WO1998055684A1 - Multi-component system for modifying, decomposing or bleaching lignin, materials containing lignin or similar substances and methods for producing the same - Google Patents
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- WO1998055684A1 WO1998055684A1 PCT/EP1998/003158 EP9803158W WO9855684A1 WO 1998055684 A1 WO1998055684 A1 WO 1998055684A1 EP 9803158 W EP9803158 W EP 9803158W WO 9855684 A1 WO9855684 A1 WO 9855684A1
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
- D21C9/1026—Other features in bleaching processes
- D21C9/1036—Use of compounds accelerating or improving the efficiency of the processes
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/22—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group aromatic
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
- D21C5/005—Treatment of cellulose-containing material with microorganisms or enzymes
Definitions
- the present invention relates to a multi-component system for changing, breaking down or bleaching lignin, lignin-containing materials or similar substances and methods for its use.
- the sulfate and sulfite processes are the main processes used today for pulp production. Both methods produce pulp under cooking and under pressure.
- the Sul at process works with the addition of NaOH and Na 2 S, while Ca (HS0 3 ) 2 + S0 2 is used in the sulfite process, or today the sodium or ammonium salts of hydrogen sulfite are used because of their better solubility
- the main aim of all processes is to remove the lignin from the plant material, wood or annual plants used.
- the lignin which is the main constituent of the plant material (stem or stem) with the cellulose and hemicellulose, must be removed, since otherwise it is not possible to produce non-yellowing and mechanically heavy-duty papers.
- the wood pulp production processes work with stone grinders (wood sanding) or with refiners (TMP), which defibrillate the wood after grinding (chemical, thermal or chemical thermal).
- Phanerochaete chrysosporium is a very effective lignin degrader, attempts were made to isolate its enzymes and to use them in purified form for lignin degradation. However, this did not succeed because it turned out that the enzymes primarily lead to a repolymerization of the lignin and not to its degradation.
- Biopulping is the treatment of wood chips with living fungal systems.
- the goal here is to reduce cooking chemicals, improve cooking capacity and "extended cooking”.
- Biobleaching also works with in-vivo systems.
- the boiled pulp (Softwood / Hardwood) is inoculated with the fungus before bleaching and treated for days to weeks. Only after this long treatment time is there a significant reduction in the number of capsules and an increase in whiteness, which renders the process uneconomical for implementation in the usual bleaching sequences.
- Another application that is usually carried out with immobilized fungal systems is the treatment of pulp wastewater, in particular bleaching plant wastewater to decolorize and reduce the AOX (reduction of chlorinated compounds in the wastewater that cause chlorine or chlorine dioxide bleaching stages).
- chelating substances siderophores such as ammonium oxalate
- biosurfactants are assumed to be the cofactor.
- the application PCT / EP87 / 00635 describes a system for removing lignin from lignocellulosic material with simultaneous bleaching, which works with lignolytic enzymes from white rot fungi with the addition of reducing and oxidizing agents and phenolic compounds as mediators.
- the enhancer substances are characterized in WO 94/12619 on the basis of their half-life.
- enhancer substances are organic chemicals which contain at least two aromatic rings, at least one of which is substituted with defined radicals.
- WO 94/29510 describes a method for enzymatic delignification, in which enzymes are used together with mediators.
- Compounds with the structure NO, NOH or HRNOH are generally disclosed as mediators.
- 1-hydroxy-1H-benzotriazole (HBT) provides the best results in delignification.
- HBT has several disadvantages:
- the present invention therefore relates to a multi-component system for changing, breaking down or bleaching lignin, lignin-containing materials or similar substances
- mediator characterized in that the mediator is selected from the group of stable nitroxyl radicals (nitroxides).
