JP2002017384A - Method for producing trimethylene carbonate - Google Patents

Method for producing trimethylene carbonate

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JP2002017384A
JP2002017384A JP2000198867A JP2000198867A JP2002017384A JP 2002017384 A JP2002017384 A JP 2002017384A JP 2000198867 A JP2000198867 A JP 2000198867A JP 2000198867 A JP2000198867 A JP 2000198867A JP 2002017384 A JP2002017384 A JP 2002017384A
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Japan
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trimethylene carbonate
polymer
enzyme
producing
depolymerization
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JP2000198867A
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Shuichi Matsumura
秀一 松村
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Keio University
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Keio University
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an environmentally acceptable method of low energy consumption for producing trimethylene carbonate by selectively converting a trimethylene carbonate polymer to a repolymerizable monomer using an enzyme reaction. SOLUTION: This method for producing trimethylene carbonate is characterized by comprising depolymerizing a trimethylene carbonate polymer in the presence of a hydrolase.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、酵素による高分子
化合物の合成と分解間での可逆的反応を利用した、トリ
メチレンカーボネート重合体から、6員環トリメチレン
カーボネートモノマー(1,3−dioxan−2−o
ne)への変換に関するものである。
The present invention relates to a process for producing a 6-membered trimethylene carbonate monomer (1,3-dioxan) from a trimethylene carbonate polymer utilizing a reversible reaction between the synthesis and decomposition of a polymer compound by an enzyme. -2-o
ne).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年地球温暖化など地球環境がますます
悪化しつつある危機的状況において、限りのある炭素資
源(C資源)の有効利用と有限エネルギー資源の節約の
観点から、サステイナブル(持続可能)材料システムの
構築が急がれている。高分子製品についてみると、使用
後はそのまま再使用されるか(この中にはPETボトル
の繊維素材化なども含まれる)、リサイクルされるかあ
るいは廃棄されている。リサイクルの方法としては、マ
テリアルリサイクル法、ケミカルリサイクル法、サーマ
ルリサイクル法などが用いられているが、マテリアルリ
サイクル法は分子量低下などの品質劣化を伴い、ケミカ
ルリサイクル法はエネルギー多消費型であり、またサー
マルリサイクル法は多量の炭酸ガスが発生するなどの問
題を内包していて、最終的にはどの方法でも廃プラスチ
ックを排出することになり、焼却、埋め立などにより処
理されているのが現状である。炭素資源の有効利用の観
点からは、最終的にはケミカルリサイクル法により原料
に戻すことが理想的である。ケミカルリサイクル法に
は、解重合反応によるモノマーの回収や化学的分解反応
による原料モノマー回収が知られているが、いずれもエ
ネルギー多消費型で環境に対する負荷は大きく、また一
般に採算性はない。
2. Description of the Related Art In a crisis situation in which the global environment is increasingly deteriorating due to global warming in recent years, from the viewpoint of effective use of limited carbon resources (C resources) and saving of finite energy resources, sustainable (sustainable) ) The construction of the material system is urgent. Regarding polymer products, after use, they are reused as they are (including the use of PET bottles as a fiber material), recycled, or discarded. As the recycling method, the Material Recycling Law, the Chemical Recycling Law, the Thermal Recycling Law, etc. are used. The Thermal Recycling Law involves problems such as the generation of a large amount of carbon dioxide gas, and ultimately, any method will discharge waste plastic, which is currently treated by incineration and landfill. is there. From the viewpoint of effective utilization of carbon resources, it is ideal to return to raw materials by the chemical recycling method. In the chemical recycling method, the recovery of monomers by a depolymerization reaction and the recovery of raw material monomers by a chemical decomposition reaction are known. However, all of them are energy-consuming, have a large burden on the environment, and are generally not profitable.

