Hydrolase-catalyzed synthesis of polyamides and polyester amides

De ontwikkeling van enzymatische polymerisaties duurt al tientallen jaren voort. Er zijn verschillende onderzoeken gedaan op het gebied van enzymatische synthese van polyesters, polycarbonaten, polysaccharides, polypeptides en polyamides, en een aantal hebben reeds industriële toepassing gevonden. Lipases zijn de meest gebruikte katalysatoren bij de synthese van polyesters en polyamides. Er zijn inmiddels uitgebreide studies naar de kinetiek en het mechanisme van de lipase-gekatalyseerde synthese van polyesters gedaan, maar de enzymatische synthese van polyamides heeft vooralsnog minder aandacht gekregen. Daarom richt het huidige onderzoek zich op de enzymatische synthese van polyamides, zodat het reactie mechanisme in de toekomst beter kan worden begrepen.Polyamides worden wereldwijd gebruikt in dagelijkse en industriële toepassingen, vanwege hun mechanische sterkte en uitstekende hitte resistentie. Bij de gebruikelijke synthese van polyamides worden agressieve chemicaliën en hoge temperaturen toegepast. Een bio-katalytische benadering bevat veel voordelen ten opzichte van de conventionele synthese routes, vanwege de milde reactiecondities die kunnen worden gebruikt. In dit onderzoek is de synthese van alifatische oligoamides (nylon-4,10, nylon-6,10 en nylon-8,10), alifatische-aromatische oligoamides en poly(ε-CL-co-β-lactam) onderzocht. Deze reacties werden gekatalyseerd door geïmmobiliseerd Fusarium solani pisi cutinase of Candida antarctica lipase B (CAL-B). Geïmmobiliseerd Fusarium solani pisi cutinase werd gemaakt met behulp van twee verschillende technieken: (1) fysische adsorptie op Lewatit (polymethylmethacrylaat) korrels en (2) gecrosslinkte enzym aggregaten (CLEA).Developments in enzymatic polymerization have been ongoing for decades. Various studies on the enzymatic synthesis of polyesters, polycarbonates, polysaccharides, polypeptides, and polyamides have been performed and some of them have been implemented on industrial scale. Lipases are the most used catalyst in the synthesis of polyesters and polyamides. Extensive studies on the kinetics and the mechanism of lipase-catalyzed synthesis of polyesters have been carried out already, but the enzymatic synthesis of polyamides has received less attention. Therefore, the current research aims to address this by focusing more on the enzymatic synthesis of polyamides in order to get a better understanding of its reaction mechanism. Polyamides are widely used polymers in daily and industrial applications, due to their high mechanical strength and good thermal resistance. Synthesis of most polyamides involves the use of aggressive chemicals and high temperatures. Bio-catalytic approaches might be superior alternative synthesis routes, which can be performed under mild reaction conditions. In this research, the synthesis of aliphatic oligoamides (nylon-4,10, nylon-6,10, and nylon-8,10), aliphatic-aromatic oligoamides, and poly(ε-CL-co-β-lactam) was performed. These reactions were catalyzed by immobilized Fusarium solani pisi cutinase or Candida antarctica lipase B (CAL-B). Immobilized Fusarium solani pisi cutinase was prepared by two different methods: (1) physical adsorption on Lewatit (polymethyl methacrylate) beads and (2) cross-linked enzyme aggregates (CLEA)