten enthalten, die von den Mikroorganismen zufällig produziert werden. Das erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, das vom Mikroorganismus produziert wird, wird als optisch aktive Substanz produziert, da das 3'-Kohlenstoffatom jeder Struktureinheit ein asymmetrisches Kohlenstoffatom ist. Insbesondere kann beim erfindungsgemäßen Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, das vom Mikroorganismus erzeugt wird, die absolute Konfiguration des 3'-Kohlenstoffatoms in jeder Struktureinheit in irgendeinem Fall die Konfiguration des R-Isomers haben. Das erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, das vom Mikroorganismus produziert wird, zeigt somit auf der Basis der vorstehend genannten absoluten Konfiguration eine biologische Abbaubarkeit, so daß ein Vorteil davon zusätzlich zu seiner Biokompatibilität in einem weiten Anwendungsbereich des neuen Materials besteht.
Das Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Polyhydroxyalkanoat-Copolymers verwendet einen Mikroorganismus, um das gewünschte Copolymer zu produzieren, wobei die vorstehend beschriebenen Monomerkomponenten (A) und (B) als Ausgangsmaterialien dafür verwendet werden. Für die Produktion ist es allgemein bevorzugt, daß diese Ausgangsmaterialkomponenten in ein Kulturmedium gegeben werden und der zu verwendende Mikroorganismus auf diesem Kulturmedium gezüchtet wird. Nachfolgend werden die Kulturbedingungen für den Mikroorganismus für das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Polyhydroxyalkanoat-Copolymers ausführlich beschrieben.
Das Kulturmedium zum Züchten des Mikroorganismus wird hergestellt, indem die verschiedenen erforderlichen Substrat- und Nährstoffelemente, wie sie nachstehend beschrieben sind, in ein Medium aus anorganischen Salzen gegeben werden, das auf einer Phosphatpufferlösung mit Ammoniumsalz oder Nitratsalz basiert.
Das Verhältnis zwischen dem enthaltenen Substrat und dem enthaltenen Medium für die Herstellung des gewünschten Polyhydroxyalkanoats (das heißt Ausgangsmaterial, einschließlich der vorstehend genannten Monomerkomponenten (A) und (B)) kann vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 1 % (Gew./Vol.), stärker bevorzugt im Bereich von 0,02 bis 0,2 % (Gew./Vol.) pro Medium liegen.
Dem Medium wird ein gleichzeitig vorhandenes Substrat als Kohlenstoffquelle für das Wachstum des Mikroorganismus und Energiequelle für die Produktion des Polyhydroxyalkanoats zugesetzt. Die Konzentration des gleichzeitig vorhandenen Substrats kann im allgemeinen vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 5 % (Gew./Vol.), stärker bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 2 % (Gew./Vol.) pro Medium liegen. Das heißt, daß als Substanz, die als vorstehend genanntes gleichzeitig vorhandenes Substrat verwendet werden soll, dem Medium mindestens eine zugesetzt werden kann, die aus Peptiden, Hefeextrakt, organischen Säuren und Salzen davon, Aminosäuren und Salzen davon, Zuckern und geradkettigen Alkansäuren mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen und Salzen davon ausgewählt ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß die Zugabe in dem Bereich erfolgt, in dem die Konzentration der ausgewählten Substanzen vollkommen mit der vorstehend aufgeführten Konzentration übereinstimmt.
Zum Beispiel kann im Medium vorzugsweise Polypepton als eines der vorstehend genannten Peptide enthalten sein. Das Medium kann außerdem vorzugsweise Hefeextrakt enthalten. Als organische Säure oder Salze können vorzugsweise zumindest eine oder mehrere organische Säuren und Salze davon verwendet werden, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Pyruvinsäure, Oxalessigsäure, Citronensäure, Isocitronensäure, Ketoglutarsäure, Succinsäure, Fumarsäure, Äpfelsäure, Milchsäure und Salzen dieser organischen Säuren besteht. Als Aminosäuren und Salze davon können vorzugsweise zumindest eine oder mehrere Aminosäuren oder Salze davon verwendet werden, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Glutaminsäure, Asparaginsäure und Salzen dieser Aminosäuren besteht. Als Zucker können vorzugsweise zumindest ein oder mehrere Zucker verwendet werden, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die zum Beispiel aus Glycerinaldhyd, Erythrose, Arabinose, Xylose, Glucose, Galactose, Mannose, Fructose, Glycerol, Erythritol, Xylitol, Gluconsäure, Glucuronsäure, Galacturonsäure, Maltose, Saccharose und Lactose besteht. Außerdem können auch die Medien verwendet werden, die die geradkettigen Alkansäuren mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen oder Salze davon enthalten.
Beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann das beim Züchtungsverfahren des Mikroorganismus zu verwendende Medium irgendein Medium sein, sofern es ein Medium aus anorganischen Salzen ist, das Phosphat und eine Stickstoffquelle, wie Ammoniumsalz oder Nitrat, enthält. Beim Verfahren zur Herstellung von PHA aus dem Mikroorganismus ist es auch möglich, die Produktivität von PHA zu verbessern, indem die Konzentration der Stickstoffquelle im Medium eingestellt wird.
Der Mikroorganismus kann bei irgendeiner Temperatur gezüchtet werden, sofern sie für die Züchtung seines zu verwendenden Stamms vorteilhaft ist. Eine solche Züchtungstemperatur kann im allgemeinen geeignet im Bereich von etwa 15°C bis 37°C, vorzugsweise im Bereich von etwa 20°C bis 30°C ausgewählt werden.
In der vorliegenden Erfindung kann irgendein Züchtungsverfahren, wie eine Flüssigkultur oder eine Festkultur, angewendet werden, sofern der Mikroorganismus gezüchtet werden kann, um PHA zu produzieren. Außerdem können in der vorliegenden Erfindung verschiedene Arten von Züchtungsverfahren, wie eine Batch-Kultur, eine Fed-Batch-Kultur, eine halbkontinuierliche Kultur und eine kontinuierliche Kultur, angewendet werden. Als eine Form der Batch-Flüssigkultur gibt es verschiedene Verfahren, bei denen Sauerstoff zugeführt wird. Die Zufuhr von Sauerstoff erfolgt zum Beispiel, indem das Medium in einem Schüttelkolben in einem Schüttelinkubator oder dergleichen geschüttelt oder indem das Medium in einem Fermentor zum Belüften gerührt wird.
Als eine Maßnahme, damit der Mikroorganismus PHA produzieren und speichern kann, kann zusätzlich zum vorstehend beschriebenen Verfahren die Produktivität von PHA pro Mikroorganismus insgesamt verbessert werden, indem der Mikroorganismus in eine Kultur übertragen wird, in der die Stickstoffquelle, wie Ammoniumchlorid, beschränkt ist, nachdem der Mikroorganismus einmal ausreichend gewachsen ist, und der Mikroorganismus dann in Gegenwart einer Verbindung weiter gezüchtet wird, die als Substrat der gewünschten Struktureinheit verwendet werden soll.
Im erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann ferner zusätzlich zu den Schritten, bei denen der Mikroorganismus unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen gezüchtet wird und der Mikroorganismus das gewünschte Copolymer produzieren kann, vorzugsweise ein weiterer Schritt eingeschlossen sein, bei dem das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer aus den gezüchteten mikrobiellen Zellen aufgefangen wird. In diesem Fall wird das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer vom Mikroorganismus produziert und schließt die 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit der vorstehenden allgemeinen Formel (1) und die 3-Hydroxy-ω-substituiert Alkanoat-Einheit der vorstehenden allgemeinen Formel (2) oder 3 ein, die gleichzeitig im selben Molekül vorliegen.
Das erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat-Copolymer wird im allgemeinen im Körper eines Mikroorganismus gespeichert, der die Fähigkeit aufweist, PHA zu produzieren. Als ein Verfahren zum Auffangen des gewünschten PHA aus den mikrobiellen Zellen kann irgendein Verfahren angewendet werden, das auf diesem Fachgebiet allgemein durchgeführt wird. Das einfachste Verfahren ist zum Beispiel ein Verfahren, bei dem PHA unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels, wie Chloroform, Dichlormethan oder Aceton, herausgelöst wird. Anstelle der vorstehend genannten Lösungsmittel kann Dioxan, Tetrahydrofuran, Acetonitril oder dergleichen verwendet werden. In einer Arbeitsumwelt, in der die Verwendung irgendeines organischen Lösungsmittel unerwünscht ist, können anstelle des Lösungsmittelextraktionsverfahrens die mikrobiellen Zellen durch Behandlung mit einem oberflächenaktiven Mittel, wie SDS, einem Enzym, wie Lysozym, Chemikalien, wie Hypochlorit, Ammoniak oder EDTA, chemisch aufgebrochen werden oder durch Zerkleinern mittels Ultraschall, Homogenisieren, Zerkleinern mittels Druck, Zerschlagen mit Kügelchen, Pulverisieren, Mahlen oder ein Gefrier- und Auftauverfahren physikalisch aufgebrochen werden, darauf folgt das Entfernen der unerwünschten mikrobiellen Komponenten, abgesehen vom gewünschten PHA.
Der im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Copolymers zu verwendende Mikroorganismus ist grundsätzlich einer, der PHA produzieren kann. Das heißt, der gewünschte Mikroorganismus kann irgendein Mikroorganismus sein, sofern er einen Polyester vom PHA-Typ produzieren kann, der eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (1) einschließt, wenn er in einem Kulturmedium gezüchtet wird, das eine ω-(4-Vinylphenyl)alkansäure der allgemeinen Formel (16) enthält. Außerdem ist es bevorzugt, den Mikroorganismus mit der Fähigkeit zur Produktion des PHA-Copolymers in Abhängigkeit von der Monomerart auszuwählen, die als Ausgangsmaterial verwendet werden soll.
Zu den verwendbaren Mikroorganismen, die die Fähigkeit zur Produktion von PHA haben, gehören zum Beispiel vorzugsweise jene, die der Gattung Pseudomonas angehören. Stärker bevorzugte Stämme davon, die für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren verwendet werden sollen, sind jene, die die Fähigkeit zur Produktion von PHA haben, jedoch keine enzymatische Reaktivität aufweisen, die dazu führt, daß die Vinylgruppe an der Phenylgruppe substituiert wird, wodurch diese oxidiert oder epoxidiert wird.
Von den zur Gattung Pseudomonas gehörenden Mikroorganismen schließen stärker bevorzugte Spezies, die beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren verwendet werden sollen, insbesondere Pseudomonas cichorii, Pseudomonas putida, Pseudomonas fluorescense, Pseudomonas oleovorans, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas jessenii usw. ein.
Zu stärker bevorzugten Stämmen gehören zum Beispiel außerdem der Stamm Pseudomonas cichorii YN2, FERM BP-7375, der Stamm Pseudomonas cichorii H45, FERM BP-7374, der Stamm Pseudomonas jessenii P161, FERM BP-7376 und der Stamm Pseudomonas putida P91, FERM BP-7373. Diese vier Stämme sind jene, die beim International Patent Organism Depositary (IPOD), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Japan hinterlegt worden sind und auch in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-288256 beschrieben sind.
Jeder dieser Mikroorganismen hat die Fähigkeit, eine ω-substituierte, geradkettige Alkansäure als Ausgangsmaterial zu verwenden, die am Ende der Kette mit einer Atomgruppe aus einem 6-gliedrigen Ring substituiert ist, die aus einer substituierten oder unsubstituierten Phenylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten Phenoxygruppe und einer substituierten oder unsubstituierten Cyclohexylgruppe ausgewählt ist, wodurch ein Polyhydroxyalkanoat produziert wird, das das entsprechende ω-substituierte 3-Hydroxyalkanoat als Monomereinheit enthält.
Es ist besonders zu erwähnen, daß beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren die Züchtung des Mikroorganismus, die Produktion von PHA durch den Mikroorganismus und die Speicherung im mikrobiellen Körper und das Auffangen des PHA aus diesem mikrobiellen Körper nicht auf das vorstehend beschriebene Verfahren begrenzt sind.
Als ein Beispiel des Kulturmediums aus anorganischen Salzen, das beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren verwendet werden soll, ist die Zusammensetzung des Kulturmediums aus anorganischen Salzen (Kulturmedium M9), das in den nachstehend beschriebenen Beispielen verwendet wird, wie folgt (pro Liter des Mediums). (Zusammensetzung des Kulturmediums M9)