【0003】また再利用の観点からははずれるが、環境
に対する負荷が小さいポリマーとして、地中のバクテリ
ア等により生分解されるいわゆる生分解性ポリマーが注
目され、種々の生分解性ポリマーが提案されている。た
とえば生分解性ポリマーとして生分解性ポリエステルが
知られているが、従来の生分解性ポリエステルは加水分
解を受けやすいことから耐水性が乏しく、その使用範囲
や寿命が限定されていた。そこでこの加水分解性を改善
するために、ポリマー骨格にカーボネート結合を導入し
たポリ(トリメチレンカーボネート)が知られるように
なった。ポリ(トリメチレンカーボネート)は優れた生
分解性に加え、生体適合性、生体安全性、生体吸収性を
有する高分子素材であり、医薬品分野で製薬の基材や徐
放性薬剤基材、化粧品素材への利用をはじめ、非晶質の
ゴム状ポリマーとして汎用ポリマーとしての利用が考え
られる。しかし、ポリ(トリメチレンカーボネート)な
どの生分解性ポリマーはたしかに環境に対する負荷は小
さいものの、その原料は回収されないため、炭素資源の
再利用を伴う完全循環型再利用という観点では、理想的
なポリマー分解方法とは云い難い。したがって、生分解
性ポリマーのように、石油エネルギーを用いるごとき高
エネルギーを必要とせずに低分子化合物に分解でき、し
かも低分子化合物が有効利用でき、なお望むならばその
低分子化合物から元のポリマーが同様に高エネルギーを
消費せず得られるのであれば、低エネルギー消費型で完
全循環型のポリマー製造・分解法を構築することができ
る。
[0003] Although deviating from the viewpoint of reuse, so-called biodegradable polymers that are biodegraded by underground bacteria and the like have attracted attention as polymers having a small environmental load, and various biodegradable polymers have been proposed. I have. For example, biodegradable polyesters are known as biodegradable polymers. However, conventional biodegradable polyesters are susceptible to hydrolysis and thus have poor water resistance, and their use range and life are limited. In order to improve this hydrolyzability, poly (trimethylene carbonate) in which a carbonate bond is introduced into a polymer skeleton has become known. Poly (trimethylene carbonate) is a polymer material that has excellent biodegradability, biocompatibility, biosafety, and bioabsorbability. In the pharmaceutical field, it is used as a pharmaceutical base, sustained release drug base, and cosmetics. It can be used as a general-purpose polymer as an amorphous rubber-like polymer, including the use as a raw material. However, although biodegradable polymers such as poly (trimethylene carbonate) have a small impact on the environment, their raw materials are not recovered. Therefore, from the viewpoint of complete recycling using carbon resources, the ideal polymer is used. It is hard to say the decomposition method. Therefore, unlike biodegradable polymers, it can be decomposed into low molecular compounds without the need for high energy such as using petroleum energy, and low molecular compounds can be used effectively. Similarly, if energy can be obtained without consuming high energy, a low-energy-consuming and completely-circulating polymer production / decomposition method can be constructed.

【0004】ところで、従来、ポリ(トリメチレンカー
ボネート)などの脂肪族ポリカーボネートは、その製造
にホスゲンを使用するのが一般的であり、その有毒性や
共存するハロゲン化炭化水素などの溶剤が環境に悪影響
を与えることから、大量生産には著しく問題があり、代
替法が求められている。
Conventionally, phosgene is generally used for the production of aliphatic polycarbonates such as poly (trimethylene carbonate), and toxic or coexisting solvents such as halogenated hydrocarbons may cause environmental problems. Due to the adverse effects, mass production has significant problems and alternatives are being sought.

【0005】また、ポリ(アルキレンカーボネート)の
製造方法として、炭酸エステルとジオールの化学的なエ
ステル交換と重縮合により製造する方法がある。この方
法は、金属触媒存在下に130〜170℃で常圧で重合
し、次いで減圧反応で高分子化を図るものである(Poly
mer J.,14,839,1982など)。しかし、この方法も比較的
高温で反応させるため、脱炭酸によるエーテル結合の生
成が副反応として生じ、得られたポリマーの機能の低下
及び生分解性の低下を伴う欠点がある。この他に、貴金
属触媒などの存在下に一酸化炭素とジオールを反応させ
る方法(特開平5−39247)や炭酸塩とジハロゲン
化物を触媒存在下にN−メチルピロリドン中、炭酸ガス
雰囲気で重縮合させる方法(工業材料、44,9,19
96)などが提案されている。しかしながら、これらの
方法も環境に悪影響を与える溶媒を使用したり、高分子
量のポリ(アルキレンカーボネート)が得られないなど
の欠点がある。
As a method for producing poly (alkylene carbonate), there is a method for producing a poly (alkylene carbonate) by chemical transesterification and polycondensation of a carbonate and a diol. In this method, polymerization is carried out at 130 to 170 ° C. under normal pressure in the presence of a metal catalyst, and then polymerization is carried out under reduced pressure (Poly).
mer J., 14,839,1982). However, this method also has a drawback that the reaction is carried out at a relatively high temperature, and the formation of an ether bond by decarboxylation occurs as a side reaction, resulting in a decrease in the function and biodegradability of the obtained polymer. In addition, a method of reacting carbon monoxide with a diol in the presence of a noble metal catalyst or the like (Japanese Patent Laid-Open No. 5-39247) or polycondensation of a carbonate and a dihalide in N-methylpyrrolidone in the presence of a catalyst in a carbon dioxide gas atmosphere Method (industrial materials, 44, 9, 19)
96) have been proposed. However, these methods also have drawbacks such as the use of a solvent that adversely affects the environment and the inability to obtain high molecular weight poly (alkylene carbonate).

