Биокаталитический синтез электропроводящего полианилина в растворах мицелл додецилбензолсульфоната натрия с участием грибной лакказы Trametes hirsuta и свойства полученного полимера

Стрельцов, Александр Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Биокаталитический синтез электропроводящего полианилина в растворах мицелл додецилбензолсульфоната натрия с участием грибной лакказы Trametes hirsuta и свойства полученного полимера
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Биокаталитический синтез электропроводящего полианилина в растворах мицелл додецилбензолсульфоната натрия с участием грибной лакказы Trametes hirsuta и свойства полученного полимера"

На правах рукописи

Стрельцов Александр Владимирович

Бнокаталитический синтез электропроводящего полианилина в растворах мицелл додецилбензолсульфоната натрия с участием грибной лакказы Trámeles hirsuta и свойства полученного полимера

Специальность 03.00.04 - биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

003482708

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва 2009

Работа выполнена в лаборатории химической этимологии Учреждения Российской академии наук Института биохимии им. А.Н. Баха РАН

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор А.И. Ярополов

Официальные оппоненты:

доктор химических наук В.Г. Сергеев

доктор химических наук, профессор Б.И. Курганов

Ведущая организация:

Учреждение Российской академии наук Институт физиологически активных веществ РАН

Защита состоится «2<£_» ноя ¿гря 2009 г. в часов на заседании

диссертационного совета (Д 002.247.01) при Учреждении Российской академии наук Институте биохимии им. А.Н. Баха РАН по адресу: 119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33, корп. 2.

С диссертацией можно ознакомиться в Библиотеке биологической литературы РАН по адресу: 119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33, корп. 1.

Автореферат разослан «ЛЛ. » ¿>КТ9Ь РЯ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук Ч А.Ф. Орловский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время одним из актуальных направлений развития науки и техники является разработка и получение новых материалов с уникальными свойствами. С этой точки зрения большой интерес представляют электропроводящие полимеры. Важнейшим и наиболее распространенным представителем данного класса полимеров является электропроводящий полианилин (ПАНИ). Это обусловлено простотой его получения, устойчивостью в условиях окружающей среды, термической стабильностью, а также низкой стоимостью мономера. Уникальные электрические, электрохимические и оптические свойства электропроводящего полианилина обуславливают возможность его использования для создания «легких» органических батарей, аккумуляторов, гибких дисплеев, органических светоизлучающих диодов, химических сенсоров, покрытий защищающих от электромагнитного излучения, коррозии и электростатических зарядов.

Как правило, электропроводящий полианилин получают методами химической и электрохимической полимеризации. Традиционный химический метод синтеза далек от экологически совместимого, так как требует сильнокислой среды и больших (эквивалентных мономеру) количеств окислителя, а также может приводить к образованию токсичных побочных продуктов, таких как бензидин. При этом процесс химической полимеризации является экзотермическим, реакция кинетически неконтролируема и протекает по автокаталитическому механизму с большим индукционным периодом. Образующийся в результате экзотермической реакции полианилин практически нерастворим в большинстве известных полярных и неполярных органических растворителей.

В последние годы тенденцией стало внедрение биотехнологических процессов и принципов «зеленой» химии в практику производства. В отношении электропроводящих полимеров, в том числе и полианилина, это означает, что альтернативой классическим химическим методам их получения может стать ферментативный синтез, благодаря которому полимеризация проходит в кинетически контролируемом режиме и в мягких условиях, что делает процесс экологически чистым, позволяет получать с высоким выходом полимер, не загрязненный продуктами разложения окислителя, и управлять его свойствами.

Эффективным биокатализатором реакции ферментативной окислительной полимеризации анилина может являться лакказа [КФ 1.10.3.2] - фермент, относящийся к классу «голубых» медьсодержащих оксидаз. Лакказы катализируют реакции окисления органических субстратов, в том числе мономеров многдх

электропроводящих полимеров: анилина, пиррола, тиофена и их производных. При этом окислителем в данных реакциях является кислород воздуха, а единственным побочным продуктом его восстановления - вода. Кроме того, катализ реакции окислительной полимеризации анилина с участием лакказы представляет интерес с точки зрения изучения механизма реакции и выяснения его принципиальных отличий от механизма химической полимеризации.

Другим важным аспектом получения электропроводящего полианилина является улучшение эксплуатационных свойств полимера. Наиболее распространенным подходом в данном направлении является использование матричного (template) синтеза. При этом химическая природа и свойства матрицы подбираются в зависимости от используемого метода полимеризации и желаемых свойств конечного продукта. Эффективным способом получения псевдорастворимого полианилина является его синтез в водных мицеллярных растворах анионных поверхностно-активных веществ (ПАВ), таких как додецилсульфат натрия (ДЦС), додецилбензолсульфоновая кислота (ДБСК) и ее натриевая соль (flECNa). При этом электропроводящий ПАНИ получается в виде соли с гидрофобными анионами, что может улучшать эксплуатационные свойства этого комплекса.

Таким образом, изучение возможностей и перспектив ферментативного синтеза электропроводящего полианилина на мицеллярной матрице с использованием лакказы в качестве биокатализатора представляет большой теоретический и практический интерес.

Научная новизна работы. В настоящей работе предложен и реализован способ ферментативного синтеза электропроводящего полианилина в водных мицеллярных растворах ДБСЫа с использованием в качестве биокатализатора высоко редокс-потенциальной лакказы базидиального гриба Trámeles hirsuta. Оптимизированы условия проведения синтеза. Показано, что в результате синтеза образуется электропроводящий полианилин в виде комплекса с ДБСЫа. Методом просвечивающей электронной микроскопии показана фибриллярная структура ферментативно синтезированных комплексов ПАНИ/ДБСЫа и их кристаллическое строение. Различными физико-химическими методами установлено подобие основных свойств комплексов ПАНИ/ДБСЫа, полученных с помощью лакказы, свойствам полимера, полученного традиционным химическим синтезом с использованием в качестве окислителя персульфата аммония.

Сравнительное изучение реакций ферментативной и химической полимеризации

анилина позволило приблизиться к пониманию механизмов обоих процессов.

Впервые экспериментально установлено, что ферментативное и химическое

окисление не подвергающегося полимеризации модельного соединения анилина (Ы,Ы,К',Ы'-тетраметил-л-фенилендиамина) протекает по различным механизмам. Таким образом, принципиальное различие в механизмах ферментативной и химической полимеризации анилина может быть обусловлено различием в кинетике накопления промежуточных продуктов в ходе этих процессов. С целью изучения отдельных стадий ферментативной полимеризации анилина впервые была изучена лакказа-катализируемая реакция окислительного сочетания его димера (N-фенил-я-фенилендиамина) в составе комплекса димер/ДБСИа и показано образование электропроводящего продукта.

Практическая значимость работы. Показано, что высоко редокс-потенциальная лакказа базидиального гриба Trametes hirsuta является эффективным биокатализатором ферментативного синтеза электропроводящего ПАНИ в мицеллярных растворах ДБСЫа, и реакцию полимеризации с ее участием можно проводить в экологически приемлемых условиях. Экспериментально подтверждены и изучены антистатические и антикоррозионные свойства ферментативно синтезированного комплекса ПАНИ/ДБСЫа. Показана возможность использования полученного полимера для создания эффективных защитных покрытий. Продемонстрирована возможность осуществления и преимущества комбинированного (ферментативно-химического) синтеза электропроводящего полианилина в водных растворах мицелл ДБСИа, с использованием для инициирования реакции полимеризации как очищенного, так и технического препарата лакказы. Проведено масштабирование процесса ферментативного синтеза электропроводящего полианилина в мицеллярных растворах ДБСК'а с использованием лакказы. Исследованы основные физико-химические свойства полученного продукта.

Цели и задачи исследования. Целями настоящей работы являлись:

- разработка метода ферментативного синтеза электропроводящего полианилина на прямых мицеллах додецилбензолсульфоната натрия, оптимизация условий синтеза и изучение физико-химических свойств полученного продукта с целью его последующего использования для создания защитных антистатических и антикоррозионных покрытий;

- определение подходов к изучению механизма ферментативного синтеза ПАНИ с участием лакказы и выяснение принципиальных различий в механизмах ферментативной и химической полимеризации анилина;

- масштабирование процесса синтеза электропроводящего полианилина на пилотной установке.

Для достижения этих целей были поставлены следующие задачи:

1. Оценить возможность и эффективность использования высоко редокс-потенциальной лакказы базидиального гриба Trametes hirsuta в качестве биокатализатора реакции окислительной полимеризации анилина в водных мицеллярных растворах ДБСЫа. Изучить свойства и роль мицеллярной матрицы.

2. Оптимизировать условия ферментативного синтеза электропроводящего полианилина в мицеллярных растворах flECNa.

3. Изучить физико-химические и защитные (антистатические и антикоррозионные) свойства синтезированных комплексов ПАНИ/ДБСИа и оценить возможность их использования для создания защитных покрытий.

4. Провести сравнительное изучение отдельных стадий ферментативной и химической полимеризации анилина с использованием неполимеризующегося аналога анилина Ы,Ы,Ы',Ы'-тетраметил-л-фенилендиамина и димера анилина (N-фенил-и-фенилендиамина) в качестве модельных соединений.

5. Разработать подходы к масштабированию процесса ферментативного синтеза электропроводящего полианилина в мицеллярных растворах ДБС№. Оценить возможность проведения, преимущества и недостатки комбинированного ферментативно-химического способа синтеза ПАНИ.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на следующих научных конференциях: XVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии (Москва, РФ, 23-28 сентября 2007 г); XXII Российская конференция по электронной микроскопии (Черноголовка, РФ, 3-6 июня 2008 г); III Международная конференция по коллоидной химии и физико-химической механике (Москва, РФ, 24-28 июня 2008 г); II Научно-практическая конференция «Перспективы развития инноваций в биологии» (Москва, РФ, 5-7 ноября 2008 г); International Baltic Sea Region conference «Functional materials and nanotechnologies 2009» (Riga, Latvia, 31 March - 3 April 2009).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК РФ, и 5 тезисов в материалах конференций.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов и их обсуждения, списка цитируемой литературы. Работа изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 70 рисунков и 4 таблицы. Список цитируемой литературы включает 227 наименований.

Сокращения, принятые в тексте. FT-IR - инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье; АБТС - (2,2'-азино-бис(3-этилбензтиазолин-6-сульфонат)) диаммония; АСМ - атомно-силовая микроскопия; ДБСК -додецилбензолсульфоновая кислота; ДБСЫа - додецилбензолсульфонат натрия; ДДС- додецилсульфат натрия; ДМСО - диметилсульфоксид; ИК - инфракрасный; ККМ - критическая концентрация мицеллообразования; НВЭ - нормальный водородный электрод; ПАВ - поверхностно-активное вещество; ПАНИ - полианилин; ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия; СКК - сульфокамфорная кислота; ТГА - термогравиметрический анализ; ТМПД - М,М,М',М'-тетраметил-я-фенилендиамин; УФ - ультрафиолет; ЭПР -электронный парамагнитный резонанс.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика диссертационной работы, изложена актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования.

Первая глава представляет собой обзор литературы. В первой части рассматриваются распространение лакказ в природе, их структура, каталитический механизм и свойства. Особое внимание уделено роли этих ферментов в органическом синтезе. Вторая часть посвящена полианилину как представителю класса органических металлов. Подробно рассмотрены вопросы структуры, свойств и механизма электропроводности полианилина. Проведено сравнение различных способов синтеза данного полимера.

Во второй главе представлены материалы и методы исследования.

Очистка фермента. Фильтрат культуральной жидкости гриба Trametes hirsuta был любезно предоставлен к.б.н. Е.С. Горшиной (МГУИЭ, Москва). Из культуральной жидкости фермент осаждали сульфатом аммония с последующей очисткой методом ионообменной хроматографии низкого давления. До гомогенного состояния по данным ДДС-электрофореза лакказа была очищена методом гель-проникающей хроматографии.

Определение концентрации и активности фермента осуществляли спектрофотометрическим методом. Концентрацию белка определяли по разности оптической плотности при длинах волн 228,5 нм и 234,5 нм с использованием соответствующей калибровочной кривой.

Контроль активности лакказы осуществляли, используя в качестве хромогенного субстрата 10 мМ раствор пирокатехина (е41о = 740 М"1 см"1) в 0,1 М Na-цитрэтно-фосфатном буферном растворе, рН 4,5. За одну единицу активности (ME) принимали количество фермента, которое необходимо для окисления 1 мкмоль пирокатехина за 1

минуту. Удельную активность выражали в МЕ/мг белка.

Определение операционной стабильности фермента проводили в течение 2-х суток в 0,1 M Na-цитратно-фосфатном буферном растворе (рН 4,5), измеряя через равные промежутки времени активность лакказы с использованием АБТС в качестве субстрата (е4зб= 36000 М"' см'1).

Ферментативный синтез полианилина в мицеллярных растворах flECNa проводили при t ~ 22°С в 50 мМ Na-цитратно-фосфатном буферном растворе, рН 3,5. Реакционная смесь состояла из эквимолярных количеств анилина и ДБСЫа, растворенных в 10 мл буферного раствора до концентрации 10 мМ (если не оговорено особо). Значение рН реакционной среды доводили до 3,8 раствором Н3РО4. Реакцию полимеризации инициировали путем добавления фермента при постоянном перемешивании. Активность лакказы в реакционной среде составляла ~ 13,3 ME. Реакцию проводили в течение 24 часов.