Na₂HPO₄ 6,3 g

KH₂PO₄ 3,0 g

NH₄Cl 1,0 g

NaCl 0,5 g

Wasser (pH = 7,0) Rest
Um ein vorteilhaftes Wachstum des mikrobiellen Körpers und die damit verbundene Verbesserung der Produktivität von PHA zu erzielen, muß dem Kulturmedium aus anorganischen Salzen, wie dem Kulturmedium M9, ein wesentliches Spurenelement, wie ein wesentliches Spurenmetallelement, in einer angemessenen Menge zugesetzt werden. Die Zugabe einer Lösung der Spurenkomponente mit der folgenden Zusammensetzung mit etwa 0,3 % (V./V.) ist im wesentlichen effektiv. Die Zugabe einer solchen Lösung einer Spurenkomponente liefert das Spurenmetallelement oder dergleichen, das für das Wachstum des Mikroorganismus verwendet werden soll. (Zusammensetzung der Lösung der Spurenkomponente (pro Liter))

Nitrilotriessigsäure 1,5 g

MgSO₄ 3,0 g

MnSO₄ 0,5 g

NaCl 1,0 g

FeSO₄ 0,1 g

CaCl₂ 0,1 g

CoCl₂ 0,1 g

ZnSO₄ 0,1 g

CuSO₄ 0,1 g

AlK(SO₄)₂ 0,1 g

H₃BO₃ 0,1 g

Na₂MoO₄ 0,1 g

NiCl₂ 0,1 g

Wasser Rest
Aus der Gruppe mit der chemischen Formel (4) kann eine Gruppe mit einer Carboxylgruppe an einem Benzolring hergestellt werden, indem am Doppelbindungsteil einer Vinylgruppe, die eine Phenylgruppe am Ende der Seitenkette in der Einheit der allgemeinen Formel (1) ersetzt, selektiv eine oxidative Spaltung durchgeführt wird, und es wird ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer erhalten, bei dem die Gruppe der chemischen Formel (4) eine Gruppe einschließt, die in ihrem Benzolring eine Carboxylgruppe enthält. Dabei kann die Einheit der allgemeinen Formel (1), die eine wesentliche Baueinheit darstellt, so wie sie ist erhalten bleiben, indem durch Auswahl geeigneter Reaktionsbedingungen verhindert wird, daß alle Vinylgruppen in der Einheit der allgemeinen Formel (1) oxidiert werden.
Eine solche Oxidationsreaktion kann unter Verwendung eines Oxidationsmittels durchgeführt werden. Zu verwendbaren Oxidationsmitteln gehören zum Beispiel Permanganat, Bichromat, Periodat, Wasserstoffperoxid, Natriumpercarbonat, Metachlorperbenzoesäure, Ozon, Perameisensäure und Peressigsäure.
Als bevorzugtes Verfahren zur oxidativen Spaltung der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung unter Verwendung eines solchen Oxidationsmittels, wie es vorstehend beschrieben ist, um eine Carbonsäure zu erhalten, schließen auf diesem Fachgebiet bekannte Verfahren zum Beispiel die folgenden ein: ein Verfahren unter Verwendung von Permanganat ("J. Chem. Soc., Perkin. Trans." 1, 806 (1973)), ein Verfahren unter Verwendung von Bichromat ("Org. Synth.", 4, 698 (1963)), ein Verfahren unter Verwendung von Periodat ("J. Org. Chem.", 46, 19 (1981)), ein Verfahren unter Verwendung von Salpetersäure (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 59-190945) und ein Verfahren unter Verwendung von Ozon ("J. Am. Chem. Soc.", 81, 4273 (1959)). Für Polyhydroxyalkanoat beschreibt das vorstehend genannte Dokument "Macromolecular chemistry", 4, 289–293 (2001) ein Verfahren, bei dem eine Carbonsäure erhalten wird, indem die Reaktion einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung am Ende der Seitenkette im Polyhydroxyalkanoat unter Verwendung von Kaliumpermanganat als Oxidationsmittel unter sauren Bedingungen eingeleitet wird. In der vorliegenden Erfindung kann ein solches Verfahren angewendet werden.
Im allgemeinen wird Kaliumpermanganat als das Permanganat verwendet, das als Oxidationsmittel verwendet werden soll. Da die oxidative Spaltungsreaktion eine stöchiometrische Reaktion ist, kann die verwendete Permanganatmenge typischerweise weniger als 1 Mol-Äquivalent/Mol der Einheit der chemischen Formel (1) betragen. In Hinblick auf die Effizienz der Reaktion kann die verwendete Permanganatmenge in einer anderen Ausführungsform auch 1 Mol-Äquivalent oder mehr betragen.
Um das Reaktionssystem bei sauren Bedingungen einzustellen, können im allgemeinen verschiedene Arten organischer und anorganischer Säuren verwendet werden. Zu solchen Säuren gehören Schwefelsäure, Salzsäure, Essigsäure, Salpetersäure usw. Wenn eine Säure aus Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure oder dergleichen verwendet wird, kommt es leicht zu einer Abnahme des Molekulargewichts aufgrund der Spaltung einer Esterbindung der Hauptkette des Polyhydroxyalkanoats. Deshalb ist es bevorzugt, Essigsäure zu verwenden. Die verwendete Säuremenge liegt im allgemeinen im Bereich von 0,2 bis 200 Mol-Äquivalent, vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 100 Mol-Äquivalent/Mol der Einheit der chemischen Formel (1). Wenn sie weniger als 0,2 Mol-Äquivalent beträgt, nimmt die Ausbeute ab. Wenn sie mehr als 200 Mol-Äquivalent beträgt, kommt es durch die Säure zu einem Spaltprodukt als Nebenprodukt. Folglich sind beide Fälle nicht bevorzugt. Um die Reaktion zu fördern, kann zudem Kronenether verwendet werden. Der Kronenether und das Permanganat bilden in diesem Fall einen Komplex, was zu dem Effekt führt, daß die Aktivität der Reaktion verbessert wird. Als Kronenether wird im allgemeinen Dibenzo-18-kronen-6-ether, Dicyclo-18-kronen-6-ether oder 18- Kronen-6-ether verwendet. Es ist erwünscht, daß die verwendete Menge von Kronenether im allgemeinen im Bereich von 1,0 bis 2,0 Mol-Äquivalent, vorzugsweise im Bereich von 1,0 bis 1,5 Mol-Äquivalent pro Mol Permanganat liegt.
Das bei der oxidativen Spaltungsreaktion der vorliegenden Erfindung zu verwendende Lösungsmittel ist nicht besonders begrenzt, sofern das Lösungsmittel bei der Reaktion inaktiv ist. Zu verwendbaren Lösungsmitteln gehören zum Beispiel Wasser, Aceton, Ether, wie Tetrahydrofuran und Dioxan, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol und Xylol, aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Hexan und Heptan, Halogenkohlenwasserstoffe, wie Methylchlorid, Dichlormethan und Chloroform. Von diesen Lösungsmitteln können angesichts der Löslichkeit des Polyhydroxyalkanoats vorzugsweise Halogenkohlenwasserstoffe, wie Methylchlorid, Dichlormethan und Chloroform, verwendet werden.
Bei der vorstehend genannten oxidativen Spaltungsreaktion in dieser Erfindung können das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, das die Einheit der chemischen Formel (1) enthält, das Permanganat und die Säure zu Beginn gemeinsam mit dem Lösungsmittel für die Reaktion gemischt werden oder nacheinander oder diskontinuierlich in das Reaktionssystem gegeben werden, um die Reaktion einzuleiten. In einer anderen Ausführungsform kann nur das Permanganat vorher im Lösungsmittel gelöst oder suspendiert werden, darauf folgt die allmähliche oder diskontinuierliche Einführung des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers und der Säure in das Reaktionssystem, um die Reaktion einzuleiten. Es kann auch nur das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer vorher im Lösungsmittel gelöst oder suspendiert werden, darauf folgt die allmähliche oder diskontinuierliche Einführung des Permanganats oder dergleichen in das Reaktionssystem, um die Reaktion einzuleiten. Andererseits können vorher nur das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer und die Säure vorher im Lösungsmittel gelöst oder suspendiert werden, darauf folgt die allmähliche oder diskontinuierliche Einführung der Permanganats in das Reaktionssystem, um die Reaktion einzuleiten. Außerdem können vorher nur das Permanganat und die Säure im Lösungsmittel gelöst oder suspendiert werden, darauf folgt die allmähliche oder diskontinuierliche Einführung des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers in das Reaktionssystem, um die Reaktion einzuleiten. Ferner können vorher nur das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer und das Permanganat im Lösungsmittel gelöst oder suspendiert werden, darauf folgt die allmähliche oder diskontinuierliche Einführung der Säure in das Reaktionssystem, um die Reaktion einzuleiten.
Die Reaktionstemperatur kann im allgemeinen im Bereich von –20°C bis 40°C, vorzugsweise von 0°C bis 30°C liegen. Die Reaktionszeit hängt vom stöchiometrischen Mischungsverhältnis zwischen der Einheit der chemischen Formel (1) und dem Permanganat und von der Reaktionstemperatur ab. Die Reaktionszeit kann im allgemeinen jedoch 2 bis 48 Stunden betragen.
Ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, das eine Phenylsulfinylgruppe der allgemeinen Formel (12) oder eine Phenylsulfonylgruppe der allgemeinen Formel (13) enthält, kann hergestellt werden, indem der Schwefelteil einer Phenylsulfanylgruppe der allgemeinen Formel (7) selektiv oxidiert wird.
Eine solche Oxidationsbehandlung kann nach einem Verfahren durchgeführt werden, das ein Oxidationsmittel verwendet, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Permanganat, Dichromat, Periodat, Wasserstoffperoxid, Natriumpercarbonat, Metachlorperbenzoesäure, Ozon, Perameisensäure und Peressigsäure besteht. Als bevorzugtes Oxidationsmittel kann zum Beispiel irgendeine Peroxidverbindung verwendet werden, sofern sie zur Oxidation einer Sulfanylgruppe (-S-) beiträgt. Im Hinblick auf die Wirksamkeit der Oxidation, den Einfluß auf das Grundgerüst des Polyhydroxyalkanoats, die Einfachheit der Behandlung usw. ist es insbesondere bevorzugt, eine Peroxidverbindung zu verwenden, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoffperoxid, Natriumpercarbonat, Metachlorbenzoesäure, Perameisensäure und Peressigsäure besteht.
Zuerst erfolgt eine Beschreibung einer Oxidationsbehandlung unter Verwendung von Wasserstoffperoxid, die von allen ein einfaches Behandlungsverfahren darstellt. Das einfachste Behandlungsverfahren unter Verwendung von Wasserstoffperoxid schließt ein: Züchten der Mikroorganismen unter den vorstehend beschriebenen Züchtungsbedingungen; Suspendieren der Mikroorganismenzellen, die im Inneren ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer gespeichert haben, das die Gruppe der allgemeinen Formel (7) einschließt, das ein erfindungsgemäßes Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, so wie sie ist in einer Wasserstoffperoxidlösung, falls erforderlich gefolgt von der Behandlung der mikrobiellen Körper durch Erwärmen und Rühren während eines bestimmten Zeitraums; und Auffangen des gewünschten Polyhydroxyalkanoat-Copolymers als unlösliche Komponente. Wenn die Konzentration von Wasserstoffperoxid vergleichsweise hoch ist oder die Reaktionstemperatur vergleichsweise hoch ist, wird eine unlösliche Komponente, die von den mikrobiellen Zellen stammt, wie eine Zellmembranfraktion, oxidiert und dann zersetzt und löslich gemacht, womit das erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat-Copolymer in einer im wesentlichen reinen Form als unlösliche Komponente aufgefangen wird. Bei milden Bedingungen kann die unlösliche Komponente andererseits nicht ausreichend zersetzt und löslich gemacht werden. In einigen Fällen kann deshalb der Schritt, bei dem die lebenden Zellen fragmentiert werden, die von den mikrobiellen Zellen stammen, teilweise erhalten bleiben.
Im Falle der Anwendung der milden Bedingungen kann ein Verfahren benutzt werden, das folgendes einschließt: vorheriges Fragmentieren der gezüchteten Mikroorganismenzellen; Entfernen einer unlöslichen Komponente, die von den mikrobiellen Zellen stammt; Auffangen eines unbehandelten Polyhydroxyalkanoat-Copolymers, das die Gruppe der allgemeinen Formel (7) enthält, das das erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat-Copolymer darstellt; und Behandeln des unbehandelten Copolymers mit einer Wasserstoffperoxidlösung. Mit einem solchen Verfahren, das die Schritte des vorherigen Fragmentierens der gezüchteten Mikroorganismenzellen und des Abtrennens und Auffangen des Polyhydroxyalkanoat- Copolymers einschließt, wird das Auffangen des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers mit einer ausreichend hohen Reinheit selbst zum Zeitpunkt der Behandlung mit einer Wasserstoffperoxidlösung bei vergleichsweise milden Bedingungen möglich.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers kann der Schritt des Fragmentierens der lebenden Zellen vorzugsweise durch Zerkleinern mit Ultraschall, Homogenisieren, Zerkleinern mittels Druck, Zerschlagen mit Kügelchen, Pulverisieren, Mahlen (die Zellen werden in einem Mörser mit einem Hilfsmittel, wie Glaspulver oder Aluminiumpulver ausgemahlen) oder ein Gefrier- und Auftauverfahren durchgeführt werden, ohne daß irgendeine Chemikalie zum Aufbrechen der Zellmembranen verwendet wird. Nach dem Schritt des Fragmentierens der lebenden Zellen wird eine erneut suspendierte Lösung der abgetrennten unlöslichen Komponenten durch Zentrifugentrennung oder dergleichen weiter in eine feste Komponente und eine lösliche Komponente fraktioniert. Anschließend wird nur die feste Komponente mit Wasserstoffperoxid behandelt, die eine Polyhydroxyalkanoat-Copolymerkomponente enthält.
