專利名稱：聚羥基鏈烷酸酯共聚物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含新型單元的聚羥基鏈烷酸酯共聚物及利用微生物的其制備方法。
背景技術(shù)：
以前，報道了許多微生物生產(chǎn)聚-3-羥基丁酸(PHB)或其他的PHA、儲存在其菌體內(nèi)(生物降解性塑料手冊，生物降解性塑料研究會編，N.T.S.公司，P178-197(1995))。這些PHA等的微生物產(chǎn)生的聚合物與以往的塑料一樣，可以采用熔融加工等生產(chǎn)各種制品。此外，微生物產(chǎn)生的聚合物，例如，PHA等具有生物降解性，具有借助自然界的微生物完全降解的優(yōu)點。因此，例如，微生物產(chǎn)生的PHA在廢棄時，不會如以往眾多的合成高分子化合物一樣直接殘留在自然環(huán)境中，成為引起污染的主要因素。另外，微生物產(chǎn)生的PHA，一般生物體適合性好，也期待著作為醫(yī)療用軟質(zhì)部件材料等的應(yīng)用。
眾所周知，該微生物產(chǎn)生的PHA，根據(jù)其生產(chǎn)用的微生物的種類，及培養(yǎng)基組成，培養(yǎng)條件等的不同，可以成為各種各樣的組成及結(jié)構(gòu)。以前，主要從PHA物性改進的觀點考慮，探索研究了微生物產(chǎn)生的PHA的組成或結(jié)構(gòu)的控制。
作為以研究微生物產(chǎn)生的PHA的組成或結(jié)構(gòu)控制為目的的課題，近年，用微生物生產(chǎn)單元中有芳香環(huán)的PHA的研究相當活躍。
Makromol.Chem.，191，1957-1965(1990)及Macromolecules，24，5256-5260(1991)中，報道了5-苯基戊酸為底物、食油假單胞菌(Pseudomonas oleovorans)生產(chǎn)含3-羥基-5-苯基戊酸為單元的PHA。Macromolecules，29，1762-1766(1996)中，報道了5-(對-甲苯基)戊酸為底物、食油假單胞菌生產(chǎn)含3-羥基-5-(對-甲苯基)戊酸單元的PHA。另外，Macromolecules，32，2889-2895(1999)中，報道了以5-(2，4-二硝基苯基)戊酸為底物、食油假單胞菌生產(chǎn)含3-羥基-5-(2，4-二硝基苯基)戊酸單元，及3-羥基-5-(對-硝基苯基)戊酸單元的PHA。此外，Macromol.Chem.Phys.，195，1665-1672(1994)中，報道了11-苯氧基十一烷酸為底物、食油假單胞菌生產(chǎn)含3-羥基-5-苯氧基戊酸單元和3-羥基-9-苯氧基壬酸單元的PHA共聚物。
特許第2989175號說明書，公開了由3-羥基-5-(一氟苯氧基)戊酸酯(3H5(MFP)P)單元、或3-羥基-5-(二氟苯氧基)戊酸酯(3H5(DFP)P)單元組成的均聚物；至少含有3H5(MFP)P單元或3H5(DFP)P單元的共聚物；能生產(chǎn)這些聚合物的惡臭假單胞菌(Pseudomonasputida)菌；用假單胞菌屬生產(chǎn)前述聚合物方法的發(fā)明。此外，作為其發(fā)明的效果，還記載了將有取代基的長鏈脂肪酸資源化、可以合成含有側(cè)鏈末端有1至2個氟原子取代的苯氧基單元的聚合物，另外，這樣的聚合物熔點高，不僅保持良好的加工性，而且還可賦予立體規(guī)整性、疏水性。
除了這樣的構(gòu)成單元中芳香環(huán)上有帶氟取代基的氟取代芳香環(huán)基的PHA以外，也進行了構(gòu)成單元中芳香環(huán)上有氰基或硝基取代的取代芳香環(huán)基的PHA的研究。
Can.J.Microbiol.，41，32-43(1995)及Polymer International，39，205-213(1996)中，報道了用食油假單胞菌ATCC29347及惡臭假單胞菌KT2442，以辛酸與6-(對-氰基苯氧基)己酸或6-(對-硝基苯氧基)己酸為底物、生產(chǎn)含3-羥基-6-(對-氰基苯氧基)己酸或3-羥基-6-(對-硝基苯氧基)己酸作為單體單元的PHA。
這些含有具有環(huán)上帶取代基的芳香環(huán)單元的PHA，據(jù)稱玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高、加工性也好，不僅保持芳香環(huán)所帶來的聚合物性能，而且也具有芳香環(huán)上存在的取代基帶來的新的功能，成為多功能的PHA。
而，另一方面，以含有側(cè)鏈上有乙烯基的構(gòu)成單元的PHA為基礎(chǔ)，對于生產(chǎn)的聚合物，通過利用前述乙烯基的化學變換在聚合物側(cè)鏈引入任意的官能基以獲得多功能的PHA為目的的研究也相當活躍。
Polymer，41，1703-1709(2000)中，報道了采用食油假單胞菌生產(chǎn)側(cè)鏈有乙烯基的聚酯、通過將聚酯分子內(nèi)的乙烯基氧化而生產(chǎn)側(cè)鏈有羥基的聚酯。
同樣，Macromolecules，31，1480-1486(1998)，報道了用食油假單胞菌生產(chǎn)側(cè)鏈有乙烯基的聚酯、通過將乙烯基環(huán)氧化而生產(chǎn)側(cè)鏈有環(huán)氧基的聚酯。
又，Polymer，40，3787-3793(1999)，報道了把用同樣方法制得的側(cè)鏈有環(huán)氧基的聚合物與己二胺一起加熱而進行交聯(lián)反應(yīng)，對其反應(yīng)和產(chǎn)物進行解析。
另外，Polymer，35，2090-2097(1994)，報道了有關(guān)利用聚酯側(cè)鏈的乙烯基進行聚酯分子內(nèi)的交聯(lián)反應(yīng)的改進聚酯物性的研究。
由以上介紹的以往的研究表明，乙烯基是不飽和烴基、故加成反應(yīng)等中的反應(yīng)性強，而且可進行各種官能基的引入或化學的變換。此外，側(cè)鏈的乙烯基借助聚合物交聯(lián)反應(yīng)，可成為交聯(lián)點。因此，在構(gòu)成PHA的單元內(nèi)有乙烯基，這在考慮聚合物作為功能材料的應(yīng)用方面可以說是非常有用的。
以往報道的這些含有側(cè)鏈上有乙烯基的構(gòu)成單元的聚羥基鏈烷酸酯，就這樣的構(gòu)成單元來講，都是乙烯基在與聚羥基鏈烷酸酯骨架直接連接的側(cè)鏈的烷基鏈的端部進行取代的結(jié)構(gòu)，例如，是3-羥基-ω-乙烯基鏈烷酸型單元。因此，有帶類似末端乙烯基取代的烷基鏈那樣的直鏈狀碳鏈骨架的側(cè)鏈的聚羥基鏈烷酸酯，一般玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或熔點不那么高，在進行熔融加工方面，熱性能不一定好，作為薄膜或加工品等，有良好性能的材料未必多。又，以往報道的含有側(cè)鏈上有乙烯基的構(gòu)成單元的聚羥基鏈烷酸酯等，作為另外的單元，很多情況下成為同時含有側(cè)鏈有直鏈烷基結(jié)構(gòu)的3-羥基鏈烷酸單元的共聚物，該另外的3-羥基鏈烷酸單元的含有比例成為降低加工性的主要原因之一。
因此，如以往所述，含有側(cè)鏈有芳香環(huán)的構(gòu)成單元的聚羥基鏈烷酸酯，由于該芳香環(huán)的緣故，一般顯示出玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高、加工制品性能良好的特色。
即，在開發(fā)具有良好加工性的新型功能性聚合物方面，期望利用含有側(cè)鏈兼具芳香環(huán)和乙烯基的構(gòu)成單元的聚羥基鏈烷酸酯。此外，若還考慮應(yīng)用領(lǐng)域、用途的擴大，期望利用除了含有側(cè)鏈有芳香環(huán)和乙烯基的構(gòu)成單元外，還同時含有可控制聚羥基鏈烷酸酯熱性能等物性的另外的構(gòu)成單元的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。然而，以前，在同一分子中除了含有芳香環(huán)和乙烯基的構(gòu)成單元外、也含可控制熱性能等的物性的另外的構(gòu)成單元的聚羥基鏈烷酸酯共聚物尚未見報道。
本發(fā)明人為解決上述的課題進行潛心研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)作為聚羥基鏈烷酸酯共聚物中含有的結(jié)構(gòu)單元，若采用3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元，則由于其4-乙烯基苯基的苯環(huán)的緣故，可獲得玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高、加工制品性能良好的共聚物，此外，通過成為還含有把含苯基結(jié)構(gòu)，噻吩基結(jié)構(gòu)，環(huán)己基結(jié)構(gòu)的任一種的環(huán)結(jié)構(gòu)的基取代在側(cè)鏈末端的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元的共聚物，可控制所得共聚物的熱性能等的物性。另外，發(fā)現(xiàn)作為4-乙烯基苯基存在的乙烯基，在進行各種官能基的引入或化學的變換時，以及進行聚合物的交聯(lián)反應(yīng)時，可作為反應(yīng)性強的原子團利用。此外，本發(fā)明人確認，(4-乙烯基苯基)鏈烷酸為底物，變換成相應(yīng)的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元，同時，末端取代含有苯基結(jié)構(gòu)，噻吩基結(jié)構(gòu)，環(huán)己基結(jié)構(gòu)的任一種環(huán)結(jié)構(gòu)的基團的、ω-取代鏈烷酸為底物，變換成相應(yīng)的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元，可使能生產(chǎn)該PHA的微生物生產(chǎn)同一分子中含有兩種單元的共聚物，根據(jù)這些一系列的見識從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物是同一分子中含通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元(該單元有多個時的n在各單元中獨立地表示上述的意思)、和通式(2)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元、及通式(3)表示的3-羥基-ω-環(huán)己基鏈烷酸單元中選出的至少一種單元(通式(2)表示的單元有多個時的m及R1，在各單元中獨立地表示所述的意思，通式(3)表示的單元有多個時的k及R2，在各單元中獨立地表示所述的意思)為特征的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。
通式(1) (式中，n表示0～7的整數(shù))。
通式(2) (m是1～8的整數(shù)，R1是含帶有苯基結(jié)構(gòu)或噻吩基結(jié)構(gòu)的任一種環(huán)結(jié)構(gòu)的殘基的基團。)
通式(3) (式中，R2表示環(huán)己基上的取代基，R2表示H原子、CN基、NO2基、鹵原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基，k表示0～8的整數(shù)。)本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯制備方法的一實施方案，是在同一分子中含有由通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元(該單元有多個時的n在各單元中獨立地表示所述的意思。)和通式(19)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元、及通式(3)表示的3-羥基-ω-環(huán)己基鏈烷酸單元中選出的至少一種單元(通式(19)表示的單元有多個時的s及R19，在各單元中獨立地表示所述的意思，通式(3)表示的單元有多個時的k及R2，在各單元中獨立地表示所述的意思)的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的制備方法，通式(1)
(式中，n表示0～7的整數(shù)。)通式(19) (s是1～8的整數(shù)，R19是含帶有苯基結(jié)構(gòu)或噻吩基結(jié)構(gòu)的任一種環(huán)結(jié)構(gòu)殘基的基團。)通式(3) (式中，R2表示環(huán)己基上的取代基，R2表示H原子、CN基、NO2基、鹵原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基，k表示0～8的整數(shù)。)其特征在于，包括下述工序使可由含有(A)下述通式(16)表示的ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸的至少1種，和(B)含有由通式(17)表示的ω-取代鏈烷酸及通式(18)表示的ω-環(huán)己基鏈烷酸中選出的至少1種的成分的原料合成前述聚羥基鏈烷酸酯共聚物的微生物作用于該原料，使該微生物合成前述聚羥基鏈烷酸酯。
(A)通式(16) (式中，p是0～7的整數(shù)。)(B)通式(17) (q表示1～8的整數(shù)，R17表示含帶有苯基結(jié)構(gòu)或噻吩基結(jié)構(gòu)的任一種環(huán)結(jié)構(gòu)殘基的基團。)通式(18) (式中，R18表示H原子、CN基、NO2基、鹵原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基，r是0～8的整數(shù)。)本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯制備方法的另一實施方案，是同一分子中含有由通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元(通式(1)表示的單元有多個時的n在各單元中獨立地表示所述的意思)的至少1種，和通式(2)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元，及通式(3)表示的3-羥基-ω-環(huán)己基鏈烷酸單元中選出的至少1種的單元(通式(2)表示的單元有多個時的m及R1在各單元中獨立地表示所述的意思，通式(3)表示的單元有多個時的k及R2在各單元中獨立地表示所述的意思。)
通式(1) (式中，n表示0～7的整數(shù))通式(2) (m是1～8的整數(shù)，R1是含帶有苯基結(jié)構(gòu)或噻吩基結(jié)構(gòu)的任一種環(huán)結(jié)構(gòu)殘基的基團。)通式(3)
(式中，R2表示環(huán)己基上的取代基，R2表示H原子、CN基、NO2基、鹵原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基，k表示0～8的整數(shù)。)前述R1也含有用下述通式(4’)表示的取代苯基、用(12)表示的未取代或取代苯亞磺?；?13)表示的未取代或取代苯磺酰基中選出的基團的聚羥基鏈烷酸酯的制備方法， (式中，R3’表示COOR4(R4表示H原子、Na原子或K原子)。) (式中，R13表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR14、SO2R15(R14表示H、Na、K、CH3或C2H5，R15表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基。) (式中，R16表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR17、SO2R18(R17表示H、Na、K、CH3或C2H5，R18表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基。)，其特征在于，包括工序(a)和工序(b)中的任一個工序，其中，工序(a)對含有同一分子中含有通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元的2個以上(n在各單元中獨立地表示所述的意思)和通式(19)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元及通式(3)表示的3-羥基-ω-環(huán)己基鏈烷酸單元中選出的至少1種單元(通式(2)表示的單元有多個時的m及R1在各單元中獨立地表示所述的意思，通式(3)表示的單元有多個時的k及R2在各單元中獨立地表示所述的意思。)的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的原料，將該原料的前述通式(1)所示基團的苯基具有的乙烯基的一部分氧化，形成前述通式(4’)表示的基團作為前述R1；通式(1) (式中，n表示0～7的整數(shù)。)通式(19)
(s是1～8的整數(shù)，R19是含具有苯基結(jié)構(gòu)或噻吩基結(jié)構(gòu)的任一種環(huán)結(jié)構(gòu)的殘基的基團。)通式(3) (式中，R2表示環(huán)己基上的取代基，R2表示H原子、CN基、NO2基、鹵原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基，k表示0～8的整數(shù)。)工序(b)以同一分子中含有通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元(通式(1)表示的單元有多個時的n在各單元中獨立地表示所述的意思。)和通式(2)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元及通式(3)表示的3-羥基-ω-環(huán)己基鏈烷酸單元中選出的至少1種的單元(通式(2)表示的單元有多個時的m及R1在各單元中獨立地表示所述的意思，通式(3)表示的單元有多個時的k及R2在各單元中獨立地表示所述的意思。)的聚羥基鏈烷酸酯共聚物作為原料，通式(1)