Химический синтез полианилина в мицеллярных растворах ДБСМа осуществляли в условиях, аналогичных условиям ферментативного синтеза. Реакцию инициировали постепенным добавлением в реакционную смесь 0,1 M раствора персульфата аммония в 50 мМ Na-цитратно-фосфатном буферном растворе (рН 3,5) к реакционной смеси, при этом соотношение окислитель/мономер равнялось 0,5. Итоговые концентрации анилина и ДБСЫа составляли (если не оговорено особо) 10 мМ.

Выделение и очистка полианилина. Синтезированный полианилин осаждали из реакционной среды этанолом. Полученный осадок отделяли центрифугированием, дважды промывали 96 % и 50 % этанолом, после чего высушивали при 37°С на протяжении 72 часов.

Экстракцию комплексов ПАНИ/ДБСЫа неполярными органическими растворителями осуществляли добавлением к реакционной среде соответствующего растворителя (толуола) с периодическим перемешиванием до полного перехода зеленой окраски в органическую фазу.

Спектральные исследования синтезированного ПАНИ. Спектры оптического поглощения комплексов ПАНИ/ДБСЫа регистрировали в интервале длин волн 300 -900 нм с использованием спектрофотометра «Shimadzu UVmini-1240» (Япония), при различных скоростях сканирования длин волн.

ИК-Фурье-спектроскопию полученных образцов полимера проводили на спектрометре «Magna-750» («Nicolet», США). Образцы для анализа готовили путем прессования таблеток ПАНИ и ПАНИ/ДБСЫа с КВг. Полученные результаты интерпретировали согласно литературным и справочным данным.

Электрохимические исследования проводили на вольтамперометрическом анализаторе «CV-50W» («BAS», США) по трехэлектродной схеме. Все потенциалы в данной работе приведены относительно хлорсеребряного электрода («BAS», США). В качестве рабочего электрода использовали стеклоуглеродный электрод фирмы «BAS» (США). Измерения проводили как в водной дисперсии комплексов ПАНИ/ДБСКа полученных в результате ферментативного синтеза и не подвергавшихся дополнительной обработке, так и с использованием пленок полианилина, нанесенных на поверхность электрода из раствора ПАНИ в ДМСО (концентрация ~ 20 мг/мл).

Электрохимическое изучение антикоррозионных свойств ПАНИ осуществляли методом линейной анодной вольтамперометрии. Рабочими электродами являлись полоски медной фольги (99,9 % чистоты). На рабочую поверхность (S = 10 мм2) электродов методом полива наносили пленки из экстракта ПАНИ/ДБСЫа в толуоле. Линейную вольтамперометрию проводили в интервале потенциалов от -500 до 500 мВ в 0,1 M HCl при скорости развертки потенциала 10 мВ/с.

Измерение электропроводности синтезированного полианилина после его осаждения, промывки и высушивания проводили стандартным четырехточечным методом с помощью прибора «Loresta GP» («Mitsubishi», Япония).

Микроскопия и дифракция электронов на образцах ПАНИ. Визуальное изучение комплексов анилин/ДБСЫа осуществлялось с помощью оптического микроскопа «Olympus ВХ-41», с использованием различных режимов фазового контраста и увеличения.

Морфология образцов ПАНИ/ДБС№ была изучена на электронном микроскопе «Tecnai G-2» с ускоряющим потенциалом от 300 кВ. Дифракцию электронов на образцах комплексов ПАНИ/ДБСМа изучали с использованием специальной камеры «ESR-102» (Украина).

Пленки комплексов ПАНИ/ДБСЫа полученные по технологии Ленгмюра-Блоджетг исследовали на атомно-силовом микроскопе «SOLVER Р47» («NT-MDT», Россия) в прерывисто-контактном режиме с использованием кремниевой подложки.

Термогравиметрический анализ синтезированных комплексов ПАНИ/ДБС№ был выполнен с использованием анализатора «Netzsch TG 209 Fl» (Германия) в атмосфере аргона при скорости изменения температуры 20°С/мин. Предварительно все образцы были высушены при температуре 100°С в течение 2 часов.

Изучение антистатических свойств синтезированного полианилина проводили на образцах хлопковой ткани одинакового размера, обработанных водной дисперсией ПАНИ/ДБСЫа, полученной в результате синтеза, а также раствором ДБСЫа (контроль). Обработанную ткань заряжали положительно или отрицательно

путем ее контакта с электродом под напряжением «+» или «-» 18 кВ, после чего измеряли скорость стекания зарядов.

В третьей главе приводятся собственные результаты и их обсуждение.

Лакказа как биокатализатор окислительной полимеризации анилина.

Перспективы использования лакказы для получения электропроводящего полианилина определяются способностью данного фермента катализировать реакцию окислительной полимеризации мономера, стабильностью фермента в условиях синтеза, а также наличием у данного способа ряда преимуществ по сравнению с традиционным химическим и другими ферментативными способами синтеза ПАНИ.

Одним из основных параметров, от которого зависит скорость окисления субстратов лакказ, является разница между значениями редокс-потенциалов субстрата-донора и первичного акцептора электронов - Т1 центра фермента.

Непосредственно (без участия редокс-медиаторов) лакказы катализируют окисление соединений, редокс-потенциалы которых не превышают или превышают незначительно значение редокс-потенциала иона меди Т1 центра. Окисление анилина протекает при достаточно высоких потенциалах (~ 950 мВ, относительно НВЭ). Следовательно, для протекания ферментативной окислительной полимеризации анилина редокс-потенциал Т1 центра лакказы должен приближаться к потенциалу начала окисления анилина.

Редокс-потенциал Т1 центра для лакказы Trametes hirsuta по литературным данным составляет 780 ± 10 мВ (относительно НВЭ), поэтому данный фермент относят к группе высоко редокс-потенциальных лакказ. Высокое значение редокс-потенциала Т1 центра позволяет лакказе Trametes hirsuta весьма эффективно катализировать реакцию окисления анилина, в то время как низко редокс-потенциальные лакказы (например, лакказа из сока лакового дерева Rhus vernicifera, потенциал TI центра - 430 мВ, относительно НВЭ) не способны катализировать эту реакцию.

Таким образом, эффективную полимеризацию анилина можно осуществить только с использованием высоко редокс-потенциальных лакказ.

Другим важным для биокатализатора параметром является его стабильность в условиях синтеза. Изучение операционной стабильности лакказы Trametes hirsuta в водных мицеллярных растворах ПАВ при ферментативном синтезе полианилина (Рис. Í) показало, что в условиях синтеза ПАНИ (кривая 1) инактивация фермента протекает несколько быстрее, чем в контрольном эксперименте, в отсутствие обоих компонентов (ДБСЫа и анилина) и при том же значении рН раствора (кривая 2). По-видимому, к воздействию кислого значения рН раствора в данном случае добавляется инактивирующее действие на лакказу радикалов анилина или его олигомеров.

Рис. 1. Стабильность лакказы в различных условиях: 1 - в стандартных условиях синтеза (операционная стабильность); 2 - в отсутствие анилина и ДБСШ (рН-стабнльность); 3 - в 10 мМ растворе ДБСКа.

Условия: 50 мМ Ш-цнтратно-фосфатный буферный раствор, рН 3,5.

Л ------

о I • ■ ■-1-iii.it- | '"-У

10 20 30 40 50 Время, ч

Из рисунка также видно, что в растворах ДБС№, не содержащих анилина происходит быстрая и полная инактивация фермента (Рис. 1, кривая 3). По-видимому, инактивация лакказы в данном случае объясняется денатурацией молекул белка под действием ПАВ.

Следует отметить, что в целом лакказа обладает довольно высокой операционной стабильностью, сохраняя, как видно из рисунка, до 20 % своей начальной активности в течение суток. Кроме того, в отличие от пероксидаз, также используемых для синтеза полианилина, окислителем в реакции полимеризации анилина с участием лакказ является кислород воздуха, поэтому введения в реакционную среду дополнительных компонентов (таких как пероксида водорода) не требуется, что упрощает процедуру синтеза.

Таким образом, к основным преимуществам ферментативного синтеза электропроводящего полианилина с участием лакказы относится значительное сокращение индукционного периода реакции, простота её проведения, экологичность и отсутствие токсичных побочных продуктов. Исследование продуктов ферментативного синтеза ПАНИ на наличие бензидина с помощью газохроматографического метода с масс-спектральной детекцией, показало полное его отсутствие на всех этапах синтеза. Кроме того, синтезированный с использованием лакказы полианилин, в отличие от полимера, полученного химическим способом, не загрязнен продуктами разложения окислителя.

Свойства и роль мицеллярной матрицы ДБСМа в процессе ферментативного

Еще одной существенной проблемой при синтезе полианилина является крайне плохая растворимость получаемого полимера. Для её улучшения, как правило, используют матричный синтез. В процессе синтеза ПАНИ матрица обеспечивает нужную ориентацию и концентрирование мономера на своей структуре, а также допирование полианилина, и, главное, существенно влияет на его эксплуатационные характеристики.

синтеза электропроводящего полианилина.

В настоящей работе был предложен способ лакказа-катализируемого синтеза электропроводящего полианилина на мицеллярной матрице додецилбензолсульфоната натрия. В основу метода положена способность данного вещества при концентрации выше критической спонтанно образовывать в водных растворах устойчивые мицеллярные структуры. Молекулы анилина, находящиеся при кислых значениях рН в протонированной форме, включаются в эти мицеллы в виде положительно заряженных ионов. Термодинамическую устойчивость таким комплексам придают многочисленные силы слабых (электростатических и гидрофобных) межмолекулярных взаимодействий. Формальная схема мицеллярного комплекса анилин/ДБСИа представлена на Рис. 2.

" < - > ^ V ..

Ж®

Рис. 2. Формальная схема комплекса ДБСШ с анилином и упрощенная схема процесса

полимеризации.

Рис. 3. Микрофотография комплексов анилин/ДБСШ.

Условия: 50 мМ ^-цитратно-фосфатный буферный раствор (рН 3,5), [анилин] = [ДБСШ] = 10 мМ.

Образование комплексов анилина и ДБС№ было подтверждено оптической микроскопией с использованием фазового контраста. Микрофотография наблюдаемых комплексов приведена на Рис. 3. Видно, что они представляют собой структуры сложной формы линейного строения, и их морфология принципиально отличается от формального изображения мицеллярных комплексов ПАВ и анилина, приведенного на Рис. 2.

Необходимость участия мицеллярной матрицы в синтезе электропроводящего полианилина была доказана экспериментально. Было показано, что при концентрациях анилина и ДБСЫа в реакционной среде 1 мМ (что ниже величины ККМ для ДБСШ) после инициирования реакции ферментом не наблюдалось никаких признаков протекания реакции на протяжении всего эксперимента. Напротив, при концентрации |

реагентов 10 мМ образование комплексов анилин/ДБОЧа сопровождалось характерным помутнением раствора, а основным признаком реакции являлось изменение цвета реакционной смеси во времени от голубовато-зеленого, через изумрудный, к темно-зеленому, что характерно для образования электропроводящего ПАНИ.

Таким образом, сочетание ферментативного и мицеллярного подходов может обеспечить эффективный синтез электропроводящего полимера с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Оптимизация условий лакказа-катализируемого синтеза электропроводящего полианилина в водных растворах прямых мицелл ДБСШ.

Для УФ-видимого спектра электропроводящего полианилина характерны три основные полосы оптического поглощения в области 360, 420 и 750 нм. Согласно литературным данным полоса поглощения в области 360 нм отвечает к-к* электронным переходам в ароматических кольцах. Две другие полосы поглощения в области 420 и 750 нм указывают на формирование полярона (квазичастицы) в структуре полианилина, что обуславливает его электропроводящие свойства.

Таким образом, зависимость формы спектров оптического поглощения полианилина от его молекулярного строения позволяет в первом приближении характеризовать синтезируемую водную дисперсию частиц ПАНИ и сделать предварительные выводы о его электропроводности.

Оценку зависимости скорости полимеризации анилина от концентраций реагирующих веществ проводили, варьируя концентрации анилина и flBCNa в интервале от 3 до 20 мМ при постоянном значении их молярного соотношения (1:1). Спектры оптического поглощения, записанные в ходе данного эксперимента, позволяют сделать вывод, что продуктом синтеза во всех случаях являлся электропроводящий полианилин. Однако из-за низкой скорости реакции при концентрациях реагентов 3 мМ, пики поглощения в области 700 - 800 нм, соответствующие электропроводящему ПАНИ, были выражены крайне слабо. Наоборот, спектры, записанные при более высоких концентрациях анилина и ДБС№ (10 мМ, 20 мМ), имели все характерные для электропроводящего полианилина полосы оптического поглощения.

Влияние соотношения реагентов на ход реакции полимеризации изучали, изменяя

концентрацию анилина от 2 до 30 мМ, в то время как концентрация ДБСЫа (10 мМ) и

активность фермента в реакционной среде (~ 13 ME) были фиксированы. В результате

были получены различные молярные соотношения анилин/ДБСЫа: 0,2; 0,5; 1; 2; 3.

Показано, что скорость реакции возрастала с увеличением молярного соотношения

анилин/ДБСЫа (Рис. 4). По-видимому, это связано с увеличением локальной

ш 0.4

концентрации анилина в составе мицеллярных комплексов. Однако при величине молярного соотношения анилин/ДБСЫа более 2,5 происходит образование осадка.