Als anderes Verfahren zur Abtrennung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers gibt es ferner ein Verfahren, bei dem nach den Schritten des Extrahierens und der Abtrennung nur das entstehende Polyhydroxyalkanoat-Copolymer durch die Behandlung mit Wasserstoffperoxid aufgefangen wird. Mit anderen Worten ist es möglich, Maßnahmen anzuwenden, um nur das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer aus den Mikroorganismenzellen herauszulösen und abzutrennen, in denen das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer nach dem Züchtungsschritt gespeichert worden ist, wobei ein Lösungsmittel für das gespeicherte Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, wie Chloroform, Dichlormethan oder Aceton, verwendet wird. Bei dem Verfahren, das eine solche Lösungsmittelextraktion anwendet, neigt das aus den Mikroorganismenzellen herausgelöste und aufgefangene Polyhydroxyalkanoat-Copolymer zur Aggregation in massiver Form im wäßrigen Medium, wenn das Copolymer mit Wasserstoffperoxid behandelt wird. Wenn das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer in massiver Form auftritt, stellt das ein Hindernis für den Kontakt mit einer Peroxidverbindung, wie Wasserstoffperoxid, dar. In vielen Fällen ist damit ein Problem und eine Komplexität des Verfahrens verbunden, so daß die Wirksamkeit der Oxidationsreaktion zum Beispiel deutlich abnehmen kann. Aus diesem Gesichtspunkt ist in jedem der beiden vorstehend beschriebenen Verfahren das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ursprünglich in einer feinen Partikelform in den Mikroorganismenzellen vorhanden. Das zu einem feinen Pulver gemachte Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, das in Wasser suspendiert ist, kann, während dieser Zustand erhalten bleibt, einer Behandlung mit Wasserstoffperoxid unterzogen werden. Deshalb lassen sich diese Verfahren leichter und wirksamer durchführen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers kann das Wasserstoffperoxid, das als Oxidationsmittel verwendet wird, in irgendeiner Form vorliegen, sofern es die Sulfanylgruppe (-S-) oxidieren kann. Hinsichtlich der Steuerung des Herstellungsverfahrens kann das Wasserstoffperoxid vorzugsweise als ein solches bereitgestellt werden, das in einem wäßrigen Medium gelöst ist, wie eine Lösung, die stabiles Wasserstoffperoxid enthält (zum Beispiel ein wäßriges Wasserstoffperoxid). Eine auf JIS K-8230 basierende Wasserstoffperoxidlösung, die in einer sehr großen Menge industriell stabil produziert werden kann, wäre zum Beispiel empfehlenswert. Das wäßrige Wasserstoffperoxid (das 31 % Wasserstoffperoxid enthält), das von Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc. hergestellt wird, stellt zum Beispiel eine beim erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugte Wasserstoffperoxidlösung dar.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers können die Bedingungen der Oxidationsbehandlung mit Wasserstoffperoxid in Abhängigkeit vom Zustand des zu behandelnden Polyhydroxyalkanoat-Copolymers geändert werden (das heißt vom Vorhandensein oder Fehlen von mikrobiellen Komponenten und vom Auftreten in massiver Form oder feiner Partikelform). Die Bedingungen für die Oxidationsbehandlung mit Wasserstoffperoxid können jedoch vorzugsweise nahezu in den folgenden Bereichen ausgewählt werden. Wenn die Restmenge der mikrobiellen Komponente gering ist, oder wenn das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer in feiner Partikelform vorliegt, kann die unerwünschte mikrobielle Komponente im allgemeinen leicht oxidiert und löslich gemacht werden, und das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, das selbst in einer feinen Partikelform vorliegt, kann schneller behandelt werden. Deshalb können milde Bedingungen angewendet werden. Bei der Verwendung von wäßrigem Wasserstoffperoxid (das 31 % Wasserstoffperoxid enthält), das auf JIS K-8230 basiert, können die Verdünnungsbedingung (Konzentration), die Verwendungsmenge, die Behandlungstemperatur, der Behandlungszeitraum usw. in den nachstehend beschriebenen Bereichen ausgewählt werden.
Die Konzentration von Wasserstoffperoxid in der Behandlungslösung liegt im Bereich von 8 % (etwa vierfache Verdünnung) bis 31 % (unverdünnte Lösung), vorzugsweise im Bereich von 16 % (etwa zweifache Verdünnungen) bis 31 % (unverdünnte Lösung), wobei dies von der Reaktionstemperatur abhängt. Die Reaktionsmenge liegt in Abhängigkeit vom Anteil der Gruppe der allgemeinen Formel (7), die im Polyhydroxyalkanoat-Copolymer enthalten ist, im Bereich von 30 bis 500 ml, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 300 ml, bezogen auf 1 g des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers vor der Behandlung, auf der Basis des unverdünnten wäßrigen Wasserstoffperoxids (das 31 % Wasserstoffperoxid enthält). Die Reaktionstemperatur liegt in Abhängigkeit von der Konzentration des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers in der Behandlungslösung im Bereich von 30°C bis 100°C, vorzugsweise im Bereich von 80°C bis 100°C. Die Reaktionszeit liegt in Abhängigkeit von der Reaktionstemperatur im Bereich von 10 bis 180 Minuten, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 120 Minuten.
In den vorstehend angegebenen Bereichen der Bedingungen ermöglicht die Behandlung mit Wasserstoffperoxid die Umwandlung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers, das die Gruppe der allgemeinen Formel (7) enthält und im Körper eines Mikroorganismus gespeichert wird, in ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, das in seinem Polymermolekül eine Gruppe der allgemeinen Formeln (12) und (13) enthält. In diesem Fall werden die Reaktionsbedingungen für die Behandlung mit Wasserstoffperoxid geeignet ausgewählt, um die Reaktionsgeschwindigkeit und das Ausmaß der Oxidationsreaktion einzustellen, so daß eine Regelung des wechselseitigen Verhältnisses der Häufigkeit jeder der Gruppen (7), (12) und (13) möglich ist.
Nunmehr erfolgt eine Beschreibung eines anderen Verfahrens, bei dem als Peroxidverbindung Metachlorperbenzoesäure (MCPBA) verwendet wird.
Die Verwendung von MCPBA erlaubt es, daß die Oxidation einer Sulfanylgruppe (-S-), die als Phenylsulfanylgruppe vorhanden ist, stöchiometrisch verläuft, so daß das Verhältnis zwischen den enthaltenen Gruppen der allgemeinen Formeln (12) und (13) leicht geregelt werden kann. Außerdem sind die Reaktionsbedingungen mild, so daß kaum unerwünschte Nebenreaktionen, wie die Spaltung des Polyhydroxyalkanoat-Grundgerüstes und eine Vernetzungsreaktion aktiver Teile, auftreten. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers stellt folglich Metachlorperbenzoesäure (MCPBA) eine der wesentlichen vorteilhaften Peroxidverbindungen dar, um ein gewünschtes Polyhydroxyalkanoat-Copolymer mit hoher Selektivität herzustellen.
Als allgemeine Reaktionsbedingungen der selektiven Oxidation von Sulfanylgruppen (-S-) zu Sulfinylgruppen (-SO-) wird eine leichte Überschußmenge von MCPBA (das heißt 1,1 bis 1,4 Mol) pro Mol der die Sulfanylgruppe (-S-) enthaltenden Einheit im Polyhydroxyalkanoat-Copolymer bei einer Temperatur von 0°C bis 30°C einer Reaktion in Chloroform unterzogen. Im Bereich dieser Reaktionsbedingungen verläuft die Oxidation bis zu etwa 90 % des theoretischen Wertes, wenn die Reaktionszeit bei etwa 10 Stunden festgelegt wird. Die Oxidation kann außerdem bis zu fast 100 % des theoretischen Wertes verlaufen, wenn die Reaktionszeit bei etwa 20 Stunden festgelegt wird.
Für die Oxidation aller Sulfanylgruppen (-S-) zu Sulfonylgruppen (-SO₂-) können etwas mehr als 2 Mol MCPBA (das heißt 2,1 bis 2,4 Mole) pro Mol der die Sulfanylgruppe (-S-) enthaltenden Einheit im Polyhydroxyalkanoat-Copolymer bei den gleichen Bedingungen (Lösungsmittel, Reaktionstemperatur und Reaktionszeit) umgesetzt werden, wie sie vorstehend beschrieben sind.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Polyhydroxyalkanoat-Copolymer kann eine Einheit mit einer Carboxylgruppe oder eine Einheit mit einer Sulfinylstruktur (-SO-) und einer Sulfonylstruktur (-SO₂-) in seinem Polymermolekül einschließen. Bei diesen Strukturen besteht die Möglichkeit, daß die Lokalisierung von Elektronen im Molekül am Ende der Einheit noch mehr erleichtert werden kann und daß dessen elektrische Eigenschaften von denen eines herkömmlichen Polyhydroxyalkanoats wesentlich verschieden sind. Eine solche Lokalisierung von Elektronen ermöglicht auch, daß sich das Verhalten gegenüber dem Lösungsmittel von dem des herkömmlichen Polyhydroxyalkanoats unterscheidet. Es wird zum Beispiel möglich, das erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat in einem polaren Lösungsmittel, wie Dimethylformamid (DMF), zu lösen. Die thermischen Eigenschaften können außerdem wesentlich gesteuert werden. Insbesondere ist die Zunahme des Umwandlungspunkts zweiter Ordnung, die sich von der Wasserstoffbindung herleitet, signifikant. Somit wird es möglich, einen weiten Anwendungsbereich auszunutzen.
Beide vorstehend beschriebenen Oxidationsbehandlungen, das heißt die Oxidationsbehandlung an einer Vinylgruppe und die Oxidationsbehandlung an einer Sulfanylgruppe, können beim gleichen Ausgangsmaterial durchgeführt werden.
Es folgt eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf deren Beispiele. Diese Beispiele sind hier nur als Erläuterung einer der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Somit ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Konfigurationen dieser Beispiele begrenzt.
(Beispiel 1)
Ein Kulturmedium, das 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure, die als ω-(4-Vinylphenyl)-alkansäure der allgemeinen Formel (16) bereitgestellt wird, 5-Phenylvaleriansäure, die als ω-substituierte Alkansäure der allgemeinen Formel (17) bereitgestellt wird und außerdem Polypepton, das als Peptide bereitgestellt wird, enthält, wurde nach folgenden Verfahren hergestellt. 5,0 g Polypepton (im Handel von Wako Pure Chemical Industries, Ltd. erhältlich) und 0,9 g 5-Phenylvaleriansäure wurden in 1.000 ml des Kulturmediums M9 gelöst, und die entstandene Lösung wurde dann in einen Schüttelkolben gegeben (Volumen 2.000 ml), darauf folgte das Sterilisieren in einem Autoklaven. Nach dem Sterilisieren mit Wärme wurde der Kolben auf Raumtemperatur abgekühlt. Außerdem wurde 0,2 g 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure in den Kolben gegeben, und das Gemisch wurde gut gerührt. Somit wurde ein Kulturmedium hergestellt.
Vorher wurde 0,5 % Polypepton enthaltendes Kulturmedium M9 mit dem Stamm Pseudomonas cichorii YN 2 geimpft und dann 8 Stunden einer Schüttelkultur bei 30°C unterzogen. Somit wurde eine mikrobielle Kulturlösung hergestellt. 5 ml dieser mikrobiellen Kulturlösung wurden dem vorstehend genannten Kulturmedium zugesetzt, das die Substrate, 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure und 5-Phenylvaleriansäure, enthielt. Dann wurde das gemischte Kulturmedium 40 Stunden bei 30°C gezüchtet. Nach der Züchtung wurden die mikrobiellen Zellen durch Zentrifugieren aufgefangen und dann mit Methanol gewaschen, darauf folgte das Gefriertrocknen.
Nach der Messung des Trockengewichtes der mikrobiellen Zellen wurde Chloroform zugesetzt. Dann wurde das Gemisch 72 Stunden bei 25°C gerührt, um das in den mikrobiellen Zellen gespeicherte Polymer herauszulösen. Die Chloroformlösung, in der das herausgelöste Polymer gelöst war, wurde filtriert. Das entstehende Chloroformfiltrat wurde mit einem Verdampfer kondensiert, darauf folgten das erneute Auflösen des Polymers in Aceton und das Entfernen der unlöslichen Fraktion durch Filtration. Dann ließ man das Filtrat mit einem Verdampfer kondensieren und danach mit kaltem Methanol ausfällen und festwerden. Der fest gewordene Niederschlag wurde aufgefangen und bei reduziertem Druck getrocknet. Somit wurde das gewünschte Polymer aufgefangen. Das Trockengewicht des durch den vorstehend genannten Auffangschritt aufgefangenen Polymers wurde gemessen.
Die Struktur des aufgefangenen Polymers wurde unter Anwendung der ¹H-NMR bestimmt (FT-NMR: Bruker DPX400; ¹H-Resonanzfrequenz: 400 MHz; gemessenes Nuclid: ¹H; verwendetes Lösungsmittel: CDCl₃; Bezug: kapillar-verkapseltes TMS/CDCl₃; Meßtemperatur: Raumtemperatur). Es wurde festgestellt, daß das aufgefangene Polymer ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, das drei Einheiten der folgenden Formel (21) in einem Verhältnis von A:B:C = 1:81:18 (Mol-%) enthält.
Außerdem wurde das durchschnittliche Molekulargewicht des Polymers durch Gel-Permeationschromatographie gemessen (Handelsbezeichnung: HLC-8220 GPC, im Handel von Tosoh Corporation erhältlich; Säule: TSK-Gel Super HM-H, Tosoh Corporation; Lösungsmittel: Chloroform; Polymerstandard: Polystyrol).
In Tabelle 1 sind das Trockengewicht der durch die vorstehend genannten Schritte erhaltenen mikrobiellen Zellen, das Trockengewicht des aufgefangenen Polymers, das Gewichtsverhältnis zwischen dem aufgefangenen Polymer und der getrockneten mikrobiellen Zelle und das Zahlenmittel des Molekulargewichts, das Gewichtsmittel des Molekulargewichts und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Polymers aufgeführt. Tabelle 1