(式中，n表示0～7的整數(shù)。)通式(2) [m是1～8的整數(shù)，R1表示通式(7)表示的未取代或取代的苯硫基， (式中，R7表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR8、SO2R9(R8表示H、Na、K、CH3、C2H5的任一種，R9表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基。)]通式(3) (式中，R2表示環(huán)己基上的取代基，R2表示H原子、CN基、NO2基、鹵原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基，k表示0～8的整數(shù)。)將該原料的前述通式(7)所示取代基的-S-選擇性地進行氧化而變換成前述通式(12)所示的基或前述通式(13)所示基。
即，本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物是同一分子中含有由上述通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元的至少1種組成的單元成分(i)和由上述通式(2)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元及上述通式(3)表示的3-羥基-ω-環(huán)己基鏈烷酸單元中選出的至少1種組成的單元成分(ii)的共聚物。即，本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物是同一分子中有作為單元成分(i)的上述通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元的至少1種、和作為單元成分(ii)的由上述通式(2)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元與上述通式(3)表示的3-羥基-ω-環(huán)己基鏈烷酸單元中選出的單元的1種以上的共聚物。再者，作為單元成分(i)的單元有多個時，多個的單元可以相同，也可以含有不同的單元。另外，作為單元成分(ii)的單元有多個時，多個的單元可以相同，也可以含有不同的單元。
作為上述通式(2)中的R1，優(yōu)選是由通式(4)表示的未取代或取代苯基；通式(5)表示的未取代或取代苯氧基；通式(6)表示的未取代或取代苯甲?；?；通式(7)表示的未取代或取代苯硫基；通式(8)表示的未取代或取代(苯甲基)硫基；通式(9)表示的2-噻吩基；通式(10)表示的2-噻吩硫基；通式(11)表示的2-噻吩羰基；通式(12)表示的未取代或取代苯亞磺?；?；通式(13)表示的未取代或取代苯磺?；患笆?14)表示的(苯甲基)氧基中選出的基團通式(4) (式中，R3表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、C3H7基、COOR4(R4表示H原子、Na原子、K原子)、CF3基、C2F5基或C3F7基。)通式(5) (式中，R5表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、C3H7基、SCH3基、CF3基、C2F5基或C3F7基)通式(6) (式中，R6表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基。)通式(7) (式中，R7表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR8、SO2R9(R8表示H、Na、K、CH3或C2H5，R9表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基。
通式(8) (式中，R10表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR11、SO2R12(R11表示H、Na、K、CH3或C2H5，R12表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基。)式(9) 式(10)
式(11) 通式(12) (式中，R13表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR14、SO2R15(R14表示H、Na、K、CH3、C2H5，R15表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基。)通式(13) (式中，R16表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR17、SO2R18(R17表示H、Na、K、CH3、C2H5，R18表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基。)式(14) 另外，就本發(fā)明的共聚物來講，優(yōu)選前述通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元是下述式(15)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)戊酸單元的共聚物。此外，本發(fā)明的共聚物中，前述聚羥基鏈烷酸酯共聚物的數(shù)均分子量在，2,000～1,000,000范圍的共聚物，是更優(yōu)選的共聚物。 另外，作為先前所述利用微生物制備本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的方法中的通式(17)及(19)中的R19，優(yōu)選是由通式(20)表示的未取代或取代苯基；上述通式(5)表示的未取代或取代苯氧基；上述通式(6)表示的未取代或取代苯甲酰基；上述通式(7)表示的未取代或取代苯硫基；上述通式(8)表示的未取代或取代(苯基甲基)硫基；上述式(9)表示的2-噻吩基；上述式(10)表示的2-噻吩硫基；上述式(11)表示的2-噻吩羰基；及上述式(14)表示的(苯基甲基)氧基中選出的基團。
通式(20) (式中，R20表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基。)在上述的用微生物的制備方法可優(yōu)選地利用通過用含單體成分組成的原料的培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物使微生物合成前述聚羥基鏈烷酸酯共聚物的方法。
又，作為利用上述通式(1)表示的單元中的苯基上取代的乙烯基的氧化，和/或利用上述通式(7)表示的取代基中的硫基(-S-)的氧化，制備理想構(gòu)成的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的氧化劑，在前述工序(a)及(b)中，每個工序均可使用由高錳酸鹽、重鉻酸鹽、高碘酸鹽、過氧化氫、過碳酸鈉、間氯過苯甲酸、過甲酸及過乙酸中選出的一種以上的氧化劑。
根據(jù)本發(fā)明，在聚羥基鏈烷酸酯共聚物中，可根據(jù)期望的分子設(shè)計引入側(cè)鏈上具有苯基的單元作為構(gòu)成聚羥基鏈烷酸酯共聚物的單元，從而有可能大幅拓寬聚羥基鏈烷酸酯共聚物的用途。例如，可提供具有生物降解性、生物體適合性且確保加工性的新型材料。
圖2表示實施例2獲得的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的1H-NMR譜圖。
圖3表示實施例9獲得的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的1H-NMR譜圖。
圖4表示實施例10獲得的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的1H-NMR譜圖。
圖5表示實施例11獲得的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的1H-NMR譜圖。
圖6表示實施例12獲得的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的1H-NMR譜圖。
圖7表示實施例13獲得的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的1H-NMR譜圖。
如上述，本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物中，作為通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元，其側(cè)鏈的碳鏈長(n的數(shù))可以是單一的，另外，也可以是含有具有多個碳鏈長度的側(cè)鏈的單元。同樣地，作為通式(2)或通式(3)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元，其側(cè)鏈的碳鏈長(m及k的數(shù))可以是單一的，另外，也可以是含有具有多個碳鏈長度的側(cè)鏈的單元。此外，它可以含有通式(2)或通式(3)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸酯單元，所述單元具有選自作為側(cè)鏈末端取代基的苯基結(jié)構(gòu)、噻吩基結(jié)構(gòu)、環(huán)己基結(jié)構(gòu)的共同的環(huán)結(jié)構(gòu)。此外，一個單元可以含有兩個或更多個具有例如苯基結(jié)構(gòu)的環(huán)結(jié)構(gòu)。此外，所述單元還可以含有從苯基結(jié)構(gòu)、噻吩基結(jié)構(gòu)、環(huán)己基結(jié)構(gòu)中選出的不同環(huán)結(jié)構(gòu)。
此外，本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物，可以作為利用微生物由對應(yīng)底物的通式(16)表示的ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸的至少1種組成的單體成分(A)、和通式(17)及通式(18)表示的ω-取代鏈烷酸化合物的至少1種組成的單體成分(B)，生產(chǎn)各自的構(gòu)成單元而成為共聚物的、微生物生產(chǎn)的聚羥基鏈烷酸酯共聚物得到。在用這種微生物生產(chǎn)各構(gòu)成單元的過程中，相對于作為對應(yīng)底物的通式(16)表示的ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸、以及通式(17)或通式(18)表示的ω-取代鏈烷酸化合物，有時不僅生產(chǎn)其鏈烷酸部分的碳數(shù)相同的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元及3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元兩者，而且生產(chǎn)其側(cè)鏈的碳鏈長度縮短了2個碳原子的單元。因此，也包括含有這些附帶生產(chǎn)的相關(guān)構(gòu)成單元的共聚物。再者，用這些微生物生產(chǎn)的本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物，各構(gòu)成單元的叔碳原子(3’-碳原子)是不對稱碳原子，因此，作為光學活性體生產(chǎn)。具體地講，用微生物生產(chǎn)的本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物，各構(gòu)成單元的叔碳原子中的絕對配置成為具有任何R體配置的情況。用這種微生物生產(chǎn)的本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物，由于這種絕對配置導致成為顯示生物降解性的共聚物，其優(yōu)點是這種新材料不僅有生物體適合性，而且拓寬了其應(yīng)用范圍。
本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的制備方法，雖然利用微生物，以上述單體成分(A)及(B)作為原料生產(chǎn)目的共聚物，但其生產(chǎn)通常優(yōu)選在培養(yǎng)基中添加這樣的原料化合物，通過在所述培養(yǎng)基中培養(yǎng)利用的微生物而進行。本發(fā)明聚羥基鏈烷酸酯共聚物制備工序中微生物培養(yǎng)條件的詳細情況如下。
供于微生物培養(yǎng)的培養(yǎng)基，在磷酸緩沖液及銨鹽或硝酸鹽為基本的無機鹽培養(yǎng)基中，加入如以下所述的各種的必要底物及營養(yǎng)素。
生產(chǎn)目的聚羥基鏈烷酸酯用的底物，即，上述單體成分(A)及(B)組成的原料在培養(yǎng)基中的含有比例，相對于培養(yǎng)基分別在0.01％～1％(W/V)的范圍內(nèi)選擇，更優(yōu)選在0.02％～0.2％(W/V)的范圍內(nèi)選擇。
作為微生物繁殖用的碳源，以及聚羥基鏈烷酸酯生產(chǎn)用的能量供給源，上述添加在培養(yǎng)基中的共存底物的濃度，通常相對于培養(yǎng)基選擇0.1％～5％(W/V)的范圍，更優(yōu)選選擇0.2％～2％(W/V)的范圍。即，作為上述共存底物利用的物質(zhì)，可在培養(yǎng)基中添加由肽類，酵母提取物，有機酸及其鹽，氨基酸及其鹽、糖類以及C4～C12的直鏈鏈烷酸及其鹽中選出的至少1種，此時，這些的總量優(yōu)選在成為前述合計濃度的范圍內(nèi)添加。
例如，作為培養(yǎng)基中含的前述肽類，可優(yōu)選使用聚胨。另外，培養(yǎng)基也優(yōu)選是含酵母提取物的培養(yǎng)基。作為有機酸及其鹽，可優(yōu)選使用由丙酮酸、草酰乙酸、檸檬酸、異檸檬酸、氧代戊二酸、琥珀酸、富馬酸、苯果酸、乳酸以及這些有機酸的鹽中選出的至少1種以上的有機酸或其鹽。作為氨基酸或其鹽，可優(yōu)選使用例如，從谷氨酸，天冬氨酸以及這些氨基酸的鹽中選出的至少1種以上的氨基酸或其鹽。作為糖類，可優(yōu)選使用例如，從甘油醛、赤蘚糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、甘油、赤蘚醇、木糖醇、葡糖酸、葡糖醛酸、半乳糖醛酸、麥芽糖、蔗糖、乳糖中選出的至少1種以上的糖類。此外，也可以使用含C4～C12直鏈鏈烷酸或其鹽的培養(yǎng)基。
本發(fā)明的制備方法中，作為微生物培養(yǎng)工序中用的培養(yǎng)基，只要是含磷酸鹽及銨鹽或硝酸鹽等的氮源的無機鹽培養(yǎng)基，則可以利用任何的培養(yǎng)基，在微生物生產(chǎn)PHA的過程中，可通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中的氮源濃度提高PHA的生產(chǎn)性。
培養(yǎng)溫度，只要是利用的微生物菌種可良好繁殖的溫度即可，通常優(yōu)選15℃～37℃，更優(yōu)選20℃～30℃的范圍。
培養(yǎng)只要是液體培養(yǎng)、固體培養(yǎng)等微生物繁殖、生產(chǎn)PHA的培養(yǎng)方法，則可以用任一種培養(yǎng)方法。此外，不論分批培養(yǎng)、分批給料培養(yǎng)、半連續(xù)培養(yǎng)、連續(xù)培養(yǎng)等均沒問題。作為液體分批培養(yǎng)的方式，有在振蕩燒瓶中邊振蕩邊供給氧的方法，用發(fā)酵罐攪拌通氣方式供給氧的方法。
作為在微生物中生產(chǎn)、儲存PHA的方法，除了上述所示方法以外，還有一旦菌體充分繁殖后，把菌體移往類似氯化銨的限制氮源的培養(yǎng)基中，在加入作為目的單元的底物的化合物狀態(tài)下，再進行微生物的培養(yǎng)，作為整體來講，有時提高單位菌體的PHA生產(chǎn)性。
本發(fā)明的制備方法，除了在上述的條件下培養(yǎng)前述微生物，在前述微生物中生產(chǎn)目的共聚物的工序外，還優(yōu)選在所述工序后設(shè)置從培養(yǎng)的微生物細胞中回收微生物產(chǎn)生的、分子中同時含有前述通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元與前述通式(2)或通式(3)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的工序。
本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物，通常儲存在能生產(chǎn)PHA的微生物菌體內(nèi)。作為從該微生物細胞中回收目的PHA的方法，可采用通常使用的方法。例如，采用氯仿、二氯甲烷、丙酮等的有機溶劑的萃取是最簡便的方法，除前述溶劑外，有時也用二噁烷、四氫呋喃、乙腈。另外，在不希望使用有機溶劑的作業(yè)環(huán)境中，也可以采用利用SDS等的表面活性劑處理、利用溶菌酶等酶處理、利用次氯酸鹽、氨、EDTA等試劑處理，或超聲波粉碎法、均化器法、壓力粉碎法、有機玻璃球珠沖擊法、磨碎法、研磨粉碎法、冷凍融化法的任一種方法，將微生物細胞進行物理性粉碎，除去目的PHA以外的菌體成分而回收PHA的方法代替溶劑萃取法。
本發(fā)明共聚物制備方法用的微生物，只要基本上是能生產(chǎn)PHA的微生物，即，通過在含通式(16)表示的ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，可生產(chǎn)含通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元的PHA型聚酯的微生物，則可以是任一種微生物。另外，最好選用適應(yīng)所用原料單體的種類的能生產(chǎn)PHA的微生物。
作為可利用的能生產(chǎn)PHA的微生物的一個合適的例子，可例舉歸屬假單胞菌屬的微生物。其中，更優(yōu)選能生產(chǎn)PHA、但對苯基上取代的乙烯基不顯示將乙烯基進行氧化或環(huán)氧化等的酶反應(yīng)性的菌株。