Рис. 4. Спектры оптического поглощения комплексов ПАНИ/ДБС^, синтезированных при следующих значениях соотношения анилин/ДБС^: 1- 0,2; 2-0,5; 3 - 1; 4- 2; 5-3.

Условия: 50 мМ Ка-цитратно-фосфатный буферный раствор, рН 3,5; [ДБСМа] = 10 мМ; [анилин] = 2-30 мМ; температура ~ 22°С; время реакции 1,5 ч.

500 600 700 Длина волны, нм

Изучение влияния концентрации лакказы на скорость синтеза ПАНИ проводили путем измерения оптической плотности растворов при 750 нм через заданные интервалы времени (1,5 ч; 3 ч; 72 ч). Концентрацию фермента варьировали от 30 до 180 нМ. Полученные зависимости носили линейный характер: с увеличением концентрации фермента скорость реакции возрастала (Рис. 5).

Рис. 5. Влияние концентрации лакказы на скорость синтеза комплексов ПАНИ/ДБС№. Время реакции: (1) -1,5 ч; (2) - 3 ч; (3) - 72 ч (оптические плотности образцов полимера через 72 ч после начала синтеза приведены при 5-кратном разбавлении исходного раствора).

Условия: 50 мМ №-цитратно-фосфатнын буферный раствор (рН 3,5), [анилин] = ЩБСЩ = 10 мМ.

1.5 п

Е 21.0

о о

га о к ю и г-§! гаС

ь с О

з 0.5

0.0

50 100 150

Концентрация лакказы, нМ

200

Влияние рН на лакказа-катализируемую полимеризацию анилина изучали, варьируя рН реакционной среды в интервале от 3,0 до 5,5. Результаты эксперимента в виде спектральных характеристик полученных продуктов представлены на Рис. 6. Из рисунка видно, что только в реакциях, протекающих при рН 3,5 и 4,0 (кривые 2 и 3) полученный продукт имел характерный для электропроводящего полианилина спектр. При более низких значениях рН реакция существенно замедлялась (кривая 1), а при рН > 4,0 (кривые 4, 5 и 6) - протекала с высокой скоростью, однако спектральные характеристики продукта реакции существенно менялись. По-видимому, в результате

:интеза в :троения,

о 1.5 -

1.0

0.5

о.о

300

данном случае образуется неэлектропроводящий полимер разветвленного что согласуется с литературными данными.

Рис. 6. Зависимость спектральных характеристик продуктов ферментативной полимеризации анилина с участием лакказы от значения рН реакционной среды: 1 - 3,0; 2 - 3,5; 3 - 4,0; 4 - 4,5; 5- 5,0; 6- 5,5.

Условия: 50 мМ Na-цитратно-фосфатный буферный раствор; [анилина) = [/lfiCNa| = 10 мМ; активность лакказы —'-1-1-■-1 в реакционной среде ~ 13 ME;

500 600 700 800 900 температура ~22°С, время синтеза 1,5 ч. Длина волны, нм г j г > г

400

Таким образом, условиями, оптимальными для проведения лакказа-атализируемого синтеза электропроводящего полианилина в водных растворах шцелл ДБСКа, являются: концентрации реагентов 10-20 мМ, соотношение нилин/ДБС1Ча 1:1 или 2:1, рН реакционной среды 3,5-4,0.

Физико-химические свойства ферментативно синтезированных комплексов

ПЛПИ/ДЕСМа.

Комплекс ПАНИ/ДБСМа, полученный с использованием лакказы, обладает арактерной для электропроводящего полианилина способностью к обратимым ислотно-основным переходам при изменении рН раствора, что было подтверждено езультатами титрования мицеллярных комплексов полианилина растворами идроксида натрия и ортофосфорной кислоты в интервале рН от 2,0 до 10,5. При рН 2,0 4,0 спектры поглощения имели типичную для электропроводящего ПАНИ форму и эдержали все характерные полосы поглощения. При рН выше 4,0 интенсивность арактерных для электропроводящего полианилина полос поглощения в области 420 и 50 нм уменьшалась, и при рН > 9,0 они полностью исчезали. Параллельно аблюдалось появление полосы поглощения при 560 нм. Данный переход арактеризовался изменением цвета раствора комплекса из зеленого в голубой, эответствующий полностью дедопированному полианилину в форме эмеральдинового гнования. Необходимо отметить, что этот процесс обратим, и при титровании аствора фосфорной кислотой вновь получали допированную форму ПАНИ.

Вывод об электрохимической активности ферментативно синтезированных эмплексов ПАНИ/ДБСЫа был сделан на основании данных циклической эльтамперометрии, проведенной в водной дисперсии продуктов синтеза (Рис. 7). Из исунка видно, что электрохимические процессы окисления-восстановления ПАНИ эратимы, при этом потенциалы максимумов катодной ветви циклической

вольтамперограммы составляют +210 и -75 мВ, а анодной - +230 и - 30 мВ. Разност (ДЕ) между катодными и анодными максимумами токов для каждой редокс-napi составляет 20 и 45 мВ. Наличие этих максимумов связано с последовательным] редокс-превращениями ПАНИ из лейкоэмеральдиновой формы в эмеральдиновук т. е. из более восстановленного состояния в более окисленное и обратно.

Рис. 7. Циклические вольтамперс граммы, записанные (1) в водно дисперсии комплекса ПАНИ/ДБСКа и (2 - в буферном растворе (контроль).

Условия: 50 мМ Na-цитратнс фосфатный буферный раствор (рН 3,5 скорость изменения потенциала 100 мВ/( начальный потенциал - -200 мВ; пр синтезе [анилин] = |ДЬС1\'а| = 10 мМ.

600 400 200 0 -200

Е, мВ (Ag/AgCI)

Наличие электропроводящих свойств у синтезированного полианилина был подтверждено как косвенно (полоса поглощения полярона на УФ-видимых спектрах так и с помощью прямых измерений. Электропроводность образцов ПАГО очищенных после ферментативного синтеза этиловым спиртом, была измерен четырехточечным методом и составила ~ 7 х 10 ^ См/см. Такое значени электропроводности ферментативно синтезированного комплекса ПАНИ/ДБСМ является типичным для матричного метода синтеза, то есть находится в облает 1 мСм/см и ниже.

Для подтверждения наличия в синтезированном полимере характерных дл основной цепи линейного полианилина групп и сравнительного анализа различны образцов полимера была использована ИК-Фурье-спектроскопия (FT-I спектроскопия).

Из Рис. 8 видно, что FT-IR спектр осажденного и отмытого этанолом o6pa3L ПАНИ (Рис. 8 (а)), также как и спектр исходного комплекса ПАНИ/ДБСЫа (Рис. 8 (б близок к спектру полианилина, синтезированного химическим путем и допированног сульфокамфорной кислотой (СКК) (Рис. 8 (в)). Все спектры имеют характерные дг ПАНИ колебания химических связей в областях 1581 - 1600 см'1 и 1494 - 1500 см"1 соответствующие фенилендиаминным и хиноиддииминным группам повторяющемся звене полимера.

1.3

0.9

; 0.7

0.5

2000 1800 1600 1400 1200 1000

Волновое число, см"

Рис. 8. РТ-ГО спектры образцов ферментативно синтезированных комплексов ПАНИ/ДБС№, очищенных этанолом (а) и исходных (б), - а также химически синтезированного комплекса ПАНИ/в-СКК (в).

Кроме того, FT-IR спектры образцов ферментативно синтезированного ПАНИ свидетельствуют о наличии в составе полимера незначительного количества орто-—, замещенных структурных единиц полианилина (полоса в области ~ 745 (б) - 700 см"'), по сравнению с пара-замещенными (полоса в области ~ 850 - 800 см"'). Таким образом, за счет ориентации мономера на мицеллах ДБСКа при достаточно высоких значениях pH рабочего раствора в основном образуется полимер неразветвленного строения, в котором молекулы мономера соединены в положении 1-4.

Данный метод демонстрирует взаимодействия ДБС№ полианилина, так как спектре очищенного этанолом образца ПАНИ присутствуют пики в области 1123 - 1130 см'1, соответствующие колебаниям связи S=0 в молекуле ДБСИа.

400

также прочность с цепью на FT-IR

Морфология и структура полученных в результате ферментативного синтеза эмплексов ПАНИ/'ДБСКа была изучена методами просвечивающей электронной 1ЭМ) и атомно-силовой (АСМ) микроскопии. Данные ПЭМ указывают на ибриллярную структуру комплексов ПАНИ/ДБСЫа и высокую плотность шолнения поверхности исследуемого образца (Рис. 9). При этом диаметр отдельных элокон составляет порядка 0,5 — 3 мкм. Эксперименты по дифракции электронов на эразцах комплексов ПАНИ/ДБСЫа позволяют сделать вывод о существенном реобладании в структуре полимера кристаллической фазы над аморфной.

Атомно-силовая микроскопия также подтвердила волокнистую природу эмплексов полианилина с ДБСШ (Рис. 10). Однако необходимо отметить, что 1змеры волокон комплекса ПАНИ/ДБСЫа в данном случае много меньше размеров

волокон, наблюдаемых методом ПЭМ, и находятся в нанометровом диапазоне. Пс видимому, это связано с удалением избытка ДБС№ из состава полимерны комплексов в процессе экстракции толуолом. Эти результаты открывают перспектив! создания на основе синтезированного материала высокоориентированных структур : «легких» защитных покрытий.

О 100 200 300 400

нм

Рис. 9. Морфология и структура Рис. 10. АСМ-изображенне

комплексов ПАНИ/ДБС№ по данным поверхности пленки ПАНИ/ДБС№, полупросвечивающей электронной микроскопии. ченной по технологии Ленгмюра-Блоджетт.

Для выяснения термической стабильности комплекса ПАНИ/ДБСЫ синтезированного с участием лакказы, был проведен термогравиметрический аналг (ТГА). Из результатов анализа следует, что для исходного комплекса ПАНИ/ДБСК характерно два основных этапа потери массы. Первый (потеря ~ 38% массы' происходит при температуре 177-211°С и объясняется, по-видимому, удаление :^ низкомолекулярного летучего компонента, который перешел в состав образца 1 реакционной среды. Второй этап (потеря ~ 15% массы) происходит при 470 - 508°С ::[ связан с термической деструкцией ДБС№. В целом результаты анализа позволяй сделать вывод о высокой термической стабильности синтезированного полимера.

Таким образом, изученные физико-химические свойства ферментативь : синтезированного полианилина, свидетельствуют о том, что по своим характеристика он близок к полианилину, получаемому традиционным химическим способом. П]::_ этом соблюдается экологическая чистота процесса синтеза и полученный полимернь комплекс растворим в неполярных органических растворителях. [

Защитные свойства комплексов ПА Н И/ДБ СМ а.

Одним из основных направлений использования полианилина является создан] покрытий, защищающих от коррозии, статического электричества электромагнитного излучения. В настоящей работе были протестирован

нтикоррозионные и антистатические свойства синтезированных с использованием акказы комплексов ПАНИ/ДБСИа.

Электрохимическую коррозию моделировали с помощью процесса растворения [еди в кислой среде под действием внешнего электрического потенциала. С этой елью был использован метод линейной анодной вольтамперометрии. В качестве пектродного материала использовали медь высокой степени чистоты (99,9%), средой змерения служила 0,1 М HCl. Результаты экспериментов в виде вольтамперных ривых, записанных в трех повторах на каждом из двух медных электродов юкрытом слоем полианилина, и контрольном - без защитного слоя ПАНИ/ДБСК'а), редставлены на Рис. 11.

Из рисунка видно, что в отличие от контрольных экспериментов эляризационные кривые, записанные на электродах, покрытых полианилином, гмонстрируют полное отсутствие растворения электрода до потенциала ~ 0,35 В и значительное растворение материала электрода при потенциале 0,5 В. Ток, (растеризующий растворение меди при этом потенциале, значительно меньше {алогичных токов в контрольных экспериментах. Важно отметить, что защитный [)фект сохраняется, практически не уменьшаясь, в течение трех последовательных :анирований потенциала электрода.

Таким образом, полианилин в виде комплекса с ДБС№, нанесенный на эверхность меди из раствора в толуоле, выполняет функцию защитного анодного жрытия, пассивируя и стабилизируя поверхность защищаемого металла. Кроме того, 1едует отметить высокую адгезию пленок комплексов ПАНИ/ДБСМа, нанесенных на )верхность электрода из толуола.

Антистатические свойства синтезированного полианилина были изучены путем (енки скорости стекания электростатических зарядов с образцов хлопковой ткани, ¡работанных водной дисперсией ПАНИ/ДБСКа. Периоды полужизни

Э1

Рис. 11. Линейные анодные вольтамперограммы, записанные на электродах из меди в 0,1 М растворе HCl: три последовательных повтора на электроде с нанесенным из толуола слоем ПАНИ/ДБС№ (Э1, Э2, ЭЗ), и на контрольном электроде без покрытия (Kl, К2, КЗ).

500 400 300 200 100 0 -100 -200 -300 -400 -500 Е, мВ (Ag/AgCI)

положительных (Т1д+) и отрицательных (Т1/2 ) зарядов на поверхности ткаш обработанной дисперсией ПАНИ/ДБС№, составили 3,8 с и 5,8 с соответственно, чт существенно меньше времени стенания зарядов с контрольных образцов ткаш обработанных раствором ДБСИа (т|/2+ = 154 с, \\п = 114 с). Следователык ферментативно синтезированный комплекс ПАНИ/ДБСЫа, является весьм эффективным антистатическим агентом.