【0006】一方、環状のカーボネートを金属触媒を用
いて開環重合する方法があるが、環状カーボネートモノ
マーの製造は工程数が多く、また金属触媒を必要とする
など環境適応型プロセスとはいえない。
On the other hand, there is a method in which cyclic carbonate is subjected to ring-opening polymerization using a metal catalyst. However, the production of a cyclic carbonate monomer requires a large number of steps and requires a metal catalyst. .

【0007】これらの有機合成法によるポリ(アルキレ
ンカーボネート)の製造方法が有している問題点を解決
するものとして、本発明者らは先に、酵素の存在下、ジ
アルキルカーボネートとアルカンジオールを反応させる
ことからなるポリ(トリメチレンカーボネート)の製造
方法を開発した(川研ファインケミカル株式会社・松村
秀一、特開2000−80160号公報、「酵素法によ
るポリ(トリメチレンカーボネート)の製造方法」、平
成12年3月21日)。
In order to solve the problems of the method for producing poly (alkylene carbonate) by the organic synthesis method, the present inventors first reacted a dialkyl carbonate with an alkanediol in the presence of an enzyme. A method for producing poly (trimethylene carbonate) was developed (Kawaken Fine Chemical Co., Ltd., Shuichi Matsumura, JP-A-2000-80160, "Method for producing poly (trimethylene carbonate) by enzymatic method", Heisei March 21, 2012).

【0008】さらに、本発明者らは、環状のカーボネー
ト、たとえばトリメチレンカーボネートをリパーゼの1
種であるPPL(porcine pancreatic lipase)を用
いて開環重合する方法をも提供した(Matsumura,S.; Ts
ukada,K.; Toshima,K. Macromolecules 1997,30,312
2)。ただしこの場合トリメチレンカーボネートは、
1,3−プロパンジオールとクロロ蟻酸エチルエステル
から製造されたものである。トリメチレンカーボネート
などの環状カーボネートは容易に酵素重合し、ホモポリ
マーのみならず、ラクチドやε−カプロラクトンなどと
共重合させた共重合体が得られることが報告されてお
り、環状カーボネートのモノマーとしての用途は今後発
展が期待される。(「Matsumura,S.; Tsukada,K.; Tosh
ima,K. Macromolecules 1997,30,3122」、「 Kobayash
i,S.; Kikuchi,H.; Uyama,H. Macromol.Rapid. Commun.
1997,18,575」、「 Bisht,K.S.; Svirkin,Y.Y.; Hende
rson,L.A.; Gross,R.A.; Kaplan,D.L.; Swift,G. Macro
molecules 1997,30,7735」、「 Matsumura,S.; Tsukad
a,K.; Toshima,K. Int. J. Biolog. Macromol. 1999,2
5,161」、「 Deng,F.; Gross,R.A. Int. J. Biolog. Ma
cromol. 1999,25,153.」)しかし、トリメチレンカーボ
ネートは前記のように有機合成法により製造される方法
が知られているに過ぎない。
Further, the present inventors have proposed that cyclic carbonates, such as trimethylene carbonate, can be used as one of the lipases.
A method of ring-opening polymerization using PPL (porcine pancreatic lipase) as a seed was also provided (Matsumura, S .; Ts.
ukada, K .; Toshima, K. Macromolecules 1997, 30, 312
2). However, in this case trimethylene carbonate is
It is manufactured from 1,3-propanediol and ethyl chloroformate. It has been reported that cyclic carbonates such as trimethylene carbonate easily undergo enzymatic polymerization, and not only homopolymers, but also copolymers obtained by copolymerization with lactide or ε-caprolactone can be obtained. The application is expected to develop in the future. ("Matsumura, S .; Tsukada, K .; Tosh
ima, K. Macromolecules 1997, 30, 3122 "," Kobayash
i, S .; Kikuchi, H .; Uyama, H. Macromol.Rapid. Commun.
1997, 18, 575 '', `` Bisht, KS; Svirkin, YY; Hende
rson, LA; Gross, RA; Kaplan, DL; Swift, G. Macro
molecules 1997,30,7735 '', `` Matsumura, S .; Tsukad
a, K .; Toshima, K. Int. J. Biolog. Macromol. 1999,2
5,161 "," Deng, F .; Gross, RA Int. J. Biolog. Ma
cromol. 1999, 25, 153. ") However, as described above, trimethylene carbonate is only produced by an organic synthesis method.