更具體地講，在歸屬假單胞菌屬的微生物中，作為本發(fā)明制備方法用的微生物更優(yōu)選的菌種，可列舉菊苣假單胞菌(Pseudomonascichorii)，惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)，熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorecense)，食油假單胞菌，銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，司徒茨假單胞菌(Pseudomonasstutzeri)，Pseudomonas jessenii.
而，作為更優(yōu)選的菌株，例如，可舉菊苣假單胞菌YN2株；FERMBP-7375、菊苣假單胞菌H45株；FERM BP-7374、Pseudomonas jesseniiP161株；FERM BP-7376、惡臭假單胞菌P91株；FERM BP-7373。這4種菌株保藏在獨立行政法人，產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所生命工學工業(yè)技術(shù)研究所(AIST)特許生物保藏中心，是特開2001-288256號公報所述的微生物。
這些的微生物能以鏈末端取代或未取代苯基、取代或未取代苯氧基、取代或未取代環(huán)己基的任一種六員環(huán)原子團取代的、ω-取代直鏈鏈烷酸為原料，生產(chǎn)含相應(yīng)的ω-取代-3-羥基-鏈烷酸作為單體單元的聚羥基鏈烷酸酯。
再者，本發(fā)明的制備方法中，微生物的培養(yǎng)、使用微生物生產(chǎn)PHA并在菌體中儲存PHA以及從菌體回收PHA，均不限于上述的方法。
作為本發(fā)明制備方法中可利用的無機鹽培養(yǎng)基的一個例子，后述實施例中用的無機鹽培養(yǎng)基(M9培養(yǎng)基)的組成(每1L培養(yǎng)基)如下。
(M9培養(yǎng)基的組成)Na2HPO4 6.3gKH2PO43.0gNH4Cl 1.0gNaCl 0.5g其余部分水(pH＝7.0)此外，為了實現(xiàn)良好菌體的繁殖，提高隨之的PHA的生產(chǎn)性，對前述M9培養(yǎng)基等的無機鹽培養(yǎng)基，必須適量添加必需的微量金屬元素等的必需微量元素，添加以下所示組成的微量成分溶液0.3％(V/V)左右極為有效。這樣的微量成分溶液的添加，是供給微生物繁殖時使用的微量金屬元素等。
(微量成分溶液的組成每1L)氨三乙酸1.5g；MgSO43.0g；MnSO40.5g；NaCl1.0g；FeSO40.1g；CaCl20.1g；CoCl20.1g；ZnSO40.1g；CuSO40.1g；AlK(SO4)20.1g；H3BO30.1g；Na2MoO40.1g及NiCl20.1g；其余部分為水。
化學式(4)所示的基團中，苯環(huán)上有羧基的基團，可通過將該通式(1)所示單元的側(cè)鏈末端苯基上取代的乙烯基的雙鍵部分選擇性地進行氧化開裂制得，制得化學式(4)所示基團中含苯環(huán)上有羧基的基團的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。此時，通過選擇反應(yīng)條件使通式(1)所示單元的乙烯基全部不氧化，作為必須單元成分的通式(1)表示的單元可以保持原樣。
可以使用氧化劑進行這樣的氧化反應(yīng)，作為氧化劑，例如，可列舉高錳酸鹽、重鉻酸鹽、高碘酸鹽、過氧化氫、過碳酸鈉、間氯過苯甲酸、臭氧、過甲酸及過乙酸。
此外，如上述，作為用氧化劑將C＝C雙鍵氧化開裂獲得羧酸的優(yōu)選方法，眾知，例如，用高錳酸鹽的方法(J.Chem.Soc.，Perkin.Trans.1，806(1973))、用重鉻酸鹽的方法(Org.Synth.，4，698(1963))、用高碘酸鹽的方法(J.Org、Chem.，46，19(1981))、用硝酸的方法(特開昭59-190945號公報)，用臭氧的方法(J.Am.Chem.Soc.，81，4273(1959))等。此外，有關(guān)聚羥基鏈烷酸酯，在前述的Macromolecular chemistry，4，289-293(2001)中，報道了作為氧化劑使用高錳酸鉀，通過酸性條件下將聚羥基鏈烷酸酯的側(cè)鏈末端的C＝C雙鍵進行反應(yīng)獲得羧酸。本發(fā)明也可以采用同樣的方法。
作為氧化劑用的高錳酸鹽一般是高錳酸鉀。因為氧化開裂反應(yīng)是化學計量的反應(yīng)，所以相對于化學式(1)表示的單元1摩爾，高錳酸鹽的使用量通?？梢允褂貌蛔?摩爾當量，但考慮反應(yīng)效率，可以為1摩爾當量或以上。
為了使反應(yīng)體系成為酸性條件，通?？梢允褂昧蛩帷Ⅺ}酸、醋酸、硝酸等的各種的無機酸或有機酸。然而，使用硫酸、硝酸、鹽酸等的酸時，聚羥基鏈烷酸酯主鏈的酯鍵斷開，有可能引起分子量降低。因此優(yōu)選使用醋酸。酸的使用量，相對于化學式(1)所示單元1摩爾，通常在0.2～200摩爾當量的范圍使用，優(yōu)選在0.4～100摩爾當量的范圍使用。不足0.2摩爾當量時，收率低，超過200摩爾當量時，由于酸而副產(chǎn)分解物，故任何情況均不好。另外，為了促進反應(yīng)可以使用冠醚。此時，冠醚與高錳酸鹽形成配位化合物，可獲得反應(yīng)活性增大的效果。作為冠醚一般可以用二苯并-18-冠-6-醚、雙環(huán)-18-冠-6-醚、18-冠-6-醚。冠醚的使用量，相對于高錳酸鹽1mol，通常用1.0～2.0摩爾當量，優(yōu)選在1.0～1.5摩爾當量的范圍使用。
另外，作為本發(fā)明的氧化開裂反應(yīng)中的溶劑，對反應(yīng)只要是惰性的溶劑，則沒有特殊限制，例如，可以使用水、丙酮；四氫呋喃、二噁烷等的醚類；苯、甲苯、二甲苯等的芳香族烴類；己烷、庚烷等的脂肪族烴類；一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷等的鹵代烴類等。這些溶劑之中，若考慮聚羥基鏈烷酸酯的溶解性，優(yōu)選一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷等的鹵代烴類。
本發(fā)明的前述氧化開裂反應(yīng)中，含化學式(1)所示單元的聚羥基鏈烷酸酯共聚物，高錳酸鹽及酸可以一批從最初與溶劑同時加入進行反應(yīng)，也可以分別連續(xù)地或間斷地加到體系內(nèi)進行反應(yīng)，還可以預(yù)先只把高錳酸鹽溶解或懸浮在溶劑中，將聚羥基鏈烷酸酯共聚物及酸連續(xù)或間歇地加到體系中進行反應(yīng)，還可以先只把聚羥基鏈烷酸酯共聚物溶解或懸浮在溶劑中，接著把高錳酸鹽及酸連續(xù)地或間斷地加到體系內(nèi)進行反應(yīng)。此外，還可以先加入聚羥基鏈烷酸酯共聚物與酸，接著把高錳酸鹽連續(xù)地或間斷地加到體系內(nèi)進行反應(yīng)，也可以先加入高錳酸鹽及酸，接著連續(xù)地或間斷地把聚羥基鏈烷酸酯共聚物加到體系內(nèi)進行反應(yīng)，還可以先加入聚羥基鏈烷酸酯共聚物及高錳酸鹽，接著連續(xù)地或間斷地把酸加到體系內(nèi)進行反應(yīng)。
反應(yīng)溫度通常-20～40℃，優(yōu)選為0～30℃。反應(yīng)時間依賴于化學式(1)所示單元和高錳酸鹽的計量比及反應(yīng)溫度，但一般為2～48小時。
含通式(12)表示的苯亞磺?；蛲ㄊ?13)表示的苯磺酰基的聚羥基鏈烷酸酯共聚物，可通過將通式(7)表示的苯硫基的硫部分選擇性地進行氧化制備，獲得含通式(12)表示的基團、或通式(13)所示基團的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。
有關(guān)這樣的氧化處理也可以利用使用從高錳酸鹽、重鉻酸鹽、高碘酸鹽、過氧化氫、過碳酸鈉、間氯過苯甲酸、臭氧、過甲酸及過乙酸中選出的氧化劑的方法。作為優(yōu)選的氧化劑。例如，可以利用過氧化合物，只要是可進行硫基(-S-)的氧化，則可以用任何種類的過氧化合物。此時，考慮氧化效率、對聚羥基鏈烷酸酯主鏈骨架的影響、處理的簡便程度等的情況下，最優(yōu)選使用從過氧化氫、過碳酸鈉、間氯過苯甲酸、過甲酸、過乙酸中選出的過氧化合物。
首先敘述其中處理方法容易的利用過氧化氫的處理。最簡便的利用過氧化氫的處理方法，是在前述的培養(yǎng)條件下培養(yǎng)微生物，把儲存作為本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的、含通式(7)所示基的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的微生物細胞直接懸浮在過氧化氫水中，根據(jù)情況加熱一定時間，攪拌。進行菌體處理后，作為不溶成分回收目的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。過氧化氫的濃度比較高時，或反應(yīng)溫度比較高時，來自菌體細胞的不溶成分，例如細胞膜等受到氧化后，被分解和溶液化，只有本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物成為不溶成分以基本純形式回收。另一方面，溫和條件的情況下，不能充分地完成不溶組分的分解和溶液化，因此，有時可以部分保留來自微生物細胞的生物體細胞的粉碎工序。
利用這樣的溫和條件時，可預(yù)先粉碎培養(yǎng)的微生物細胞，除去來自菌體細胞的不溶成分，粗制且回收本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物、即含通式(7)所示基的聚羥基鏈烷酸酯共聚物后，采用過氧化氫水進行處理的方法。若采用這種設(shè)有預(yù)先粉碎培養(yǎng)微生物細胞、分離和回收聚羥基鏈烷酸酯共聚物的工序的方法，則在比較溫和的條件下即使用過氧化氫水進行處理時，也可以回收純度足夠高的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。
本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的制備方法，在粉碎前述生物體細胞的工序中，優(yōu)選用超聲波破碎法、均化器法、壓力破碎法、有機玻璃球沖擊法、磨碎法、研磨粉碎法(加玻璃粉末或氧化鋁粉末等的助劑在研缽中研磨的方法)、冷凍熔解法等對細胞膜的粉碎不使用試劑的方法。粉碎生物體細胞的工序后，再用離心分離等的方法，把分離的不溶成分的再懸浮液分離成固體成分和可溶成分，用過氧化氫只處理含聚羥基鏈烷酸酯共聚物成分的固體成分。
此外，作為又一種的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的分離方法，也可以在培養(yǎng)工序之后，利用采用氯仿、二氯甲烷或丙酮這類可溶解儲存聚羥基鏈烷酸酯共聚物的溶劑從聚羥基鏈烷酸酯共聚物蓄積微生物細胞只萃取和分離聚羥基鏈烷酸酯共聚物的手段，是萃取，分離后，用過氧化氫只處理所得聚羥基鏈烷酸酯共聚物的方法。利用這種溶劑萃取的方法，從微生物細胞中萃取回收的聚羥基鏈烷酸酯共聚物，在進行過氧化氫處理的水系介質(zhì)中容易成塊狀。聚羥基鏈烷酸酯共聚物成為塊狀時，成為與過氧化氫等過氧化合物接觸的影響因素，有時明顯降低該氧化反應(yīng)的效率等，往往帶來操作上的困難和繁雜。從這種觀點考慮，以上所述的2種方法，由于聚羥基鏈烷酸酯共聚物本來就以微粒子狀態(tài)存在于微生物細胞中，可在水懸浮狀態(tài)下將原有狀態(tài)的微粒子狀聚羥基鏈烷酸酯共聚物進行過氧化氫處理，所以是操作上更簡便的方法。
本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的制備方法，作為氧化劑利用的過氧化氫，只要進行硫基(-S-)的氧化，則可以用任何形態(tài)的過氧化氫。再者，從控制制備工序的觀點考慮，優(yōu)選用其濃度等穩(wěn)定的性能的過氧化氫的溶液，例如，過氧化氫水等溶解在水系溶劑中的過氧化氫。作為一個例子，值得推薦工業(yè)上可大量穩(wěn)定生產(chǎn)的符合J1S K-8230的過氧化氫水，例如，三菱瓦斯化學公司的過氧化氫水(含31％過氧化氫)，在本發(fā)明方法中是合適的過氧化氫的溶液。
本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的制備方法中，使用這種過氧化氫的氧化處理的條件，根據(jù)被處理的聚羥基鏈烷酸酯共聚物狀態(tài)(菌體成分的有無、是塊狀還是微粒狀等)而不同，但大體優(yōu)選在以下的范圍選擇，一般，菌體成分的殘存量少時，或，聚羥基鏈烷酸酯共聚物形狀是微粒子時，不要的菌體成分容易進行氧化、溶液化。或者微粒子狀的聚羥基鏈烷酸酯共聚物本身由于進行更快的處理，所以可以使用溫和的條件。利用前述J1S K-8230規(guī)格品的過氧化氫水(含31％過氧化氫)時，其稀釋條件(濃度)、使用量、處理溫度、時間等可在下述的范圍內(nèi)選擇。
處理液中的過氧化氫濃度取決于反應(yīng)溫度，但優(yōu)選8％(約稀釋4倍)～31％(原液)，作為更優(yōu)選的濃度范圍是16％(約稀釋2倍)～31％(原液)，反應(yīng)量雖然也依賴于聚羥基鏈烷酸酯共聚物中含的通式(7)的基的比例，但相對于處理前聚羥基鏈烷酸酯共聚物1g，按原液過氧化氫水(含31％過氧化氫)換算是30ml～500ml，更優(yōu)選的反應(yīng)量是100ml～300ml的范圍。反應(yīng)溫度取決于處理液中的濃度，但優(yōu)選30℃～100℃，作為更優(yōu)選的溫度在80℃～100℃的范圍選擇。反應(yīng)時間取決于反應(yīng)溫度，但優(yōu)選10分～180分，作為更優(yōu)選的時間是30分～120分的范圍。
通過在前述條件的范圍進行過氧化氫處理，可使儲存在微生物菌體內(nèi)的、含通式(7)所示基的聚羥基鏈烷酸酯共聚物變換成聚合物分子中含通式(12)及通式(13)所示基的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。此時，通過選擇過氧化氫處理的反應(yīng)條件、控制氧化的進行速度、反應(yīng)量，可控制前述三種各種基的存在比。
以下，敘述有關(guān)作為過氧化合物使用間氯過苯甲酸(MCPBA)的方法。
使用MCPBA時，作為苯硫基存在的硫基(-S-)的氧化，由于按化學計量進行，所以通式(12)及通式(13)所示基團的含有比例容易控制。另外，由于其反應(yīng)條件溫和，難以引起聚羥基鏈烷酸酯主鏈骨架的斷開或活性部位的交聯(lián)反應(yīng)等不希望的副反應(yīng)。因此，本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的制備方法，在高選擇性地制備目的聚羥基鏈烷酸酯共聚物方面，間氯過苯甲酸(MCPBA)是非常適用的過氧化化合物之一。
作為一般的反應(yīng)條件，為了把硫基(-S-)選擇性地氧化成亞磺?；?-SO-)，相對于聚羥基鏈烷酸酯共聚物中的含有硫基(-S-)的單元摩爾量1摩爾，選擇MCPBA量稍微過量，具體地在1.1-1.4摩爾量的范圍選擇，氯仿中，溫度在0℃-30℃的范圍選擇進行反應(yīng)。在前述的反應(yīng)條件范圍內(nèi)，反應(yīng)時間為10小時左右時，可使氧化進行到大約理論值的90％，反應(yīng)時間為20小時左右時，可使氧化進行到大約理論值的100％。
另外，為了將硫基(-S-)完全氧化到磺?；?-SO2-)，相對于聚羥基鏈烷酸酯共聚物中含硫基(-S-)的單元量1摩爾，可選用MCPBA比2摩爾量稍微過量一些，具體地在2.1-2.4摩爾量的范圍選擇，選擇與前述同樣的溶劑，溫度，時間條件進行反應(yīng)。
采用本發(fā)明方法制備的聚羥基鏈烷酸酯共聚物中，如上述在該聚合物分子中有時含有帶有羧基的單元或帶有亞磺?；Y(jié)構(gòu)(-SO-)及磺?；Y(jié)構(gòu)(-SO2-)的單元。這些的結(jié)構(gòu)極大地促進這種單元末端的分子中電子的定位化，其電性質(zhì)與過去的聚羥基鏈烷酸酯相比，有可能明顯的不同。另外，由于這樣的電子定位化，對溶劑的作用也與過去的聚羥基鏈烷酸酯不同。例如，也可溶解在二甲基甲酰胺(DMF)之類的極性溶劑中。另外，熱特性的控制，尤其是氫鍵造成的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的上升明顯，可在寬范圍的用途方面應(yīng)用。
再者，也可以對同一種原料進行上述的2種的氧化處理，即乙烯基的氧化處理和硫基的氧化處理兩種處理。
以下，列舉實施例，更具體地說明本發(fā)明，再者，這些實施例雖然是本發(fā)明的最佳實施方案的例子，但本發(fā)明不受這些實施例方案的限制。
(實施例1)按下述順序調(diào)制含作為上述通式(16)所示ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸的5-(4-乙烯基苯基)戊酸，作為通式(17)所示ω-取代鏈烷酸的5-苯基戊酸并添加聚胨作為肽的培養(yǎng)基。在前述M9培養(yǎng)基1000ml中，溶解聚胨(和光純藥)5.0g和5-苯基戊酸0.9g，加到容積2000ml振蕩燒瓶中，用高壓釜殺菌。前述的加熱殺菌處理后，冷卻到室溫，加5-(4-乙烯基苯基)戊酸0.2g，充分攪拌，調(diào)制培養(yǎng)基。
預(yù)先在含聚胨0.5％的M9培養(yǎng)基中接種Pseudomonas cichoriiYN2株，在30℃振蕩培養(yǎng)8小時，制備菌體培養(yǎng)液。在含底物的5-(4-乙烯基苯基)戊酸和5-苯基戊酸的前述培養(yǎng)基中，加入該培養(yǎng)液5ml。在30℃培養(yǎng)40小時，培養(yǎng)后，離心分離獲取菌體，用甲醇洗滌后，進行冷凍干燥。
稱量干燥菌體重量后，加入氯仿，在25℃攪拌72小時，萃取菌體內(nèi)儲存的聚合物。過濾溶解被萃取的聚合物的氯仿溶液。用蒸發(fā)器濃縮氯仿濾液后，再使聚合物溶解于丙酮中，經(jīng)過濾除去不溶部分。然后用蒸發(fā)器濃縮其濾液后，收集用冷甲醇沉淀固化的部分，減壓干燥，回收目的聚合物。稱量經(jīng)前述回收工序回收的聚合物的干燥重量。
對被回收的聚合物，采用1H-NMR(FT-NMRBruker DPX400；1H共振頻率400MHz；測定核種；1H；使用溶劑CDCl3；參考毛細管封入TMS/CDCl3；測定溫度室溫)進行其結(jié)構(gòu)的確定。結(jié)果確以是含有下述式(21)所示三種單元、含有比例(摩爾％)A∶B∶C＝1∶81∶18的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。