Из всего изложенного выше можно сделать вывод, что свойства синтезированног с использованием лакказы электропроводящего полианилина обуславливай: возможность его применения для создания различного рода защитных покрытий.

Изучение ферментативной полимеризации анилина.

Одним из принципиальных различий между химической и ферментативно полимеризацией анилина является протекание химической реакции г автокаталитическому механизму со значительным (в зависимости от условий синте: до нескольких часов) индукционным периодом. В настоящей работе бьи предпринята попытка, установить механизм ферментативной полимеризации анилш и выяснить отличия данного процесса от процесса химической полимеризаци мономера.

Различие механизмов ферментативной (с использованием лакказы) и химическс (окислитель - персульфат аммония) полимеризации анилина в водных растворг прямых мицелл ДБСЫа отчетливо видно из сравнения спектральных характернее продуктов этих реакций на их начальных этапах (Рис. 12).

300 400 500 600 700 800 900 300 400 500 600 700 800 900 Длина волны, нм Длина волны, нм

Рис. 12. Изменение во времени спектров продуктов ферментативного (1) химического (2) синтеза комплексов ПАНИ/ДБС^.

Условия: 50 мМ Ш-цитратно-фосфатный буферный раствор (рН 3,5), температура ~ 22° [аннлип| = [ДЬСХа] = 10 мМ, [(N114)28208] = 10 мМ, активность лакказы в реакционной сре ~ 13 МЕ.

Из рисунка видно, что уже на начальном этапе реакции ферментативный синт электропроводящего комплекса ПАНИ/ДБСЫа протекает не только быстр

имического, но и идет по принципиально иному механизму, в результате чего олимеризация начинается практически сразу после инициирования реакции акказой. Тем не менее, необходимо отметить, что спектры конечных продуктов ерментативного и химического синтеза практически идентичны по форме.

Для выяснения принципиального различия в механизмах химической и ерментативной полимеризации анилина было проведено сравнение реакций имического и ферментативного окисления его метилированного аналога -.Ы.М'.Н'-тетраметил-л-фенилендиамина (ТМПД). За счет метилирования миногрупп ТМПД в отличие от анилина не подвергается окислительной олимеризации, что было показано с использованием метода циклической эльтамперометрии. Эта особенность позволяет продуктам окисления ТМПД на анальном этапе реакции накапливаться в реакционной среде, облегчая их изучение, роме того, необходимо отметить, что продукты окисления М,М,М',М'-тетраметил-я-енилендиамина окрашены и имеют на УФ-видимых спектрах характерные полосы эглощения, что также облегчает их идентификацию и позволяет использовать в -шетических экспериментах метод УФ-видимой спектроскопии.

Схематическое изображение реакции окисления ТМПД представлено на Рис. 13. Как видно из рисунка, на первой стадии реакции происходит окисление ТМПД до катион-радикала, который затем окисляется до соответствующего хинона. Последний, в зависимости от II условий протекания реакции, может взаимодействовать с исходной, полностью восстановленной формой Рис. 13. Схематическое изображение ТМПД. реакции окисления ТМПД.

Механизмы ферментативного и химического окисления ТМПД изучали, сравнивая [ектральные характеристики продуктов окисления на разных этапах реакции между >бой и с данными по кинетике протекания этих реакций (Рис. 14 и Рис. 15).

Как видно из Рис. 14 при химическом окислении ТМПД первоначально в системе юисходит накопление катион-радикала, максимум поглощения которого находится в ¡ласти 611 нм. При этом на спектре появляются соответствующие полосы >глощения, а интенсивность пика, относящегося к исходному неокисленному единению, резко снижается. Этот этап протекает довольно быстро (40 с), после чего .чинается окисление образовавшегося катион-радикала до хинондиимина, максимум

поглощения которого находится в области 287 нм. При этом пики, соответствующи поглощению катион-радикала уменьшаются, и появляются пики характерные дл хинона. В отличие от стадии образования катион-радикала, стадия образован« хиноидной структуры ТМПД длится намного дольше и, так как соединение н способно полимеризоваться, завершается гидролизом образующегося хинондиимина образованием л-бензохинона.

0.8

(а)

400 500

Длина волны, км

Время,с

Рис. 15. Кинетика накоплен» продуктов ферментативного (а) химического (б) окисления ТМПД.

Условия: 10 мМ ^-нитратны буферный раствор; температура ~ 22°( 1ТМПД1 = 0,05 мМ; (лакказы] = 37 н1У [(ММ^Ой! = 0,1 мМ.

Рис. 14. Сравнение спектральных характеристик продуктов ферментативного (а) и химического (б) окисления ТМПД во времени: 1 - исходный спектр ТМПД; 2 -10 с; 3 - 1 мин; 4-4 мин; 5-12 мин; 6- 1 ч.

Условия: 10 мМ №-цигратиый буферный раствор; температура ~ 22°С; [ТМПД] при ферментативном окислении 0,2 мМ; (ТМПД] при химическом окислении 0,08 мМ; [лакказы] = 7,5 нМ; [(N114)28205] = 0,016 мМ.

Из кинетических кривых (Рис. 15) видно, что образование катион-радикала п] химическом окислении ТМПД проходит через максимум на начальном этапе реакции, затем происходит уменьшение его концентрации. При этом в результате взаимодейств

-шона с исходным восстановленным ТМПД накопление полностью окисленного родукта реакции происходит с индукционным периодом (см. Рис. 13 (II)).

При ферментативном окислении на начальном этапе реакции происходит эстепенное накопление катион-радикала, а стадия образования хинондиимина рактически отсутствует. Это согласуется с данными о различии механизмов ерментативной и химической полимеризации анилина на начальном этапе реакции эиведенными нами выше.

Образование катион-радикалов в процессе химического и ферментативного шсления ТМПД также было показано методом ЭПР. Более того, данные ЭПР эдтвердили предположение о различии в скорости накопления катион-радикалов при ерментативном и химическом окислении ТМПД. Экстраполируя эти выводы на эоцесс полимеризации анилина можно заключить, что именно различие в динамике жопления катион-радикала анилина обуславливают различие механизмов ерментативной и химической реакции. Тем не менее, вопрос о молекулярном гханизме роста цепи полимера остается открытым и является предметом шьнейших исследований.

Изучение механизма ферментативной полимеризации анилина на примере его ■алогов было продолжено в экспериментах по ферментативному окислению димера [илина СИ-фенил-п-фенилендиамина). Целью этих экспериментов являлось ляснение возможности ферментативной окислительной полимеризации димера шлина на мицеллах ДБСКа, а также изучение места и роли димера в процессе шимеризации анилина.

Эксперименты по ферментативному окислению димера анилина в мицеллярных створах ДБСКа показали, что в ходе реакции происходит окислительное сочетание о молекул с образованием продукта, который по своим спектральным рактеристикам соответствует электропроводящему полианилину. Этот факт был >дтвержден результатами УФ-видимой и РТ-Ш-спектроскопии. Кроме того, ¡обходимо отметить, что ферментативная полимеризация димера анилина в щеллярных растворах ДБСЫа протекает со скоростью на порядок превышающей орость ферментативной и тем более химической полимеризации анилина. Из этого едует, что лимитирующей стадией при окислительной полимеризации анилина ляется образование димера. Это согласуется со способностью димера анилина корять реакцию полимеризации мономера. По-видимому, дальнейший рост цепи лимера происходит как за счет окислительного сочетания молекул димера между бой, так и в результате их взаимодействия с молекулами мономера.

Масштабирование процесса синтеза.

Продолжением разработки и оптимизации способа ферментативного синте: электропроводящего полианилина в мицеллярных растворах ДБСЫа стал масштабирование процесса и связанное с этим создание экспериментально лабораторной установки для синтеза полимера. Такая установка была создана : испытана совместно со специалистами Московского государственного университет инженерной экологии. Фотография основных узлов экспериментальной установка приведена на Рис. 16.

Необходимо отметить, что да]: | ная экспериментальная установ! позволяет осуществлять не тольк ферментативный синтез электропр* водящего полианилина в воднь растворах ДБС№, но и друп: варианты синтеза. Например, пр проведении испытаний, бь" опробован новый комбинированнь ферментативно-химический спосс синтеза электропроводяще)

полианилина. На его примере бьи. показана принципиальная возмо) ность использования неочищенной культуральной жидкости гриба-продуцен'. лакказы, для инициирования начальной стадии реакции полимеризации анилина. Те: не менее, несмотря на все преимущества комбинированного способа синтеза ПАН1 он требует дальнейшего изучения и оптимизации, с целью улучшения свойсг-получаемого полимера.

Рис. 16. Основные узлы экспериментальной установки для синтеза полианилина (слева направо: электромотор, реакционная емкость с мешалкой и датчиками, термостат).

Выводы

1) Впервые предложен и экспериментально реализован подход к экологически 1Стому лакказа-катализируемому синтезу полианилина в водных растворах мицелл эдецилбензолсульфоната натрия с использованием кислорода воздуха в качестве (целителя. Оптимизированы условия ферментативного синтеза электропроводящего злианилина по компонентам реакционной смеси, их концентрации, соотношению и i раствора.

2) Физико-химическими методами проведено систематическое исследование элученных ферментативным способом комплексов полианилина с вдецилбензолсульфонатом натрия. Установлено, что их можно легко экстрагировать ¡которыми неполярными растворителями (толуол, бензол, ксилол) за счет наличия в шплексе гидрофобного допанта. Показано, что синтезированный предложенным гтодом полианилин в форме эмеральдиновой соли с додецилбензолсульфонат шоном обладает эффективными антикоррозионными, антиэлектростатическими юйствами и имеет высокую термическую стабильность. Методом просвечивающей 1ектронной и атомно-силовой микроскопии экспериментально показано, что >лученные полимерные комплексы имеют фибриллярную структуру.

3) Впервые экспериментально показано, что механизмы полимеризации [илина при химическом и лакказа-катализируемом синтезе электропроводящего шианилина, стабилизированного додецилбензолсульфонатом натрия, шнципиально различаются. Установлено, что это связано с различием в [нетических закономерностях накопления и превращения катион-радикалов анилина других промежуточных продуктов реакции в ходе обоих процессов. Показано, что )и ферментативном синтезе отсутствует индукционный период, характерный для [мического синтеза полианилина, и реакция протекает в кинетически «тролируемом режиме.

4) Проведено пилотное масштабирование ферментативного и мбинированного синтеза электропроводящих комплексов полианилина и |децилбензолсульфоната натрия с использованием культуральной жидкости зидиального гриба Trámeles hirsuta.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ Статьи в рецензируемых журналах:

1. Стрельцов А.В.. Шумакович Г.П., Морозова О.В., Горбачева М.А., Ярополов А.1 «Мицеллярный синтез электропроводящего полианилина с участием лакказы» Прикладная биохимия и микробиология. 2008. Т.44. №3. С. 296-303.

2. Стрельцов А.В.. Морозова О.В., Архарова Н.А., Клечковская В.Е Староверова И.Н., Шумакович Г.П., Ярополов А.И. «Электропроводяцц полианилин, синтезированный с использованием лакказы в водной дисперы додецилбензенсульфоната натрия» // Вестник МГУ, Сер. 2. Химия. 2009. Т.50. № С. 133-137.

3. Alexander V. Streltsov. Olga V. Morozova, Nataliya A. Arkharova, Vera ' Klechkovskaya, Irina N. Staroverova, Galina P. Shumakovich, Alexander I. Yaropoli «Synthesis and characterization of conducting polyaniline prepared by laccase-catalyz' method in sodium dodecylbenzenesulfonate micellar solutions» // Journal of Applii Polymer Science. 2009. V.l 14. P. 928-934.

Материалы конференций:

1. Стрельцов А.В.. Зайцева Е.А., Ярополов А.И. «Синтез электропроводяще полианилина в растворах додецилбензенсульфокислоты с участием лакказы» XV Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 23-28 сентяб 2007 г. Т.4. С. 589.

2. Гайнутдинов Р.В., Саргош Л.В., Толстихина А.Л., Степина Н.Д., Волков B.I Стрельцов А.В. «АСМ-исследование поверхности пленок полианилш зависимость морфологии от условий получения» XXII Российская конференция i электронной микроскопии, Черноголовка, 3-6 июня 2008 г. С. 56.

3. Саргош Л.В., Гайнутдинов Р.В., Стрельцов А.В. «АСМ-исследован полианилина» III Международная конференция по коллоидной химии и физик химической механике, Москва, 24-28 июня 2008 г. НР20.

4. Стрельцов А.В. «Биокаталитический синтез электропроводящего полианилина д создания защитных покрытий» II Научно-практическая конференц «Перспективы развития инноваций в биологии», Москва, 5-7 ноября 2008 г. С. 99.

5. Sargosh L.V., Streltsov A.V., Gaynutdinov R.V., Tolstikhina A.L., Stepina N.I Volkov V.V., YaropoJov A.I. «Scanning probe microscopy of polyaniline filn dependence of morphology and electric characteristics on conditions of polyrr synthesis» International Baltic Sea Region conference «Functional materials a nanotechnologies 2009», Riga, Latvia, 31 March - 3 April 2009. P.192.