CDW: Trockengewicht der mikrobiellen Zellen
PDW: Trockengewicht des Polymers
P/C: Trockengewicht Polymer/Trockengewicht der mikrobiellen Zellen
Mn: Zahlenmittel des Molekulargewichts
Mw: Gewichtsmittel des Molekulargewichts
Mw/Mn: Molekulargewichtsverteilung

Der Umwandlungspunkt zweiter Ordnung (Tg) des erhaltenen Polymers wurde mit einem Kalorimeter mit Differentialabtastung gemessen (Handelsbezeichnung: DSC, im Handel von Perkin Elmer Co., Ltd. erhältlich). Die Messung erfolgte, indem die Temperatur bei einer Erwärmungsrate von 20°C/Minute von 25°C auf 60°C erhöht, die Temperatur bei einer Abkühlungsrate von 20°C/Minute von 60°C auf –50°C verringert und danach die Temperatur erneut bei einer Erwärmungsrate von 20°C/Minute von -50°C auf 200°C erhöht wurde. Als Ergebnis wurde beobachtet, daß der Tg etwa bei einer Temperatur von 17°C bis 20°C lag.
(Beispiel 2)
Ein Kulturmedium, das 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure, die als ω-(4-Vinylphenyl)-alkansäure der allgemeinen Formel (16) bereitgestellt wird, 5-Phenylvaleriansäure, die als ω-substituierte Alkansäure der allgemeinen Formel (17) bereitgestellt wird und außerdem Polypepton, das als Peptide bereitgestellt wird, enthält, wurde nach folgenden Verfahren hergestellt. 1,0 g Polypepton (im Handel von Wako Pure Chemical Industries, Ltd. erhältlich) und 0,19 g 5-Phenylvaleriansäure wurden in 200 ml des Kulturmediums M9 gelöst, und die entstandene Lösung wurde dann in einen Schüttelkolben gegeben (Volumen 500 ml), darauf folgte das Sterilisieren in einem Autoklaven. Nach dem Sterilisieren mit Wärme wurde der Kolben auf Raumtemperatur abgekühlt. Außerdem wurde 0,20 g 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure in den Kolben gegeben, und das Gemisch wurde gut gerührt. Somit wurde ein Kulturmedium hergestellt.
Vorher wurde 0,5 % Polypepton enthaltendes Kulturmedium M9 mit dem Stamm Pseudomonas cichorii YN 2 geimpft und dann 8 Stunden einer Schüttelkultur bei 30°C unterzogen. Somit wurde eine mikrobielle Kulturlösung hergestellt. 1 ml dieser mikrobiellen Kulturlösung wurden dem vorstehend genannten Kulturmedium zugesetzt, das die Substrate, 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure und 5- Phenylvaleriansäure, enthielt. Dann wurde das gemischte Kulturmedium 40 Stunden bei 30°C gezüchtet. Nach der Züchtung wurden die mikrobiellen Zellen durch Zentrifugieren aufgefangen und dann mit Methanol gewaschen, darauf folgte das Gefriertrocknen.
Nach der Messung des Trockengewichtes der mikrobiellen Zellen wurde Chloroform zugesetzt. Dann wurde das Gemisch 72 Stunden bei 25°C gerührt, um das in den mikrobiellen Zellen gespeicherte Polymer herauszulösen. Die Chloroformlösung, in der das herausgelöste Polymer gelöst war, wurde filtriert. Das entstehende Chloroformfiltrat wurde mit einem Verdampfer kondensiert, darauf folgten das erneute Auflösen des Polymers in Aceton und das Entfernen der unlöslichen Fraktion durch Filtration. Dann ließ man das Filtrat mit einem Verdampfer kondensieren und danach mit kaltem Methanol ausfällen und festwerden. Der fest gewordene Niederschlag wurde aufgefangen und bei reduziertem Druck getrocknet. Somit wurde das gewünschte Polymer aufgefangen. Das Trockengewicht des durch den vorstehend genannten Auffangschritt aufgefangenen Polymers wurde gemessen.
Die Struktur des aufgefangenen Polymers wurde unter Anwendung der ¹H-NMR bestimmt (FT-NMR: Bruker DPX400; ¹H-Resonanzfrequenz: 400 MHz; gemessenes Nuclid: ¹H; verwendetes Lösungsmittel: DMSO-d6; Bezug: kapillar-verkapseltes TMS/CDCl₃; Meßtemperatur: Raumtemperatur). Es wurde festgestellt, daß das aufgefangene Polymer ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, das zwei Einheiten der folgenden Formel (22) in einem Verhältnis von A:B = 33:67 (Mol-%) enthält.
Außerdem wurde das durchschnittliche Molekulargewicht des Polymers nach einem Verfahren gemessen, das die Gel-Permeationschromatographie anwendet, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist.
In Tabelle 2 sind das Trockengewicht der durch die vorstehend genannten Schritte erhaltenen mikrobiellen Zellen, das Trockengewicht des aufgefangenen Polymers, das Gewichtsverhältnis zwischen dem aufgefangenen Polymer und der getrockneten mikrobiellen Zelle und das Zahlenmittel des Molekulargewichts, das Gewichtsmittel des Molekulargewichts und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Polymers aufgeführt. Tabelle 2