此外，用凝膠滲透色譜儀(GPC)測定這種聚合物的平均分子量(東曹HLC-8220GPC，譜柱東曹TSK-GEL Super HM-H；溶劑氯仿；聚苯乙烯換算)。
將上述工序制得的菌體干燥重量、所回收聚合物的干燥重量、回收聚合物與干燥菌體的重量比以及所得聚合物的數(shù)均分子量、重均分子量及其分子量分布一起示于表1。
表1

CDW菌體干燥重量；PDW聚合物干燥重量；P/C聚合物干燥重量/菌體干燥重量；Mn數(shù)均分子量；Mw重均分子量；Mw/Mn分子量分布此外，用差式掃描熱量測定裝置(DSCPerkin Elmer公司制Pyrisl；按20℃/分速度從25℃升溫到60℃，按20℃/分從60℃降溫到-50℃后，再按20℃/分從-50℃升溫到200℃)測定所得聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，其結(jié)果表明Tg在17℃-20℃附近。(實施例2)按下述順序調(diào)制含作為上述通式(16)所示ω-(4-乙烯基苯基)烷酸的5-(4-乙烯基苯基)戊酸，作為通式(17)所示ω-取代鏈烷酸的5-苯基戊酸、并添加作為肽的聚胨的培養(yǎng)基。在前述M9培養(yǎng)基200ml中溶解聚胨(和光純藥)1.0g和5-苯基戊酸0.19g，加到容積500ml振蕩燒瓶中，用高壓釜殺菌。前述的加熱殺菌處理后，冷卻到室溫，加5-(4-乙烯基苯基)戊酸0.20g，充分攪拌，調(diào)制培養(yǎng)基。
預(yù)先，在含聚胨0.5％的M9培養(yǎng)基中播種PseudomonascichoriiYN2株，在30℃振蕩培養(yǎng)8小時，制備菌體培養(yǎng)液。在含底物的5-(4-乙烯基苯基)戊酸和5-苯基戊酸的前述培養(yǎng)基中加入該培養(yǎng)液1ml，在30℃培養(yǎng)40小時。培養(yǎng)后，離心分離獲取菌體，用甲醇洗滌后進行冷凍干燥。
稱量干燥菌體重量后，加入氯仿，在25℃攪拌72小時，萃取菌體內(nèi)儲存的聚合物。過濾溶解被萃取聚合物的氯仿溶液。用蒸發(fā)器濃縮其氯仿濾液后，使聚合物再溶解于丙酮，過濾除去不溶部分。然后，用蒸發(fā)器濃縮其濾液后，收集用冷甲醇沉淀固化的部分，減壓干燥回收目的聚合物。稱量經(jīng)前述回收工序回收的聚合物的干燥重量。
對被回收的聚合物，采用1H-NMR(FT-NMRBruker DPX400；1H共振頻率400MHz；測定核種1H；使用溶劑DMSO-d6；參考；毛細管封入TMS/CDCl3；測定溫度室溫)進行聚合物的結(jié)構(gòu)確定，結(jié)果確定是含有下述式(22)所示二種的單元、含有比例(摩爾％)A∶B＝33∶67的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。按實施例1所述的GPC測定該聚合物的平均分子量。