Заказ № 103-а/10/09 Подписано в печать 18.10.2009 Тираж 100 экз. Усл. п.л. 1,5

ООО "Цифровичок", тел. (495) 649-83-30 www.cfr.ru; е-таИ:т/о@с/г.ги

Содержание диссертации, кандидата химических наук, Стрельцов, Александр Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Лакказа: биохимические свойства и роль в органическом синтезе 8:

1.1.1. Распространение в природе.

1.1.2. Структура лакказ.

1.1.3. Каталитический механизм и свойства.

1.1.4. Лакказы в органическом синтезе.

1.1.4.1. Реакции окисления, катализируемые лакказами.

1.1.4.2. Синтез активных хиноидных интермедиатов с участием лакказ.

1.1.4.3. Реакции полимеризации с участием лакказ.

1.2. Полианилин - представитель класса органических металлов.

1.2.1. Электропроводящие полимеры.

1.2.2. Полианилин.

1.2.2.1. Структура полианилина.

1.2.2.2. Допирование полианилина.

1.2.2.3. Синтез полианилина.

1.2.2.4. Механизм полимеризации анилина.

1.2.2.5. Механизм электропроводности.

1.2.2.6. Методы изучения физико-химических свойств полианилина.

1.2.2.7. Растворимость полианилина.

1.2.2.8. Окислители, используемые для полимеризации анилина.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Материалы.

2.1.1. Штаммы грибов и ферменты.

2.1.2. Реактивы.

2.2. Методы.

2.2.1. Выделение и очистка фермента.

2.2.1.1. Получение гомогенных препаратов ферментов.

2.2.1.2. Определение концентрации и активности фермента.

2.2.1.3. Определение операционной стабильности фермента.

2.2.2. Синтез полианилина в мицеллярных растворах ДБСЫа.

2.2.2.1. Ферментативный синтез.

2.2.2.2. Химический синтез.

2.2.2.3. Выделение и очистка полианилина.

2.2.3. Определение физико-химических характеристик ПАНИ.

2.2.3.1. Спектральные исследования.

2.2.3.2. Электрохимические исследования.

2.2.3.3. Измерение электропроводности ПАНИ.

2.2.3.4. Микроскопия и дифракция электронов на образцах ПАНИ.

2.2.3.5. Термогравиметрический анализ.

2.2.3.6. Изучение антистатических свойств ПАНИ.

2.2.4. Ферментативное и химическое окисление модельных соединений анилина.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Лакказа как биокатализатор окислительной полимеризации анилина.

3.2. Свойства и роль мицеллярной матрицы ДБСМа в процессе ферментативного синтеза электропроводящего полианилина.

3.3. Оптимизация условий лакказа-катализируемого синтеза электропроводящего полианилина в растворах мицелл ДБСМа.

3.3.1. Спектральные характеристики ферментативно синтезированных комплексов ПАНИ/ДБСМа.

3.3.2. Влияние концентраций анилина и ДБСЫа и их соотношения на полимеризацию анилина.

3.3.3. Влияние концентрации фермента на скорость реакции полимеризации анилина.

3.3.4. Влияние рН на ферментативную полимеризацию анилина в растворах мицелл ДБСЫа.

3.4. Физико-химические свойства ферментативно синтезированных комплексов ПАНИ/ДБСМа.

3.4.1. Способность к обратимому допированию/дедопированию.

3.4.2. Электрохимические свойства.

3.4.3. Электропроводность.

3.4.4. спектроскопия.

3.4.5. Морфология.

3.4.6. Термическая стабильность.

3.5: Защитные свойства комплексов ПАНИ/ДБСМа.

3.5.1. Антикоррозионные свойства.

3.5.2. Снятие статического электричества.

3.6. Изучение механизма ферментативной полимеризации анилина.

3.6.1. Сравнительное изучение ферментативного и химичекого окисления Ы,Ы,Ы\№-тетраметил-п-фенилендиамина (ТМПД).

3.6.2. Ферментативное окисление димера анилина с участием лакказы.

3.7. Масштабирование процесса синтеза полианилина.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Биокаталитический синтез электропроводящего полианилина в растворах мицелл додецилбензолсульфоната натрия с участием грибной лакказы Trametes hirsuta и свойства полученного полимера"

В последние годьърастет интерес к ферментативному синтезу различных соединений с; участием биокатализаторов различных классов; При этом уделяется- внимание, трансформации не только природных субстратов, ферментов, но и техногенных соединений,. бйокаталитическое: превращение которых приводит к образованию; новых материалов- обладающих различными; полезными, свойствами. Использование ферментов в органическом синтезе имеет ряд преимуществ:

1) реакции протекают в «мягких» условиях (рН раствора, температура, давление), что приводит к значительной;экономиИ)Энергии;.

2) высокая-: энантио- и хемоселективность* ферментов, а также возможность. регулирования? стереохимии реакций: с их участием, позволяет осуществлять синтез новых, практически значимых: функциональных соединений;

3) проведение реакций в условиях, отвечающих требованиями «зеленой» химии с отсутствием токсичных побочных и промежуточных продуктов; при сохранении коммерческой привлекательности-производства:

Все природные полимеры образуются в результате, мультиферментного катализа; in vivo. Относительно недавно начал развиваться, новый: подход к синтезу полимеров в реакциях in vitro с участием ферментов не через природные: метаболические, биосинтетические пути:, Таким образом, можно говорить о новой экологически привлекательной? стратегии синтеза важных полимерных материалов с участием биокатализаторов.

Вшастоящее времяшаблюдается; повышенный; интерес к использованию электропроводящих полимеров: (обладающих собственной? электропроводностью); в различных. областях техники, в первую очередь в оптических и электронных устройствах. Эти полимеры былич открыты^ в конце прошлого века;, и; полианилин (ПАНИ) является важнейшим и наиболее распространенным представителем данного класса, в силу простоты получения, низкой стоимости мономера, устойчивости в условиях окружающей среды, термической стабильности. Уникальные электрические, электрохимические и оптические свойства этого материала обуславливают возможность его использования для создания, «легких» органических батарей [1], аккумуляторов' [2], гибких дисплеев. [3], органических светоизлучающих диодов [4], химических сенсоров [5], покрытий защищающих от электромагнитного излучения [6], коррозии [7], электростатических зарядов. [8].

Создание всех вышеперечисленных устройств» и покрытий возможно и на основе других электропроводящих полимеров, таких как полипиррол и политиофен; которые представляют собой продукты полимеризации соответствующих гетероциклических мономеров * и их производных. Эти электропроводящие полимеры» в настоящее время? также интенсивно изучаются.

Наиболее часто используемыми- методами синтеза электропроводящего4 ПАНИ* является' химическая и электрохимическая полимеризация [9-11]. Метод химического синтеза.далек« от экологически чистого, так как требует сильнокислой среды и больших (эквивалентных мономеру) количеств окислителя, а также может приводить к образованию токсичных побочных продуктов, таких как бензидин. Кроме того, процесс химической* полимеризации является»' экзотермическим и протекает по автокаталитическому механизму с большим индукционным- периодом. Образующийся в результате экзотермической реакции полианилин практически нерастворим- в традиционных полярных и неполярных органических растворителях.

Недавно для полимеризации анилина был предложен ферментативный подход, который может стать альтернативойьтрадиционным методам синтеза. В качестве катализатора реакции полимеризации, анилина использовали пероксидазы из различных объектов, при этом окислителем в данных реакциях является вводимый в систему пероксид водорода [12-19]. Такой подход позволяет устранить многие недостатки, присущие химическому и электрохимическому методам синтеза. Ферментативная реакция протекает при умеренно кислых значениях рН раствора и комнатной температуре, не является экзотермической, а образующийся полимер не загрязнен продуктами разложения окислителя (как правило, персульфата аммония). Однако при концентрации пероксида водорода выше 1 мМ происходит инактивация пероксидазы. Все это накладывает на данный метод ограничения в виде необходимости разбавления и постепенного ввода пероксида водорода в реакционную среду.

Этих проблем можно избежать, если использовать в качестве катализатора реакции окислительной полимеризации анилина высоко редокс-потенциальные лакказы [КФ 1.10.3.2].

Лакказы катализируют реакции окисления органических субстратов, в том числе мономеров многих электропроводящих полимеров: анилина, пиррола, тиофена и их производных. При этом окислителем в данных реакциях является кислород воздуха, продуктом восстановления которого является вода.

Целью настоящей работы являлась разработка метода ферментативного синтеза электропроводящего полианилина в водных растворах прямых мицелл додецилбензолсульфоната натрия (ДБСМа), оптимизация условий его получения и изучение физико-химических свойств полученного продукта с целью последующего использования его для создания антикоррозионных покрытий и снятия статического электричества.

Заключение Диссертация по теме "Биохимия", Стрельцов, Александр Владимирович

выводы

1) Впервые предложен и экспериментально реализован подход к экологически чистому лакказа-катализируемому синтезу полианилина в водных растворах мицелл додецилбензолсульфоната натрия с использованием кислорода воздуха в качестве окислителя. Оптимизированы условия ферментативного синтеза электропроводящего полианилина по компонентам реакционной смеси, их концентрации, соотношению и рН раствора.

2) Физико-химическими методами проведено систематическое исследование полученных ферментативным способом комплексов полианилина с додецилбензолсульфонатом натрия. Установлено, что их можно легко экстрагировать некоторыми неполярными растворителями (толуол, бензол, ксилол) за счет наличия* в комплексе гидрофобного допанта. Показано, что синтезированный предложенным методом полианилин в форме эмеральдиновой соли с додецилбензолсульфонат анионом обладает эффективными антикоррозионными, антиэлектростатическими свойствами и имеет высокую термическую стабильность. Методом просвечивающей электронной и атомно-силовой микроскопии экспериментально показано, что полученные полимерные комплексы имеют фибриллярную структуру.

3) Впервые экспериментально показано, что механизмы полимеризации анилина при химическом и лакказа-катализируемом синтезе электропроводящего полианилина, стабилизированного додецилбензолсульфонатом натрия, принципиально различаются. Установлено, что это связано с различием в кинетических закономерностях накопления и превращения катион-радикалов анилина и других промежуточных продуктов реакции в ходе обоих процессов. Показано, что при ферментативном синтезе отсутствует индукционный- период, характерный для химического синтеза полианилина, и реакция протекает в кинетически контролируемом режиме.

4) Проведено пилотное масштабирование ферментативного' и комбинированного синтеза электропроводящих комплексов полианилина и додецилбензолсульфоната натрия с использованием культуральной жидкости базидиального гриба Trametes hirsuta.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата химических наук, Стрельцов, Александр Владимирович, Москва

1. Genies, Е.М., P. Hany, and С. Santier, A rechargeable battery of the type polyaniline propylene carbonate Liclo4 - Li-Al. Journal of Applied Electrochemistry, 1988.18(5): p. 751-756.

2. Naoi, K., S. Ogano, and T. Osaka, Lithium polyaniline rechargeable battery using electroactive polyaniline film deposited from nonaqueous solution. Journal of the Electrochemical Society, 1988.135(3): p. C119-C119.

3. Jelle, B.P. and G. Hagen, Transmission spectra of an electrochromic window based on polyaniline, prussian blue and tungsten-oxide. Journal of the Electrochemical Society, 1993.140(12): p. 3560-3564.

4. Gustafsson, G., et al., Flexible Light-Emitting-Diodes made from soluble conducting polymers. Nature, 1992. 357(6378): p. 477-479.

5. Agbor, N.E., et al., An optical gas sensor based on polyaniline Langmuir-Blodgettfilms. Sensors and Actuators B-Chemical, 1997. 41(1-3): p. 137-141.

6. Joo, J. and A.J. Epstein, Electromagnetic-radiation shielding by intrinsically conducting polymers. Applied Physics Letters, 1994. 65(18): p. 2278-2280.

7. Wessling, В., Dispersion as the link between basic research and commercial applications of conductive polymers (polyaniline). Synthetic Metals, 1998. 93(2): p. 143-154.

8. Soto-Oviedo, M.A., et al., Antistatic coating and electromagnetic shielding properties of a hybrid material based on poly aniline/organoclay nanocomposite and EPDM rubber. Synthetic Metals, 2006. 156(18-20): p. 1249-1255.

9. Wei, X.L. and A.J. Epstein, Synthesis of highly sulfonated polyaniline. Synthetic Metals, 1995. 74(2): p. 123-125.

10. Verghese, M.M., et al., Electrochemical growth of polyaniline in porous solgel films. Chemistry of Materials, 1996. 8(4): p. 822-824.

11. Liu, G. and M.S. Freund, New approach for the controlled cross-linking of polyaniline: Synthesis and characterization. Macromolecules, 1997. 30(19): p. 5660-5665.

12. Caramyshev, A.V., et al., Synthesis of conducting polyelectrolyte complexes of polyaniline and poly(2-acrylamido-3-methyl-l-propanesulfonic acid) catalyzed by pH-stable palm tree peroxidase. Biomacromolecules, 2005. 6(3): p. 1360-1366.

13. Cruz-Silva, R., et al., Template-free enzymatic synthesis of electrically conducting polyaniline using soybean peroxidase. European Polymer Journal, 2005. 41(5): p. 1129-1135.

14. Liu, W., et al., The role of template in the enzymatic synthesis of conducting polyaniline. Journal of the American Chemical Society, 1999. 121(49): p. 11345-11355.

15. Liu, W., et al., Enzymatically synthesized conducting polyaniline. Journal of the American Chemical Society, 1999.121(1): p. 71-78.