(Beispiel 3)
In diesem Beispiel erfolgte die Herstellung des Polymers durch die gleichen Schritte unter gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, außer daß als Mikroorganismus anstelle des in Beispiel 1 verwendeten Stamms YN2 der Stamm P161 verwendet wurde.
Die Struktur des aufgefangenen Polymers wurde genau wie im Falle von Beispiel 1 durch ¹H-NMR-Messung bestimmt. Es wurde festgestellt, daß das aufgefangene Polymer ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, das drei Einheiten der folgenden Formel (23) in einem Verhältnis von A:B:C = 2:78:20 (Mol-%) enthält.
Außerdem wurde das durchschnittliche Molekulargewicht des Polymers nach einem Verfahren gemessen, das die Gel-Permeationschromatographie anwendet, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist.
In Tabelle 3 sind das Trockengewicht der durch die vorstehend genannten Schritte erhaltenen mikrobiellen Zellen, das Trockengewicht des aufgefangenen Polymers, das Gewichtsverhältnis zwischen dem aufgefangenen Polymer und der getrockneten mikrobiellen Zelle und das Zahlenmittel des Molekulargewichts, das Gewichtsmittel des Molekulargewichts und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Polymers aufgeführt. Tabelle 3

(Beispiel 4)
In diesem Beispiel erfolgte die Herstellung des Polymers durch die gleichen Schritte unter gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, außer daß als Mikroorganismus anstelle des in Beispiel 1 verwendeten Stamms YN2 der Stamm H45 verwendet wurde.
Die Struktur des aufgefangenen Polymers wurde genau wie im Falle von Beispiel 1 durch ¹H-NMR-Messung bestimmt. Es wurde festgestellt, daß das aufgefangene Polymer ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, das drei Einheiten der folgenden Formel (24) in einem Verhältnis von A:B:C = 1:82:17 (Mol-%) enthält.
Außerdem wurde das durchschnittliche Molekulargewicht des Polymers nach einem Verfahren gemessen, das die Gel-Permeationschromatographie anwendet, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist.
In Tabelle 4 sind das Trockengewicht der durch die vorstehend genannten Schritte erhaltenen mikrobiellen Zellen, das Trockengewicht des aufgefangenen Polymers, das Gewichtsverhältnis zwischen dem aufgefangenen Polymer und der getrockneten mikrobiellen Zelle und das Zahlenmittel des Molekulargewichts, das Gewichtsmittel des Molekulargewichts und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Polymers aufgeführt. Tabelle 4

(Beispiel 5)
In diesem Beispiel erfolgte die Herstellung des Polymers durch die gleichen Schritte unter gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, außer daß als Mikroorganismus anstelle des in Beispiel 1 verwendeten Stamms YN2 der Stamm H45 verwendet wurde und daß anstelle von Polypepton dem Kulturmedium 5,0 g Hefeextrakt (Handelsbezeichnung: BACTO, von Difco Ltd. hergestellt) zugesetzt wurden.
Die Struktur des aufgefangenen Polymers wurde genau wie im Falle von Beispiel 1 durch ¹H-NMR-Messung bestimmt. Es wurde festgestellt, daß das aufgefangene Polymer ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, das zwei Einheiten der folgenden Formel (25) in einem Verhältnis von A:B = 81:19 (Mol-%) enthält.
Außerdem wurde das durchschnittliche Molekulargewicht des Polymers nach einem Verfahren gemessen, das die Gel-Permeationschromatographie anwendet, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist.
In Tabelle 5 sind das Trockengewicht der durch die vorstehend genannten Schritte erhaltenen mikrobiellen Zellen, das Trockengewicht des aufgefangenen Polymers, das Gewichtsverhältnis zwischen dem aufgefangenen Polymer und der getrockneten mikrobiellen Zelle und das Zahlenmittel des Molekulargewichts, das Gewichtsmittel des Molekulargewichts und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Polymers aufgeführt. Tabelle 5

(Beispiel 6)
In diesem Beispiel wurde die Herstellung des Polymers durch die gleichen Schritte unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer daß dem Kulturmedium anstelle des in Beispiel 1 zugesetzten Polypeptons 5,0 g D-Glucose zugegeben wurde.
Die Struktur des aufgefangenen Polymers wurde genau wie im Falle von Beispiel 1 durch ¹H-NMR-Messung bestimmt. Es wurde festgestellt, daß das aufgefangene Polymer ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, das drei Einheiten der folgenden Formel (26) in einem Verhältnis von A:B:C = 1:79:20 (Mol-%) enthält.
Außerdem wurde das durchschnittliche Molekulargewicht des Polymers nach einem Verfahren gemessen, das die Gel-Permeationschromatographie anwendet, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist.
In Tabelle 6 sind das Trockengewicht der durch die vorstehend genannten Schritte erhaltenen mikrobiellen Zellen, das Trockengewicht des aufgefangenen Polymers, das Gewichtsverhältnis zwischen dem aufgefangenen Polymer und der getrockneten mikrobiellen Zelle und das Zahlenmittel des Molekulargewichts, das Gewichtsmittel des Molekulargewichts und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Polymers aufgeführt. Tabelle 6

(Beispiel 7)
In diesem Beispiel erfolgte die Herstellung des Polymers durch die gleichen Schritte unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, außer daß dem Kulturmedium anstelle des in Beispiel 1 zugegebenen Polypeptons 5,0 g Natriumpyruvat zugesetzt wurden, das ein wasserlösliches Salz einer organischen Säure darstellt.
Die Struktur des aufgefangenen Polymers wurde genau wie im Falle von Beispiel 1 durch ¹H-NMR-Messung bestimmt. Es wurde festgestellt, daß das aufgefangene Polymer ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, das drei Einheiten der folgenden Formel (27) in einem Verhältnis von A:B:C = 2:79:19 (Mol-%) enthält.
Außerdem wurde das durchschnittliche Molekulargewicht des Polymers nach einem Verfahren gemessen, das die Gel-Permeationschromatographie anwendet, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist.
In Tabelle 7 sind das Trockengewicht der durch die vorstehend genannten Schritte erhaltenen mikrobiellen Zellen, das Trockengewicht des aufgefangenen Polymers, das Gewichtsverhältnis zwischen dem aufgefangenen Polymer und der getrockneten mikrobiellen Zelle und das Zahlenmittel des Molekulargewichts, das Gewichtsmittel des Molekulargewichts und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Polymers aufgeführt. Tabelle 7

(Beispiel 8)
In diesem Beispiel erfolgte die Herstellung des Polymers durch die gleichen Schritte unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, außer daß dem Kulturmedium anstelle des in Beispiel 1 zugegebenen Polypeptons 5,0 g Natriumglutamat zugesetzt wurden, das ein wasserlösliches Salz einer Aminosäure darstellt.
Die Struktur des aufgefangenen Polymers wurde genau wie im Falle von Beispiel 1 durch ¹H-NMR-Messung bestimmt. Es wurde festgestellt, daß das aufgefangene Polymer ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, das drei Einheiten der folgenden Formel (28) in einem Verhältnis von A:B:C = 1:83:16 (Mol-%) enthält.
Außerdem wurde das durchschnittliche Molekulargewicht des Polymers nach einem Verfahren gemessen, das die Gel-Permeationschromatographie anwendet, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist.
In Tabelle 8 sind das Trockengewicht der durch die vorstehend genannten Schritte erhaltenen mikrobiellen Zellen, das Trockengewicht des aufgefangenen Polymers, das Gewichtsverhältnis zwischen dem aufgefangenen Polymer und der getrockneten mikrobiellen Zelle und das Zahlenmittel des Molekulargewichts, das Gewichtsmittel des Molekulargewichts und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Polymers aufgeführt. Tabelle 8

(Beispiel 9)
Ein Kulturmedium, das 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure, die als ω-(4-Vinylphenyl)-alkansäure der allgemeinen Formel (16) bereitgestellt wird, 5-Phenoxyvaleriansäure, die als ω-substituierte Alkansäure der allgemeinen Formel (17) bereitgestellt wird und außerdem Polypepton, das als Peptide bereitgestellt wird, enthält, wurde nach folgenden Verfahren hergestellt. 5,0 g Polypepton (im Handel von Wako Pure Chemical Industries, Ltd. erhältlich), 0,21 g 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure und 1,16 g 5-Phenoxyvaleriansäure wurden in 1.000 ml des Kulturmediums M9 gelöst, und die entstandene Lösung wurde dann in einen Schüttelkolben gegeben (Volumen 2.000 ml), darauf folgte das Sterilisieren in einem Autoklaven. Nach dem Sterilisieren mit Wärme wurde der Kolben auf Raumtemperatur abgekühlt. Somit wurde ein Kulturmedium hergestellt.
Vorher wurde 0,5 % Polypepton enthaltendes Kulturmedium M9 mit dem Stamm Pseudomonas cichorii YN 2 geimpft und dann 8 Stunden einer Schüttelkultur bei 30°C unterzogen. Somit wurde eine mikrobielle Kulturlösung hergestellt. 10 ml dieser mikrobiellen Kulturlösung wurden dem vorstehend genannten Kulturmedium zugesetzt, das die Substrate, 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure und 5-Phenoxyvaleriansäure, enthielt. Dann wurde das gemischte Kulturmedium 40 Stunden bei 30°C gezüchtet. Nach der Züchtung wurden die mikrobiellen Zellen durch Zentrifugieren aufgefangen und dann mit Methanol gewaschen, darauf folgte das Gefriertrocknen.
Nach der Messung des Trockengewichtes der mikrobiellen Zellen wurde Chloroform zugesetzt. Dann wurde das Gemisch 17 Stunden bei 35°C gerührt, um das in den mikrobiellen Zellen gespeicherte Polymer herauszulösen. Die Chloroformlösung, in der das herausgelöste Polymer gelöst war, wurde filtriert. Das entstehende Chloroformfiltrat wurde mit einem Verdampfer kondensiert, darauf folgten das erneute Auflösen des Polymers in Aceton und das Entfernen der unlöslichen Fraktion durch Filtration. Dann ließ man das Filtrat mit einem Verdampfer kondensieren und danach mit kaltem Methanol ausfällen und festwerden. Der fest gewordene Niederschlag wurde aufgefangen und bei reduziertem Druck getrocknet. Somit wurde das gewünschte Polymer aufgefangen. Das Trockengewicht des durch den vorstehend genannten Auffangschritt aufgefangenen Polymers wurde gemessen.
Die Struktur des aufgefangenen Polymers wurde unter Anwendung der ¹H-NMR bestimmt (FT-NMR: Bruker DPX400; ¹H-Resonanzfrequenz: 400 MHz; gemessenes Nuclid: ¹H; verwendetes Lösungsmittel: CDCl₃; Bezug: kapillar-verkapseltes TMS/CDCl₃; Meßtemperatur: Raumtemperatur). Dessen ¹H-NMR-Spektrum ist in 3 gezeigt. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß das aufgefangene Polymer ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, das drei Einheiten der folgenden Formel (29) in einem Verhältnis von D:E:F = 8:69:23 (Mol-%) enthält.
In Tabelle 9 sind das Trockengewicht der durch die vorstehend genannten Schritte erhaltenen mikrobiellen Zellen, das Trockengewicht des aufgefangenen Polymers und das Gewichtsverhältnis zwischen dem aufgefangenen Polymer und der getrockneten mikrobiellen Zelle aufgeführt. Tabelle 9