把上述工序獲得的菌體干燥重量，被回收的聚合物的干燥重量，回收聚合物與干燥菌體的重量比，及所得聚合物的數(shù)均分子量、重均分子量、分子量分布示于表2。
表2

CDW菌體干燥重量；PDW聚合物干燥重量；P/C聚合物干燥重量/菌體干燥重量；Mn數(shù)均分子量；Mw重均分子量；Mw/Mn分子量分布(實施例3)用P161株代替實施例1使用的微生物YN2株，除此以外的條件，工序順序與實施例1所述的條件，工序順序同樣地進行選擇，生產(chǎn)聚合物。
對被回收的聚合物，按照與實施例1同樣的1H-NMR測定，進行其結(jié)構(gòu)確定，結(jié)果確認是含有下述式(23)所示三種的單元、含有比例(摩爾％)A∶B∶C＝2∶78∶20的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。此外，按實施例1所述的GPC法測定該聚合物的平均分子量。

把上述工序獲得的菌體干燥重量，被回收的聚合物的干燥重量，回收聚合物與干燥菌體的重量比，及所得聚合物的數(shù)均分子量、重均分子量、其分子量分布示于表3。
表3

CDW菌體干燥重量；PDW聚合物干燥重量；P/C聚合物干燥重量/菌體干燥重量；Mn數(shù)均分子量；Mw重均分子量；Mw/Mn分子量分布(實施例4)用H45株代替實施例1使用的微生物YN2株，除此以外的條件，工序順序與實施例1所述的條件，工序順序同樣地進行選擇，生產(chǎn)聚合物。
對被回收的聚合物，按照與實施例1同樣的1H-NMR測定進行其結(jié)構(gòu)確定，結(jié)果確認是含下述式(24)所示三種單元、含有比例(摩爾％)A∶B∶C＝1∶82∶17的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。此外，按實施例1所述的GPC法測定該聚合物的平均分子量。