16. Mazhugo Iu, M., et al., Enzymatic synthesis of a conducting complex of polyaniline and poly(2-arcylamido-2-methyl-l-propanesulfonic acid) using palm tree peroxidase and its properties. Prikl Biokhim Mikrobiol, 2005. 41(3): p. 283-287.

17. Sakharov, I.Y., et al., Modeling and characterization of polyelectrolyte complex of polyaniline and sulfonated polystyrene produced by palm tree peroxidase. Synthetic Metals, 2004. 142(1-3): p. 127-135.

18. Sakharov, I.Y., A.C. Vorobiev, and JJ.C. Leon, Synthesis of polyelectrolyte complexes of polyaniline and sulfonated polystyrene by palm tree peroxidase. Enzyme and Microbial Technology, 2003. 33(5): p. 661-667.

19. Samuelson, L., et al., Nanoreactors for the enzymatic synthesis of conducting polyaniline. Synthetic Metals, 2001. 119(1-3): p. 271-272.

20. Lee, S.K., et al., Nature of the intermediate formed in the reduction of 0-2 to H20 at the trinuclear copper cluster active site in native laccase. Journal of the American Chemical Society, 2002.124(21): p. 6180-6193.

21. Mayer, A.M. and R.C. Staples, Laccase: new functions for an old enzyme. Phytochemistry, 2002. 60(6): p. 551-565.

22. Morozova, V., et al., "Blue" laccases. Biochemistry-Moscow, 2007. 72(10): p. 1136-1150.

23. Riva, S., Laccases: blue enzymes for green chemistry. Trends in Biotechnology, 2006. 24(5): p. 219-226.

24. Yaropolov, A.I., et al., Laccase properties, catalytic mechanism, and applicability. Applied Biochemistry and Biotechnology, 1994. 49(3): p. 257280.

25. Yoshida, H., Chemistry of lacquer. Journal of Chemical Society (Japan), 1883. 43: p. 472-486.

26. Bertrand, G., Sur la presence simultanee de la laccase et de la tyrosinase dans le sue de quelques champignons. Hebd Seances Acad Sci, 1896. 123: p. 463-465.

27. Solomon, E.I., U.M. Sundaram, and T.E. Machonkin, Multicopper oxidases and oxygenases. ChemRev, 1996. 96(7): p. 2563-2606.

28. Sterjiades, R., J.F. Dean, and K.E. Eriksson, Laccase from sycamore maple (Acer pseudoplatanus) polymerizes monolignols. Plant Physiol, 1992. 99(3): p. 1162-1168.

29. Bao, W., et al., A laccase associated with lignification in loblolly pine xylem. Science, 1993. 260(5108): p. 672-674.

30. Sato, Y., et al., Molecular cloning and expression of eight laccase cDNAs in loblolly pine (Pinus taeda). Journal of Plant Research, 2001. 114(1114): p. 147-155.

31. Ranocha, P., et al., Biochemical characterization, molecular cloning and expression of laccases a divergent gene family - in poplar. European Journal of Biochemistry, 1999. 259(1-2): p. 485-495.

32. LaFayette, P.R., K.E.L. Eriksson, and J.F.D. Dean, Characterization and heterologous expression of laccase cDNAs from xylem tissues of yellow-poplar (Liriodendron tulipifera). Plant Molecular Biology, 1999. 40(1): p. 23-35.

33. KieferMeyer, M.C., et al., Cloning and sequence analysis of laccase-encodingcDNA clones from tobacco. Gene, 1996. 178(1-2): p. 205-207.

34. Gavnholt, B., K. Larsen, and S.K. Rasmussen, Isolation and characterisation of laccase cDNAs from meristematic and stem tissues of ryegrass (Loliumperenne). Plant Science, 2002. 162(6): p. 873-885.

35. Caparros-Ruiz, D., et al., Isolation and characterisation of a family of laccases in maize. Plant Science, 2006. 171(2): p. 217-225.

36. Hoopes, J.T. and J'.F.D. Dean, Ferroxidase activity in a laccase-like multicopper oxidase from, Liriodendron' tulipifera. Plant Physiology and Biochemistry, 2004. 42(l):.p. 27-33.

37. Ranocha, P., et al., Laccase down-regulation causes alterations in phenolic metabolism and cell wall structure in poplar. Plant Physiology, 2002. 129(1): p. 145-155.

38. Baldrian, P., Fungal laccases ,- occurrence and properties. Fems Microbiology Reviews, 2006. 30(2): p. 215-242.

39. Thurston, C.F., The structure and function offungal laccases. Microbiology-Sgm,.1994.140: p. 19-26.

40. Leonowicz, A., et al., Fungal laccase: properties and activity on lignin.

41. Journal of Basic Microbiology, 2001. 41(3-4): p. 185-227.

42. Claus, H.} Laccases and their occurrence in prokaryotes. Archives of Microbiology, 2003.179(3): p. 145-150.

43. Sharma, P., R. Goel, and N. Capalash, Bacterial laccases. World Journal of Microbiology & Biotechnology, 2007. 23(6): p. 823-832.

44. Kramer, K.J., et al., Oxidative conjugation of catechols with proteins in insect skeletal systems. Tetrahedron, 2001. 57(2): p. 385-392.

45. Claus, H., Laccases: structure, reactions, distribution. Micron, 2004. 35(1-2): p. 93-96.

46. Enguita, F.J., et al., Crystal structure of a bacterial endospore coat component A laccase with enhanced thermostability properties. Journal of Biological Chemistry, 2003. 278(21): p. 19416-19425.

47. Garavaglia, S., et al., The structure of Rigidoporus lignosus laccase containing a full complement of copper ions, reveals an asymmetrical arrangement for the T3 copper pair. Journal of Molecular Biology, 2004. 342(5): p. 1519-1531.

48. Palmer, A.E., S.K. Lee, and E.I. Solomon, Decay of the peroxide intermediate in laccase: Reductive cleavage of the O-O bond. Journal of the American Chemical Society, 2001.123(27): p. 6591-6599:

49. Solomon, E.I., M.J. Baldwin, and M.D. Lowery, Electronic-structures of active-sites in copper proteins contributions to reactivity. Chemical Reviews, 1992. 92(4): p. 521-542.

50. Ducros, V., et al., Crystal structure of the type-2 Cu depleted laccase from Coprinus cinereus at 2.2 angstrom resolution: Nature Structural Biology, 1998. 5(4): p. 310-316.

51. Bertrand, T., et al., Crystal structure of a four-copper laccase complexed with an arylamine: insights into substrate recognition and correlation with kinetics. Biochemistry, 2002. 41(23): p. 7325-7333.

52. Piontek, K., M. Antorini, and'T. Choinowski, Crystal structure of a laccase from the fungus Trametes versicolor at 1.90-A resolution containing'a full complement of coppers: J Biol Chem, 2002. 277(40): p. 37663-37669.

53. Antorini, M., et al., Purification, crystallisation and X-ray diffraction study of fully functional laccases from two ligninolytic fungi. Biochim Biophys Acta, 2002.1594(1): p. 109-114.

54. Hakulinen, N., et al., Crystal structure of a laccase from Melanocarpus albomyces with an intact trinuclear copper site. Nat Struct Biol, 2002. 9(8): p. 601-605.

55. Hakulinen, N., et al., A near atomic resolution structure of a Melanocarpus albomyces laccase. J Struct Biol, 2008.162(1): p. 29-39.

56. Hakulinen, N., et al., A crystallographic and spectroscopic study on the effect of X-ray radiation on the crystal structure of Melanocarpus albomyces laccase. Biochem Biophys Res Commun, 2006. 350(4): p. 929-934.

57. Pegasova, T.V., et al., Crystallization and preliminary X-ray analysis of a four-copper laccase from< Coriolus hirsutus. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr, 2003. 59(Pt 8): p. 1459-1461.

58. Lyashenko, A.V., et al., X-ray structural studies of the fungal laccase from Cerrena maxima. J Biol Inorg Chem, 2006. 11(8): p. 963-973.

59. Eyashenko, A.V., et al., Purification, crystallization and preliminary X-ray study of the fungal laccase from Cerrena maxima. Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun, 2006. 62(Pt 10): p. 954-957.

60. Ferraroni, M., et al., Crystal structure of a blue laccase from Lentinus tigrinus: evidences for intermediates in the molecular oxygen reductive splitting by multicopper oxidases. BMC Struct Biol, 2007. 7: p. 60.

61. Bento, I., et al., Dioxygen reduction by multi-copper oxidases; a structural perspective. Dalton Transactions, 2005(21): p. 3507-3513.

62. Solomon; E.I., et al., Oxygen binding, activation, and reduction to water by copper proteins. Angewandte Chemie-InternationarEdition, 2001. 40(24): p. 4570-4590.

63. Shleev, S., et al., Autoreduction and aggregation of fungal laccase in solution phase: possible correlation with a resting form of laccase. Biochimie, 2006. 88(9): p. 1275-1285.

64. Cole, J.L., D.P. Ballou, and E.I. Solomon, Spectroscopic characterization of the peroxide intermediate in the reduction of dioxygen catalyzed by the multicopper oxidases. Journal of the American Chemical Society, 1991. 113(22): p. 8544-8546.

65. Baldrian, P., Purification and characterization of laccase from the white-rot fungus Daedalea quercina and decolorization of synthetic dyes by the enzyme. Appl Microbiol Biotechnol, 2004. 63(5): p. 560-563.

66. Koroleva, O.V., et al., Isolation and study of some properties of laccase from the basidiomycetes Cerrena maxima. Biochemistry (Mosc), 2001. 66(6): p. 618-622.

67. Kurniawati, S. and J.A. Nicell, Characterization of Trametes versicolor laccase for the transformation of aqueous phenol. Bioresource Technology, 2008. 99(16): p. 7825-7834.

68. Sellek, G.A. and J.B. Chaudhuri, Biocatalysis in organic media using enzymes from extremophiles. Enzyme and Microbial Technology, 1999. 25(6): p. 471-482.

69. Shin, K.S. and CJ. Kim, Properties of laccase purified from nitrogen limited culture of white-rot fungus Coriolus hirsutus. Biotechnology Techniques, 1998.12(2): p. 101-104.

70. Shin, K.S. and Y.J. Lee, Purification and characterization of a new member of the laccase family from the white-rot basidiomycete Coriolus hirsutus. Arch Biochem Biophys, 2000. 384(1): p. 109-115.

71. Shleev, S., et al., Direct electron transfer reactions of laccases from different origins on carbon electrodes. Bioelectrochemistry, 2005. 67(1): p. 115-124.

72. Shleev, S.V., et al., Comparison of physico-chemical characteristics of four laccases from different basidiomycetes. Biochimie, 2004. 86(9-10): p. 693703.

73. Xu, F., Oxidation of phenols, anilines, and benzenethiols by fungal laccases: Correlation between activity and redox potentials as well as halide inhibition. Biochemistry, 1996. 35(23): p. 7608-7614.

74. Xu, F., Effects of redox potential and hydroxide inhibition on the pH activity profile of fungal laccases. Journal of Biological Chemistry, 1997. 272(2): p. 924-928.

75. Ko, E.M., Y.E. Leem, and H.T. Choi, Purification and characterization of laccase isozymes from the white-rot basidiomycete Ganoderma lucidum. Applied Microbiology and Biotechnology, 200 h 57(1-2): p. 98-102.

76. Gianfreda, L., F. Xu, and J.M. Bollag, Laccases: a useful group of oxidoreductive enzymes. Bioremediation Journal, 1999. 3(1): p. 1-26.

77. Couto, S.R. and J.L.T. Herrera, Industrial and biotechnological applications of laccases: A review. Biotechnology Advances, 2006. 24(5): p. 500-513.

78. Burton, S.G., Laccases and phenol oxidases in organic synthesis a review. Current Organic Chemistry, 2003. 7(13): p. 1317-1331.

79. Galli, C. and P. Gentili, Chemical messengers: mediated oxidations with the enzyme laccase. Journal of Physical Organic Chemistry, 2004. 17(11): p. 973-977.

80. Morozova, O.V., et al., Laccase-mediator systems and their applications: A review. Applied Biochemistry and Microbiology, 2007. 43(5): p. 523-535.

81. Rodakiewicz-Nowak, J., et al., Effect of various water-miscible solvents on enzymatic activity of fungal laccases. Journal of Molecular Catalysis B-Enzymatic, 2000.11(1): p. 1-11.

82. Roy, J.J. and T.E. Abraham, Continuous biotransformation of pyrogallol to purpurogallin using cross-linked enzyme crystals of laccase as catalyst in a packed-bed reactor. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 2006. 81(11): p. 1836-1839.

83. Shuttleworth, K.L. and J.M. Bollag, Soluble and immobilized laccase as catalysts for the transformation of substituted phenols. Enzyme and Microbial Technology, 1986. 8(3): p. 171-177.

84. Trejo-Hernandez, M.R., A. Lopez-Munguia, and R.Q. Ramirez, Residual compost of Agaricus bisporus as a source of crude laccase for enzymic oxidation of phenolic compounds. Process Biochemistry, 2001. 36(7): p. 635-639.

85. Wan, Y.Y., Y.M. Du, and T.S. Miyakoshi, Enzymatic catalysis of 2,6-dimethoxyphenol by laccases and products characterization in organic solutions. Science in China Series B-Chemistry, 2008. 51(7): p. 669-676.