CDW: Trockengewicht der mikrobiellen Zellen
PDW: Trockengewicht des Polymers
P/C: Trockengewicht Polymer/Trockengewicht der mikrobiellen Zellen

(Beispiel 10)
Ein Kulturmedium, das 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure, die als ω-(4-Vinylphenyl)-alkansäure der allgemeinen Formel (16) bereitgestellt wird, 5-(Phenylsulfanyl)-valeriansäure, die als ω-substituierte Alkansäure der allgemeinen Formel (17) bereitgestellt wird und außerdem Polypepton, das als Peptide bereitgestellt wird, enthält, wurde nach folgenden Verfahren hergestellt. 5,0 g Polypepton (im Handel von Wako Pure Chemical Industries, Ltd. erhältlich), 0,21 g 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure und 1,28 g 5-(Phenylsulfanyl)-valeriansäure wurden in 1.000 ml des Kulturmediums M9 gelöst, und die entstandene Lösung wurde dann in einen Schüttelkolben gegeben (Volumen 2.000 ml), darauf folgte das Sterilisieren in einem Autoklaven. Nach dem Sterilisieren mit Wärme wurde der Kolben auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch ein Kulturmedium hergestellt wurde.
Vorher wurde 0,5 % Polypepton enthaltendes Kulturmedium M9 mit dem Stamm Pseudomonas cichorii YN 2 geimpft und dann 8 Stunden einer Schüttelkultur bei 30°C unterzogen. Somit wurde eine mikrobielle Kulturlösung hergestellt. 10 ml dieser mikrobiellen Kulturlösung wurden dem vorstehend genannten Kulturmedium zugesetzt, das die Substrate, 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure und 5-(Phenylsulfanyl)valeriansäure, enthielt. Dann wurde das gemischte Kulturmedium 38 Stunden bei 30°C gezüchtet. Nach der Züchtung wurden die mikrobiellen Zellen durch Zentrifugieren aufgefangen und dann mit Methanol gewaschen, darauf folgte das Gefriertrocknen.
Nach der Messung des Trockengewichtes der mikrobiellen Zellen wurde Chloroform zugesetzt. Dann wurde das Gemisch 17 Stunden bei 35°C gerührt, um das in den mikrobiellen Zellen gespeicherte Polymer herauszulösen. Die Chloroformlösung, in der das herausgelöste Polymer gelöst war, wurde filtriert. Das entstehende Chloroformfiltrat wurde mit einem Verdampfer kondensiert, darauf folgten das erneute Auflösen des Polymers in Aceton und das Entfernen der unlöslichen Fraktion durch Filtration. Dann ließ man das Filtrat mit einem Verdampfer kondensieren und danach mit kaltem Methanol ausfällen und festwerden. Der fest gewordene Niederschlag wurde aufgefangen und bei reduziertem Druck getrocknet. Somit wurde das gewünschte Polymer aufgefangen. Das Trockengewicht des durch den vorstehend genannten Auffangschritt aufgefangenen Polymers wurde gemessen.
Die Struktur des aufgefangenen Polymers wurde unter Anwendung der ¹H-NMR bestimmt (FT-NMR: Bruker DPX400; ¹H-Resonanzfrequenz: 400 MHz; gemessenes Nuclid: ¹H; verwendetes Lösungsmittel: CDCl₃; Bezug: kapillar-verkapseltes TMS/CDCl₃; Meßtemperatur: Raumtemperatur). Dessen ¹H-NMR-Spektrum ist in 4 gezeigt. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß das aufgefangene Polymer ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, das drei Einheiten der folgenden Formel (30) in einem Verhältnis von G:H:I = 10:70:20 (Mol-%) enthält.
Außerdem wurde das durchschnittliche Molekulargewicht des Polymers durch Gel-Permeationschromatographie gemessen (Handelsbezeichnung: HLC-8220 GPC, im Handel von Tosoh Corporation erhältlich; Säule: TSK-Gel Super HM-H, Tosoh Corporation; Lösungsmittel: Chloroform; Polymerstandard: Polystyrol).
In Tabelle 10 sind das Trockengewicht der durch die vorstehend genannten Schritte erhaltenen mikrobiellen Zellen, das Trockengewicht des aufgefangenen Polymers, das Gewichtsverhältnis zwischen dem aufgefangenen Polymer und der getrockneten mikrobiellen Zelle und das Zahlenmittel des Molekulargewichts, das Gewichtsmittel des Molekulargewichts und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Polymers aufgeführt. Tabelle 10

Der Umwandlungspunkt zweiter Ordnung (Tg) des erhaltenen Polymers wurde mit einem Kalorimeter mit Differentialabtastung gemessen (Handelsbezeichnung: Pyris 1, im Handel von Perkin Elmer Co., Ltd. erhältlich). Die Messung erfolgte, indem die Temperatur bei einer Erwärmungsrate von 20°C/Minute von –50°C auf 200°C erhöht, die Temperatur bei einer Abkühlungsrate von 20°C/Minute von 200°C auf –50°C verringert und danach die Temperatur erneut bei einer Erwärmungsrate von 20°C/Minute von –50°C auf 200°C erhöht wurde. Als Ergebnis wurde beobachtet, daß der Tg etwa bei einer Temperatur von 8°C lag.
(Beispiel 11)
Ein Kulturmedium, das 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure, die als ω-(4-Vinylphenyl)-alkansäure der allgemeinen Formel (16) bereitgestellt wird, 4-Cyclohexylbuttersäure, die als ω-substituierte Alkansäure der allgemeinen Formel (18) bereitgestellt wird und außerdem Polypepton, das als Peptide bereitgestellt wird, enthält, wurde nach folgenden Verfahren hergestellt. 1,0 g Polypepton (im Handel von Wako Pure Chemical Industries, Ltd. erhältlich), 0,041 g 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure und 0,204 g 4-Cyclohexylbuttersäure wurden in 200 ml des Kulturmediums M9 gelöst, und die entstandene Lösung wurde dann in einen Schüttelkolben gegeben (Volumen 500 ml), darauf folgte das Sterilisieren in einem Autoklaven. Nach dem Sterilisieren mit Wärme wurde der Kolben auf Raumtemperatur abgekühlt. Somit wurde ein Kulturmedium hergestellt.
Das vorstehend genannte Kulturmedium, das die Substrate, 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure und 4-Cyclohexylbuttersäure, enthielt, wurde mit dem Stamm Pseudomonas cichorii YN2 geimpft. Dann wurde das gemischte Kulturmedium 41 Stunden bei 30°C gezüchtet. Nach der Züchtung wurden die mikrobiellen Zellen durch Zentrifugieren aufgefangen und dann mit Methanol gewaschen, darauf folgte das Gefriertrocknen.
Nach dem Abwiegen des Trockengewichtes der mikrobiellen Zellen wurden 20 ml Chloroform zugesetzt. Dann wurde das Gemisch 15 Stunden bei 35°C gerührt, um das in den mikrobiellen Zellen gespeicherte Polymer herauszulösen. Die Chloroformlösung, in der das herausgelöste Polymer gelöst war, wurde filtriert. Das entstehende Chloroformfiltrat wurde mit einem Verdampfer kondensiert. Dann ließ man das Filtrat mit kaltem Methanol ausfällen und festwerden. Der fest gewordene Niederschlag wurde aufgefangen und bei reduziertem Druck getrocknet. Somit wurde das gewünschte Polymer aufgefangen. Das Trockengewicht des durch den vorstehend genannten Auffangschritt aufgefangenen Polymers wurde gemessen.
Die Struktur des aufgefangenen Polymers wurde unter Anwendung der ¹H-NMR bestimmt (FT-NMR: Bruker DPX400; ¹H-Resonanzfrequenz: 400 MHz; gemessenes Nuclid: ¹H; verwendetes Lösungsmittel: CDCl₃; Bezug: kapillar-verkapseltes TMS/CDCl₃; Meßtemperatur: Raumtemperatur). Dessen ¹H-NMR-Spektrum ist in 5 gezeigt. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß das aufgefangene Polymer ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, das zwei Einheiten der folgenden Formel (31) in einem Verhältnis von J:K = 37:63 (Mol-%) enthält.
Außerdem wurde das durchschnittliche Molekulargewicht des Polymers durch Gel-Permeationschromatographie gemessen (Handelsbezeichnung: HLC-8220 GPC, im Handel von Tosoh Corporation erhältlich; Säule: TSK-Gel Super HM-H, Tosoh Corporation; Lösungsmittel: Chloroform; Polymerstandard: Polystyrol).
In Tabelle 11 sind das Trockengewicht der durch die vorstehend genannten Schritte erhaltenen mikrobiellen Zellen, das Trockengewicht des aufgefangenen Polymers, das Gewichtsverhältnis zwischen dem aufgefangenen Polymer und der getrockneten mikrobiellen Zelle und das Zahlenmittel des Molekulargewichts, das Gewichtsmittel des Molekulargewichts und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Polymers aufgeführt. Tabelle 11

