Korrelationen zwischen der Struktur und der enzymatischen Hydrolyse von Polyestern

Marten, Elke

Der enzymatische Abbau von strukturell unterschiedlichen oligomeren Modellestern und von z.T. technisch relevanten Polyestern wurde untersucht. Die Ergebnisse der enzymatischen Laboruntersuchungen mittels Lipase von Pseudomonas spezies waren prinzipiell vergleichbar mit Abbauergebnissen, die in praxisnahen Testsystemen (in Erde bzw. Kompost) erzielt wurden. Zur Klärung der generellen enzymatischen Spaltbarkeit verschiedener Esterstrukturen wurden oligomere Modellester synthetisiert und die enzymatische Hydrolyse in Abhängigkeit von der chemischen Struktur untersucht. Im Gegensatz zu den oligomeren Modellestern, die alle enzymatisch hydrolysierbar waren, erwiesen sich die von aromatischen bzw. alicyclischen Dicarbonsäuren abgeleiteten Polyester als nicht bzw. nur sehr langsam spaltbar. Untersuchungen zur Korrelation zwischen der Struktur verschiedener aliphatischer Homopolyester bzw. aliphatisch-aromatischer Copolyester und deren enzymatischer Hydrolyse haben deutlich gezeigt, daß die Abbaugeschwindigkeit mit sinkender Polyesterschmelztemperatur steigt. Als entscheidend für dieses Phänomen erwiesen sich lediglich die Temperaturdifferenz zwischen der Polyesterschmelztemperatur und der Inkubationstemperatur. Mit sinkender Temperaturdifferenz steigen die Hydrolyseraten. Aliphatische Polyester mit Methylseitengruppen oder über trifunktionelle Isocyanate vernetzte Strukturen wurden deutlich langsamer enzymatisch hydrolysiert, als die analogen linearen Polyester.

The enzymatic degradation of oligomeric modelesters as well as different polyesters have been investigated. Results obtained with the enzymatic degradation tests (lipase from Pseudomonas spezies) were principally comparable with results from composting tests and soil burial tests. In terms of investigating principal hydrolysis of different ester structures, low molecular modelesters have been synthesized and applied in enzymatic degradation tests. In contrast to the oligomeric esters, polyesters which are built of aromatic diacids were not enzymatically hydrolyzed. Investigating the correlation between the enzymatic hydrolysis and the structure, different aliphatic homopolyesters and aliphatic-aromatic copolyesters showed increasing degradation rates with decreasing melting temperatures of the polyesters. The decisive feature for this phenomenon was the difference between the melting temperature of the polyester and the incubation temperature. The lower this temperature difference, the higher the observed hydrolysis of the polyester material. Aliphatic polyesters with methyl-side chains and such aliphatic polyesters crosslinked with trifunctional isocyanates were hydrolyzed more slowly compared to their linear analogue ones.

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Marten, Elke: Korrelationen zwischen der Struktur und der enzymatischen Hydrolyse von Polyestern. 2000.

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