Enzimatik Halka Açılması Polimerizasyonu İle Polikaprolakton Sentezi

Abstract

Bu çalışma, halkalı bir ester olan ε-kaprolakton monomerinden enzimatik halka açılması polimerizasyonu ile polikaprolakton eldesi üzerine odaklanmıştır. PCL sentezi, farklı taşıyıcılar üzerine immobilize edile enzimlerin katalizörlüğünde gerçekleştirilmiş, ve poliester sentezinde yeni biyokatalizörlerin geliştirilmesi üzerine yoğunlaşılmıştır. Bu amaçla, öncelikle polimerizasyon işlemi poliester sentez işlemlerinde sıklıkla kullanılan akrilik rezin üzerine immobilize edilmiş candida antarctica lipase B (CALB) enzimi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ticari ismi ‘Novozym 435’ olan bu enzimin reaksiyonda yüksek performans göstermesine rağmen, pahalı olması ve taşıyıcı ile arasındaki bağın zayıflığı çözülmesi gereken bir sorun olarak göze çarpmaktadır. Bu nedenle çalışmanın ikinci kısmında, poliester sentezinde kullanılmak üzere lipaz enzimi farklı taşıyıcılar üzerine immobilize edilmiştir. Çalışmada, taşıyıcı malzeme olarak kitin ve kitosan doğal polimerleri seçilmiştir. Deneysel çalışmanın devamında lipaz enzimi kitin ve kitosan polimerleri üzerine fiziksel adsorpsiyon ve çapraz bağlanma olmak üzere iki farklı yöntem uygulanarak immobilize edilmiştir. Elde edilen enzimlerin performansı polimerizasyon işleminde değerlendirilmiştir. Sonuçta, çapraz bağlanma yöntemi ile immobilizasyon fiziksel adsorpsiyona göre daha etkili olmuştur. Çalışmanın son kısmında elde edilen immobilize enzimlerin etkinliği 60, 70 ve 80 oC olmak üzere üç farklı sıcaklıkta halka açılımı polimerizasyonunda değerlendirilmiştir. Elde edilen polimerlerin NMR ve FTIR analizleri ile yapısal karakterizasyonu yapılmış, DSC analizi ile ısıl özellikleri incelenmiştir. Ayrıca, sıcaklığın etkisi üretilen polimerlerin molekül ağırlıkları GPC analizi ile belirlenerek gözlenmiştir.

This study focused on PCL synthesis via enzymatic ring opening polymerization of ɛ-CL. It was aimed to develop different immobilized enzymes for PCL synthesis. For this purpose, firstly polymerization reaction was performed with candida antarctica lipase B (CALB) enzyme immobilized on acrylic resin. This enzyme is available commercially (trade name: novozym 435) and often used for polyester synthesis. Although it can catalyze the reaction efficiently, high costs and enzyme leakage problem leads scientists to solve these negative sides of novozym 435. Due to this, in the second part of the study, different supports are used for CALB immobilization in order to obtain efficient catalysts for PCL synthesis. As support material for immobilization process, chitin and chitosan was chosen in this study. Furthermore, immobilization methods were performed by using two different techniques: physical adsorption and cross-linking with gluteraldehyde. Resulting immobilized catalysts were evaluated in polymerization reactions and immobilized lipases via cross-linking with gluteraldehyde were more efficient than physically adsorbed enzymes. This study was concluded with evaluation of immobilized enzymes at three different temperatures (60, 70 ve 80 oC) within a time range for ROP of ɛ-CL. Obtained polymers were characterized by 1H NMR and FTIR analysis. Furthermore, DSC analysis was applied in order to observe thermal behaviors and crystallinity of polymers. Molecular weights and polydispersities of obtained polymers were determined with GPC.