1-Naftol`un enzimatik polimerizasyonun ve reaksiyon kinetiğinin incelenmesi

Abstract

IV ÖZET a-Naftol'ün enzimatik oksidatif polimerizasyonu, sulu organik çözücü aseton ortamında, oda sıcaklığında ve önceden oksijence zenginleştirilmiş kapalı bir sistemde gerçekleştirildi. Polimerizasyon süresince Trametes versicolor' dan elde edilen lakkaz enzimi aktif oldu ve polimerizasyon birkaç binlere varan molekül ağırlıklarında polimerik maddelerin oluşumuyla sonlandı. Çözücü kompozisyonu, pH ve sıcaklığın etkileri, model olarak seçilen ve çoklu substrat karakteri içeren eşitlikten elde edilen reaksiyon ilk hızlan üzerinde sistematik olarak, anaftol ve zenginleştirilmiş oksijen miktarlarının çeşitli başlangıç konsantrasyonlarında irdelendi. En ideal polimerizasyon için optimum değerler aseton kompozisyonu %50 ve pH değeri 5 olarak belirlendi. Polimerizasyon reaksiyonunun aktivasyon enerjisi 49.9 kJ/mol olarak hesaplandı. FTIR ve NMR spektroskopisi ile elde edilen analizler, monomerik birimin fenolik -OH üzerinden ve aromatik halkanın çoğunlukla para pozisyonundan gerçekleşen bağlanmalarla polimerleştiğini gösterdi. GPC analiz sonuçlarından, optimum reaksiyon koşullarında elde edilen polimerin molekül ağırlığı 4,920 olarak bulundu. Polimerin termal özellikleri Diferensiyal Tarama Kalorimetresi (DSC) ve termogravimetri (TG) ile belirlendi. Azot altında gerçekleştirilen TG analizinden elde edilen sonuca göre 300 °C'nin altında %7'den daha az bir ağırlık kaybının söz konusu olması, enzimatik olarak sentezlenen polimerin yüksek termal kararlılık gösterdiğini ortaya koydu.

ABSTRACT Enzymatic oxidative polymerization of a-naphthol was carried out in an aqueous organic solvent, acetone, both at room temperature and elevated temperatures in a closed system supplied with excess oxygen. Laccase derived from Trametes versicolor was active for the polymerization, yielding polymeric materials with molecular weights of several hundreds. The effects of solvent composition, pH, temperature, enzyme concentration and a-naphthol-dissolved oxygen substrate concentrations were systematically investigated with respect to initial reaction rates. A model equation representing multisubstrate character for different initial concentrations of a- naphthol and enriched dissolved oxygen content was established through nonlinear regression analysis. The runs yielded optimum values of 50% acetone and pH 5 for the most favorable polymerization. The activation energy of the polymerization reaction was calculated as 46.7 kJ/mol, a common value for enzyme catalyzed reactions. FTIR and NMR spectroscopic analyses showed that the monomelic unit polymerized through phenolic -OH and para substitution of the aromatic ring, mainly. The polymer obtained at optimal reaction conditions was found to have a molecular weight of 4920 from GPC analysis. Thermal properties of the polymer were evaluated using Differential Scanning Calorimetry (DSC) and ThermoGravimetric Analyzer (TGA). Less than 7% weight loss was determined from TGA analysis below 300 °C under nitrogen implying that the enzymatically synthesized polymer showed high thermal stability.