(Beispiel 12)
Ein Kulturmedium, das 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure, die als ω-(4-Vinylphenyl)-alkansäure der allgemeinen Formel (16) bereitgestellt wird, 5-Benzoylvaleriansäure, die als ω-substituierte Alkansäure der allgemeinen Formel (17) bereitgestellt wird und außerdem Polypepton, das als Peptide bereitgestellt wird, enthält, wurde nach folgenden Verfahren hergestellt. 1,0 g Polypepton (im Handel von Wako Pure Chemical Industries, Ltd. erhältlich), 0,041 g 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure und 0,247 g 5-Benzoylvaleriansäure wurden in 200 ml des Kulturmediums M9 gelöst, und die entstandene Lösung wurde dann in einen Schüttelkolben gegeben (Volumen 500 ml), darauf folgte das Sterilisieren in einem Autoklaven. Nach dem Sterilisieren mit Wärme wurde der Kolben auf Raumtemperatur abgekühlt. Somit wurde ein Kulturmedium hergestellt.
Das vorstehend genannte Kulturmedium, das die Substrate, 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure und 5-Benzoylvaleriansäure, enthielt, wurde mit dem Stamm Pseudomonas cichorii YN2 geimpft. Dann wurde das gemischte Kulturmedium 41 Stunden bei 30°C gezüchtet. Nach der Züchtung wurden die mikrobiellen Zellen durch Zentrifugieren aufgefangen und dann mit Methanol gewaschen, darauf folgte das Gefriertrocknen.
Nach dem Messen des Trockengewichtes der mikrobiellen Zellen wurden 20 ml Chloroform zugesetzt. Dann wurde das Gemisch 15 Stunden bei 35°C gerührt, um das in den mikrobiellen Zellen gespeicherte Polymer herauszulösen. Die Chloroformlösung, in der das herausgelöste Polymer gelöst war, wurde filtriert. Das entstehende Chloroformfiltrat wurde mit einem Verdampfer kondensiert. Dann ließ man das Filtrat mit kaltem Methanol ausfällen und festwerden. Der fest gewordene Niederschlag wurde aufgefangen und bei reduziertem Druck getrocknet. Somit wurde das gewünschte Polymer aufgefangen. Das Trockengewicht des durch den vorstehend genannten Auffangschritt aufgefangenen Polymers wurde gemessen.
Die Struktur des aufgefangenen Polymers wurde unter Anwendung der ¹H-NMR bestimmt (FT-NMR: Bruker DPX400; ¹H-Resonanzfrequenz: 400 MHz; gemessenes Nuclid: ¹H; verwendetes Lösungsmittel: CDCl₃; Bezug: kapillar-verkapseltes TMS/CDCl₃; Meßtemperatur: Raumtemperatur). Dessen ¹H-NMR-Spektrum ist in 6 gezeigt. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß das aufgefangene Polymer ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, das drei Einheiten der folgenden Formel (32) in einem Verhältnis von L:M:N = 18:48:34 (Mol-%) enthält.
Außerdem wurde das durchschnittliche Molekulargewicht des Polymers durch Gel-Permeationschromatographie gemessen (Handelsbezeichnung: HLC-8220 GPC, im Handel von Tosoh Corporation erhältlich; Säule: TSK-Gel Super HM-H, Tosoh Corporation; Lösungsmittel: Chloroform; Polymerstandard: Polystyrol).
In Tabelle 12 sind das Trockengewicht der durch die vorstehend genannten Schritte erhaltenen mikrobiellen Zellen, das Trockengewicht des aufgefangenen Polymers, das Gewichtsverhältnis zwischen dem aufgefangenen Polymer und der getrockneten mikrobiellen Zelle und das Zahlenmittel des Molekulargewichts, das Gewichtsmittel des Molekulargewichts und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Polymers aufgeführt. Tabelle 12

(Beispiel 13)
Ein Kulturmedium, das 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure, die als ω-(4-Vinylphenyl)-alkansäure der allgemeinen Formel (16) bereitgestellt wird, 5-(2-Thienyl)-valeriansäure, die als ω-substituierte Alkansäure der allgemeinen Formel (17) bereitgestellt wird und außerdem Polypepton, das als Peptide bereitgestellt wird, enthält, wurde nach folgenden Verfahren hergestellt. 1,0 g Polypepton (im Handel von Wako Pure Chemical Industries, Ltd. erhältlich), 0,041 g 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure und 0,221 g 5-(2-Thienyl)-valeriansäure wurden in 200 ml des Kulturmediums M9 gelöst, und die entstandene Lösung wurde dann in einen Schüttelkolben gegeben (Volumen 500 ml), darauf folgte das Sterilisieren in einem Autoklaven. Nach dem Sterilisieren mit Wärme wurde der Kolben auf Raumtemperatur abgekühlt. Somit wurde ein Kulturmedium hergestellt.
Das vorstehend genannte Kulturmedium, das die Substrate, 5-(4-Vinylphenyl)-valeriansäure und 5-(2-Thienyl)-valeriansäure, enthielt, wurde mit dem Stamm Pseudomonas cichorii YN2 geimpft. Dann wurde das gemischte Kulturmedium 41 Stunden bei 30°C gezüchtet. Nach der Züchtung wurden die mikrobiellen Zellen durch Zentrifugieren aufgefangen und dann mit Methanol gewaschen, darauf folgte das Gefriertrocknen.
Nach dem Abwiegen des Trockengewichtes der mikrobiellen Zellen wurden 20 ml Chloroform zugesetzt. Dann wurde das Gemisch 15 Stunden bei 35°C gerührt, um das in den mikrobiellen Zellen gespeicherte Polymer herauszulösen. Die Chloroformlösung, in der das herausgelöste Polymer gelöst war, wurde filtriert. Das entstehende Chloroformfiltrat wurde mit einem Verdampfer kondensiert und dann ließ man es mit kaltem Methanol ausfällen und festwerden. Der fest gewordene Niederschlag wurde aufgefangen und bei reduziertem Druck getrocknet. Somit wurde das gewünschte Polymer aufgefangen. Das Trockengewicht des durch den vorstehend genannten Auffangschritt aufgefangenen Polymers wurde gemessen.
Die Struktur des aufgefangenen Polymers wurde unter Anwendung der ¹H-NMR bestimmt (FT-NMR: Bruker DPX400; ¹H-Resonanzfrequenz: 400 MHz; gemessenes Nuclid: ¹H; verwendetes Lösungsmittel: CDCl₃; Bezug: kapillar-verkapseltes TMS/CDCl₃; Meßtemperatur: Raumtemperatur). Dessen ¹H-NMR-Spektrum ist in 7 gezeigt. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß das aufgefangene Polymer ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, das drei Einheiten der folgenden Formel (33) in einem Verhältnis von O:P:Q = 4:79:17 (Mol-%) enthält.
Außerdem wurde das durchschnittliche Molekulargewicht des Polymers durch Gel-Permeationschromatographie gemessen (Handelsbezeichnung: HLC-8220 GPC, im Handel von Tosoh Corporation erhältlich; Säule: TSK-Gel Super HM-H, Tosoh Corporation; Lösungsmittel: Chloroform; Polymerstandard: Polystyrol).
In Tabelle 13 sind das Trockengewicht der durch die vorstehend genannten Schritte erhaltenen mikrobiellen Zellen, das Trockengewicht des aufgefangenen Polymers, das Gewichtsverhältnis zwischen dem aufgefangenen Polymer und der getrockneten mikrobiellen Zelle und das Zahlenmittel des Molekulargewichts, das Gewichtsmittel des Molekulargewichts und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Polymers aufgeführt. Tabelle 13

Das erfindungsgemäßen Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist ein neues Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, das folgendes enthält: eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit, bei der das Ende der Seitenkette durch eine 4-Vinylphenylgruppe substituiert ist, als eine Einheit mit einem aromatischen Ring und einer Vinylgruppe an ihrer Seitenkette; und eine 3-Hydroxy-ω-substituierte Alkanoat-Einheit, bei der das Ende der Seitenkette mit einer Gruppe substituiert ist, die eine Phenyl-, Thiophen- oder Cyclohexylstruktur enthält, als zusätzliche Struktureinheit. Diese beiden Struktureinheiten werden als hauptsächliche Strukturkomponenten bereitgestellt, so daß das entstehende Copolymer im allgemeinen einen hohen Umwandlungspunkt zweiter Ordnung hat und befriedigende Eigenschaften des verarbeiteten Produktes beibehält, die auf dem Vorhandensein des aromatischen Rings beruhen, und auch verschiedene Reaktivitäten aufweist, die auf dem Vorhandensein der Vinylgruppe in der 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit beruhen. Außerdem verwendet das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers einen Mikroorganismus, um das Copolymer als von Mikroorganismen produziertes Polyhydroxyalkanoat-Copolymer zu erzeugen, wobei als Ausgangsmaterialien eine entsprechende ω-(4-Vinylphenyl)-alkansäure und eine ω-substituierte Alkansäure verwendet werden, deren Ende der Seitenkette mit einer Gruppe substituiert ist, die eine Phenyl-, Thiophen- oder Cyclohexylstruktur enthält. Das von Mikroorganismen erzeugte Polyhydroxyalkanoat-Copolymer enthält eine Struktureinheit, die jeweils das 3'-Kohlenstoffatom aufweist, das als asymmetrisches Zentrum vorgesehen ist. Folglich kann das Copolymer als optisch aktive Substanz erzeugt werden. Insbesondere hat beim erfindungsgemäßen Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, das von einem Mikroorganismus produziert worden ist, die absolute Konfiguration am 3'-Kohlenstoffatom jeder Struktureinheit die Konfiguration des R-Isomers. Das von Mikroorganismen produzierte erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat-Copolymer ist, zusätzlich zu seiner biologischen Kompatibilität, durch diese absolute Konfiguration biologisch abbaubar, so daß das neue Material aufgrund eines solchen Vorteils in einem weiten Anwendungsbereich verwendet werden kann.