把上述工序獲得的菌體干燥重量，被回收的聚合物的干燥重量，回收聚合物與干燥菌體的重量比，及所得聚合物的數(shù)均分子量、重均分子量、其分子量分布示于表4。
表4

CDW菌體干燥重量；PDW聚合物干燥重量；P/C聚合物干燥重量/菌體干燥重量；Mn數(shù)均分子量；Mw重均分子量；Mw/Mn分子量分布(實施例5)用H45株代替實施例1使用的微生物YN2株，另外，向培養(yǎng)基中添加酵母提取物(DIFCO公司制的BACTO(注冊商標)Yeast extract)5.0g代替聚胨，除此以外的條件，工序與實施例1所述的條件，工序同樣地進行選擇，生產(chǎn)聚合物。
對被回收的聚合物，按照與實施例1同樣的1H-NMR測定，進行其結(jié)構(gòu)確定，結(jié)果確認是含下述式(25)所示二種的單元、含有比例(摩爾％)A∶B＝81∶19的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。此外，按實施例1所述的GPC法測定該聚合物的平均分子量。

把上述工序獲得的菌體干燥重量，被回收的聚合物的干燥重量，回收聚合物與干燥菌體的重量比，及所得聚合物的數(shù)均分子量、重均分子量、其分子量分布一起示于表5。
表5

CDW菌體干燥重量；PDW聚合物干燥重量；P/C聚合物干燥重量/菌體干燥重量；Mn數(shù)均分子量；Mw重均分子量；Mw/Mn分子量分布(實施例6)在實施例1中，用培養(yǎng)基中添加D-葡萄糖5.0g代替培養(yǎng)基中添加的聚胨，除此以外的條件、工序順序與實施例1所述的條件，工序順序同樣地進行選擇，生產(chǎn)聚合物。
對被回收的聚合物，按照與實施例1同樣的1H-NMR測定，進行其結(jié)構(gòu)確定，結(jié)果確認是含有下述式(26)所示三種單元、含有比例(摩爾％)A∶B∶C＝1∶79∶20的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。此外，按實施例1所述的GPC法測定該聚合物的平均分子量。

把上述工序獲得的菌體干燥重量，被回收的聚合物的干燥重量，回收聚合物與干燥菌體的重量比，及所得聚合物的數(shù)均分子量、重均分子量、及分子量分布一起示于表6。
表6

CDW菌體干燥重量；PDW聚合物干燥重量；P/C聚合物干燥重量/菌體干燥重量；Mn數(shù)均分子量；Mw重均分子量；Mw/Mn分子量分布(實施例7)在實施例1中，用培養(yǎng)基中添加作為有機酸水溶性鹽的丙酮酸鈉5.0g，代替培養(yǎng)基中添加的聚胨，除此以外的條件，工序，與實施例1所述的條件，工序順序同樣地進行選擇，生產(chǎn)聚合物。
對被回收的聚合物，按照與實施例1同樣的1H-NMR測定，進行其結(jié)構(gòu)確定，結(jié)果確認是含有下述式(27)所示三種單元、含有比例(摩爾％)A∶B∶C＝2∶79∶19的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。此外，按實施例1所述的GPC法測定該聚合物的分子量。

把上述工序獲得的菌體干燥重量，被回收的聚合物的干燥重量，回收聚合物與干燥菌體的重量比，及所得聚合物的數(shù)均分子量、重均分子量、其分子量分布一起示于表7。
表7

CDW菌體干燥重量；PDW聚合物干燥重量；P/C聚合物干燥重量/菌體干燥重量；Mn數(shù)均分子量；Mw重均分子量；Mw/Mn分子量分布(實施例8)實施例1中，除了培養(yǎng)基中添加作為氨基酸的水溶性鹽的谷氨酸鈉5.0g，代替培養(yǎng)基中添加的聚胨以外，其他的條件，工序順序與實施例1所述的條件，工序順序同樣地進行選擇，生產(chǎn)聚合物。
對被回收的聚合物，按照與實施例1同樣的1H-NMR測定，進行其結(jié)構(gòu)確定，結(jié)果確認是含有下述式(28)所示三種單元、含有比例(摩爾％)A∶B∶C＝1∶83∶16的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。此外，按實施例1所述的GPC法測定該聚合物的平均分子量。

把上述工序獲得的菌體干燥重量，被回收的聚合物的干燥重量，回收聚合物與干燥菌體的重量比，及所得聚合物的數(shù)均分子量、重均分子量、其分子量分布一起示于表8。
表8

CDW菌體干燥重量；PDW聚合物干燥重量；P/C聚合物干燥重量/菌體干燥重量；Mn數(shù)均分子量；Mw重均分子量；Mw/Mn分子量分布(實施例9)按下述順序調(diào)制含作為上述通式(16)所示ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸的5-(4-乙烯基苯基)戊酸，作為通式(17)所示ω-取代鏈烷酸的5-苯氧基戊酸，并添加作為肽的聚胨的培養(yǎng)基。在前述M9培養(yǎng)基1000ml中，加入聚胨(和光純藥)5.0g和5-(4-乙烯基苯基)戊酸0.21g及5-苯氧基戊酸1.16g，加到容積2000ml燒瓶中，用高壓釜殺菌。前述的加熱殺菌處理后，冷卻到室溫，調(diào)制培養(yǎng)基。
預(yù)先，在含聚胨0.5％的M9培養(yǎng)基中播種PseudomonascichoriiYN2株，在30℃振蕩培養(yǎng)8小時，制備菌體培養(yǎng)液。在含底物的5-(4-乙烯基苯基)戊酸和5-苯氧基戊酸的前述培養(yǎng)基中，加入該培養(yǎng)液10ml，在30℃培養(yǎng)40小時。培養(yǎng)后，離心分離獲取菌體，用甲醇洗滌后進行冷凍干燥。
稱量干燥菌體重量后，加入氯仿，在35℃攪拌17小時，萃取菌體內(nèi)儲存的聚合物。過濾溶解被萃取聚合物的氯仿溶液。用蒸發(fā)器濃縮氯仿濾液后，再使聚合物溶于丙酮，過濾除去不溶部分。然后，用蒸發(fā)器濃縮濾液后，收集用冷甲醇沉淀固化的部分，減壓干燥，回收目的聚合物。稱量前述回收工序回收的聚合物的干燥重量。
對被回收的聚合物，采用1H-NMR(FT-NMRBruker DPX400；1H共振頻率400MHz；測定核種1H；使用溶劑CDCl3；參考；毛細管封入TMS/CDCl3；測定溫度室溫)進行其結(jié)構(gòu)確定，將其1H-NMR譜圖示于圖3。結(jié)果確認是含有下述式(29)所示的三種單元、含有比例(摩爾％)D∶E∶F＝8∶69∶23的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。

把上述工序獲得的菌體干燥重量，被回收的聚合物的干燥重量，回收聚合物與干燥菌體的重量比一起示于表9。
表9

CDW菌體干燥重量；PDW聚合物干燥重量；P/C聚合物干燥重量/菌體干燥重量(實施例10)按下述順序調(diào)制含作為上述通式(16)所示ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸的5-(4-乙烯基苯基)戊酸，作為通式(17)所示ω-取代鏈烷酸的5-(苯硫基)戊酸，并添加作為肽的聚胨的培養(yǎng)基。在前述M9培養(yǎng)基1000ml中加入聚胨(和光純藥)5.0g和5-(4-乙烯基苯基)戊酸0.21g，及5-(苯硫基)戊酸1.28g，加到容積2000ml振蕩燒瓶中，用高壓釜進行殺菌。前述的加熱殺菌處理后，冷卻到室溫，調(diào)制培養(yǎng)基。
預(yù)先，在含聚胨0.5％的M9培養(yǎng)基中播種PseudomonascichoriiYN2株，在30℃振蕩培養(yǎng)8小時，制備菌體培養(yǎng)液。在含底物的5-(4-乙烯基苯基)戊酸和5-(苯硫基)戊酸的前述培養(yǎng)基中，加入該培養(yǎng)液10ml，在30℃培養(yǎng)38小時。培養(yǎng)后，離心分離獲取菌體，用甲醇洗滌后進行冷凍干燥。
稱量干燥菌體重量后，加入氯仿，在35℃攪拌17小時，萃取菌體內(nèi)儲存的聚合物。過濾溶解被萃取聚合物的氯仿溶液。用蒸發(fā)器濃縮其氯仿濾液后，使聚合物再溶解于丙酮，過濾除去不溶部分。然后，用蒸發(fā)器濃縮其濾液后，收集用冷甲醇沉淀固化的部分，減壓干燥，回收目的聚合物。稱量經(jīng)前述回收工序回收的聚合物的干燥重量。
對被回收的聚合物，采用1H-NMR(FT-NMRBruker DPX400；1H共振頻率400MHz；測定核種1H；使用溶劑CDCl3；參考；毛細管封入TMS/CDCl3；測定溫度室溫)進行其結(jié)構(gòu)確定，把其1H-NMR譜圖示于圖4。其結(jié)果確認是含有下述式(30)所示三種單元、含有比例(摩爾％)G∶H∶I＝10∶70∶20的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。

此外，采用凝膠滲透色譜儀(GPC)測定該聚合物的平均分子量(東槽HLC-8220GPC；譜柱東曹TSK-GEL Super HM-H；溶劑氯仿；聚苯乙烯換算)。
把上述工序獲得的菌體干燥重量，被回收的聚合物的干燥重量，回收聚合物與干燥菌體的重量比，及所得聚合物的數(shù)均分子量、重均分子量、其分子量分布一起示于表10。
表10

CDW菌體干燥重量；PDW聚合物干燥重量；P/C聚合物干燥重量/菌體干燥重量；Mn數(shù)均分子量；Mw重均分子量；Mw/Mn分子量分布此外，用差示掃描熱量測定裝置(DSC；Perkin Elmer公司制Pyrisl；按20℃/分從-50℃升溫到200℃，按20℃/分從200℃降溫到-50℃后，再按20℃/分從-50℃升溫到200℃)測定所得聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。其結(jié)果表明Tg在8℃左右。(實施例11)按下述順序調(diào)制含作為通式(16)所示ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸的5-(4-乙烯基苯基)戊酸，作為通式(18)所示ω-取代鏈烷酸的4-環(huán)己基丁酸并添加作為肽的聚胨的培養(yǎng)基。在前述M9培養(yǎng)基200ml中加聚胨(和光純藥)1.0g和5-(4-乙烯基苯基)戊酸0.041g及4-環(huán)己基丁酸0.204g，放入容積500ml振蕩燒瓶中，用高壓釜殺菌。前述的加熱殺菌處理后，冷卻到室溫，調(diào)制培養(yǎng)基。
在含底物的5-(4-乙烯基苯基)戊酸和4-環(huán)己基丁酸的前述培養(yǎng)基中，播種Pseudomonas cichoriiYN2株，在30℃培養(yǎng)41小時。培養(yǎng)后，離心分離獲取菌體，用甲醇洗滌后進行冷凍干燥。
稱量干燥菌體重量后，加氯仿20ml，在35℃攪拌15小時，萃取菌體內(nèi)儲存的聚合物。過濾溶有萃取出的聚合物的氯仿溶液，用蒸發(fā)器濃縮氯仿濾液，收集用冷甲醇沉淀固化的部分，減壓干燥，回收目的聚合物。稱量經(jīng)前述回收工序回收的聚合物的干燥重量。
對被回收的聚合物，采用1H-NMR(FT-NMRBruker DPX400；1H共振頻率400MHz；測定核種1H；使用溶劑CDCl3；參考；毛細管封入TMS/CDCl3；測定溫度室溫)進行其結(jié)構(gòu)確定，將其1H-NMR譜圖示于圖5。其結(jié)果確認是含有下述式(31)所示兩種單元、兩種單元的含量比例(摩爾％)J∶K＝37∶63的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。 此外，用凝膠滲透色譜儀(GPC)測定該聚合物的平均分子量(東曹HLC-8220GPC；譜柱東曹TSK-GEL Super HM-H；溶劑氯仿；聚苯乙烯換算)。
把上述工序獲得的菌體干燥重量，被回收的聚合物的干燥重量，回收聚合物與干燥菌體的重量比，及所得聚合物的數(shù)均分子量、重均分子量、其分子量分布一起示于表11。
表11

CDW菌體干燥重量；PDW聚合物干燥重量；P/C聚合物干燥重量/菌體干燥重量；Mn數(shù)均分子量；Mw重均分子量；Mw/Mn分子量分布(實施例12)按下述順序調(diào)制含作為通式(16)所示ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸的5-(4-乙烯基苯基)戊酸，作為通式(17)所示ω-取代鏈烷酸的5-苯甲酰戊酸，并添加作為肽的聚胨的培養(yǎng)基。在前述M9培養(yǎng)基200ml中加入聚胨(和光純藥)1.0g和5-(4-乙烯基苯基)戊酸0.041g及5-苯甲酰戊酸0.247g，加到容積500ml振蕩燒瓶中，用高壓釜進行殺菌。前述的加熱殺菌處理后，冷卻到室溫，調(diào)制培養(yǎng)基。
在含底物的5-(4-乙烯基苯基)戊酸和5-苯甲酰戊酸的前述培養(yǎng)基中，播種Pseudomonas cichoriiYN2株，在30℃培養(yǎng)41小時。培養(yǎng)后，離心分離獲取菌體，用甲醇洗滌后進行冷凍干燥。
稱量干燥菌體重量后，加氯仿20ml，在35℃攪拌15小時，萃取菌體內(nèi)儲存的聚合物。過濾溶解被萃取聚合物的氯仿溶液。用蒸發(fā)器濃縮其氯仿濾液后，收集用冷甲醇沉淀固化的部分，減壓干燥，回收目的聚合物。稱量經(jīng)前述回收工序回收的聚合物的干燥重量。
對被回收的聚合物，采用1H-NMR(FT-NMRBruker DPX400；1H共振頻率400MHz；測定核種1H；使用溶劑CDCl3；參考；毛細管封入TMS/CDCl3；測定溫度室溫)進行其結(jié)構(gòu)確定，將其1H-NMR譜圖示于圖6。其結(jié)果確認是含有下述式(32)所示三種單元、含有比例(摩爾％)L∶M∶N＝18∶48∶34的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。

另外，采用凝膠滲透色譜儀(GPC)測定該聚合物的平均分子量(東曹HLC-8220GPC；譜柱東曹TSK-GEL Super HM-H；溶劑氯仿；聚苯乙烯換算)。
把上述工序獲得的菌體干燥重量，被回收的聚合物的干燥重量，回收聚合物與干燥菌體的重量比，及所得聚合物的數(shù)均分子量、重均分子量、其分子量分布一起示于表12。
表12

CDW菌體干燥重量；PDW聚合物干燥重量；P/C聚合物干燥重量/菌體干燥重量；Mn數(shù)均分子量；Mw重均分子量；Mw/Mn分子量分布(實施例13)按下述順序調(diào)制含作為通式(16)所示ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸的5-(4-乙烯基苯基)戊酸，作為通式(17)所示ω-取代鏈烷酸的5-(2-噻吩基)戊酸，并添加作為肽的聚胨的培養(yǎng)基。在前述M9培養(yǎng)基200ml中加入聚胨(和光純藥)1.0g和5-(4-乙烯基苯基)戊酸0.041g及5-(2-噻吩基)戊酸0.221g，加到容積500ml振蕩燒瓶中，用高壓釜進行殺菌。前述的加熱殺菌處理后，冷卻到室溫，調(diào)制培養(yǎng)基。
在含底物的5-(4-乙烯基苯基)戊酸和5-(2-噻吩基)戊酸的前述培養(yǎng)基中，播種Pseudomonas cichoriiYN2株，在30℃培養(yǎng)41小時。培養(yǎng)后，離心分離獲取菌體，用甲醇洗滌后進行冷凍干燥。
稱量干燥菌體重量后，加氯仿20ml，在35℃攪拌15小時，萃取菌體內(nèi)儲存的聚合物。過濾溶解被萃取的聚合物的氯仿溶液。用蒸發(fā)器濃縮其氯仿濾液后，收集用冷甲醇沉淀固化的部分，減壓干燥，回收目的聚合物。稱量經(jīng)前述回收工序回收的聚合物的干燥重量。
對被回收的聚合物，采用1H-NMR(FT-NMRBruker DPX400；1H共振頻率400MHz；測定核種1H；使用溶劑CDCl3；參考；毛細管封入TMS/CDCl3；測定溫度室溫)進行其結(jié)構(gòu)確定，將其1H-NMR譜圖示于圖7。其結(jié)果確認是含有下述式(33)所示三種單元、含有比例(摩爾％)O∶P∶Q＝4∶79∶17的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。 此外，用凝膠滲透色譜儀(GPC)測定該聚合物的平均分子量(東曹HLC-8220GPC；譜柱東曹TSK-GEL Super HM-H；溶劑氯仿；聚苯乙烯換算)。
把上述工序獲得的菌體干燥重量，被回收的聚合物的干燥重量，回收聚合物與干燥菌體的重量比，及所得聚合物的數(shù)均分子量、重均分子量、其分子量分布一起示于表13。
表13