【0009】したがって、高いエネルギーをかけること
なく脂肪族ポリカーボネートを分解することができ、ま
た、その際、得られる分解物がトリメチレンカーボネー
トのように高いエネルギーをかけることなくポリトリメ
チレンカーボネートに変換させることができる分解物で
あれば、低エネルギー消費で完全循環型の、脂肪族ポリ
カーボネートの製造・分解処理方法が達成されることに
なる。しかしながら、これまでにこのような方法は見出
されていない。
Accordingly, the aliphatic polycarbonate can be decomposed without applying high energy, and the resulting decomposed product is converted into polytrimethylene carbonate without applying high energy like trimethylene carbonate. If the decomposition product can be used, a method for producing and decomposing an aliphatic polycarbonate which is low in energy consumption and completely circulating can be achieved. However, such a method has not been found so far.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的は、トリメチレ
ンカーボネート重合体を再重合可能なモノマーへ選択的
に変換する方法を、酵素反応を用いることにより低エネ
ルギー消費でかつ環境受容型の方法として提供するもの
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for selectively converting a trimethylene carbonate polymer to a repolymerizable monomer by using an enzyme. By using a reaction, the method is provided as a low energy consumption and environmentally acceptable method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題は、以下のトリ
メチレンカーボネートの製造方法を提供することにより
解決される。 (1)トリメチレンカーボネート重合体を加水分解酵素
の存在下、解重合することを特徴とするトリメチレンカ
ーボネートの製造方法。 (2)加水分解酵素がリパーゼであることを特徴とする
前記(1)に記載のトリメチレンカーボネートの製造方
法。 (3)リパーゼがCandida antarctica由来であること
を特徴とする前記(1)または(2)に記載のトリメチ
レンカーボネートの製造方法。
The above object can be attained by providing the following process for producing trimethylene carbonate. (1) A method for producing trimethylene carbonate, comprising depolymerizing a trimethylene carbonate polymer in the presence of a hydrolase. (2) The method for producing trimethylene carbonate according to (1), wherein the hydrolase is lipase. (3) The method for producing trimethylene carbonate according to (1) or (2), wherein the lipase is derived from Candida antarctica.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明は、加水分解酵素の存在
下、トリメチレンカーボネート重合体を解重合して6員
環のトリメチレンカーボネートモノマーを製造する方
法、および前記トリメチレンカーボネートモノマーを加
水分解酵素の1種であるCandida antarctica由来のリ
パーゼの存在下重合させることによりトリメチレンカー
ボネート重合体を製造する方法に関する。本発明の解重
合によって生成する6員環のトリメチレンカーボネート
モノマー(1,3−dioxan‐2‐one)は以下
の構造式で表わされる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for producing a 6-membered trimethylene carbonate monomer by depolymerizing a trimethylene carbonate polymer in the presence of a hydrolase, and hydrolyzing the trimethylene carbonate monomer. The present invention relates to a method for producing a trimethylene carbonate polymer by polymerizing in the presence of a lipase derived from Candida antarctica, one of the enzymes. The 6-membered ring trimethylene carbonate monomer (1,3-dioxan-2-one) formed by the depolymerization of the present invention is represented by the following structural formula.

【0013】[0013]

【化1】 Embedded image

【0014】また、本発明のトリメチレンカーボネート
重合体は分子中に以下の構造式で示される繰り返し単位
を有する重合体である。本発明の解重合方法を利用して
効率よくトリメチレンカーボネートを回収するために、
下記単位構造を50モル%以上含有する重合体であるこ
とが好ましい。
The trimethylene carbonate polymer of the present invention is a polymer having a repeating unit represented by the following structural formula in the molecule. In order to efficiently recover trimethylene carbonate using the depolymerization method of the present invention,
The polymer preferably contains the following unit structure in an amount of 50 mol% or more.

