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《化学法合成生物完全降解塑料PHB及单体3_羟基丁酸的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第14卷第1期山东科学Vol114No112001年3月SHANDONGSCIENCEMar12001文章编号:100224026(2001)0120043207·综述·化学法合成生物完全降解塑料PHB及单体32羟基丁酸的研究进展112王加宁,马沛生,杨合同(11天津大学化工学院有机化工与高分子材料系,天津300072;21山东省科学院生物研究所,山东济南250014)摘要:本文介绍了新型生物降解塑料PHB的应用前景,重点报道了采用化学法合成32羟基丁酸和PHB的各种工艺路线,提出了一种采用乙醛为
2、原料制备32羟基丁酸,并以32羟基丁酸乙酯为原料制备PHB的化学合成法的新的工艺路线。关键词:聚羟基丁酸酯;32羟基丁酸;化学合成;生物降解塑料中图分类号:TQ32212文献标识码:A由于塑料具有质轻、防水、强度高、耐腐蚀、易加工等优良特性,因此广泛应用于国民经济各个领域。塑料的产量和用量不断增加,随之出现的问题是废弃塑料量也不断增加。废弃塑料特别是塑料地膜、垃圾袋、购物袋、餐具、食品包装袋、杂品和工业品包装袋等一次性塑料废弃物,污染农田、旅游胜地、海岸港口、缠绕海洋生物,废弃塑料造成的“白色污[
3、1]染”日益严重。降解塑料具有下述有利于环境的优点:(1)可快速制成堆肥回归大自然;(2)因降解而使体积减少,从而延长填埋场地的使用寿命和使填埋地稳定;(3)焚烧时的发热量减少;(4)减少因随意丢弃造成的对野生动物的危害。因此研究开发降解塑料是治理“白色污染”的有效途径。聚羟基丁酸酯(PHB)是一种生物可完全降解的新型塑料,其应用包括生产快餐盒、地膜及包装材料等一次性用品,更重要的是可应用于医学、光电子化学、[2]精细化工等高新技术行业,在高新技术和高附加值领域市场广阔。1PHB的来源及性质[3]
4、1925年Lemoigne首先发现了聚羟基丁酸酯(PHB),70年代初对PHB进行冷冻蚀[4]刻处理时,得知此类物质具有天然塑性,从此掀起了研究PHB的高潮。十九世纪二十年[5]代至今已发现包括光能和化能自养及异养菌计65种中的许多微生物均能产生PHB,[6][7]主要微生物有产碱杆菌属(Alcaligenes),假单细胞菌属(Pseudomonas),甲基营养菌[8][9][10]属(Methylotrophs),固氮菌属(Azotobacter)和红螺菌属(Rhodospirillum)等。生
5、理收稿日期:2000212228作者简介:王加宁(19662),男,山东荣成人,在读博士,助理研究员,主要从事有机化工方面的研究。©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net·44·山东科学2001年[11]学研究表明,PHB是细胞内一种内源性贮藏物质,当环境中营养缺乏时,PHB可作为营养和能量的来源。PHB无论在有氧还是厌氧条件下都易被微生物消化吸收,可被
6、完全生物降解。PHB是一种耐热的聚酯高分子材料,除了具有高分子化合物的基本性质,如质轻、弹性、可塑性、抗射线性等性质外,还具有特殊性能,如压电性,象聚偏二氟乙烯一样,[12]可作音响设备的薄膜、药物缓释控制材料,手术缝合线和人造血管等,不仅不会引起过敏反应,而且在体内缓慢降解而被吸收,也可用作骨骼愈合支架,可促进骨骼生长和愈合;[12,13]生物降解性,作为工程塑料使用,完全降解。由普通的生化法生产PHB,生化法本身的工艺路线和操作条件,决定了其生产周期长、产量低,萃取和精制工艺成本较高,使PHB
7、成本太高,PHB的售价远远高于通用塑料,从而使其应用受到限制。迄今为止,PHB尚无大规模的工业化生产。采用化学法合成PHB,可以克服生化法生产的缺陷,提高PHB的产量,降低生产成本。2聚羟基丁酸酯及32羟基丁酸化学合成路线分析聚羟基丁酸酯及32羟基丁酸化学合成路线有多种,主要是实验室合成方法,下面对现有的实验室合成方法进行综述。211利用化学催化法制备PHB[14]Ohta等报道,双烯酮在催化剂Ru2Cl4[(S)2binap]2·Et3N的作用下进行非对称氢化可制得具有光学活性的B2丁内酯,见图
8、1。B2丁内酯在催化剂作用下能开环聚合制得聚B2羟基丁酸酯,其反应如图2。B2丁内酯的开环聚合过程有两种方式:一种方式为内酯环中的羰基与氧原子之间的键断裂,即按上述反应式中的a方式进行;另一种方式是内酯环中的B2碳原子与氧原子之图1间的键断裂,能够产生对映体发生外消旋作用。采用ZnEt2öH2O(1∶016)或EAO(ethylaluminoxane)作催化剂,B2丁内酯的聚合主要按a方式进行,且产物中外消旋体很少;但采用AlEt3öH2O(1∶1)作催化剂,反应主要按b方式进行,