Claims

Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, umfassend im selben Molekül: eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (1):
wobei n eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und n unabhängig die ganze Zahl für jede Einheit angibt, wenn mehrere Einheiten vorliegen; und zumindest eine Einheit, die eine andere Struktur als die Formel (1) hat und aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: einer 3-Hydroxy-ω-substituierten Alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (2):
wobei m eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und R₁ eine Gruppe ist, die einen Rest mit einer Ringstruktur aufweist, die aus einer Phenylstruktur und einer Thienylstruktur ausgewählt ist; und einer 3-Hydroxy-ω-cyclohexylalkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (3):
wobei R₂ ein Substituent für eine Cyclohexylgruppe ist und R₂ ein Wasserstoffatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, ein Halogenatom, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist und k eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist, wobei m und R₁ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. die Gruppe für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (2) vorliegen, und k und R₂ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. den Substituenten für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (3) vorliegen.
Polyhydroxyalkanoat-Copolymer nach Anspruch 1, wobei: R₁ eine Gruppe ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: einer unsubstituierten oder substituierten Phenylgruppe der allgemeinen Formel (4):
wobei R₃ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, COOR₄ (wobei R₄ ein Wasserstoffatom, ein Natriumatom oder ein Kaliumatom ist), eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist; einer unsubstituierten oder substituierten Phenoxygruppe der allgemeinen Formel (5):
wobei R₅ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine SCH₃-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist; einer unsubstituierten oder substituierten Benzoylgruppe der allgemeinen Formel (6):
wobei R₆ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist; einer unsubstituierten oder substituierten Phenylsulfanylgruppe der allgemeinen Formel (7):
wobei R₇ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₈, SO₂R₉ (wobei R₈ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₉ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist; einer unsubstituierten oder substituierten (Phenylmethyl)sulfanylgruppe der allgemeinen Formel (8):
wobei R₁₀ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₁₁, SO₂R₁₂ (wobei R₁₁ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₁₂ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist; einer 2-Thienylgruppe der allgemeinen Formel (9):
einer 2-Thienylsulfanylgruppe der allgemeinen Formel (10):
einer 2-Thienylcarbonylgruppe der allgemeinen Formel (11):
einer unsubstituierten oder substituierten Phenylsulfinylgruppe der allgemeinen Formel (12):
wobei R₁₃ ein Substituent für einen aromatischen Ring ist und R₁₃ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₁₄, SO₂R₁₅ (wobei R₁₄ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₁₅ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist; einer unsubstituierten oder substituierten Phenylsulfonylgruppe der allgemeinen Formel (13):
wobei R₁₆ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₁₇, SO₂R₁₈ (wobei R₁₇ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₁₈ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH- Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist; und einer (Phenylmethyl)oxygruppe der allgemeinen Formel (14):
Polyhydroxyalkanoat-Copolymer nach Anspruch 1, wobei: die 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (1) eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-valerat-Einheit der folgenden Formel (15) ist:
Polyhydroxyalkanoat-Copolymer nach Anspruch 1, wobei: das Zahlenmittel des Molekulargewichts des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers im Bereich von 2.000 bis 1.000.000 liegt.
Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers nach Anspruch 1, das im selben Molekül enthält: eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (1):
wobei n eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und n unabhängig die ganze Zahl für jede Einheit angibt, wenn mehrere Einheiten vorliegen; und zumindest eine Einheit, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: einer 3-Hydroxy-ω-substituierten Alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (19):
wobei s eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und R₁₉ eine Gruppe ist, die einen Rest mit einer Ringstruktur aufweist, die aus einer Phenylstruktur und einer Thienylstruktur ausgewählt ist; und einer 3-Hydroxy-ω-cyclohexylalkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (3):
wobei R₂ ein Substituent für eine Cyclohexylgruppe ist und R₂ ein Wasserstoffatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, ein Halogenatom, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist und k eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist, wobei s und R₁₉ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. die Gruppe für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (19) verwendet werden, und k und R₂ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. den Substituenten für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (3) vorliegen, wobei das Verfahren umfaßt: Ermöglichen, daß ein Mikroorganismus, der aus einem Ausgangsmaterial das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer synthetisieren kann, dieses Polyhydroxyalkanoat synthetisiert, indem man den Mikroorganismus auf das Ausgangsmaterial einwirken läßt, welches einschließt: (A) zumindest eine ω-(4-Vinylphenyl)-alkansäure der folgenden allgemeinen Formel (16):
wobei p eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist; und (B) zumindest eine Komponente, die eine andere Struktur als die Formel (16) aufweist und aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer ω-substituierten Alkansäure der allgemeinen Formel (17):
wobei q eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und R₁₇ eine Gruppe ist, die einen Rest mit einer Ringstruktur enthält, die aus einer Phenylstruktur und einer Thienylstruktur ausgewählt ist, und einer ω-Cyclohexylalkansäure der allgemeinen Formel (18):
wobei R₁₈ ein Wasserstoffatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, ein Halogenatom, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist und r eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist.
Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers nach Anspruch 5, wobei: jede der Gruppen R₁₇ und R₁₉ eine Gruppe ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: einer unsubstituierten oder substituierten Phenylgruppe der allgemeinen Formel (20):
wobei R₂₀ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist; einer unsubstituierten oder substituierten Phenoxygruppe der allgemeinen Formel (5):
wobei R₅ ein Substituent für einen aromatischen Ring ist und R₅ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine SCH₃-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist und R₅ unabhängig den Substituenten für jede Einheit angibt, wenn mehrere Einheiten vorliegen; einer unsubstituierten oder substituierten Benzoylgruppe der allgemeinen Formel (6):
wobei R₆ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist; einer unsubstituierten oder substituierten Phenylsulfanylgruppe der allgemeinen Formel (7):
wobei R₇ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₈, SO₂R₉ (wobei R₈ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₉ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist; und einer unsubstituierten oder substituierten (Phenylmethyl)sulfanylgruppe der allgemeinen Formel (8):
wobei R₁₀ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₁₁, SO₂R₁₂ (wobei R₁₁ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₁₂ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist; einer 2-Thienylgruppe der allgemeinen Formel (9):
einer 2-Thienylsulfanylgruppe der allgemeinen Formel (10):
einer 2-Thienylcarbonylgruppe der allgemeinen Formel (11):
einer (Phenylmethyl)oxygruppe der allgemeinen Formel (14):
Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers nach Anspruch 5, wobei: der Mikroorganismus in einem Kulturmedium gezüchtet wird, das das Ausgangsmaterial enthält, damit der Mikroorganismus das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer synthetisieren kann.
Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers nach Anspruch 7, wobei: das Kulturmedium ferner zumindest eine Substanz enthält, ausgewählt aus Peptiden, Hefeextrakt, organischen Säuren und Salzen davon, Aminosäuren und Salzen davon, Zuckern und geradkettigen Alkansäuren mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen und Salzen davon.
Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers nach Anspruch 8, wobei: Polypepton als Peptide bereitgestellt wird; die organischen Säuren und die Salze davon jeweils eine oder mehrere Verbindungen sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus Pyrotraubensäure, Oxalessigsäure, Citronensäure, Isocitronensäure, Ketoglutarsäure, Succinsäure, Fumarsäure, Äpfelsäure, Milchsäure und Salzen davon; die Aminosäuren und die Salze davon jeweils eine oder mehrere Verbindungen sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus Glutaminsäure, Asparaginsäure und Salzen davon; und die Zucker eine oder mehrere Verbindungen sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus Glyceraldehyd, Erythrose, Arabinose, Xylose, Glucose, Galactose, Mannose, Fructose, Glycerol, Erythritol, Xylitol, Gluconsäure, Glucuronsäure, Galacturonsäure, Maltose, Saccharose und Lactose.
Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers nach Anspruch 5, ferner umfassend: Auffangen des von dem Mikroorganismus erzeugten Polyhydroxyalkanoat-Copolymers aus den mikrobiellen Zellen des Mikroorganismus.
Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers nach Anspruch 5, wobei: der Mikroorganismus einen Mikroorganismus umfaßt, der zur Gattung Pseudomonas gehört.
Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers nach Anspruch 11, wobei: der Mikroorganismus zumindest einen Stamm einschließt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: dem Stamm Pseudomonas cichorii YN2, FERM BP-7375, dem Stamm Pseudomonas cichorii H45, FERM BP-7374, dem Stamm Pseudomonas jessenii P161, FERM BP-7376 und dem Stamm Pseudomonas putida P91, FERM BP-7373.
Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoats nach Anspruch 1, das im selben Molekül enthält: zumindest eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (1):
wobei n eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und n unabhängig die ganze Zahl für jede Einheit angibt, wenn mehrere Einheiten vorliegen; und zumindest eine Einheit, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: einer 3-Hydroxy-ω-substituierten Alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (2):
wobei m eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und R₁ eine Gruppe ist, die einen Rest mit einer Ringstruktur enthält, die aus einer Phenylstruktur und einer Thienylstruktur ausgewählt ist; und einer 3-Hydroxy-ω-cyclohexylalkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (3):
wobei R₂ ein Substituent für eine Cyclohexylgruppe ist und R₂ ein Wasserstoffatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, ein Halogenatom, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist und k eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist, wobei m und R₁ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. die Gruppe für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (2) vorliegen, und k und R₂ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. den Substituenten für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (3) vorliegen, wobei R₁ zumindest eine Gruppe enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer substituierten Phenylgruppe der folgenden allgemeinen Formel (4'), einer unsubstituierten oder substituierten Phenylsulfinylgruppe der allgemeinen Formel (12) und einer unsubstituierten oder substituierten Phenylsulfonylgruppe der allgemeinen Formel (13):
wobei R₃' gleich COOR₄ ist (wobei R₄ ein Wasserstoffatom, ein Natriumatom oder ein Kaliumatom ist);
wobei R₁₃ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₁₄, SO₂R₁₅ (wobei R₁₄ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₁₅ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist; und
wobei R₁₆ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₁₇, SO₂R₁₈ (wobei R₁₇ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₁₈ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist, wobei das Verfahren einen der folgenden Schritte umfaßt: (a) Oxidieren eines Teils einer Vinylgruppe, die in einer Phenylgruppe einer Gruppe der allgemeinen Formel (1) eines Ausgangsmaterials enthalten ist, wodurch die Gruppe der allgemeinen Formel (4') als R₁ erzeugt wird, wobei das Ausgangsmaterial ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer einschließt, das im selben Molekül enthält: zwei oder mehr 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheiten der allgemeinen Formel (1):
wobei n eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und n unabhängig die ganze Zahl für jede Einheit angibt; und zumindest eine Einheit, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: einer 3-Hydroxy-ω-substituierten Alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (19):
wobei s eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und R₁₉ eine Gruppe ist, die einen Rest mit einer Ringstruktur aufweist, die aus einer Phenylstruktur und einer Thienylstruktur ausgewählt ist; und einer 3-Hydroxy-ω-cyclohexylalkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (3):
wobei R₂ ein Substituent für eine Cyclohexylgruppe ist und R₂ ein Wasserstoffatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, ein Halogenatom, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₅-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist und k eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist, wobei s und R₁₉ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. die Gruppe für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (19) vorliegen, und k und R₂ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. den Substituenten für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (3) vorliegen; und (b) selektives Oxidieren von -S- des Substituenten der allgemeinen Formel (7) in einem Polyhydroxyalkanoat-Copolymer, das als Ausgangsmaterial bereitgestellt wird, um es in eine Gruppe der allgemeinen Formel (12) oder eine Gruppe der allgemeinen Formel (13) zu überführen, wobei das Polyhydroxyalkanoat-Copolymer im selben Molekül enthält: eine 3-Hydroxy-ω-(4-vinylphenyl)-alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (1):
wobei n eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und n unabhängig die ganze Zahl für jede Einheit angibt, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (1) vorliegen; und zumindest eine Einheit, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: einer 3-Hydroxy-ω-substituierten Alkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (2):
wobei m eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und R₁ eine unsubstituierte oder substituierte Phenylsulfanylgruppe der allgemeinen Formel (7) ist:
wobei R₇ ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, COOR₈, SO₂R₉ (wobei R₈ gleich H, Na, K, CH₃ oder C₂H₅ ist und R₉ gleich OH, ONa, OK, ein Halogenatom, OCH₃ oder OC₂H₅ ist), eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine (CH₃)₂-CH-Gruppe oder eine (CH₃)₃-C-Gruppe ist; und einer 3-Hydroxy-ω-cyclohexylalkanoat-Einheit der allgemeinen Formel (3):
wobei R₂ ein Substituent für eine Cyclohexylgruppe ist und R₂ ein Wasserstoffatom, eine CN-Gruppe, eine NO₂-Gruppe, ein Halogenatom, eine CH₃-Gruppe, eine C₂H₅-Gruppe, eine C₃H₇-Gruppe, eine CF₃-Gruppe, eine C₂F₃-Gruppe oder eine C₃F₇-Gruppe ist und k eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist, wobei m und R₁ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. die Gruppe für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (2) vorliegen, und k und R₂ unabhängig voneinander die ganze Zahl bzw. den Substituenten für jede Einheit angeben, wenn mehrere Einheiten der allgemeinen Formel (3) vorliegen.
Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers nach Anspruch 13, wobei: die Oxidation im Schritt (a) und die Oxidation im Schritt (b) unabhängig voneinander durchgeführt werden, wobei zumindest ein Oxidationsmittel verwendet wird, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Permanganat, Dichromat, Periodat, Wasserstoffperoxid, Natriumpercarbonat, Metachlorperbenzoesäure, Peroxyameisensäure und Peressigsäure.
Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers nach Anspruch 14, wobei: die Oxidation in jedem der Schritte (a) und (b) unter Verwendung von Permanganat unter sauren Bedingungen durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Polyhydroxyalkanoat-Copolymers nach Anspruch 13, wobei: die Oxidation in jedem der Schritte (a) und (b) unter Verwendung von Ozon durchgeführt wird.