86. Shiba, T., et al., Oxidation of isoeugenol and coniferyl alcohol catalyzed by laccases isolated from Rhus vernicifera Stokes and Pycnoporus coccineus. Journal of Molecular Catalysis B-Enzymatic, 2000.10(6): p. 605-615.

87. Nishida, A. and T. Fukuzumi, Formation of coniferyl alcohol from ferulic acid by the white rot fungus Trametes. Phytochemistry, 1978. 17(3): p. 417419.

88. Falconnier, B., et al., Vanillin as a product of ferulic acid biotransformation by the white-rot fungus Pycnoporus-Cinnabarinus-I-937 identification of metabolic pathways. Journal of Biotechnology, 1994. 37(2): p. 123-132.

89. Mustafa, R, et al., Phenolic colorants obtained by enzymatic synthesis using a fungal laccase in a hydro-organic biphasic system. Food Research International, 2005. 38(8-9): p. 995-1000.

90. Tranchimand, S., et al., Synthesis of bis-lactone lignans through laccase catalysis. Journal of Molecular Catalysis B-Enzymatic, 2006. 42(1-2): p. 2731.

91. Chivukula, M. and V. Renganathan, Phenolic azo-dye oxidation by laccase from Pyricularia-Oryzae. Applied and Environmental Microbiology, 1995. 61(12): p. 4374-4377.

92. Tauber, M.M., G.M. Gubitz, and A. Rehorek, Degradation of azo dyes by oxidative processes Laccase and ultrasound treatment. Bioresource Technology, 2008. 99(10): p. 4213-4220.

93. Zille, A., et al., Degradation of azo dyes by Trametes villosa laccase over long periods of oxidative conditions. Applied and Environmental Microbiology, 2005. 71(11): p. 6711-6718.

94. Setti, L., et al., Laccase catalyzed-oxidative coupling of 3-methyl 2-benzothiazolinone hydrazone and methoxyphenols. Enzyme and Microbial Technology, 1999. 25(3-5): p. 285-289.

95. Auriol, M., et al., Laccase-catalyzed conversion of natural and synthetic hormones from a municipal wastewater. Water Research, 2007. 41(15): p. 3281-3288.

96. Lugaro, G., et al., The oxidation of steroid hormones by fungal laccase in emulsion of water and organic solvents. Arch Biochem Biophys, 1973. 159(1): p. 1-6.

97. Nicotra, S., et al., Laccase-mediated oxidation- of the steroid hormone 17 beta-estradiol in organic solvents. Tetrahedron-Asymmetry, 2004: 15(18): p. 2927-2931.

98. Eckenrode, F., W. Peczynska-Czoch, and J.P. Rosazza, Microbial transformations of natural antitumor agents XVIII: Conversions of vindoline with copper oxidases. J Pharm Sci, 1982. 71(11): p. 1246-1250.

99. Ghidouche, S., N.E. Es-Safi, and P.H. Ducrot, Mechanistic study on the enzymatic oxidation of flavonols. Tetrahedron Letters, 2008. 49(4): p. 619623.

100. Osman, A.M. and K.K.Y. Wong, Laccase (EC 1.10.3.2) catalyses the conversion of procyanidin B-2 (epicatechin dimer) to type A-2. Tetrahedron Letters, 2007. 48(7): p. 1163-1167.

101. Schafer, A., et al., Synthesis of substituted imidazoles and dimerization products using cells and laccase from Trametes versicolor. Tetrahedron, 2001.57(36): p. 7693-7699.

102. Semenov, A.N., et al., Peroxidase and laccase as catalysts for removal of the phenylhydrazide protecting group under mild conditions. Biotechnologyand Bioengineering, 1993. 42(10): p. 1137-1141.t '

103. Verkade, J.M.M., 'et al., Laccase-mediated deprotection of para-methoxyphenyl (PMP)-protected amines. Advanced Synthesis & Catalysis, 2007. 349(8-9): p. 1332-1336.

104. Bruyneel, F., et al., Regioselective synthesis of 3-hydroxyorthanilic acid and its biotransformation into a novel phenoxazinone dye by use of laccase. European Journal of Organic Chemistry, 2008(1): p: 70-79.

105. Eggert, G., et al., Laccase-mediated formation of the phenoxazinone derivative, cinnabarinic acid. Febs Letters, 1995. 376(3): p. 202-206.

106. Giurg, M., et al., Catalytic oxidative cyclocondensation of o-aminophenols to 2-amino-3H-phenoxazin-3-ones. Synthetic Communications, 2007. 37(11): p. 1779-1789.

107. Osiadacz, J., et al., On the use of Trametes ' versicolor laccase for the conversion of 4-methyl-3-hydroxyanthranilic acid to actinocin chromophore. Journal of Biotechnology, 1999. 72(1-2): p. 141-149.

108. Nicotra, S., et ah, Biotransformation of resveratrol: synthesis of trans-dehydrodimers catalyzed by laccases from Myceliophtora thermophyla and from Trametespubescens. Tetrahedron, 2004. 60(3): p. 595-600.

109. Ponzoni, C., et al., Laccase-catalyzed dimerization of hydroxystilbenes. Advanced Synthesis & Catalysis, 2007. 349(8-9): p. 1497-1506.

110. Agematu, H., et al., Enzymatic dimerization of Penicillin-X. Journal of Antibiotics, 1993. 46(1): p. 141-148.

111. Ncanana, S., et1 al., Laccase-mediated oxidation of totarol. Advanced-Synthesis & Catalysis, 2007. 349(8-9): p. 1507-1513.

112. Gazak, R., et al., Laccase-mediated dimerization of the flavonolignan silybin. Journal of Molecular Catalysis B-Enzymatic, 2008. 50(2-4): p. 87-92.

113. Ciecholewski, S., et al., Laccase-catalyzed carbon-carbon bond formation: oxidative dimerization of salicylic esters by air in aqueous solution. Tetrahedron, 2005. 61(19): p. 4615-4619.

114. Chung, J.E., et al., Enzymatic synthesis and antioxidant property of gelatin-catechin conjugates. Biotechnology Letters, 2003. 25(23): p. 1993-1997.

115. Hosny, M. and J.P. Rosazza, Novel oxidations of (+)-catechin by horseradish. peroxidase and laccase. J Agric Food Chem, 2002. 50(20): p. 5539-5545.

116. Mikolasch, A., et al., Synthesis of 3-(3;4-dihydroxyphenyl)-propionic acid derivatives by N-coupling of amines using laccase: Tetrahedron^ 2002. 58(38): p. 7589-7593.

117. Pilz, R., et al., Laccase-catalysed synthesis of couplingproducts of phenolic substrates in different reactors. Applied Microbiology and.Biotechnology, 2003, 60(6): p. 708-712.

118. Schroeder, M., et al., Enzymatic synthesis of Tinuvin. Enzyme and Microbial Technology, 2007. 40(7): p. 1748-1752.

119. Selinheimo, E., et al., Formationiof protein Oligosaccharide conjugates by laccase and tyrosinase: Journal of Agricultural and Food; Chemistry, 2008; 56(9): p. 3118-3128.

120. Niedermeyer, T.H.J, and M. Lalk, Nuclear amination catalyzed by fungal laccases: Comparison of laccase catalyzed amination with known chemical routes to aminoquinones. Journal of Molecular Catalysis B-Enzymatic, 2007; 45(3-4): p. 113-117.

121. Niedermeyer, T.H.J., A. Mikolasch, and M. Lalk, Nuclear Amination catalyzed by fungal laccases: Reaction products of p-hydroquinones and primary aromatic amines. Journal of Organic Chemistry, 2005. 70(6): p. 2002-2008.

122. Manda, K., et al., Laccase-induced derivatization of unprotected amino acid L-tryptophan by coupling with p-hydroquinone 2,5-dihydroxy-N-(2-hydroxyethyl)-benzamide. Amino Acids, 2006. 31(4): p. 409-419.

123. Mikolasch, A., et al., Novel cephalosporins synthesized by amination of 2,5-dihydroxybenzoic acid derivatives using fungal laccases II. Chemical & Pharmaceutical Bulletin, 2007. 55(3): p. 412-416.

124. Mikolasch, A., et al., Novel penicillins synthesized by biotransformation using laccase from Trametes spec. Chemical & Pharmaceutical Bulletin, 2006. 54(5): p. 632-638.

125. Manda, K., et al., Carbon-oxygen bond formation by fungal laccases: cross-coupling of 2,5-dihydroxy-N-(2-hy droxy ethyl)-benzamide with the solvents water, methanol, and other alcohols. Applied Microbiology and Biotechnology, 2007. 76(2): p. 407-416.

126. Bhalerao, U.T., C. Muralikrishna, and B.R. Rani, Laccase enzyme-catalyzed efficient synthesis of 3-substituted-l,2,4-triazolo(4,3-B)(4,l,2)benzothiadiazine-8-ones. Tetrahedron, 1994. 50(13): p. 4019-4024.

127. Leutbecher, H., et al., O-heterocycles via laccase-catalyzed domino reactions with 0-2 as the oxidant. Synlett, 2005(20): p. 3126-3130.

128. Hajdok, S., et al., Laccase initiated oxidative domino reactions for the efficient synthesis of 3,4-dihydro-7,8-dihydroxy-2H-dibenzofuran-l-ones. Tetrahedron Letters, 2007. 48(29): p. 5073-5076.

129. Ikeda, R., et al., Laccase-catalyzed polymerization of acrylamide. Macromolecular Rapid Communications, 1998. 19(8): p. 423-425.

130. Jonas, U., et al., Transformation of 2-hydroxydibenzofuran by laccases of the white rot fungi Trametes versicolor and Pycnoporus cinnabarinus andcharacterization of oligomerization products. Biodegradation, 1997. 8(5): p. 321-328.

131. Hublik, G. and F. Schinner, Characterization and immobilization of the laccase from Pleurotus ostreatus and< its use for the continuous elimination of phenolic pollutants. Enzyme and Microbial Technology, 2000. 27(3-5): p. 330-336.

132. Aktas, N., et al., Reaction kinetics for laccase-catalyzed polymerization of 1-naphthol. Bioresource Technology, 2001. 80(1): p. 29-36.

133. Ceylan, H., et al., An approach for prediction' of optimum reaction conditions for laccase-catalyzed bio-transformation of 1-naphthol by response surface methodology (RSM). Bioresource Technology, 20081. 99(6): p. 2025-2031.

134. Aktas, N. and A. Tanyolac, Kinetics of laccase-catalyzed oxidative polymerization of catechol. Journal of Molecular Catalysis B-Enzymatic, 2003. 22(1-2): p. 61-69.

135. Tanaka, T., et al., Enzymatic oxidative polymerization of 4-chloroguaiacol by laccase. Journal of Chemical Engineering of Japan, 2004. 37(3): p. 469.

136. Uchida, H., et al., Polymerization of bisphenol A by purified laccase from Trametes villosa. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2001. 287(2): p. 355-358.

137. Karamyshev, A.V., et al., Laccase-catalyzed synthesis of conducting polyaniline. Enzyme and Microbial Technology, 2003. 33(5): p. 556-564.

138. Vasil'eva, LS., et al., Laccase-catalyzed synthesis of optically active polyaniline. Synthetic Metals, 2007.157(18-20): p. 684-689.

139. Kobayashi, S., H. Uyama, and R. Ikeda, Artificial urushi. Chemistry-a European Journal, 2001. 7(22): p. 4755-4760.

140. Uyama, H. and S. Kobayashi, Enzyme-catalyzed polymerization to functional polymers. Journal of Molecular Catalysis B-Enzymatic, 2002. 19: p. 117-127.

141. Uyama, H. and S. Kobayashi, Enzymatic synthesis of polyphenols. Current Organic Chemistry, 2003. 7(13): p. 1387-1397.

142. Kurisawa, M., et al., Enzymatic synthesis and antioxidant properties of poly(rutin). Biomacromolecules, 2003. 4(5): p. 1394-1399.

143. Kurisawa, M., et al., Laccase-catalyzed synthesis and antioxidant property ofpoly(catechin). Macromolecular Bioscience, 2003. 3(12): p. 758-764.

144. Ncanana, S. and S. Burton, Oxidation of 8-hydroxyquinoline catalyzed by laccase from Trametes pubescens yields an antioxidant aromatic polymer. Journal of Molecular Catalysis B-Enzymatic, 2007. 44(2): p. 66-71.

145. Eisenman, H.C., et al., Cryptococcus neoformans laccase catalyses melanin synthesis from both D- and L-DOPA. Microbiology, 2007. 153(Pt 12): p. 3954-3962.

146. Shirakawa, H., et al., Synthesis of electrically conducting organic polymers: halogen derivatives of polyacetylene, (CH)x. Journal' of the Chemical Society, Chemical Communications, 1977(16): p. 578-580.

147. Syed, A.A. and M.K. Dinesanj Polyaniline a novel polymeric material -Review. Talanta, 1991. 38(8): p. 815-837.

148. Diaz, A.F., J.F. Rubinson, and H.B. Mark, Electrochemistry and electrode applications of electroactive conductive polymers. Advances in Polymer Science, 1988. 84: p. 113-139.

149. Shimano, J.Y. and A.G. MacDiarmid, Polyaniline, a dynamic block copolymer: key to attaining its intrinsic conductivity? Synthetic Metals, 2001.123(2): p. 251-262.

