JP2009203365A - Method for producing polyester polyol - Google Patents

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Hirosuke Tajiri
裕輔 田尻
Haruyuki Iefuji
治幸 家藤
Kazuo Masaki
和夫 正木
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National Research Institute of Brewing
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a polyester polyol by which a polyester polyol having a high molecular weight can be produced in a high yield under mild conditions by using an enzyme as a catalyst. <P>SOLUTION: The method for producing the polyester polyol is characterized by reacting a hydroxycarboxylic acid or its ester and a polyhydric alcohol in the presence of cutinase derived from a yeast belonging to the genus Cryptococcus. It is preferable that the hydroxyl group in the hydroxycarboxylic acid or its ester is a secondary hydroxyl group and the carbon number of the hydroxycarboxylic acid or of a portion excluding alcohol residue of the ester of the hydroxycarboxylic acid is ≥15. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、クチナーゼを触媒として用いるポリエステルポリオールの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a polyester polyol using cutinase as a catalyst.

ヒドロキシカルボン酸と多価アルコールとの脱水縮合反応で得られるポリエステルポリオールは、イソシアネートと反応させることで、ポリウレタンとすることができるため、ウレタン樹脂の製造原料として注目されてきている。
このような中、ポリエステルポリオールの製造方法に関する様々な研究が展開され、エネルギー消費量が少ないために環境負荷が小さく、目的物をより高選択的に得られる等の理由から、酵素を触媒として使用するポリエステルポリオールの製造方法が報告されている。
A polyester polyol obtained by a dehydration condensation reaction between a hydroxycarboxylic acid and a polyhydric alcohol can be made into a polyurethane by reacting with an isocyanate, and thus has attracted attention as a raw material for producing a urethane resin.
Under such circumstances, various researches on the production method of polyester polyol have been developed, and since the energy consumption is low, the environmental load is small, and the target product can be obtained more selectively, so the enzyme is used as a catalyst. A method for producing a polyester polyol has been reported.

例えば、特許文献1には、無溶媒下で触媒としてキャンディダ アンタルクチカ(Candida antarctica)由来リパーゼを用いて、ジカルボン酸又はその誘導体とグリコールとからポリエステルを製造する方法が開示されている。特許文献2及び非特許文献1には、加水分解酵素クチナーゼを酵素触媒として用いて、ジカルボン酸又はその誘導体とグリコールとからポリエステルを製造する方法が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a method for producing a polyester from a dicarboxylic acid or a derivative thereof and glycol using a lipase derived from Candida antarctica as a catalyst in the absence of a solvent. Patent Document 2 and Non-Patent Document 1 disclose a method for producing a polyester from dicarboxylic acid or a derivative thereof and glycol using hydrolase cutinase as an enzyme catalyst.

非特許文献2には、ヒドロキシカルボン酸としてリシノール酸を用い、リパーゼを触媒として用いたポリエステルの製造方法が開示されている。この文献によると、シュードモナス セパシア(Pseudomonas cepacia、別名Burkholderia cepacia)由来のリパーゼが最もリシノール酸の重縮合反応に適していると報告されている。
特許第4009317号公報 特開2005−58228号公報 Polymer Preprints,Japan,Vol.56,No.2,5630(2007) H.Ebata,K.Toshima,S.Matsumura,Macromol.Biosci.,vol.7,798(2007)
Non-Patent Document 2 discloses a method for producing a polyester using ricinoleic acid as a hydroxycarboxylic acid and using lipase as a catalyst. According to this document, a lipase derived from Pseudomonas cepacia (also known as Burkholderia cepacia) is reported to be most suitable for the polycondensation reaction of ricinoleic acid.
Japanese Patent No. 4009317 JP 2005-58228 A Polymer Preprints, Japan, Vol. 56, no. 2, 5630 (2007) H. Ebata, K .; Toshima, S .; Matsumura, Macromol. Biosci. , Vol. 7, 798 (2007)

しかしながら、非特許文献2に記載の方法では、リパーゼの触媒活性が低く、反応に長時間を要するなどの問題点があった。そして、酵素を触媒として使用する従来のポリエステルポリオールの製造方法は、一般的に反応性が不十分なものであり、実用的な製造方法が無いのが現状であった。   However, the method described in Non-Patent Document 2 has problems such as low lipase catalytic activity and a long reaction time. And the conventional manufacturing method of the polyester polyol which uses an enzyme as a catalyst is generally inadequate in reactivity, and there is no practical manufacturing method at present.

更には、特許文献1ではヒドロキシカルボン酸を使用した反応例は記載されておらず、また、非特許文献2によると特許文献1で使用されるCandida antarctica由来リパーゼのヒドロキシカルボン酸に対する触媒活性が低いことが報告されている。   Furthermore, Patent Document 1 does not describe a reaction example using hydroxycarboxylic acid, and according to Non-Patent Document 2, Candida antarctica lipase used in Patent Document 1 has low catalytic activity against hydroxycarboxylic acid. It has been reported.

特許文献2及び非特許文献1では、クチナーゼを触媒としてジカルボン酸とグリコールからポリエステルを製造するにあたり、反応系内の水の存在が重要であり、特に反応初期に水の添加が必須であることが示されている。一方で、ポリエステルポリオール製造において、反応の完結(酸価1以下)には反応系内の水分量を500ppm以下にまで脱水する必要があることも示されている(非特許文献1)。
このことは、本反応はエステル化反応であることから、生成する水を反応系外に排出する必要があるものの、一方では反応中にクチナーゼの触媒活性を維持できるだけの水分量が必要であり、このために反応系内の水分量を精密に制御しながら縮合水を除去する必要があることを意味し、反応操作上極めて好ましくない。
In Patent Document 2 and Non-Patent Document 1, in the production of polyester from dicarboxylic acid and glycol using cutinase as a catalyst, the presence of water in the reaction system is important, and it is particularly necessary to add water at the beginning of the reaction. It is shown. On the other hand, it has also been shown that in the production of polyester polyol, it is necessary to dehydrate the water content in the reaction system to 500 ppm or less in order to complete the reaction (acid value 1 or less) (Non-patent Document 1).
This is because this reaction is an esterification reaction, and it is necessary to discharge the generated water to the outside of the reaction system, but on the other hand, a water amount sufficient to maintain the catalytic activity of cutinase is required during the reaction. For this reason, it means that it is necessary to remove condensed water while precisely controlling the amount of water in the reaction system, which is extremely undesirable in terms of reaction operation.

本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、酵素を触媒として使用し、高分子量のポリエステルポリオールを、穏やかな条件下において高収率で製造する方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing a high molecular weight polyester polyol in a high yield under mild conditions using an enzyme as a catalyst. .

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、加水分解酵素の一種である酵母由来のクチナーゼが、ヒドロキシカルボン酸であるリシノール酸類似体の単独重縮合反応を高活性に触媒することを見出した。更には、ヒドロキシカルボン酸の重縮合反応では、反応初期に水の添加を全く必要としないことを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、クリプトコッカス(Cryptococcus)属に属する酵母由来のクチナーゼの存在下で、ヒドロキシカルボン酸又はそのエステルと多価アルコールとを反応させることを特徴とするポリエステルポリオールの製造方法を提供するものである。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have demonstrated that yeast-derived cutinase, which is a kind of hydrolase, has a highly active single polycondensation reaction of a ricinoleic acid analog that is a hydroxycarboxylic acid. Found to catalyze. Furthermore, in the polycondensation reaction of hydroxycarboxylic acid, it was found that no addition of water was required at the initial stage of the reaction, and the present invention was completed.
That is, the present invention provides a method for producing a polyester polyol characterized by reacting a hydroxycarboxylic acid or an ester thereof with a polyhydric alcohol in the presence of a cutinase derived from a yeast belonging to the genus Cryptococcus. It is.