【0015】[0015]

【化2】 Embedded image

【0016】前記式中の末端基部分にはポリマー合成法
により決定されるいずれのものによって置換されている
ことが可能である。上記単位の他に、以下の構造式
(A)、構造式(B)または構造式(C)で示される繰
り返し単位を含有することができる。前記単位の含有量
は50モル%より低いことが好ましい。
The terminal group in the above formula can be substituted by any one determined by a polymer synthesis method. In addition to the above units, a repeating unit represented by the following structural formula (A), structural formula (B) or structural formula (C) can be contained. Preferably, the content of said units is lower than 50 mol%.

【0017】[0017]

【化3】 Embedded image

【0018】式中R1は炭素数1〜17の直鎖または分
岐のアルキレン基を、R2は炭素数2〜11(3を除
く)の直鎖または分岐のアルキレン基を、R3は炭素数
1〜10の直鎖または分岐のアルキレン基を、R4は炭
素数2〜10の直鎖または分岐のアルキレン基をそれぞ
れ表わす。
In the formula, R 1 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 17 carbon atoms, R 2 represents a linear or branched alkylene group having 2 to 11 carbon atoms (excluding 3), and R 3 represents a carbon atom. R 1 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and R 4 represents a linear or branched alkylene group having 2 to 10 carbon atoms.

【0019】[トリメチレンカーボネート重合体の解重
合]本発明のトリメチレンカーボネート重合体の解重合
は、トリメチレンカーボネート重合体を適当な溶剤に溶
解し、それに加水分解酵素を加えて解重合溶液を調製
し、該溶液を適切な温度に保持しつつ、好ましくは攪拌
しながら、適切な時間解重合反応をさせることにより行
われる。本発明の解重合に用いる酵素としてはカーボネ
ート結合を加水分解する加水分解酵素が特に制限なく使
用される。加水分解酵素としては入手のしやすさと酵素
の熱安定性によりリパーゼが好ましく、中でもCandida
antarctica由来のリパーゼ(以下において、「CAリ
パーゼ」ということがある。)が好ましい。また、酵素
は、固定化していても固定化していなくてもよい。Cand
ida antarctica由来の酵素としては、固定化酵素である
ノボノルディスクバイオインダストリー(株)のNov
ozym 435(商品名)を挙げることができる。本
発明における酵素(固定化酵素を含む)の添加量は、ポ
リマー当たり酵素50〜3000重量%、好ましくは、
酵素100〜1500重量%である。5重量%未満で
は、反応は重合に偏りモノマーの生成が著しく低下し、
3000重量%を超えるとトリメチレンカーボネートモ
ノマーがさらに酵素分解を受け、炭酸ガスとジオールま
で分解し、モノマー収量が著しく低下する。
[Depolymerization of trimethylene carbonate polymer] In the depolymerization of the trimethylene carbonate polymer of the present invention, the trimethylene carbonate polymer is dissolved in an appropriate solvent, and a hydrolytic enzyme is added thereto to prepare a depolymerization solution. It is prepared by carrying out a depolymerization reaction for a suitable period of time while preparing and maintaining the solution at a suitable temperature, preferably with stirring. As the enzyme used in the depolymerization of the present invention, a hydrolase that hydrolyzes a carbonate bond is used without any particular limitation. As a hydrolase, lipase is preferred because of its availability and thermostability of the enzyme.
A lipase derived from antarctica (hereinafter sometimes referred to as “CA lipase”) is preferred. Further, the enzyme may or may not be immobilized. Cand
Examples of enzymes derived from ida antarctica include Novo Nordisk Bioindustry's Nov, an immobilized enzyme.
ozym 435 (trade name). In the present invention, the amount of the enzyme (including the immobilized enzyme) to be added is 50 to 3000% by weight of the enzyme per polymer, preferably,
100 to 1500% by weight of the enzyme. If the amount is less than 5% by weight, the reaction is biased toward polymerization, and the production of monomers is significantly reduced.
If it exceeds 3000% by weight, the trimethylene carbonate monomer undergoes further enzymatic decomposition, and is further decomposed into carbon dioxide and diol, and the monomer yield is remarkably reduced.

【0020】前記溶媒としてはアセトニトリル、1,4
−ジオキサン、テトラヒドロフラン、イソプロピルエー
テルなど、トリメチレンカーボネート重合体を溶解し、
かつ酵素を失活させない溶媒であれば制限なく使用する
ことができる。水やアルコールは、生成するトリメチレ
ンカーボネートの酵素分解を引き起こすので好ましくな
い。また、解重合を行う溶液の、トリメチレンカーボネ
ート重合体の濃度は0.05〜10重量%が適切であ
る。さらに、溶媒としては水は適切ではないが、解重合
の系の中に全く水が存在しないと加水分解酵素の活性が
保てないので、系に微量の水分を添加することが好まし
い。酵素自体が水分を保持している場合には、水を添加
する必要はない。酵素の活性を保つための水分は、反応
系中トリメチレンカーボネート重合体に対し0.1〜5
重量%程度である。解重合の温度は40〜90℃、好ま
しくは60〜75℃である。40℃より低い温度では解
重合速度が小さく、また90℃を超えると酵素の失活が
起こり易いので前記範囲が適切である。また、解重合の
反応時間は少なくとも10時間であることが望ましい。
反応時間の上限は特にないが、96時間以上行ってもそ
れ以上解重合は進行せず経済的に不利となるので前記範
囲が適切である。10ないし48時間が一般的な反応時
間である。本発明の解重合反応においては、たとえばポ
リ(トリメチレンカーボネート)を酵素で処理すること
により、トリメチレンカーボネートモノマー(1,3‐
dioxan−2−one)を収率80%以上で得るこ
とができる。
As the solvent, acetonitrile, 1,4
Dissolving a trimethylene carbonate polymer such as dioxane, tetrahydrofuran, isopropyl ether,
Any solvent that does not deactivate the enzyme can be used without limitation. Water and alcohol are not preferred because they cause enzymatic degradation of the resulting trimethylene carbonate. The concentration of the trimethylene carbonate polymer in the solution for depolymerization is suitably 0.05 to 10% by weight. Further, although water is not suitable as a solvent, a small amount of water is preferably added to the depolymerization system since the activity of the hydrolase cannot be maintained unless water is present in the depolymerization system. If the enzyme itself retains water, there is no need to add water. Water for maintaining the activity of the enzyme is 0.1 to 5 with respect to the trimethylene carbonate polymer in the reaction system.
% By weight. The temperature for the depolymerization is from 40 to 90C, preferably from 60 to 75C. When the temperature is lower than 40 ° C., the depolymerization rate is low, and when the temperature is higher than 90 ° C., the enzyme is easily deactivated, so the above range is appropriate. Further, the reaction time of the depolymerization is desirably at least 10 hours.
The upper limit of the reaction time is not particularly limited, but even if the reaction is carried out for 96 hours or more, the depolymerization does not proceed any more and it is economically disadvantageous, so the above range is appropriate. 10 to 48 hours are typical reaction times. In the depolymerization reaction of the present invention, for example, a poly (trimethylene carbonate) is treated with an enzyme to obtain a trimethylene carbonate monomer (1,3-
dioxan-2-one) can be obtained in a yield of 80% or more.

【0021】本発明の加水分解酵素によりトリメチレン
カーボネート重合体を解重合させる方法は、ワンポット
による簡便な操作でよい他、反応条件は温和でありまた
低エネルギー消費でもある。また、本発明の解重合によ
りトリメチレンカーボネート重合体は直接トリメチレン
カーボネートに戻すことができる。トリメチレンカーボ
ネートは機能性、生分解性ポリマー合成のためのモノマ
ーとして、また、医薬品基材や化粧品、化成品の分野に
おける合成中間体として極めて有用であり、加えて酵素
重合に適するモノマーである。さらに、解重合を行うの
に用いる加水分解酵素は、回収して繰り返し用いること
ができ、その際酵素としての活性の減少は実質的にない
という有利な点を有する。したがって、本発明により、
低エネルギー消費で環境に対する負荷が小さく、かつ炭
素資源を再利用することが可能な、完全循環型のトリメ
チレンカーボネート重合体の利用システムを構築するこ
とが可能になった。
The method for depolymerizing the trimethylene carbonate polymer with the hydrolase of the present invention may be a simple one-pot operation, and the reaction conditions are mild and consume low energy. Further, the trimethylene carbonate polymer can be directly returned to trimethylene carbonate by the depolymerization of the present invention. Trimethylene carbonate is extremely useful as a monomer for synthesizing functional and biodegradable polymers and as a synthetic intermediate in the fields of pharmaceutical base materials, cosmetics, and chemical products, and is a monomer suitable for enzyme polymerization. Furthermore, the hydrolase used to carry out the depolymerization has the advantage that it can be recovered and used repeatedly, in which case the activity of the enzyme is not substantially reduced. Thus, according to the present invention,
It has become possible to construct a completely recycle-type trimethylene carbonate polymer utilization system capable of reusing carbon resources with low energy consumption and low environmental load.

【0022】[0022]

【実施例】以下に実施例を示し本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例により限定される
ものではない。なお、実施例1ないし3のポリトリメチ
レンカーボネートは、前記「 Macromolecules 1997,30,
3122」に記載の方法に従って製造したものである。 実施例1 ポリ(トリメチレンカーボネート)(Mn=4800
0、Mw/Mn=3.5)(10mg)をアセトニトリ
ル(1mL)に溶解し、これに固定化CAリパーゼ(N
ovozym 435、ノボノルディスクバイオインダ
ストリー(株)製)(120mg)を添加し70℃で2
4時間攪拌を行った。これにクロロホルムを少量加え、
不溶の固定化リパーゼをセライトを用いて濾別し、濾液
より溶媒をエバポレーターを用いて減圧濃縮し、トリメ
チレンカーボネートを収率75%で得た。生成はシリカ
ゲルカラムクロマトグラフィーにより行い、以下のよう
な結果が得られた。 IR(KBr):2943,1468(CH2). 1744,1262(carbonate
C=0)cm-1. 1H-NMR(CDCl3); δ=2.5(quintet,2H,
6.4),4.2(t,4H,6.1). 13C-NMR(CDCl3):δ=28.0
(CH3CH2CH3),64.1(CH2O),154.8(C=0). 元素分析値;C,47.36;H,6.08%.計算値( C4H
6O3):C,47.06;H,5.92%.
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. The polytrimethylene carbonates of Examples 1 to 3 were prepared according to the method described in “Macromolecules 1997, 30,
3122 ". Example 1 Poly (trimethylene carbonate) (Mn = 4800
0, Mw / Mn = 3.5) (10 mg) was dissolved in acetonitrile (1 mL), and immobilized CA lipase (N
ovozym 435 (manufactured by Novo Nordisk Bioindustry) (120 mg) was added at 70 ° C. for 2 hours.
Stirring was performed for 4 hours. Add a small amount of chloroform to this,
The insoluble immobilized lipase was filtered off using celite, and the solvent was concentrated under reduced pressure from the filtrate using an evaporator to obtain trimethylene carbonate in a yield of 75%. The production was performed by silica gel column chromatography, and the following results were obtained. IR (KBr): 2943, 1468 (CH2). 1744, 1262 (carbonate
C = 0) cm-1. 1 H-NMR (CDCl 3 ); δ = 2.5 (quintet, 2H,
6.4), 4.2 (t, 4H, 6.1). 13 C-NMR (CDCl 3 ): δ = 28.0
(CH 3 CH 2 CH 3 ), 64.1 (CH 2 O), 154.8 (C = 0). Elemental analysis; C, 47.36; H, 6.08%. Calculated value (C 4 H
6 O 3 ): C, 47.06; H, 5.92%.

【0023】実施例2 ポリ(トリメチレンカーボネート)(Mn=4800
0、Mw/Mn=3.5)(10mg)をアセトニトリ
ル(3mL)に溶解し、これに固定化CAリパーゼ(N
ovozym 435、ノボノルディスクバイオインダ
ストリー(株)製)(80mg)を添加し70℃で72
時間攪拌を行った。これにクロロホルムを少量加え、不
溶の固定化リパーゼをセライトを用いて濾別し、濾液よ
り溶媒をエバポレーターを用いて減圧濃縮し、トリメチ
レンカーボネートを収率80%で得た。
Example 2 Poly (trimethylene carbonate) (Mn = 4800)
0, Mw / Mn = 3.5) (10 mg) was dissolved in acetonitrile (3 mL), and immobilized CA lipase (N
ovozym 435, manufactured by Novo Nordisk Bioindustry Co., Ltd. (80 mg), and added at 70 ° C. for 72 hours.
Stirring was performed for hours. A small amount of chloroform was added thereto, and the insoluble immobilized lipase was separated by filtration using Celite, and the solvent was concentrated under reduced pressure from the filtrate using an evaporator to obtain trimethylene carbonate in a yield of 80%.

【0024】実施例3 ポリ(トリメチレンカーボネート)(Mn=6400、
Mw/Mn=1.9)(10mg)をアセトニトリル
(1mL)に溶解し、これに固定化CAリパーゼ(No
vozym 435、ノボノルディスクバイオインダス
トリー(株)製)(80mg)を添加し40℃で24時
間攪拌を行った。これにクロロホルムを少量加え、不溶
の固定化リパーゼをセライトを用いて濾別し、濾液より
溶媒をエバポレーターを用いて減圧濃縮し、トリメチレ
ンカーボネートを収率50%で得た。
Example 3 Poly (trimethylene carbonate) (Mn = 6400,
(Mw / Mn = 1.9) (10 mg) was dissolved in acetonitrile (1 mL), and immobilized CA lipase (No.
vozym 435, Novo Nordisk Bioindustry Co., Ltd. (80 mg) was added, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 24 hours. To this was added a small amount of chloroform, the insoluble immobilized lipase was separated by filtration using Celite, and the solvent was concentrated under reduced pressure from the filtrate using an evaporator to obtain trimethylene carbonate in a yield of 50%.

【0025】実施例4 実施例1において固定化酵素を濾過により回収し、真空
で乾燥した。次いで、この酵素を用いて実施例1と同様
の解重合を行ったところ、収率75%でトリメチレンカ
ーボネートが回収された。
Example 4 The immobilized enzyme in Example 1 was recovered by filtration and dried in vacuum. Next, depolymerization was carried out in the same manner as in Example 1 using this enzyme, and trimethylene carbonate was recovered in a yield of 75%.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明により、ワンポットによる簡便な
操作でかつ温和な条件で、しかも環境への悪影響が少な
い方法で、トリメチレンカーボネート重合体を、酵素重
合に適するモノマーであるトリメチレンカーボネートに
戻すことができる。トリメチレンカーボネートモノマー
は、機能性、生分解性ポリマー合成のためのモノマーと
して、また、医薬品基材や化粧品、化成品の分野におけ
る合成中間体として極めて有用である。さらに、解重合
を行うのに用いる加水分解酵素は、回収して繰り返し用
いることができ、その際酵素としての活性の減少は実質
的にない。したがって、本発明により、低エネルギー消
費で環境に対する負荷が小さく、かつ炭素資源を再利用
することが可能な、完全循環型のトリメチレンカーボネ
ート重合体の利用システムを構築することが可能になっ
た。
According to the present invention, the trimethylene carbonate polymer is returned to trimethylene carbonate, which is a monomer suitable for enzyme polymerization, by a simple operation using one pot, under mild conditions, and with a method that has little adverse effect on the environment. be able to. Trimethylene carbonate monomers are extremely useful as monomers for synthesizing functional and biodegradable polymers, and as synthetic intermediates in the fields of pharmaceutical base materials, cosmetics, and chemical products. Furthermore, the hydrolase used for performing the depolymerization can be recovered and used repeatedly, without substantially reducing the activity as an enzyme. Therefore, according to the present invention, it has become possible to construct a completely-circulation-type utilization system of a trimethylene carbonate polymer that can consume low energy, reduce the burden on the environment, and reuse carbon resources.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12R 1:72) C12R 1:72) C08L 69:00 C08L 69:00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12R 1:72) C12R 1:72) C08L 69:00 C08L 69:00

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トリメチレンカーボネート重合体を加水
分解酵素の存在下、解重合することを特徴とするトリメ
チレンカーボネートの製造方法。
1. A process for producing trimethylene carbonate, comprising depolymerizing a trimethylene carbonate polymer in the presence of a hydrolase.
【請求項2】 加水分解酵素がリパーゼであることを特
徴とする請求項1に記載のトリメチレンカーボネートの
製造方法。
2. The method for producing trimethylene carbonate according to claim 1, wherein the hydrolase is lipase.
【請求項3】 リパーゼがCandida antarctica由来で
あることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
トリメチレンカーボネートの製造方法。
3. The method for producing trimethylene carbonate according to claim 1, wherein the lipase is derived from Candida antarctica.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009292994A (en) * 2008-06-09 2009-12-17 Ube Ind Ltd Method for producing poly(alkylene carbonate) compound
US8513379B2 (en) 2004-04-28 2013-08-20 Keio University Depolymerization method for polymer containing ester bond in main chain and method for producing polymer containing ester bond in main chain from depolymerization product

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