150. Heeger, A. J., Semiconducting and metallic polymers: The fourth generation of polymeric materials (Nobel lecture). Angewandte Chemie-Internationa! Edition, 2001. 40(14): p. 2591-2611.

151. Green, A.G. and A'.E. Woodhead, Aniline-black and allied compounds. Part I. Journal of the Chemical Society, Transactions, 1910. 97: p. 2388-2403.

152. Diaz, A.F. and J.A. Logan, Electroactive polyaniline films. Journal of Electroanalytical Chemistry, 1980.111(1): p. 111-114.

153. Holze, R., in Advanced functional molecules and polymers, H.S. Nalwa, Editor. 2001, Gordon and Breach: Tokyo, p. 171.

154. Green, A.G. and A.E. Woodhead, Aniline-black and allied compounds. Part II: Journal of the Chemical-Society, Transactions, 1912. 101: p. 1117-1123.

155. Rao, P.S., D.N. Sathyanarayana, and T. Jeevananda, in Advanced functional molecules and polymers H.S. Nalwa, Editor. 2001, Gordon and Breach: Tokyo, p. 79.

156. Chandrakanthi, N. and M.A. Careem, Preparation and characterization of fully oxidized form ofpolyaniline. Polymer Bulletin, 2000. 45(2): p. 113-120.

157. Chiang, J.C. and A.G. Macdiarmid, Polyaniline protonic acid doping of the emeraldine form to the metallic regime. Synthetic Metals, 1986. 13(1-3): p. 193-205.

158. Genies, E.M., et al., Polyaniline a historical survey. Synthetic Metals, 1990: 36(2): p. 139-182.

159. Negi, Y.S. and P.V. Adhyapak, Development in polyaniline conducting polymers. Journal of Macromolecular Science-Polymer Reviews, 2002. C42(l): p. 35-53.

160. Hu, X., et al., Hemoglobin-biocatalyzed synthesis of conducting molecular complex of polyaniline and lignosulfonate. Journal of Wuhan University of Technology-Materials Science Edition; 2008. 23(6): p. 809-815.

161. Hu, X., et al., Hemoglobin-biocatalyzed synthesis of conducting polyaniline in micellar solutions. Enzyme and Microbial Technology, 2006. 38(5): p. 675-682.

162. Hu, X., et al., Hemoglobin-biocatalysts synthesis of a conducting molecular complex of polyaniline and sulfonated polystyrene. Synthetic Metals, 2005. 150(1): p. 1-7.

163. Zemel, H. and J.F. Quinn, Enzymatic synthesis of polyaniline, in USPTO Patent Full-Text and Image Database, U.S. Patent, Editor. 1995, AlliedSignal Inc. (Morris Township, Morris County, NJ): USA.

164. Geng, Y.H., et al., Macromolecular complex of polyaniline with sulfonated polystyrene. Synthetic Metals, 1995. 69(1-3): p. 163-164.

165. Rumbau, V., et al'., A new bifunctional template for the enzymatic synthesis of conducting polyaniline. Enzyme and Microbial Technology, 2007. 40(5): p. 1412-1421.

166. Liu, W., et al., Enzymatic synthesis of conducting polyaniline in micelle solutions. Langmuir, 2002.18(25): p. 9696-9704.

167. Nagarajan, R., et al., Manipulating DNA conformation using intertwined conducting polymer chains. Macromolecules, 2001. 34(12):*p. 3921-3927.

168. Nickels, P., et al., Polyaniline nanowire synthesis templated by DNA. Nanotechnology, 2004.15(11): p. 1524-1529.

169. Cruz-Silva, Ri, et. al., Enzymatic synthesis of pH-responsive polyaniline colloids by using chitosan as steric stabilizer. European Polymer Journal, 2007. 43(8): p. 3471-3479.

170. Cruz-Silva, R., et ali, Enzymatic synthesis of colloidal polyaniline particles. Polymer, 2006. 47(5): p. 1563-1568.

171. Flores-Loyola, E., et al., Enzymatic polymerization of aniline in the presence of different inorganic substrates. Materials Chemistry and Physics, 2007. 105(1): p. 136-141.

172. Lux, F., Properties of electronically conductive polyaniline a comparison between well-known literature data and some recent experimental findings. Polymer, 1994. 35(14): p. 2915-2936.

173. Tzou, K. and R.V. Gregory, Kinetic-study of the chemical polymerization of aniline in aqueous-solutions. Synthetic Metals, 1992. 47(3): p. 267-277.

174. Shim, Y.B. and S.M. Park, Electrochemistry of conductive polymers VII. Autocatalytic rate-constant for polyaniline growth. Synthetic Metals, 1989. 29(1): p. 169-174.

175. Yang, H.J. and A.J. Bard, The application of fast scan cyclic voltammetry -mechanistic study of the initial-stage of electropolymerization of aniline inaqueous-solutions. Journal of Electroanalytical Chemistry, 1992. 339(1-2): p. 423-449.

176. Brazovskii, S.A. and N.N. Kirova, Excitons, polarons, and bipolarons in conducting polymers. Jetp Letters, 1981. 33(1): p. 4-8.

177. Wnek, G.E., A proposal for the mechanism of conduction in polyaniline. Synthetic Metals, 1986. 15(2-3): p. 213-218.

178. Lundberg, B., W.R. Salaneck, and I. Lundstrom, Pressure, temperature and field-dependence of hopping conduction in polyaniline. Synthetic Metals,1987. 21(2): p. 143-147.

179. Salaneck, W.R., et al., Electronic-structure of some polyanilines. Synthetic Metals, 1987.18(1-3): p. 291-296.

180. Aoki, K., et al., Redox reactions of polyaniline-coated latex suspensions. Langmuir, 2003.19(13): p. 5511-5516.

181. Marie, E., et al., Synthesis of polyaniline particles via inverse and direct miniemulsion. Macromolecules, 2003. 36(11): p. 3967-3973.

182. Nguyen, M.T., et al., Synthesis and" properties of novel water-soluble conducting polyaniline copolymers. Macromolecules, 1994. 27(13): p. 36253631.

183. Wessling, B., Polyaniline on the metallic side of the insulator-to-metal transition due to dispersion: the basis for successful nano-technology and industrial applications of organic metals. Synthetic Metals, 1999. 102(1-3): p. 1396-1399.

184. Gregory, R.V., in Handbook of conducting polymers, T.A. Skotheim, R.L. Elsenbaumer, and J.R. Reynolds, Editors. 1998, Marcel Dekker: New York, p. 437.

185. Angelopoulos, M., et al., Polyaniline processability from aqueous-solutions and effect of water-vapor on conductivity. Synthetic Metals, 1987. 21(1): p. 21-30.

186. Inoue, M., R.E. Navarro, and M.B. Inoue, New soluble polyaniline -synthesis, electrical-properties and solution electronic-spectrum. Synthetic Metals, 1989. 30(2): p. 199-207.

187. Jiang, R.Z. and S.J. Dong, Electrochemical-behavior of soluble polyaniline and its chromatic reaction in solutions. Synthetic Metals, 1988. 24(3): p. 255-265.

188. Li, S.Z., Y. Cao, and Z.J. Xue, Soluble polyaniline. Synthetic Metals, 1987. 20(2): p. 141-149.

189. Lu, F.L., et al., Phenyl-capped octaaniline (Coa) an excellent model for polyaniline. Journal of the American Chemical Society, 1986. 108(26): p. 8311-8313.

190. Baek, S., J.J. Ree, and M. Ree, Synthesis and characterization of conducting poly(aniline-co-o-aminophenethyl alcohol)s. Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 2002. 40(8): p. 983-994.

191. Chan, H.S.O., et al., A new water-soluble, self-doping conducting polyaniline from poly(o-aminobenzylphosphonic acid) and its sodium-salts -Synthesis and characterization. Journal of the American Chemical Society, 1995.117(33): p. 8517-8523.

192. Lin, H.K. and S.A. Chen, Synthesis of new water-soluble self-doped polyaniline. Macromolecules, 2000. 33(22): p. 8117-8118.

193. Schemid, A.L., L.M. Lira, and S.I.C. de Torresi, On the electrochemical and spectroscopic properties of a soluble polyaniline parent copolymer. Electrochimica Acta, 2002. 47(12): p. 2005-2011.

194. Hassan, P.A., et al., Polyaniline nanoparticles prepared in rodlike micelles. Langmuir, 2004. 20(12): p. 4874-4880.

195. Cao, Y., P. Smith; and A.J. Heeger, Counterion induced procèssibility of conducting polyaniline and of conducting polyblends of polyaniline in bulk polymers. Synthetic Metals, 1992. 48(1): p. 91-97.

196. Rannou, P:, et al., New PANI/dopant/solvent associations for processing of metallic PANI. Synthetic Metals, 2001.119(1-3): p. 441-442.

197. Tsotra, P. and K. Friedrich, Electrical and dielectric properties of epoxy resin/polyaniline-DBSA blends. Journal of Materials Science, 2005. 40(16): p. 4415-4417.

198. Kogan, I., et al., An oxidizing agent for aniline polymerization. Synthetic Metals, 1999:100(3): p. 303-303.

199. Sun, Z.C., et al., Catalytic oxidization polymerization of aniline in an H2O2-Fe2+ system. Journal, of Applied Polymer Science, 1999. 72(8): p.- 10771084.

200. Yasuda, A. and1 T., Shimidzu, Chemical oxidative polymerization of aniline with ferric-chloride. Polymer Journal, 1993. 25(4): p. 329-338.

201. Rao, P.S., D.N. Sathyanarayana, and S. Palaniappan, Polymerization of aniline in an organic peroxide system by the inverted emulsion process. Macromolecules, 2002. 35(13): p. 4988-4996.

202. Ehresmann, В., P. Imbault, and J.H. Weil, Spectrophotometry determination of protein concentration in cell extracts containing tRNA's andrRNA's. AnaL Biochem, 1973. 54(2): p. 454-463.

203. Shleev, S.V., et al., Comparison of physico-chemical characteristics of four laccases from different basidiomycetes. Biochimie, 2004. 86(9-10): p. 693703.

204. Горбачева, M.A., Биокаталитические свойства лакказ из различных источников Дисс. канд. хим. наук. 2009, Учреждение Российской академии наук Институт биохимии им. А.Н: Баха-РАН: Москва, р. 146.

205. Reinhammar, B.R., Oxidation-reduction potentials of the electron acceptors in laccases and stellacyanin. Biochim Biophys Acta, 1972. 275(2): p. 245259.

206. Vasil'eva, I.S., et al., Synthesis of electroconductive polyaniline using immobilizedlaccase. Applied Biochemistry and Microbiology, 2009. 45(1): p. 27-30.

207. Chattopadhyay, D. and M.K. Bain, Electrically conductive nanocomposites of polyaniline with polyvinyl alcohol) and methylcellulose. Journal of Applied Polymer Science, 2008.110(5): p. 2849-2853.

208. Tadros, P., S.P. Armes, and S.Y. Luk, Preparation and characterization of polyaniline colloids using a monodisperse poly(ethylene oxide)-based steric stabilizer. Journal of Materials Chemistry, 1992. 2(1): p. 125-130.

209. Yang, J.P., et al., Synthesis of conducting polyaniline using novel anionic Gemini surfactant as micellar stabilizer. European Polymer Journal, 2007. 43(8): p. 3337-3343.

210. Han, Y.G., T. Kusunose, and T. Sekino, One-step reverse micelle polymerization of organic dispersible polyaniline nanoparticles. Synthetic Metals, 2009.159(1-2): p. 123-131.

211. Yuan, G.L., N. Kuramoto, and S.H. Su, Template synthesis of polyaniline in the presence ofphosphomannan. Synthetic Metals, 2002.129(2): p. 173-178.

212. Yue, J., et al., Effect of sulfonic-acidgroup onpolyaniline backbone. Journal of the American Chemical Society, 1991.113(7): p. 2665-2671.

213. Nagarajan, R., et al., An enzymatically synthesized conducting molecular complex of polyaniline and poly(vinylphosphonic acid). Macromolecules, 2000. 33(26): p. 9542-9547.

214. Lim, C.H. and Y.J. Yoo, Synthesis of ortho-directed polyaniline using horseradish peroxidase. Process Biochemistry, 2000. 36(3): p. 233-241.

215. Curvetto, N.R., et al., Efficiency of enzymatic and non-enzymatic catalysts in the synthesis of insoluble polyphenol and conductive polyaniline in water. Biochemical Engineering Journal, 2006. 29(3): p. 191-203.

216. Hechavarria, L., H.L. Hu, and M.E. Rincon, Polyaniline-poly(2-acrylamido-2-methyl-l-propanosulfonic acid) composite thin films: structure and properties. Thin Solid Films, 2003. 441(1-2): p. 56-62.

217. Li, X.G., et al., The preparation of polyaniline waterborne latex nanoparticles and their films with anti-corrosivity and semi-conductivity. Colloids and Surfaces a-Physicochemical and Engineering Aspects, 2004. 248(1-3): p. 111-120.

218. Furukawa, Y., et al., Vibrational-spectra and structure of polyaniline. Macromolecules, 1988. 21(5): p. 1297-1305.

Информация о работе

Стрельцов, Александр Владимирович
кандидата химических наук
Москва, 2009
ВАК 03.00.04

Диссертация

Биокаталитический синтез электропроводящего полианилина в растворах мицелл додецилбензолсульфоната натрия с участием грибной лакказы Trametes hirsuta и свойства полученного полимера - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы