酵素触媒重合法による新規バイオベースエラストマーの創成

• Project/Area Number: 22550140
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Environmental chemistry
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 松村 秀一 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30051874)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2012: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2011: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2010: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 環境材料 / 酵素反応 / バイオベース / エラストマー / 高分子合成 / ポリエステル / 熱可塑性 / 架橋 / 解架橋

Research Abstract

発酵法により得られるヒドロキシ酸、植物由来のリシノール酸やその還元体である12-ヒドロキシステアリン酸(12HS)などをモノマーを用い、以下に記載した新規バイオベースエラストマーの創製を行った。
1生分解性とケミカルリサイクル性を有する、熱可塑性(無架橋型)ポリエステル型エラストマーの酵素合成
12HSと大員環ラクトンとの酵素触媒重合により分子量20万程度の新規ポリエステル型熱可塑性エラストマーを合成した。エラストマー物性はソフトセグメントとしての12HSとハードセグメントとしてのラクトンとの比率を変えることで、任意に変えられた。
2バイオベース原料を用いる新規ポリエステル型エラストマーの酵素合成
リシノール酸にリパーゼ存在下、過酸化水素水を作用させエポキシリシノール酸を合成し、ついで酵素触媒重合により分子量20～30万のポリエポキシリシノール酸を得た。これに無水マレイン酸を用いて熱架橋させることによりエラストマーを得、さらに物性の評価を行った。
3架橋・解架橋可能なチオール含有ポリエステル型エラストマーの創成
酵素触媒を用いたチオール含有ポリエステルの合成とその架橋化について、系統的な研究を行った。さらに、架橋・解架橋反応及び物性評価を行った。合成は遊離チオールをペンダントに有するメルカプトコハク酸を用い、これと一連のジオール類との酵素触媒重合によりポリエステル化を行った。得られた遊離チオールを含有するポリエステルは空気酸化によりジスルフィド型架橋を形成しエラストマーが得られた。また、架橋体はトリフェニルボスフィンによる還元により速やかに解架橋された。さらにポリエステルはリパーゼにより再重合性を有する環状オリゴマーに変換でき、ケミカルリサイクル性を有することが確認された。架橋体の物性評価より、ハロアルカンに対して高吸収性を有することが見出された。

Research Products

• [Journal Article] Enzymatic synthesis and crosslinking of high molecular weight polyepoxyricinoleate as novel thermosetting elastomers (2012)
  • Author(s): Ayaki Kazariya
  • Journal Title: Polymers Volume: 4 Issue: 1 Pages: 486-500
  • DOI: 10.3390/polym4010486
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enzymatic synthesis and properties of novel biodegradable and biobased thermoplastic elastomers (2011)
  • Author(s): Takuma Kobayashi
  • Journal Title: Polymer Degradation and Stability Volume: 96 Issue: 12 Pages: 2071-2079
  • DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2011.10.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] グリーンポリマーの酵素合成 (2011)
  • Author(s): 松村秀一
  • Journal Title: プラスチックス Volume: 62 Pages: 20-26
• [Journal Article] Enzymatic synthesis and chemical recycling of polythiocaprolactone (2011)
  • Author(s): Keisuke Shimokawa, Makoto Kato, Shuichi Matsumura
  • Journal Title: Macromolecular Chemistry and Physics Volume: 212・2 Pages: 150-158
  • Peer Reviewed
• [Presentation] グリーンポリマーの酵素合成とケミカルリサイクル (2012)
  • Author(s): 松村秀一
  • Organizer: 高分子学会エコマテリアル研究会設立20周年記念シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学(招待講演)
  • Year and Date: 2012-03-05
• [Presentation] 酵素法による新規熱可塑性エラストマーの合成と性質 (2012)
  • Author(s): 八木原創
  • Organizer: 高分子学会エコマテリアル研究会設立20周年記念シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2012-03-05
• [Presentation] 酵素法による高分子量ポリエポキシリシノール酸の合成と架橋 (2012)
  • Author(s): 餝矢理起
  • Organizer: 高分子学会エコマテリアル研究会設立20周年記念シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2012-03-05
• [Presentation] Enzymatic synthesis and properties of polyester-type biobased elastomer (2011)
  • Author(s): 松村秀一
  • Organizer: The 3rd International Conference on Biobased Polymers (ICBP2011)
  • Place of Presentation: 北京大学(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-20
• [Presentation] 酵素法による新規熱可塑性エラストマーの合成と性質 (2011)
  • Author(s): 八木原創
  • Organizer: 第60回高分子討論会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2011-09-28
• [Presentation] 酵素法による高分子量ポリエポキシリシノール酸の合成と架橋 (2011)
  • Author(s): 餝矢理起
  • Organizer: 第60回高分子討論会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2011-09-28
• [Presentation] バイオベースを基盤とした新規熱可塑性エラストマーの酵素法による合成と性質 (2011)
  • Author(s): 八木原創
  • Organizer: 第11回グリーン・サステイナブル ケミストリーシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2011-06-02
• [Presentation] 酵素法による高分子量ポリエポキシリシノール酸の合成と架橋 (2011)
  • Author(s): 餝矢理起
  • Organizer: 第11回グリーン・サステイナブル ケミストリーシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2011-06-02
• [Presentation] 酵素による分解と重合 (2011)
  • Author(s): 松村秀一
  • Organizer: 高分子学会グリーンケミストリー研究発表会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部、東京
  • Year and Date: 2011-01-14
• [Presentation] Enrymatic synthesis and chemical recycling of polythioesters as environmentally benign process (2010)
  • Author(s): Shuichi Matsumura
  • Organizer: Pacifichem 2010
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 2010-12-17
• [Presentation] 酵素法による新規熱可塑性エラストマーの合成と性質 (2010)
  • Author(s): 八木原創、松村秀一
  • Organizer: 第19回ポリマー材料フォーラム
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋
  • Year and Date: 2010-12-03
• [Presentation] 酵素法による高分子量ポリエポキシリシノール酸の合成と性質 (2010)
  • Author(s): 錺矢理起、松村秀一
  • Organizer: 第19回ポリマー材料フォーラム
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋
  • Year and Date: 2010-12-03
• [Presentation] 新規バイオベース熱可塑性エラストマーの酵素合成と性質 (2010)
  • Author(s): 小林卓磨、松村秀一
  • Organizer: 第59回高分子討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Book] ACS Book Symposium Series (2011)
  • Author(s): Mayumi Yasuda
  • Total Pages: 17
  • Publisher: American Chemical Society