CDW菌體干燥重量；PDW聚合物干燥重量；P/C聚合物干燥重量/菌體干燥重量；Mn數(shù)均分子量；Mw重均分子量；Mw/Mn分子量分布本發(fā)明聚羥基鏈烷酸酯共聚物是含有作為側(cè)鏈上有芳香環(huán)和乙烯基的單元的側(cè)鏈末端4-乙烯基苯基取代的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元，作為另外的構(gòu)成單元的側(cè)鏈末端取代含苯基結(jié)構(gòu)、噻吩基結(jié)構(gòu)、環(huán)己基結(jié)構(gòu)的基團的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元的新型聚羥基鏈烷酸酯共聚物。由于這二種的構(gòu)成單元為主要的構(gòu)成成分，所以獲得的共聚物，例如，不僅保持因芳香環(huán)緣故的一般玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高、加工制品性能良好的特色，而且呈現(xiàn)3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元的乙烯基帶來的各種反應(yīng)性。此外，本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的制備方法，利用微生物，以對應(yīng)的ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸、和末端取代含苯基結(jié)構(gòu)、噻吩基結(jié)構(gòu)、環(huán)己基結(jié)構(gòu)的基團的ω-取代鏈烷酸為原料，生產(chǎn)前述共聚物作為微生物生產(chǎn)的聚羥基鏈烷酸酯共聚物。該微生物生產(chǎn)的聚羥基鏈烷酸酯共聚物，所含的各構(gòu)成單元，其叔碳成為不對稱中心，因此，作為光學活性體生產(chǎn)。具體地講，利用微生物生產(chǎn)的本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物，各構(gòu)成單元的叔碳上的絕對配置成為具有任何R體配置的情況。用這種微生物生產(chǎn)的本發(fā)明的聚羥基鏈烷酸酯共聚物，由于這種絕對配置，故顯示生物分解性，其優(yōu)點在于，不僅這種新型材料有生物體適合性，而且應(yīng)用范圍擴寬。
權(quán)利要求
1.聚羥基鏈烷酸酯共聚物，其特征在于，在同一分子中含有通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元(式中，n表示0-7的整數(shù)，該單元有多個時的n在各單元中獨立地表示前述的意思)和通式(2)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元(m是8的整數(shù)，R1-是含帶有選自苯基結(jié)構(gòu)和噻吩基結(jié)構(gòu)的環(huán)結(jié)構(gòu)的殘基的基團)及通式(3)表示的3-羥基-ω-環(huán)己基鏈烷酸單元(式中，R2表示環(huán)己基上的取代基，R2表示H原子、CN基、NO2基、鹵原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基，k表示0-8的整數(shù))中的至少1種單元(通式(2)表示的單元有多個時的m及R1在各單元中獨立地表示前述的意思，通式(3)表示的單元有多個時的k及R2在各單元中獨立地表示前述的意思)。通式(1) 通式(2) 通式(3)
2.權(quán)利要求1所述的聚羥基鏈烷酸酯共聚物，其特征在于，前述R1表示由通式(4)表示的未取代或取代苯基；通式(5)表示的未取代或取代苯氧基；通式(6)表示的未取代或取代苯甲?；?；通式(7)表示的未取代或取代苯硫基；通式(8)表示的未取代或取代(苯基甲基)硫基；式(9)表示的2-噻吩基；式(10)表示的2-噻吩硫基；式(11)表示的2-噻吩羰基；通式(12)表示的未取代或取代苯亞磺?；煌ㄊ?13)表示的未取代或取代苯磺?；笆?14)表示的(苯基甲基)氧基中選出的基團。通式(4) (式中，R3表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、C3H7基、COOR4(R4表示H原子、Na原子或K原子)、CF3基、C2F5基或C3F7基)通式(5) (式中，R5表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、C3H7基、SCH3基、CF3基、C2F5基或C3F7基)通式(6) (式中，R6表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基)通式(7) (式中，R7表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR8、SO2R9(R8表示H、Na、K、CH3、C2H5的任一種，R9表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基)通式(8) (式中，R10表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR11、SO2R12(R11表示H、Na、K、CH3、C2H5的任一種，R12表示OH、Ona、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基)式(9) 式(10) 式(11) 通式(12) (式中，R13表示芳香環(huán)上的取代基，R13表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR14、SO2R15(R14表示H、Na、K、CH3或C2H5，R15表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基)通式(13) (式中，R16表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR17、SO2R18(R17表示H、Na、K、CH3或C2H5，R18表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基)式(14)
3.權(quán)利要求1所述的聚羥基鏈烷酸酯共聚物，其特征在于，前述通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元，是下述式(15)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)戊酸單元。
4.權(quán)利要求1所述的聚羥基鏈烷酸酯共聚物，其特征在于，前述聚羥基鏈烷酸酯共聚物的數(shù)均分子量在2000-1000000的范圍。
5.聚羥基鏈烷酸酯共聚物的制備方法，所述聚羥基鏈烷酸酯共聚物在同一分子中含有通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元(式中，n表示0-7的整數(shù)，該單元有多個時的n在各單元中獨立地表示前述的意思)和通式(19)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元(s是1-8的整數(shù)，R19是含帶有選自苯基結(jié)構(gòu)和噻吩基結(jié)構(gòu)的環(huán)結(jié)構(gòu)的殘基的基團)及通式(3)表示的3-羥基-ω-環(huán)己基鏈烷酸單元(式中，R2表示環(huán)己基上的取代基，R2表示H原子、CN基、NO2基、鹵原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基，k表示0-8的整數(shù)) 中選出的至少一種單元(通式(19)表示的單元有多個時的s及R19在各單元中獨立地表示前述的意思，通式(3)表示的單元有多個時的k及R2在各單元中獨立地表示前述的意思)，通式(1) 通式(19) 通式(3) 所述方法包括下述工序通過使微生物作用于原料，使所述微生物合成所述聚羥基鏈烷酸酯，其中所述微生物能由所述原料合成所述聚羥基鏈烷酸酯共聚物，所述原料含有(A)下述通式(16)表示的ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸的至少1種，和(B)由通式(17)表示的ω-取代鏈烷酸及通式(18)表示的ω-環(huán)己基鏈烷酸中選出的至少1種成分。通式(16) (式中，p是0-7的整數(shù))通式(17) (q表示1-8的整數(shù)，R17表示含帶有選自苯基結(jié)構(gòu)和噻吩基結(jié)構(gòu)的環(huán)結(jié)構(gòu)的殘基的基團)通式(18) (式中，R18是H原子、CN基、NO2基、鹵原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基，r表示0-8的整數(shù))
6.權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，前述R17及R19表示由通式(20)表示的未取代或取代苯基；通式(5)表示的未取代或取代苯氧基；通式(6)表示的未取代或取代苯甲?；?；通式(7)表示的未取代或取代苯硫基；通式(8)表示的未取代或取代(苯基甲基)硫基；式(9)表示的2-噻吩基；式(10)表示的2-噻吩硫基；式(11)表示的2-噻吩羰基；及式(14)表示的(苯基甲基)氧基中選出的基團。通式(20) (式中，R20表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基)通式(5) (式中，R5表示芳香環(huán)上的取代基，R5是H原子、鹵原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、C3H7基、SCH3基、CF3基、C2F5基或C3F7基，有多個單元存在時，R5在各單元中獨立地表示上述的意思)通式(6) (式中，R6表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基)通式(7) (式中，R7表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR8、SO2R9(R8表示H、Na、K、CH3或C2H5，R9表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基)通式(8) (式中，R10表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR11、SO2R12(R11表示H、Na、K、CH3或C2H5，R12表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基)式(9) 式(10) 式(11) 式(14)
7.權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，通過在含前述原料的培養(yǎng)基中培養(yǎng)前述微生物，使該微生物合成前述聚羥基鏈烷酸酯共聚物。
8.權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，前述培養(yǎng)基還含有選自肽類、酵母提取物、有機酸及其鹽、氨基酸及其鹽、糖類以及C4-C12直鏈鏈烷酸及其鹽的至少一種。
9.權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，前述肽類是聚胨；前述有機酸及其鹽是從丙酮酸、草酰乙酸、檸檬酸、異檸檬酸、氧代戊二酸、琥珀酸、富馬酸、蘋果酸、乳酸及其鹽中選出的1種以上的化合物；前述氨基酸及其鹽是從谷氨酸、天冬氨酸及其鹽中選出的1種以上的化合物；前述糖類是從甘油醛、赤蘚糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、丙三醇、赤蘚醇、木糖醇、葡糖酸、葡糖醛酸、半乳糖醛酸、麥芽糖、蔗糖及乳糖中選出的1種以上化合物。
10.權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于還包括從所述微生物細胞中回收所述微生物合成的所述聚羥基鏈烷酸酯共聚物。
11.權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述微生物包括屬于假單胞菌屬的微生物。
12.權(quán)利要求11所述的制備方法，其特征在于，所述微生物包括選自下述的至少一種菌株P(guān)seudomonas cichoriiYN2菌株；FERMBP-7375、Pseudomonas cichorii H45菌株；FERM BP-7374、Pseudomonasjessenii P161菌株；FERM BP-7376；Pseudomonas putida P91菌株，F(xiàn)ERM BP-7373。
13.聚羥基鏈烷酸酯的制備方法，所述聚羥基鏈烷酸酯在同一分子中含有通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元(式中，n表示0-7的整數(shù)，通式(1)表示的單元有多個時的n在各單元中獨立表示前述的意思)的至少1種，和通式(2)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元(m是1-8的整數(shù)，R1是含帶有選自苯基結(jié)構(gòu)和噻吩基結(jié)構(gòu)的環(huán)結(jié)構(gòu)的殘基的基團)及通式(3)表示的3-羥基-ω-環(huán)己基鏈烷酸單元(式中，R2表示環(huán)己基上的取代基，R2表示H原子、CN基、NO2基、鹵原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基，k表示0-8的整數(shù))中選出的至少1種單元(通式(2)表示的單元多個時的m及R1在各單元中獨立地表示前述的意思，通式(3)表示的單元有多個時的k及R2在各單元中獨立地表示前述的意思)。通式(1) 通式(2) 通式(3) R1含有從下述通式(4’)表示的取代苯基、(12)表示的未取代或取代苯亞磺酰基及(13)表示的未取代或取代苯磺?；羞x出的至少一種基團， (式中，R3’表示COOR4(R4表示H原子、Na原子或K原子)) (式中，R13表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR14、SO2R15(R14表示H、Na、K、CH3或C2H5，R15表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基) (式中，R16表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR17、SO2R18(R17表示H、Na、K、CH3或C2H5，R18表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基)所述方法包括工序(a)和工序(b)中的任一個工序，工序(a)對含有同一分子中含有通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元的2種以上(式中，n表示0-7的整數(shù)，n在各單元中獨立地表示前述的意思)和通式(19)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元(s是1-8的整數(shù)，R19是含帶有選自苯基結(jié)構(gòu)和噻吩基結(jié)構(gòu)的環(huán)結(jié)構(gòu)的殘基的基團。)及通式(3)表示的3-羥基-ω-環(huán)己基鏈烷酸單元(式中，R2表示環(huán)己基上的取代基，R2表示H原子、CN基、NO2基、鹵原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基，k表示0-8的整數(shù))中選出的至少1種單元(通式(19)表示的單元有多個時的s及R19在各單元中獨立地表示前述的意思，通式(3)表示的單元有多個時的k及R2在各單元中獨立表示前述的意思)的聚羥基鏈烷酸酯共聚物的原料，將該原料的前述通式(1)所示的基團的苯基上的乙烯基的一部分氧化，形成前述通式(4’)所示基團作為前述R1；(a)通式(1) 通式(19) 通式(3) 工序(b)以同一分子中含有通式(1)表示的3-羥基-ω-(4-乙烯基苯基)鏈烷酸單元(式中，n表示0-7的整數(shù)，通式(1)表示的單元有多個時的n在各單元中獨立表示前述的意思)，和通式(2)表示的3-羥基-ω-取代鏈烷酸單元(m是1-8的整數(shù)，R1表示通式(7)所示的未取代或取代苯硫基)及通式(3)表示的3-羥基-ω-環(huán)己基鏈烷酸單元(式中，R2表示環(huán)己基上的取代基，R2表示H原子、CN基、NO2基、鹵原子、CH3基、C2H5基、C3H7基、CF3基、C2F5基或C3F7基，k表示0-8的整數(shù))中選出的至少1種單元(通式(2)表示的單元有多個時的m及R1在各單元中獨立表示前述的意思，通式(3)表示的單元有多個時的K及R2在各單元中獨立表示前述的意思)的聚羥基鏈烷酸酯共聚物為原料，通過將該原料中的前述通式(7)所示取代基的-S-選擇性地進行氧化，變換成前述通式(12)所示基團或前述通式(13)所示基團。通式(1) 通式(2) 通式(7) (式中，R7表示H原子、鹵原子、CN基、NO2基、COOR8、SO2R9(R8表示H、Na、K、CH3、C2H5的任一種，R9表示OH、ONa、OK、鹵原子、OCH3或OC2H5)、CH3基、C2H5基、C3H7基、(CH3)2-CH基或(CH3)3-C基)通式(3)
14.權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征在于，前述工序(a)及(b)中的氧化使用選自下列物質(zhì)的至少一種氧化劑獨立地進行高錳酸鹽、重鉻酸鹽、高碘酸鹽、過氧化氫、過碳酸鈉、間氯過苯甲酸、過甲酸及過乙酸。
15.權(quán)利要求14所述的制備方法，其特征在于(a)及(b)中的氧化使用高錳酸鹽在酸性條件下進行。
16.權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征在于(a)及(b)中的氧化使用臭氧進行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚羥基鏈烷酸酯(PHA)共聚物及其制備方法，該制備方法包括下述步驟以ω－(4－乙烯基苯基)鏈烷酸，和末端含有苯基結(jié)構(gòu)、噻吩基結(jié)構(gòu)、環(huán)己基結(jié)構(gòu)的任一種環(huán)結(jié)構(gòu)的基團取代的ω－取代鏈烷酸為原料，利用能生產(chǎn)含有對應(yīng)的3－羥基－ω－(4－乙烯基苯基)鏈烷酸單元和3－羥基－ω－取代鏈烷酸單元的PHA共聚物的微生物，或?qū)?yīng)的PHA的設(shè)定部位氧化，生產(chǎn)具有所希望的構(gòu)成的PHA。
文檔編號C08L101/16GK1445257SQ03106688
公開日2003年10月1日 申請日期2003年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月28日
發(fā)明者本間務(wù), 須川悅子, 矢野哲哉, 今村剛士, 見目敬, 福井樹 申請人:佳能株式會社