本発明によれば、ポリエステルポリオールを、穏やかな条件下において高収率で製造できる。得られるポリエステルポリオールは、ウレタン樹脂の製造に好適である。   According to the present invention, a polyester polyol can be produced in a high yield under mild conditions. The obtained polyester polyol is suitable for the production of a urethane resin.

本発明のポリエステルポリオールの製造方法は、クリプトコッカス属に属する酵母由来のクチナーゼの存在下で、ヒドロキシカルボン酸又はそのエステルと多価アルコールとを反応させることを特徴とする。すなわち、クチナーゼを触媒として使用することで、ヒドロキシカルボン酸中のカルボキシ基と、該ヒドロキシカルボン酸中の水酸基又は多価アルコール中の水酸基とのエステル化反応により、ポリエステルポリオールを得るものである。また、ヒドロキシカルボン酸エステルを使用する場合には、そのエステルと、該ヒドロキシカルボン酸エステル中の水酸基又は多価アルコール中の水酸基とのエステル交換反応により、ポリエステルポリオールを得るものである。   The method for producing a polyester polyol of the present invention is characterized by reacting a hydroxycarboxylic acid or an ester thereof with a polyhydric alcohol in the presence of a cutinase derived from yeast belonging to the genus Cryptococcus. That is, by using cutinase as a catalyst, a polyester polyol is obtained by an esterification reaction between a carboxy group in a hydroxycarboxylic acid and a hydroxyl group in the hydroxycarboxylic acid or a hydroxyl group in a polyhydric alcohol. When a hydroxycarboxylic acid ester is used, a polyester polyol is obtained by a transesterification reaction between the ester and a hydroxyl group in the hydroxycarboxylic acid ester or a hydroxyl group in a polyhydric alcohol.

<クチナーゼ>
本発明で使用するクチナーゼは、クリプトコッカス属に属する酵母に由来するものである。ここでクリプトコッカス属に属する酵母としては、クリプトコッカス エスピー エス−2(Cryptococcus sp S−2;FERM P−15155)、クリプトコッカス ネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans)、クリプトコッカス アルビダス(Cryptococcus albidus)、クリプトコッカス ラクタチボラス(Cryptococcus lactativorus)、クリプトコッカス ラウレンチ(Cryptococcus laurentii)、クリプトコッカス フラバス(Cryptococcus flavas)が例示できる。なかでも、クリプトコッカス エスピー エス−2(Cryptococcus sp S−2;FERM P−15155、以下、クリプトコッカス エスピー エス−2と略記する)が特に好ましい。
<Cutinase>
The cutinase used in the present invention is derived from yeast belonging to the genus Cryptococcus. Examples of yeast belonging to the genus Cryptococcus include Cryptococcus sp S-2 (FERM P-15155), Cryptococcus neoformans, Cryptococcus cryptococcus cryptococcus cryptococcus Cryptococcus laurentii and Cryptococcus flavas. Of these, Cryptococcus sp S-2 (Cryptococcus sp S-2; FERM P-15155, hereinafter abbreviated as Cryptococcus sp S-2) is particularly preferable.

クリプトコッカス属に属する酵母に由来するクチナーゼは、前記酵母自体がタンパク質として生産したものでも良いし、前記酵母に由来する、クチナーゼをコードする遺伝子を導入された他の微生物等が生産したものでも良い。   The cutinase derived from yeast belonging to the genus Cryptococcus may be produced by the yeast itself as a protein, or may be produced by another microorganism derived from the yeast and introduced with a gene encoding cutinase.

前記クチナーゼは、一種を単独で用いても良いし、二種以上を併用しても良い。二種以上を併用する場合、これらクチナーゼの種類及び使用比率は、目的に応じて適宜選択し得る。   The cutinase may be used alone or in combination of two or more. When using 2 or more types together, the kind and usage ratio of these cutinases can be suitably selected according to the purpose.

前記クチナーゼは、固相担体に固定化されている固定化クチナーゼであることが好ましい。固定化クチナーゼを使用することで、取り扱い性が向上し、工程を簡略化できる。例えば、反応後の反応液からのクチナーゼの回収や、回収したクチナーゼの洗浄等を容易に行うことができ、安定した品質のクチナーゼを繰り返し再利用することが可能となる。   The cutinase is preferably an immobilized cutinase immobilized on a solid support. By using the immobilized cutinase, the handleability is improved and the process can be simplified. For example, the cutinase can be easily recovered from the reaction solution after the reaction, the recovered cutinase can be easily washed, and the stable quality cutinase can be repeatedly reused.

固相担体へのクチナーゼの固定化は公知の方法で行うことができる。例えば、静電引力、ファンデルワールス力又は疎水結合等の非共有結合を介して、吸着等により固定化する方法が挙げられる。また、固相担体表面の官能基とクチナーゼ中の官能基との間で化学反応を行うことにより、共有結合を介して固定化する方法が挙げられる。   Immobilization of cutinase on a solid phase carrier can be performed by a known method. For example, a method of immobilization by adsorption or the like via a non-covalent bond such as electrostatic attractive force, van der Waals force or hydrophobic bond can be mentioned. Moreover, the method of immobilizing through a covalent bond by performing a chemical reaction between the functional group on the surface of the solid phase carrier and the functional group in cutinase can be mentioned.

非共有結合を介して固定化する場合には、例えば、クチナーゼを含む溶液を固相担体と接触させ、必要に応じて緩衝液等の水溶液で洗浄すれば良い。   In the case of immobilization via a non-covalent bond, for example, a solution containing cutinase may be brought into contact with a solid phase carrier and washed with an aqueous solution such as a buffer as necessary.

共有結合を介して固定化する場合には、クチナーゼが失活しない条件下で反応を行うことが好ましく、例えば、クチナーゼ中のアミノ基と、アミノ基と共有結合を形成し得る固相担体中の官能基とを水溶液中で反応させると良い。
アミノ基と共有結合を形成し得る官能基としては、好ましいものとしてエポキシ基、ハロホルミル基、イソシアネート基、カルボキシ基、−CO−O−CO−で表される基、マレイミド基、及びホルミル基が例示でき、なかでも反応性、安定性を考慮すると、ホルミル基又はエポキシ基がより好ましい。前記官能基は、固相担体全体にあってもよいが、少なくとも固相担体表面にあれば良い。
固相担体は、前記官能基を有する市販品を使用しても良いし、前記官能基を有していない固相担体に該官能基を導入するなど、公知の方法で製造しても良い。例えば、ガラス由来の固相担体に対しては、各種のシランカップリング剤を用いることにより、固相担体にエポキシ基を導入できる。また、有機物由来の固相担体であれば、例えば、該有機物に存在する官能基を介してエポキシ基等の前記官能基を導入できる。
In the case of immobilization via a covalent bond, the reaction is preferably performed under conditions that do not deactivate the cutinase. For example, the amino group in the cutinase and a solid phase carrier that can form a covalent bond with the amino group are used. It is preferable to react the functional group with an aqueous solution.
Preferred examples of the functional group capable of forming a covalent bond with an amino group include an epoxy group, a haloformyl group, an isocyanate group, a carboxy group, a group represented by —CO—O—CO—, a maleimide group, and a formyl group. Among them, a formyl group or an epoxy group is more preferable in consideration of reactivity and stability. The functional group may be present on the entire solid phase carrier, but at least on the surface of the solid phase carrier.
The solid phase carrier may be a commercially available product having the functional group, or may be produced by a known method such as introducing the functional group into a solid phase carrier having no functional group. For example, for a glass-derived solid phase carrier, an epoxy group can be introduced into the solid phase carrier by using various silane coupling agents. Further, in the case of a solid phase carrier derived from an organic substance, for example, the functional group such as an epoxy group can be introduced via a functional group present in the organic substance.

固相担体の材質としては、カオリナイト及びガラス等の無機物や、ポリアクリルアミド及びポリスチレン等の有機物が例示でき、目的に応じて適宜選択し得る。
また、固相担体の形状は特に限定されない。例えば、多孔質体とすることにより、単位体積当りのクチナーゼ固定化量を増やすことができ、微粒子状とすることで取り扱い性が向上する。
Examples of the material for the solid phase carrier include inorganic substances such as kaolinite and glass, and organic substances such as polyacrylamide and polystyrene, which can be appropriately selected according to the purpose.
Further, the shape of the solid phase carrier is not particularly limited. For example, by using a porous material, the amount of cutinase immobilized per unit volume can be increased, and handling properties are improved by using fine particles.

<ヒドロキシカルボン酸>
本発明で使用するヒドロキシカルボン酸とは、水酸基とカルボキシ基を一分子内に有する化合物を指し、水酸基を有する脂肪酸(以下、ヒドロキシ脂肪酸と略記する)が好ましい。ヒドロキシカルボン酸は、飽和及び不飽和のいずれでも良い。そして、ヒドロキシカルボン酸中における不飽和結合の位置も特に限定されるものではないが、例えば、ヒドロキシ脂肪酸の場合には、分子末端でないことが好ましい。
<Hydroxycarboxylic acid>
The hydroxycarboxylic acid used in the present invention refers to a compound having a hydroxyl group and a carboxy group in one molecule, and a fatty acid having a hydroxyl group (hereinafter abbreviated as hydroxy fatty acid) is preferred. Hydroxycarboxylic acid may be either saturated or unsaturated. The position of the unsaturated bond in the hydroxycarboxylic acid is not particularly limited. For example, in the case of a hydroxy fatty acid, it is preferably not a molecular end.

ヒドロキシカルボン酸におけるカルボキシ基の数は複数でも良いが、一つであることが好ましい。また、ヒドロキシカルボン酸中におけるカルボキシ基の位置は特に限定されないが、例えば、ヒドロキシ脂肪酸など鎖状構造のヒドロキシカルボン酸の場合には、分子末端であることが好ましい。ヒドロキシカルボン酸におけるカルボキシ基の数が複数である場合には、少なくとも一つのカルボキシ基は分子末端にあることが好ましい。   The number of carboxy groups in the hydroxycarboxylic acid may be plural, but preferably one. In addition, the position of the carboxy group in the hydroxycarboxylic acid is not particularly limited. For example, in the case of a hydroxycarboxylic acid having a chain structure such as a hydroxy fatty acid, it is preferably a molecular end. When the number of carboxy groups in the hydroxycarboxylic acid is plural, it is preferable that at least one carboxy group is at the molecular end.

ヒドロキシカルボン酸における水酸基の数も複数でも良いが、一つであることが好ましい。また、ヒドロキシカルボン酸中における水酸基の位置も特に限定されないが、例えば、ヒドロキシ脂肪酸など鎖状構造のヒドロキシカルボン酸の場合には、分子末端以外であることが好ましい。そして、ヒドロキシカルボン酸における水酸基の数が複数である場合には、少なくとも一つの水酸基は分子末端以外にあることが好ましい。
そして、ヒドロキシカルボン酸における水酸基は、1級水酸基又は2級水酸基であることが好ましく、2級水酸基であることがより好ましい。そして、ヒドロキシカルボン酸における水酸基の数が複数である場合には、少なくとも一つは2級水酸基であることが好ましく、すべて2級水酸基であることがより好ましい。
The number of hydroxyl groups in the hydroxycarboxylic acid may be plural, but preferably one. Further, the position of the hydroxyl group in the hydroxycarboxylic acid is not particularly limited. For example, in the case of a hydroxycarboxylic acid having a chain structure such as a hydroxy fatty acid, it is preferably other than the molecular end. And when the number of the hydroxyl groups in hydroxycarboxylic acid is plural, it is preferable that at least one hydroxyl group exists in other than a molecule terminal.
The hydroxyl group in the hydroxycarboxylic acid is preferably a primary hydroxyl group or a secondary hydroxyl group, and more preferably a secondary hydroxyl group. When the number of hydroxyl groups in the hydroxycarboxylic acid is plural, at least one is preferably a secondary hydroxyl group, more preferably all secondary hydroxyl groups.

前記ヒドロキシカルボン酸は、炭素数が15以上のものが好ましく、15〜24のものがより好ましい。そして、炭素数が上記範囲のヒドロキシ脂肪酸がより好ましい。このようなヒドロキシ脂肪酸としては、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、イコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン酸等の飽和脂肪酸;該飽和脂肪酸の一つ以上の飽和結合が不飽和結合に置き換えられた不飽和脂肪酸;において、カルボキシ基を構成する水素原子以外の一つ以上の水素原子が水酸基で置換されたものが例示できる。   The hydroxycarboxylic acid preferably has 15 or more carbon atoms, more preferably 15 to 24 carbon atoms. And the hydroxy fatty acid whose carbon number is the said range is more preferable. Such hydroxy fatty acids include pentadecanoic acid, hexadecanoic acid, heptadecanoic acid, octadecanoic acid, nonadecanoic acid, icosanoic acid, docosanoic acid, tetracosanoic acid and the like; one or more saturated bonds of the saturated fatty acid are unsaturated bonds In the unsaturated fatty acid substituted by, one or more hydrogen atoms other than the hydrogen atoms constituting the carboxy group may be substituted with a hydroxyl group.

本発明においては、ヒドロキシカルボン酸として、不飽和ヒドロキシ脂肪酸に水素添加したものも使用できる。
また、例えば、ヒマシ油、Dimorphotheca油、Lesquerella油、Lesquerelladensipila種子油等の天然油脂から取り出されるヒドロキシ脂肪酸又はこれらに水素添加したヒドロキシ脂肪酸が使用できる。
さらに、大豆油、亜麻仁油、オリーブ油、コメヌカ油、パーム油、トール油等から取り出されるオレイン酸、リノール酸等の水酸基を有さない不飽和脂肪酸を、公知の手法でヒドロキシ化したものも使用できる。例えば、不飽和脂肪酸中の二重結合をエポキシ化し、次いでエポキシ基を加水分解することで、ヒドロキシ脂肪酸が得られる。
また、大豆油、亜麻仁油、ヒマシ油等には、ヒドロキシ脂肪酸トリグリセリド等のヒドロキシ脂肪酸エステルが含有されるので、エポキシ化大豆油、エポキシ化亜麻仁油、エポキシ化ヒマシ油等としてから、エステルを分解し、得られたエポキシ化脂肪酸のエポキシ基を上記と同様に加水分解することで得られるヒドロキシ脂肪酸を使用しても良い。
In this invention, what hydrogenated unsaturated hydroxy fatty acid can also be used as hydroxycarboxylic acid.
In addition, for example, hydroxy fatty acids extracted from natural fats and oils such as castor oil, Dimorphotheca oil, Lesquerella oil, Lesquerella densipila seed oil, or the like can be used.
Furthermore, it is also possible to use those obtained by hydroxylating unsaturated fatty acids having no hydroxyl group such as oleic acid and linoleic acid extracted from soybean oil, linseed oil, olive oil, rice bran oil, palm oil, tall oil and the like. . For example, a hydroxy fatty acid is obtained by epoxidizing a double bond in an unsaturated fatty acid and then hydrolyzing the epoxy group.
In addition, soybean oil, linseed oil, castor oil, etc. contain hydroxy fatty acid esters such as hydroxy fatty acid triglycerides, so that the ester is decomposed after epoxidized soybean oil, epoxidized linseed oil, epoxidized castor oil, etc. Alternatively, a hydroxy fatty acid obtained by hydrolyzing the epoxy group of the obtained epoxidized fatty acid in the same manner as described above may be used.

本発明において特に好ましいヒドロキシカルボン酸としては、リシノール酸、12−ヒドロキシステアリン酸が例示できる。   In the present invention, particularly preferred hydroxycarboxylic acids include ricinoleic acid and 12-hydroxystearic acid.

<ヒドロキシカルボン酸エステル>
本発明においては、前記ヒドロキシカルボン酸に代わり、前記ヒドロキシカルボン酸のエステルを使用しても良い。ここでヒドロキシカルボン酸のエステルとは、ヒドロキシカルボン酸のカルボキシ基がエステルを形成しているものを指す。そして、前記ヒドロキシカルボン酸エステルは、ラクトン環の一つ以上の水素原子が水酸基で置換されたヒドロキシラクトンでも良い。
ヒドロキシカルボン酸エステルを使用した場合には、そのエステルと、該ヒドロキシカルボン酸エステル中の水酸基又は多価アルコール中の水酸基とのエステル交換反応により、ポリエステルポリオールが得られる。ヒドロキシカルボン酸のエステルとしては、前記ヒドロキシ脂肪酸のエステルが好適である。
<Hydroxycarboxylic acid ester>
In the present invention, instead of the hydroxycarboxylic acid, an ester of the hydroxycarboxylic acid may be used. Here, the ester of hydroxycarboxylic acid refers to an ester in which the carboxy group of hydroxycarboxylic acid forms an ester. The hydroxycarboxylic acid ester may be a hydroxylactone in which one or more hydrogen atoms of the lactone ring are substituted with a hydroxyl group.
When a hydroxycarboxylic acid ester is used, a polyester polyol is obtained by a transesterification reaction between the ester and a hydroxyl group in the hydroxycarboxylic acid ester or a hydroxyl group in a polyhydric alcohol. As the ester of hydroxycarboxylic acid, the ester of hydroxy fatty acid is suitable.

前記エステルは、アルコール残基が脂肪族アルコールに由来する脂肪族エステル及び芳香族アルコールに由来する芳香族エステルのいずれでも良いが、脂肪族エステルが好ましく、アルキルエステルがより好ましい。この場合のアルキルエステルを構成するアルコール残基のアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでも良いが、直鎖状又は分岐鎖状が好ましく、直鎖状が特に好ましい。
直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数が1〜5であるものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基が例示できる。なかでも炭素数が1〜3であるものがより好ましく、メチル基が特に好ましい。
環状のアルキル基は、単環構造のものが好ましく、炭素数が5〜7のものが好ましく、具体的には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基が例示できる。
前記脂肪族エステルがアルケニルエステル又はアルキニルエステルである場合には、これらエステルを構成するアルケニル基又はアルキニル基は、直鎖状又は分岐鎖状が好ましく、直鎖状がより好ましい。そして、炭素数は2〜5であるものが好ましく、不飽和結合が少ないほど好ましい。
芳香族エステルを構成するアルコール残基の芳香族基としては、アリール基、アリールアルキル基が例示でき、フェニル基、ベンジル基など単環構造のものが好ましい。
The ester may be either an aliphatic ester derived from an aliphatic alcohol or an aromatic ester derived from an aromatic alcohol, but is preferably an aliphatic ester, more preferably an alkyl ester. In this case, the alkyl group of the alcohol residue constituting the alkyl ester may be linear, branched or cyclic, but is preferably linear or branched, particularly preferably linear.
As the linear or branched alkyl group, those having 1 to 5 carbon atoms are preferable, and specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group. Group, sec-butyl group, tert-butyl group and n-pentyl group. Among them, those having 1 to 3 carbon atoms are more preferable, and a methyl group is particularly preferable.
The cyclic alkyl group preferably has a monocyclic structure and preferably has 5 to 7 carbon atoms, and specific examples include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group and a cycloheptyl group.
When the aliphatic ester is an alkenyl ester or an alkynyl ester, the alkenyl group or alkynyl group constituting the ester is preferably linear or branched, and more preferably linear. And what has 2-5 carbon atoms is preferable, and it is so preferable that there are few unsaturated bonds.
Examples of the aromatic group of the alcohol residue constituting the aromatic ester include an aryl group and an arylalkyl group, and those having a monocyclic structure such as a phenyl group and a benzyl group are preferable.

本発明において特に好ましいヒドロキシカルボン酸エステルとしては、リシノール酸メチル、12−ヒドロキシステアリン酸メチルが例示できる。   Particularly preferred hydroxycarboxylic acid esters in the present invention include methyl ricinoleate and methyl 12-hydroxystearate.

本発明においてヒドロキシカルボン酸及びヒドロキシカルボン酸エステルは、一種を単独で使用しても良いし、二種以上を併用しても良い。そして、ヒドロキシカルボン酸及びヒドロキシカルボン酸エステルを併用しても良い。また、二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は、目的に応じて適宜選択し得る。   In this invention, hydroxycarboxylic acid and hydroxycarboxylic acid ester may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. And you may use together hydroxycarboxylic acid and hydroxycarboxylic acid ester. Moreover, when using 2 or more types together, the combination and ratio can be suitably selected according to the objective.

<多価アルコール>
本発明で使用する多価アルコールとは、1分子中に水酸基を2個以上有する化合物である。
2価アルコールとしては、エタンジオール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール等の脂肪族ジオール、水素化ビスフェノールA、ビスフェノールA、シクロヘキサンジオール等の芳香族ジオール又は脂環式ジオールが例示できる。
<Polyhydric alcohol>
The polyhydric alcohol used in the present invention is a compound having two or more hydroxyl groups in one molecule.
Examples of the dihydric alcohol include ethanediol, propanediol, butanediol, pentanediol, hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, neopentyl glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, heptanediol, octanediol, nonanediol, Examples include aliphatic diols such as decane diol and dodecane diol, aromatic diols such as hydrogenated bisphenol A, bisphenol A, and cyclohexane diol, and alicyclic diols.

また、3価以上の多価アルコールとしては、グリセリン、ジグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリスヒドロキシメチルアミノペンタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサエチロールメラミン、テトラメチロールベンゾグアナミン、テトラエチロールベンゾグアナミンが例示できる。   Examples of the trihydric or higher polyhydric alcohol include glycerin, diglycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, trishydroxymethylaminopentane, pentaerythritol, dipentaerythritol, hexamethylolmelamine, hexaethylolmelamine, tetramethylolbenzoguanamine. And tetraethylol benzoguanamine.

なかでも多価アルコールとしては、2価アルコール又は3価アルコールが好ましく、2価アルコールがより好ましく、脂肪族ジオールが特に好ましい。また、少なくとも一つの水酸基を分子末端に有するものが好ましく、すべての水酸基を分子末端に有するものがより好ましく、特に好ましいものとして、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ポリエチレングリコールが例示できる。   Among these, as the polyhydric alcohol, a dihydric alcohol or a trihydric alcohol is preferable, a dihydric alcohol is more preferable, and an aliphatic diol is particularly preferable. Further, those having at least one hydroxyl group at the molecular end are preferred, those having all hydroxyl groups at the molecular end are more preferred, and particularly preferred are 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, and polyethylene glycol. It can be illustrated.

また上記以外にも、前記多価アルコールの複数の水酸基がヒドロキシカルボン酸のカルボキシ基とエステル結合したものも、多価アルコールとして使用できる。すなわち、本発明において形成される反応中間体に相当するものを、反応開始当初から原料として使用しても良い。このような多価アルコールとしては、ヒドロキシ脂肪酸トリグリセリドが例示できる。例えば、ヒマシ油に主要成分として含まれるヒドロキシ脂肪酸トリグリセリドは、通常、全脂肪酸残基中、リシノール酸残基の割合が80〜90%程度であることが知られており、リシノール酸トリグリセリドが豊富にふくまれている。そこで、ヒマシ油を原料の多価アルコールとして使用することもできる。   In addition to the above, those in which a plurality of hydroxyl groups of the polyhydric alcohol are ester-bonded to a carboxy group of hydroxycarboxylic acid can be used as the polyhydric alcohol. That is, what corresponds to the reaction intermediate formed in the present invention may be used as a raw material from the beginning of the reaction. An example of such a polyhydric alcohol is hydroxy fatty acid triglyceride. For example, it is known that hydroxy fatty acid triglyceride contained in castor oil as a main component usually has a ratio of ricinoleic acid residues of about 80 to 90% in all fatty acid residues, and is rich in ricinoleic acid triglycerides. It is included. Therefore, castor oil can also be used as a raw material polyhydric alcohol.

本発明において多価アルコールは、一種を単独で使用しても良いし、二種以上を併用しても良い。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は、目的に応じて適宜選択し得る。   In this invention, a polyhydric alcohol may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio can be appropriately selected according to the purpose.

本発明においては、上記のクチナーゼ、ヒドロキシカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸エステル及び多価アルコール以外に、本発明の効果を妨げない範囲内において、必要に応じて他の成分の存在下において反応を行っても良い。   In the present invention, in addition to the above cutinase, hydroxycarboxylic acid, hydroxycarboxylic acid ester and polyhydric alcohol, the reaction is carried out in the presence of other components as necessary within the range not impeding the effects of the present invention. Also good.

<その他反応条件>
ヒドロキシカルボン酸又はそのエステルと多価アルコールとの使用量の比率は、これらの種類に応じて適宜選択すれば良い。例えば、ヒドロキシカルボン酸中のカルボキシ基及び水酸基の数、又はヒドロキシカルボン酸エステル中のエステルの数及び水酸基の数、並びに多価アルコール中の水酸基の数を考慮して選択すると良い。例えば、カルボキシ基及び水酸基を一つずつ有するヒドロキシカルボン酸と2価アルコールとを反応させる場合には、ヒドロキシカルボン酸を2価アルコールの3〜12倍モル量用いることが好ましく、5〜10倍モル量用いることがより好ましく、6〜8倍モル量用いることが特に好ましく、6.5〜7.5倍モル量用いることが最も好ましい。エステル結合及び水酸基を一つずつ有するヒドロキシカルボン酸エステルと2価アルコールとを反応させる場合も、ヒドロキシカルボン酸エステルを、上記ヒドロキシカルボン酸と同様の量だけ用いるのが好ましい。
<Other reaction conditions>
What is necessary is just to select suitably the ratio of the usage-amount of hydroxycarboxylic acid or its ester, and a polyhydric alcohol according to these kind. For example, the number of carboxy groups and hydroxyl groups in the hydroxycarboxylic acid, or the number of esters and hydroxyl groups in the hydroxycarboxylic acid ester, and the number of hydroxyl groups in the polyhydric alcohol may be selected. For example, when a hydroxycarboxylic acid having one carboxy group and one hydroxyl group is reacted with a dihydric alcohol, the hydroxycarboxylic acid is preferably used in an amount of 3 to 12 times the amount of the dihydric alcohol. It is more preferable to use the amount, particularly preferably 6 to 8 times the molar amount, and most preferably 6.5 to 7.5 times the molar amount. Also in the case of reacting a hydroxycarboxylic acid ester having one ester bond and one hydroxyl group with a dihydric alcohol, it is preferable to use the hydroxycarboxylic acid ester in the same amount as the hydroxycarboxylic acid.

クチナーゼの使用量は特に限定されないが、ヒドロキシカルボン酸及びそのエステルと多価アルコールとの使用量の合計に対して、0.5〜20質量%であることが好ましく、0.5〜10質量%であることがより好ましく、1〜6質量%であることが特に好ましく、2〜5質量%であることが最も好ましい。   The amount of cutinase used is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 20% by mass, and preferably 0.5 to 10% by mass with respect to the total amount of hydroxycarboxylic acid and its ester and polyhydric alcohol used. It is more preferable that it is 1-6 mass%, and it is most preferable that it is 2-5 mass%.

反応溶媒は、使用する原料の組み合わせ等に応じて適宜選択し得る。例えば、原料としてヒドロキシカルボン酸を使用した場合には、反応の進行に伴い水が生成するが、この水は、エステルの加水分解反応を抑制するために反応系中から除去することが好ましく、反応溶媒としてトルエン、キシレン等の高沸点溶媒を使用し、減圧下で溶媒を留去しながら反応を行えば、共沸脱水でき好適である。   The reaction solvent can be appropriately selected according to the combination of raw materials used. For example, when hydroxycarboxylic acid is used as a raw material, water is generated as the reaction proceeds, and this water is preferably removed from the reaction system in order to suppress the ester hydrolysis reaction. If a high-boiling solvent such as toluene or xylene is used as the solvent and the reaction is carried out while distilling off the solvent under reduced pressure, azeotropic dehydration is preferable.

また本発明においては、例えば、反応温度において少なくとも原料の一部が液状となる場合などは、反応溶媒を使用することなく反応を行うこともできる。   In the present invention, for example, when at least a part of the raw material is in a liquid state at the reaction temperature, the reaction can be performed without using a reaction solvent.

反応は、反応溶媒の有無によらず減圧下で行うことが好ましい。ヒドロキシカルボン酸を使用した場合には、反応進行に伴い水が生成し、ヒドロキシカルボン酸エステルを使用した場合には、反応進行に伴いアルコールが生成するが、これら水やアルコールは、ポリエステルの分解反応を起こす可能性があるため、反応系から除去することが好ましい。反応を減圧下で行うことで、これら水やアルコールを容易に除去できる。
減圧時の反応系内の圧力は特に限定されないが、好ましくは5000Pa以下、より好ましくは2500Pa以下とすると良い。
この場合、当初は常圧下で反応を行い、減圧は反応開始から好ましくは5〜60分後、より好ましくは10〜50分後、特に好ましくは20〜40分後、最も好ましくは25〜35分後から行うと良い。
The reaction is preferably performed under reduced pressure regardless of the presence or absence of a reaction solvent. When hydroxycarboxylic acid is used, water is generated as the reaction progresses, and when hydroxycarboxylic acid ester is used, alcohol is generated as the reaction proceeds. It is preferable to remove from the reaction system. By performing the reaction under reduced pressure, these water and alcohol can be easily removed.
The pressure in the reaction system at the time of depressurization is not particularly limited, but is preferably 5000 Pa or less, more preferably 2500 Pa or less.
In this case, the reaction is initially performed under normal pressure, and the reduced pressure is preferably 5 to 60 minutes after the start of the reaction, more preferably 10 to 50 minutes, particularly preferably 20 to 40 minutes, and most preferably 25 to 35 minutes. It should be done later.

反応を減圧下で行う場合には、反応系内に不活性ガスを供給しながら反応を行うのが好ましい。ここで、不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウムが例示できる。
不活性ガスの供給量は特に限定されないが、反応器容量1L当りの供給量として、好ましくは0.01〜0.50L/min、より好ましくは0.05〜0.10L/minとすると良い。
When the reaction is carried out under reduced pressure, it is preferable to carry out the reaction while supplying an inert gas into the reaction system. Here, examples of the inert gas include nitrogen, argon, and helium.
The supply amount of the inert gas is not particularly limited, but the supply amount per liter of the reactor volume is preferably 0.01 to 0.50 L / min, more preferably 0.05 to 0.10 L / min.

反応温度は、使用する原料や、反応溶媒の使用の有無、使用する場合にはその種類等に応じて適宜調整すれば良い。
例えば、ヒドロキシカルボン酸又はそのエステルが液状である場合には、20〜80℃であることが好ましく、30〜70℃であることがより好ましく、40〜60℃であることが特に好ましい。
一方、ヒドロキシカルボン酸又はそのエステルが固形状である場合には、反応開始当初は、融点以上で反応させることが好ましく、この時の反応温度は、その融点にもよるが、通常40〜80℃であることが好ましい。このような温度で反応させた後は、反応液が流動性を有する範囲内において反応温度を低下させても良いし、反応温度を変えずに反応を継続しても良い。反応温度を低下させる場合には、例えば、上記のヒドロキシカルボン酸又はそのエステルが液状である場合に例示した温度範囲内に収まる様に反応温度を低下させるのが好ましい。反応温度を低下させる時期は、反応の進度に応じて判断すれば良いが、通常は反応開始から5〜36時間後が好ましく、10〜30時間後がより好ましく、15〜30時間後がより好ましく、20〜25時間後が最も好ましい。
What is necessary is just to adjust reaction temperature suitably according to the raw material to be used, the presence or absence of the use of a reaction solvent, and the kind, when using.
For example, when the hydroxycarboxylic acid or ester thereof is liquid, it is preferably 20 to 80 ° C, more preferably 30 to 70 ° C, and particularly preferably 40 to 60 ° C.
On the other hand, when the hydroxycarboxylic acid or its ester is in a solid form, it is preferable to carry out the reaction at a melting point or higher at the beginning of the reaction. The reaction temperature at this time depends on the melting point, but usually 40 to 80 ° C It is preferable that After the reaction at such a temperature, the reaction temperature may be lowered within the range in which the reaction solution has fluidity, or the reaction may be continued without changing the reaction temperature. When the reaction temperature is lowered, for example, the reaction temperature is preferably lowered so as to be within the temperature range exemplified when the hydroxycarboxylic acid or ester thereof is in a liquid state. The timing for lowering the reaction temperature may be determined according to the progress of the reaction, but usually 5 to 36 hours after the start of the reaction is preferable, 10 to 30 hours are more preferable, and 15 to 30 hours are more preferable. Most preferably after 20 to 25 hours.

反応時間もその他の反応条件に応じて適宜調整すれば良いが、例えば、上記のような好ましい反応温度で反応を行う場合には、100時間以下が好ましく、70時間以下がより好ましく、50時間以下が特に好ましい。   The reaction time may be appropriately adjusted according to other reaction conditions. For example, when the reaction is carried out at the preferred reaction temperature as described above, it is preferably 100 hours or shorter, more preferably 70 hours or shorter, and 50 hours or shorter. Is particularly preferred.

反応の進行は、例えば、酸価(AN)を測定することで追跡できる。本発明においては、酸価(AN)が好ましくは5以下、より好ましくは3以下、特に好ましくは1以下となるように、反応条件を調整すると良い。本発明においては、クチナーゼの触媒活性が高いので、酸価(AN)を1以下とすることが可能である。そして通常、酸価(AN)が低くなるほど、より高分子量のポリエステルポリオールが得られる。   The progress of the reaction can be followed, for example, by measuring the acid value (AN). In the present invention, the reaction conditions may be adjusted so that the acid value (AN) is preferably 5 or less, more preferably 3 or less, and particularly preferably 1 or less. In the present invention, since the catalytic activity of cutinase is high, the acid value (AN) can be 1 or less. In general, the lower the acid value (AN), the higher the molecular weight polyester polyol.

反応終了後は、ろ過等により触媒を除去することで、目的とするポリエステルポリオールが得られる。そして、適宜必要に応じて、洗浄、濃縮、精製等の後処理を行っても良い。   After completion of the reaction, the desired polyester polyol is obtained by removing the catalyst by filtration or the like. And you may perform post-processing, such as washing | cleaning, concentration, and refinement | purification as needed.

本発明によれば、クチナーゼの触媒活性が高いので、穏やかな反応条件下で反応を速やかに行うことができ、例えば、ウレタン樹脂の製造原料として好適な高分子量のポリエステルポリオールを高収率で得られる。具体的には、ポリスチレン標準による計算で、質量平均分子量(Mw)が1000〜5000、数平均分子量(Mn)が1000〜4000、分散度(Mw/Mn)が1.2〜2.0程度のポリエステルポリオールが好適に得られる。   According to the present invention, since the catalytic activity of cutinase is high, the reaction can be carried out rapidly under mild reaction conditions. For example, a high molecular weight polyester polyol suitable as a raw material for producing urethane resins can be obtained in high yield. It is done. Specifically, the mass average molecular weight (Mw) is 1000 to 5000, the number average molecular weight (Mn) is 1000 to 4000, and the dispersity (Mw / Mn) is about 1.2 to 2.0 by calculation based on polystyrene standards. A polyester polyol is preferably obtained.

本発明の製造方法において、多価アルコールを使用しないこと以外は、上記のポリエステルポリオールの製造方法と同様の方法で、ヒドロキシカルボン酸を単独重縮合させることで、ポリエステルを製造することもできる。   In the production method of the present invention, a polyester can also be produced by single polycondensation of a hydroxycarboxylic acid in the same manner as in the production method of the above polyester polyol except that no polyhydric alcohol is used.

以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
[実施例1]
クリプトコッカス エスピー エス−2由来のクチナーゼを多孔質のアクリルビーズ状の固相単体(Lewatit OC1600、ランクセス社製)に物理吸着させた固定化クチナーゼを調製した。
次いで、冷却トラップを介して一方を減圧ポンプと結合し、他方を減圧ゲージと結合した三方コック、及びガス流量制御コントローラーに結合した不活性気体導入管を取り付けた三ツ口フラスコに、リシノール酸253.6質量部、1,4−ブタンジオール10.9質量部、前記固定化クチナーゼ7.9質量部(モノマー全量に対し3質量%)を入れ、油浴にて45℃に加温した。そして、攪拌羽根を取り付けた機械式攪拌器を用いて約250rpmで攪拌しながら反応を行った。反応開始より30分後、反応系内を2500Paに減圧し、かつ不活性気体として窒素を0.05L/minで供給した。反応開始より30分経過後から脱水が顕著に観測された。反応開始より7時間後、反応系内を1500Paにまで減圧して反応を継続した。反応追跡は酸価(AN)測定により行った。反応開始より48時間後、反応系内の減圧および窒素の供給を停止し、得られた粘調な液体を、アドバンテック社製生産用濾紙(No.28−3)を使用して濾過することにより、固定化酵素を濾別した。これにより、室温にて黄色粘稠液体のポリエステルポリオール樹脂が得られた。このポリエステルポリオール樹脂の性状を以下に示す。また、反応の追跡結果を図1に示す。図1中、横軸は反応時間を、縦軸は酸価(AN)を示す。
水酸基価(OHv);31.9
酸価(AN);0.96
GPCによる分子量分析結果(ポリスチレン標準による計算結果);Mn3260、Mw4440、Mw/Mn1.36
粘度(25℃);1035 mPa・s
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
[Example 1]
An immobilized cutinase was prepared by physically adsorbing Cryptococcus sp-2 cutinase on a porous acrylic bead-like solid phase simple substance (Lewatit OC1600, LANXESS).
Subsequently, ricinoleic acid 253.6 was attached to a three-necked flask equipped with a three-way cock connected to one of the vacuum pumps through the cooling trap and the other connected to the vacuum gauge, and an inert gas introduction tube connected to the gas flow rate controller. Part by weight, 10.9 parts by weight of 1,4-butanediol, and 7.9 parts by weight of the immobilized cutinase (3% by weight based on the total amount of monomers) were added and heated to 45 ° C. in an oil bath. And reaction was performed, stirring at about 250 rpm using the mechanical stirrer which attached the stirring blade. 30 minutes after the start of the reaction, the pressure in the reaction system was reduced to 2500 Pa, and nitrogen was supplied as an inert gas at 0.05 L / min. Dehydration was remarkably observed after 30 minutes from the start of the reaction. Seven hours after the start of the reaction, the reaction system was decompressed to 1500 Pa and the reaction was continued. The reaction was traced by acid value (AN) measurement. 48 hours after the start of the reaction, the pressure reduction in the reaction system and the supply of nitrogen were stopped, and the resulting viscous liquid was filtered using a production filter paper (No. 28-3) manufactured by Advantech. The immobilized enzyme was filtered off. Thereby, the polyester polyol resin of yellow viscous liquid was obtained at room temperature. The properties of this polyester polyol resin are shown below. Moreover, the tracking result of reaction is shown in FIG. In FIG. 1, the horizontal axis represents the reaction time, and the vertical axis represents the acid value (AN).
Hydroxyl value (OHv); 31.9
Acid value (AN); 0.96
Molecular weight analysis result by GPC (calculation result by polystyrene standard); Mn 3260, Mw 4440, Mw / Mn 1.36
Viscosity (25 ° C.); 1035 mPa · s

[実施例2]
リシノール酸に代わり高純度リシノール酸(リシノレイン酸HP、小倉合成工業株式会社製)を用いたこと以外は実施例1と同様に反応を行った。得られたポリエステルポリオール樹脂の性状を以下に示す。
水酸基価(OHv);53.7
酸価(AN);0.21
GPCによる分子量分析結果(ポリスチレン標準による計算結果);Mn3110、Mw4360、Mw/Mn1.40
[Example 2]
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that high-purity ricinoleic acid (ricinoleic acid HP, manufactured by Ogura Gosei Kogyo Co., Ltd.) was used instead of ricinoleic acid. The property of the obtained polyester polyol resin is shown below.
Hydroxyl value (OHv); 53.7
Acid value (AN); 0.21
Molecular weight analysis result by GPC (calculation result by polystyrene standard); Mn3110, Mw4360, Mw / Mn1.40

[実施例3]
リシノール酸に代わりリシノール酸メチル(K−PON180HP、小倉合成工業株式会社製)209.7質量部、1,6−ヘキサンジオール11.9質量部を用いたこと以外は実施例1と同様に反応を行った。反応追跡は水酸基価(OHv)測定により行った。
得られたポリエステルポリオール樹脂の性状を以下に示す。
水酸基価(OHv);58.6
酸価(AN);0.14
GPCによる分子量分析結果(ポリスチレン標準による計算結果);Mn1480、Mw1960、Mw/Mn1.32
[Example 3]
The reaction was conducted in the same manner as in Example 1 except that 209.7 parts by mass of methyl ricinoleate (K-PON180HP, manufactured by Ogura Gosei Kogyo Co., Ltd.) and 11.9 parts by mass of 1,6-hexanediol were used instead of ricinoleic acid. went. The reaction was traced by measuring the hydroxyl value (OHv).
The property of the obtained polyester polyol resin is shown below.
Hydroxyl value (OHv); 58.6
Acid value (AN); 0.14
Molecular weight analysis result by GPC (calculation result by polystyrene standard); Mn 1480, Mw 1960, Mw / Mn 1.32

[実施例4]
リシノール酸に代わり12−ヒドロキシステアリン酸メチル(ITOHWAX E−210、伊藤製油株式会社製)212.6質量部、1,4−ブタンジオール9.1質量部を用い、反応温度を60℃としたこと以外は実施例1と同様に反応を行った。反応追跡は水酸基価(OHv)測定により行った。反応終了後、室温に放置するとグリース状の半固体状であるポリエステルポリオール樹脂が得られた。得られたポリエステルポリオール樹脂の性状を以下に示す。
水酸基価(OHv);40.3
酸価(AN);0.21
[Example 4]
Instead of ricinoleic acid, 122.6 parts by weight of methyl 12-hydroxystearate (ITOHWAX E-210, manufactured by Ito Oil Co., Ltd.) and 9.1 parts by weight of 1,4-butanediol were used, and the reaction temperature was 60 ° C. The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that. The reaction was traced by measuring the hydroxyl value (OHv). When the reaction was completed, the polyester polyol resin was obtained as a grease-like semisolid when allowed to stand at room temperature. The property of the obtained polyester polyol resin is shown below.
Hydroxyl value (OHv); 40.3
Acid value (AN); 0.21

[実施例5]
1,4−ブタンジオールに代わりヒマシ油75.4質量部、リシノール酸82.9質量部を用いたこと以外は実施例1と同様に反応を行った。得られたポリエステルポリオール樹脂の性状を以下に示す。
水酸基価(OHv);63.7
酸価(AN);3.72
[Example 5]
The reaction was conducted in the same manner as in Example 1 except that 75.4 parts by mass of castor oil and 82.9 parts by mass of ricinoleic acid were used instead of 1,4-butanediol. The property of the obtained polyester polyol resin is shown below.
Hydroxyl value (OHv); 63.7
Acid number (AN); 3.72

[比較例1]
酵素触媒として、クチナーゼに代わり、固定化Candida antarctica由来リパーゼB(ノボザイム435、ノボザイムズジャパン社製)を用いたこと以外は実施例1と同様に反応を行った。その結果、反応開始より2時間後には酸価(AN)110まで反応が進行したが、その後の反応進行は極めて遅く、反応開始より48時間後の酸価は98、96時間後の酸価は80であった。この時の反応の追跡結果を図1に示す。
[Comparative Example 1]
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that immobilized Candida antarctica-derived lipase B (Novozyme 435, manufactured by Novozymes Japan) was used as the enzyme catalyst instead of cutinase. As a result, the reaction progressed to the acid value (AN) 110 after 2 hours from the start of the reaction, but the subsequent reaction progress was extremely slow. The acid value after 48 hours from the start of the reaction was 98, and the acid value after 96 hours was 80. The results of tracking the reaction at this time are shown in FIG.

[比較例2]
酵素触媒として、クチナーゼに代わり、固定化Burkholderia cepacia由来リパーゼ(リパーゼPSC−II、天野エンザイム社製)を用いたこと以外は実施例1と同様に反応を行った。その結果、反応開始より25時間後の酸価(AN)は82であった。反応の進行が遅く、反応開始より72時間まで反応を行ったが酸価(AN)は30であった。この時の反応の追跡結果を図1に示す。
[Comparative Example 2]
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that immobilized Burkholderia cepacia lipase (lipase PSC-II, manufactured by Amano Enzyme) was used instead of cutinase as the enzyme catalyst. As a result, the acid value (AN) 25 hours after the start of the reaction was 82. The progress of the reaction was slow, and the reaction was continued for 72 hours from the start of the reaction, but the acid value (AN) was 30. The results of tracking the reaction at this time are shown in FIG.

[比較例3]
実施例1と同様の反応器に、アジピン酸146.1質量部、1,4−ブタンジオール100.6質量部、固定化クチナーゼ12.3質量部(モノマー全量に対し5質量%)を入れ、油浴にて45℃に加温した。攪拌羽根を取り付けた機械式攪拌器を用いて約250rpmで攪拌しながら反応を行った。反応開始より30分後、反応系内を2500Paに減圧し、かつ不活性気体として窒素を0.05L/minで供給した。反応はほとんど進行せず、反応開始より30時間後の酸価は230であった。その後、55時間まで反応を行ったが酸価は220であった。
比較例3から、クチナーゼを酵素触媒に用いてジカルボン酸とグリコールからのポリエステル製造においては、反応初期に水の添加が必要であることが確認された。
[Comparative Example 3]
In the same reactor as in Example 1, 146.1 parts by weight of adipic acid, 100.6 parts by weight of 1,4-butanediol, 12.3 parts by weight of immobilized cutinase (5% by weight based on the total amount of monomers) Warm to 45 ° C. in an oil bath. The reaction was carried out while stirring at about 250 rpm using a mechanical stirrer equipped with a stirring blade. 30 minutes after the start of the reaction, the pressure in the reaction system was reduced to 2500 Pa, and nitrogen was supplied as an inert gas at 0.05 L / min. The reaction hardly proceeded, and the acid value 30 hours after the start of the reaction was 230. Thereafter, the reaction was continued up to 55 hours, but the acid value was 220.
From Comparative Example 3, it was confirmed that in the production of polyester from dicarboxylic acid and glycol using cutinase as an enzyme catalyst, it was necessary to add water at the beginning of the reaction.

[実施例6]
実施例1と同様の方法で反応を行った。この間、反応の追跡を行い、酸価(AN)が114、50、11及び0.9の各段階における反応液をGPCにより分析した。その結果を図2に示す。図2中、横軸は保持時間を、縦軸はピーク強度を示す。なお、図2においては、比較対象としてリシノール酸及び1,4−ブタンジオールのチャートもあわせて示した。
図2から明らかなように、酸価(AN)が114という反応初期の段階で、既に1,4−ブタンジオールのピークが消失しており、リシノール酸中の水酸基よりも1,4−ブタンジオール中の水酸基が優先的に反応することが確認された。そして反応の進行とともにリシノール酸のピークが消失し、ポリエステルポリオールに相当する高分子量の生成物を示すピークの強度が強くなることが確認された。
[Example 6]
The reaction was performed in the same manner as in Example 1. During this time, the reaction was traced, and the reaction solution at each stage having an acid value (AN) of 114, 50, 11 and 0.9 was analyzed by GPC. The result is shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis represents the retention time, and the vertical axis represents the peak intensity. In FIG. 2, charts of ricinoleic acid and 1,4-butanediol are also shown for comparison.
As is clear from FIG. 2, the peak of 1,4-butanediol has already disappeared at the initial stage of the reaction with an acid value (AN) of 114, and 1,4-butanediol is more than the hydroxyl group in ricinoleic acid. It was confirmed that the hydroxyl groups in them react preferentially. It was confirmed that the peak of ricinoleic acid disappeared with the progress of the reaction, and the intensity of the peak indicating a high molecular weight product corresponding to the polyester polyol was increased.

[実施例7、比較例4〜5]
実施例1、比較例1〜2と同様の方法で反応を行った(実施例7−クチナーゼ、比較例4−Candida antarctica由来リパーゼB、比較例5−Burkholderia cepacia由来リパーゼ)。そして、実施例7は反応時間48時間、比較例4は反応時間48時間、比較例5は反応時間72時間における生成物をそれぞれGPCにより分析した。その結果を図3に示す。図3中、横軸は保持時間を、縦軸はピーク強度を示す。なお、図3においては、比較対象としてリシノール酸及び1,4−ブタンジオールのチャートもあわせて示した。
図3から明らかなように、実施例7では、リシノール酸及び1,4−ブタンジオールのピークは観測されず、十分に反応が進行しており、ポリエステルポリオールが生成していることが確認された。
一方、比較例4では、高分子量の生成物のピークは観測されず、ポリエステルポリオールが生成していないことが確認された。そして、1,4−ブタンジオールのピークが消失していることから、1,4−ブタンジオール中の水酸基とリシノール酸中のカルボキシ基とのエステル化反応は進行しているものと推測され、これは反応の進行が酸価(AN)100程度で停止していることからも支持された。
また、比較例5では、1,4−ブタンジオールのピークが消失し、リシノール酸のピーク及び高分子量の生成物のピークが観測されたことから、リシノール酸中の水酸基よりも1,4−ブタンジオール中の水酸基が優先的に反応すること、反応が完結せずにリシノール酸が残存していることが確認された。これは反応の進行が酸価(AN)30程度で停止していることからも支持された。
[Example 7, Comparative Examples 4 to 5]
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 (Example 7-cutinase, Comparative Example 4-Candida antarctica lipase B, Comparative Example 5-Burkholderia cepacia lipase). In Example 7, the reaction time was 48 hours, in Comparative Example 4 the reaction time was 48 hours, and in Comparative Example 5, the reaction time was 72 hours. The result is shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents the retention time, and the vertical axis represents the peak intensity. In FIG. 3, charts of ricinoleic acid and 1,4-butanediol are also shown for comparison.
As is clear from FIG. 3, in Example 7, the peaks of ricinoleic acid and 1,4-butanediol were not observed, and it was confirmed that the reaction was sufficiently advanced and the polyester polyol was produced. .
On the other hand, in Comparative Example 4, no high molecular weight product peak was observed, and it was confirmed that no polyester polyol was produced. And since the peak of 1,4-butanediol has disappeared, it is presumed that the esterification reaction between the hydroxyl group in 1,4-butanediol and the carboxy group in ricinoleic acid has progressed. Was supported by the fact that the progress of the reaction stopped at an acid value (AN) of about 100.
In Comparative Example 5, the peak of 1,4-butanediol disappeared, and the peak of ricinoleic acid and the product of high molecular weight were observed, so that 1,4-butane was more than the hydroxyl group in ricinoleic acid. It was confirmed that the hydroxyl group in the diol preferentially reacted and that the reaction was not completed and ricinoleic acid remained. This was supported by the fact that the progress of the reaction stopped at an acid value (AN) of about 30.

本発明は、ポリエステルポリオール及びウレタン樹脂の製造に利用可能である。   The present invention can be used for the production of polyester polyols and urethane resins.

実施例1、比較例1及び2における反応の追跡結果を示すグラフである。It is a graph which shows the tracking result of the reaction in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. 実施例6における反応の追跡結果を示すGPCチャートである。10 is a GPC chart showing a reaction tracking result in Example 6. 実施例7、比較例4〜5における生成物の分析結果を示すGPCチャートである。It is a GPC chart which shows the analysis result of the product in Example 7 and Comparative Examples 4-5.

Claims (4)

クリプトコッカス(Cryptococcus)属に属する酵母由来のクチナーゼの存在下で、ヒドロキシカルボン酸又はそのエステルと多価アルコールとを反応させることを特徴とするポリエステルポリオールの製造方法。   A process for producing a polyester polyol, comprising reacting a hydroxycarboxylic acid or an ester thereof with a polyhydric alcohol in the presence of a cutinase derived from a yeast belonging to the genus Cryptococcus. 前記ヒドロキシカルボン酸又はそのエステル中の水酸基が2級水酸基である請求項1に記載のポリエステルポリオールの製造方法。   The method for producing a polyester polyol according to claim 1, wherein the hydroxyl group in the hydroxycarboxylic acid or ester thereof is a secondary hydroxyl group. 前記ヒドロキシカルボン酸、又はそのエステルのヒドロキシカルボン酸残基の炭素数が15以上である請求項1又は2に記載のポリエステルポリオールの製造方法。   The method for producing a polyester polyol according to claim 1 or 2, wherein the hydroxycarboxylic acid residue of the hydroxycarboxylic acid or ester thereof has 15 or more carbon atoms. 前記クチナーゼが固相担体に固定化されている請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリエステルポリオールの製造方法。   The method for producing a polyester polyol according to any one of claims 1 to 3, wherein the cutinase is immobilized on a solid phase carrier.
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