- nitroxyl radical nitroxide
- Preferred mediators in the multicomponent system according to the invention are compounds of the general formula (I), (II) or (III)
- Ar is monovalent homo- or heteroaromatic mono- or dinuclear radical, and this aromatic radical is selected by one or more, identical or different radicals R 2 selected from the group consisting of halogen, formyl, cyano, carbamoyl, carboxy, ester or salt of carboxy, sulfone, ester or salt of sulfone, sulfamoyl, nitro, nitroso, amino, phenyl,
- Aryl-C, -C 5 -alkyl-, C, -C 12 -alkyl-, , C, -C 10 carbonyl, , Phospho, phosphono, phosphonooxy, ester or salt of the phosphonooxy may be substituted and where phenyl, carbamoyl and sulfamoyl residues may be unsubstituted or substituted one or more times with a residue R 3 , the amino residue one or two times with R 3 can be substituted and the , C., - C 5 -alkoxy-, C, -C 10 -carbonyl-, can be saturated or unsaturated, branched or unbranched and can be substituted one or more times with a radical R 3 , where R 3 can be present one or more times and is the same or different and hydroxyl, formyl, cyano, carboxy, ester or salt of carboxy, carbamoyl, sulfono, sulfam
- R 1 is the same or different and is halogen, hydroxyl, mercapto, formyl, cyano, carbamoyl, carboxy, ester or salt of carboxy, sulfono, ester or salt of sulfono, sulfamoyl, nitro , Nitroso, amino, phenyl, aryl - C, -C 5 alkyl -, C, -C 12 alkyl -, , Phospho, phosphono, phosphonooxy residue, ester or salt of the phosphonooxy residue means and R 1 in the case of bicyclic stable nitroxyl radicals (structure
- III) can also be hydrogen and carbamoyl, sulfamoyl, amino, mercapto and phenyl radicals can be unsubstituted or substituted one or more times with a radical R 4 and the aryl -C, -C 5 -alkyl-, C, -C 12 alkyl, .
- R 4 can be saturated or unsaturated, branched or unbranched and can be substituted one or more times with a radical R 4 , where R 4 is identical or different and is hydroxyl, formyl, cyano, carboxy, ester or salt of carboxy, carbamoyl, , Sulfono, sulfamoyl, nitro, nitroso, amino, phenyl, C ⁇ C 3 alkyl, C, - C 6 alkoxy radical, C, - C 5 alkylcarbonyl radical and two radicals R 3 or R each 4 can be linked in pairs over a bridge [-CR 6 R 6 -] m with m equal to 0, 1, 2, 3 or 4 and
- mediators in the multicomponent system according to the invention are nitroxyl radicals of the general formulas (IV) and (V),
- R 7 is the same or different and is phenyl, aryl, C 5 -C 5 alkyl, C 12 -C 12 alkyl, . means where phenyl radicals can be unsubstituted or substituted one or more times with a radical R 9 and the .
- R 9 can be saturated or unsaturated, branched or unbranched and can be substituted one or more times with a radical R 9 , where R 9 can be present one or more times and is the same or different and hydroxyl, formyl, carboxy, ester or salt of carboxy, carbamoyl, sulfono, sulfamoyl, nitro, nitroso, amino, phenyl, benzoyl, , C, - C 5 alkoxy radical, C, - C 5 alkylcarbonyl radical and R 8 is the same or different and is hydrogen, hydroxyl, mercapto, formyl, cyano, carbamoyl, carboxy, ester or salt of carboxy, sulfono, ester or salt of sulfo, sulfamoyl, nitro , Nitroso, amino, phenyl, aryl , Carbonyl -, Phospho-, Phosphono-, Phosphonooxy residue
- Carbonyl-C, -C 6 -alkyl radicals can be saturated or unsaturated, branched or unbranched and can be substituted one or more times with a radical R 3 and a [-CR 8 R 8 -] group by oxygen, a possibly .
- 2, 2, 6, 6 -tetramethyl-piperidine-1-oxyl (TEMPO), 4 -hydroxy-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-1-oxyl, 4-0x0-2, 2,6, 6 -tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4-acetamido-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4- (ethoxyfluorophosphinyloxy) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidine-lo xyl, 4- (isothiocyanato) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4-maleimido-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4- (4-nitrobenzoyloxy) - 2,2,6,6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4- (phosphonooxy) -2,2,6,6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4-cyano-2, 2,6,6- t
- 2, 2, 6, 6-tetramethyl-piperidine-1-oxyl 4-hydroxy-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-1-oxyl, 4-oxo-2, 2,6, 6 -tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4-acetamido-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4- (isothiocyanato) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl , 4-maleimido-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4- (4-nitrobenzoyloxy) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4- (phosphonooxy) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4-cyano-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 3-carbamoyl-2, 2,5, 5-tetramethyl -3-pyrroline-l-oxyl,
- TEMPO 2, 2, 6, 6-tetramethyl-piperidine-1-oxyl
- 4-hydroxy-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-1-oxyl 4-hydroxy-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-1-oxyl.
- the multicomponent system according to the invention contains mediators which have the following advantages, in particular to the mediators (in particular HOBT) which are known from the prior art:
- the multicomponent system according to the invention preferably comprises at least one oxidation catalyst.
- Enzymes are preferably used as oxidation catalysts in the multi-component system according to the invention.
- the term enzyme also encompasses enzymatically active proteins or peptides or prosthetic groups of enzymes.
- Oxidoreductases of classes 1.1.1 to 1.97 according to the International Enzyme Nomenclature, Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (Enzyme Nomenclature, Academic Press, Inc., 1992, pp. 24-154) can be used as the enzyme in the multicomponent system according to the invention .
- Enzymes of the classes mentioned below are preferably used:
- Class 1.1 enzymes which comprise all dehydrogenases which act on primary, secondary alcohols and semiacetals, and which are accepted as NAD + or NADP + (subclass 1.1.1), cytochrome (1.1.2), oxygen (0 2 ) (1.1.3), disulfides (1.1.4), quinones (1.1.5) or the other acceptors (1.1.99).
- the enzymes of class 1.1.5 with quinones as acceptors and the enzymes of class 1.1.3 with oxygen as acceptors are particularly preferred.
- Cellobiose quinone-1-oxidoreductase (1.1.5.1) is particularly preferred in this class.
- Enzymes of class 1.2 are also preferred.
- This class of enzymes includes those enzymes that oxidize aldehydes to the corresponding acids or oxo groups.
- the acceptors can be NAD + , NADP + (1.2.1), cytochrome (1.2.2), oxygen (1.2.3), sulfides (1.2.4), iron-sulfur proteins (1.2.5) or other acceptors (1.2 .99).
- the enzymes of group (1.2.3) with oxygen as the acceptor are particularly preferred here.
- Enzymes of class 1.3 are also preferred.
- This class includes enzymes that act on the CH-CH groups of the donor.
- acceptors are NAD + , NADP + (1.3.1), cytochrome (1.3.2), oxygen (1.3.3), quinones or related compounds (1.3.5), iron-sulfur proteins (1.3.7 ) or other acceptors (1.3.99).
- Bilirubin oxidase (1.3.3.5) is particularly preferred.
- the enzymes of class (1.3.3) with oxygen as acceptor and (1.3.5) with quinones etc. as acceptor are also particularly preferred here.
- Enzymes of class 1.4 which are based on
- acceptors are NAD + , NADP + (1.4.1), cytochrome (1.4.2), oxygen (1.4.3), disulfides (1.4.4), iron-sulfur proteins (1.4.7) or others Acceptors (1.4.99).
- Enzymes of class 1.4.3 with oxygen as the acceptor are also particularly preferred here.
- acceptors are NAD + , NADP + (1.5.1), oxygen (1.5.3), disulfides (1.5.4), quinones (1.5.5) or other acceptors (1.5.99).
- enzymes with oxygen (02) (1.5.3) and with quinones (1.5.5) are particularly preferred as acceptors.
- Enzymes of class 1.6 which act on NADH or NADPH are also preferred.
- acceptors here are NADP + (1.6.1), heme proteins (1.6.2), disulfides (1.6.4), quinones (1.6.5), N0 2 groups (1.6.6), and a flavin (1.6.8 ) or some other acceptors (1.6.99).
- Enzymes of class 1.6.5 with quinones as acceptors are particularly preferred here.
- class 1.7 enzymes which act as donors on other N02 compounds and acceptors cytochrome (1.7.2), oxygen (0 2 ) (1.7.3), iron-sulfur proteins (1.7.7) or others (1.7.99).
- class 1.8 enzymes which act as donors on sulfur groups and NAD + , NADP + as acceptors
- class 1.9 enzymes which act as donors on heme groups and have oxygen (0 2 ) (1.9.3), NO 2 compounds (1.9.6) and others (1.9.99) as acceptors.
- class 1.12 enzymes which act on hydrogen as a donor.
- the acceptors are NAD + or NADP + (1.12.1) or others (1.12.99).
- Enzymes of class 1.13 and 1.14 are also preferred.
- Preferred enzymes are also those of class 1.15 which act as acceptors on superoxide radicals.
- Superoxide dismutase (1.15.1.1) is particularly preferred here.
- Enzymes of class 1.16 are also preferred.
- Enzymes of class 1.16.3.1 (ferroxidase, e.g. ceruloplasmin) are particularly preferred here.
- the enzymes of group 1.11 are also particularly preferred. which act on a peroxide as an acceptor.
- This only subclass (1.11.1) contains the peroxidases.
- cytochrome C peroxidases are particularly preferred here
- class 1.10.3 enzymes with oxygen (0 2 ) as the acceptor are particularly preferred.
- the enzymes in this class are catechol oxidase (tyrosinase) (1.10.3.1), L-ascorbate oxidase (1.10.3.3), o-aminophenol oxidase (1.10.3.4) and laccase (benzenediol: oxigen oxidoreductase) (1.10 .3.2) is preferred, the laccases (benzene diol: oxigen oxidoreductase) (1.10.3.2) being particularly preferred.
- the enzymes mentioned are commercially available or can be obtained by standard methods. Plants, animal cells, bacteria and fungi, for example, come into consideration as organisms for the production of the enzymes. Basically, both naturally occurring and genetically modified organisms can be enzyme producers. Parts of unicellular or multicellular organisms are also conceivable as enzyme producers, especially cell cultures.
- White rot fungi such as pleurotus, phlebia and trametes are used, for example, for the particularly preferred enzymes, such as those from group 1.11.1, but especially 1.10.3, and in particular for the production of laccases.
- the multi-component system according to the invention comprises at least one oxidizing agent.
- oxidizing agents that can be used are air, oxygen, ozone, peroxides, such as H 2 O 2, and organic peroxides, peracids, such as peracetic acid, performic acid, persulfuric acid, persalpic acid, metachloroperoxobenzoic acid, perchloric acid, and other “per compounds”, such as perborates, peracetates, persulfates or oxygen species and their radicals, such as OH-, OOH ", singlet oxygen, superoxide (0 2 ⁇ ), ozonide, dioxygenyl cation (0 2 + ), dioxiranes, dioxetanes or fremy radicals can be used.
- oxidizing agents are used which can either be generated by the corresponding oxidoreductases e.g. Dioxiranes from laccases plus carbonyls or which chemically regenerate the mediator or can directly implement it.
- oxidoreductases e.g. Dioxiranes from laccases plus carbonyls or which chemically regenerate the mediator or can directly implement it.
- the invention also relates to the use of substances which, according to the invention, are suitable as mediators for changing, breaking down or bleaching lignin, lignin-containing materials or similar substances.
- Mg 2+ ions can be used, for example, as a salt, such as MgS0 4 .
- concentration is in the range of 0.1-2 m g / lignin-containing material, preferably 0.2-0.6 mg / g.
- the multicomponent system in addition to the Mg 2+ ions also complexing agents such as, for example, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), hydroxyethylenediamine triacetic acid (HEDTA), Contains diethylenetriaminepentamethylenephosphonic acid (DTPPA), nitrilotriacetic acid (NTA), polyphosphoric acid (PPA) etc.
- the concentration is in the range of 0.2-5 mg / g of lignin-containing material, preferably 1-3 mg.
- the use of the multicomponent system according to the invention in a process for treating lignin takes place, for example, in that the components a) to c) selected in each case mixes simultaneously or in any order with an aqueous suspension of the lignin-containing material.
- a method using the multicomponent system according to the invention is preferably used in the presence of oxygen or air at atmospheric pressure up to 10 bar and in a pH range from 2 to 11, at a temperature of 20 to 95 ° C., preferably 40-95 ° C. and a consistency of 0.5 to 40%.
- a finding that is unusual and surprising for the use of enzymes in pulp bleaching is that when the multicomponent system according to the invention is used an increase in the consistency enables a significant increase in the kappa reduction.
- a process according to the invention is preferably carried out at consistencies of 8 to 35%, particularly preferably 9 to 15%.
- the substances used for this purpose are used as chelating agents in the Q stage. They are preferably used in concentrations of 0.1% to 1% (w / w based on dry cellulose), particularly preferably 0.1% to 0.5% (w / w based on dry cellulose).
- 0.01 to 100 IU enzyme per g lignin-containing material are preferably used in the process according to the invention.
- 0.1 to 100 IU of enzyme per g of lignin-containing material are particularly preferably used (1 U corresponds to the conversion of 1 ⁇ mol
- ABTS 2,2'-Azino-bis (3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid diammonium salt)
- ABTS 2,2'-Azino-bis (3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid diammonium salt)
- ABTS 2,2'-Azino-bis (3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid diammonium salt)
- 0.5 to 80 mg of mediator per g of lignin-containing material is preferably used.
- 0.5 to 40 mg of mediator per g of lignin-containing material is particularly preferably used.
- reducing agents can be added which, together with the oxidizing agents present, serve to set a certain redox potential.
- Sodium bisulfite, sodium dithionite, ascorbic acid, thio compounds, mercapto compounds or glutathione etc. can be used as reducing agents.
- the reaction takes place with air or oxygen supply or air or oxygen overpressure, with the peroxidases (e.g. lignin peroxidases, manganese peroxidases) with hydrogen peroxide.
- the peroxidases e.g. lignin peroxidases, manganese peroxidases
- the oxygen can also be generated in situ by hydrogen peroxide + catalase and hydrogen peroxide by glucose + GOD or other systems.
- radical formers or radical scavengers can be added to the system. These can improve the interaction within the Red / Ox and radical mediators.
- metal salts can also be added to the reaction solution. These are important in conjunction with chelating agents as radical formers or red / ox centers.
- the salts form cations in the reaction solution.
- Such ions include Fe 2+ , Fe 3+ , Mn 2+ , Mn 3+ , Mn 4+ , Cu 2+ , Ca 2+ , Ti 3+ , Cer 4+ , Al 3+ .
- the chelates present in the solution can also serve as mimic substances for the enzymes, for example for the laccases (copper complexes) or for the lignin or manganese peroxidases (heme complexes).
- Mimic substances are substances that simulate the prosthetic groups of (here) oxidoreductases and can catalyze oxidation reactions, for example.
- NaOCl can also be added to the reaction mixture. In combination with hydrogen peroxide, this compound can form singlet oxygen.
- Non-ionic, anionic, cationic and amphoteric surfactants come into consideration as such.
- the detergents can improve the penetration of the enzymes and mediators into the fiber.
- polysaccharides and / or proteins may also be beneficial for the reaction to add polysaccharides and / or proteins.
- Glucans, mannans, dextrans, levans, pectins, alginates or plant gums and / or own polysaccharides formed by the fungi or produced in the mixed culture with yeasts and in particular gelatin and albumin are to be mentioned here as polysaccharides.
- These substances mainly serve as protective colloids for the enzymes.
- proteases such as pepsin, bromelin, papain, etc. These can include serve to achieve better access to lignin by breaking down the extensin C (hydroxyproline-rich protein) present in the wood.
- Amino acids, simple sugar, oligomer sugar, PEG types of the most varied molecular weights, polyethylene oxides, polyethyleneimines and polydimethylsiloxanes can be considered as further protective colloids.
- the process according to the invention can be used not only in the delignification (bleaching) of sulfate, sulfite, organosol, or the like wood pulp and also in the production of wood pulp, but also in the production of cellulose in general, whether from wood or annual plants, if defibrillation through the usual cooking processes (possibly connected with mechanical processes or pressure), ie very gentle cooking up to capa numbers, which can be in the range of approx. 50-120 kappa, is guaranteed.
- the treatment can be repeated several times, either after washing and extraction of the treated material with NaOH or without these intermediate steps. This leads to kappa values which can be reduced still further and to substantial increases in whiteness.
- a 0 2 stage can be used before the enzyme / mediator treatment or, as already mentioned, an acid wash or Q stage (chelate stage) can be carried out.
- Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
- the substance is then placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C. and incubated under 1-10 bar oxygen pressure for 1-4 hours.
- the material is then washed over a nylon sieve (30 ⁇ m) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% consistency and 8% NaOH per g of pulp.
- the kappa number is determined.
- Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
- the substance is then placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C. and incubated under 1-10 bar oxygen pressure for 1-4 hours.
- the fabric is then washed over a nylon sieve (30 ⁇ m) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% fabric density and 8% NaOH per g of pulp.
- the kappa number is determined.
- Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
- the substance is then placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C and incubated under 1-10 bar oxygen pressure for 1-4 hours.
- the material is then washed over a nylon sieve (30 ⁇ m) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% consistency and 8% NaOH per g of pulp.
- the kappa number is determined.
- Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
- the substance is then placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C. and incubated under 1-10 bar oxygen pressure for 1-4 hours.
- the material is then washed over a nylon sieve (30 ⁇ m) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% consistency and 8% NaOH per g of pulp.
- the kappa number is determined.
- Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
- the substance is then placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C. and incubated under 1-10 bar oxygen pressure for 1-4 hours.
- the fabric is then washed over a nylon sieve (30 ⁇ m) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% fabric density and 8% NaOH per g of pulp.
- the kappa number is determined.
- Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
- the material is then washed over a nylon sieve (30 ⁇ m) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% consistency and 8% NaOH per g of pulp.
- Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
- the substance is then placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C. and incubated under 1-10 bar oxygen pressure for 1-4 hours.
- the material is then washed over a nylon sieve (30 ⁇ m) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% consistency and 8% NaOH per g of pulp.
- the kappa number is determined.
- Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
- the material is then washed over a nylon sieve (30 ⁇ m) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% consistency and 8% NaOH per g of pulp.
- the kappa number is determined.
- Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
- the substance is then placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C and incubated under 1-10 bar oxygen pressure for 1-4 hours.
- the material is then washed over a nylon sieve (30 ⁇ m) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% consistency and 8% NaOH per g of pulp.
- the kappa number is determined.
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Abstract
Description
Mehr o ponentensystem zum Verändern, Abbau oder Bleichen von Lignin, ligninhaltigen Materialien oder ähnlichen Stoffen sowie Verfahren zu seiner AnwendungMore component system for changing, breaking down or bleaching lignin, lignin-containing materials or similar substances as well as methods for their use
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehr omponentensystem zum Verändern, Abbau oder Bleichen von Lignin, ligninhaltigen Materialien oder ähnlichen Stoffen sowie Verfahren zu seiner Anwendung .The present invention relates to a multi-component system for changing, breaking down or bleaching lignin, lignin-containing materials or similar substances and methods for its use.
Als heute hauptsächlich zur Zellstoffherstellung verwendete Verfahren sind das Sulfat- und das Sulfitverfahren zu nennen. Mit beiden Verfahren wird unter Kochung und unter Druck Zellstoff erzeugt. Das Sul at-Verfahren arbeitet unter Zusatz von NaOH und Na2S, während im Sulfit -Verfahren Ca(HS03)2 + S02 zur Anwendung kommt, bzw. heute wegen ihrer besseren Löslichkeit die Natrium- oder Ammonium-Salze des HydrogensulfitsThe sulfate and sulfite processes are the main processes used today for pulp production. Both methods produce pulp under cooking and under pressure. The Sul at process works with the addition of NaOH and Na 2 S, while Ca (HS0 3 ) 2 + S0 2 is used in the sulfite process, or today the sodium or ammonium salts of hydrogen sulfite are used because of their better solubility
Alle Verfahren haben als Hauptziel die Entfernung des Lignins aus dem verwendeten Pflanzenmaterial, Holz oder Einj ahrespflanzen .The main aim of all processes is to remove the lignin from the plant material, wood or annual plants used.
Das Lignin, das mit der Zellulose und der Hemizellulose den Hauptbestandteil des Pflanzenmaterials (Stengel oder Stamm) ausmacht, muß entfernt werden, da es sonst nicht möglich ist, nicht vergilbende und mechanisch hochbelastbare Papiere herzustellen.The lignin, which is the main constituent of the plant material (stem or stem) with the cellulose and hemicellulose, must be removed, since otherwise it is not possible to produce non-yellowing and mechanically heavy-duty papers.
Die Holzstofferzeugungsverfahren arbeiten mit Steinschleifern (Holzschliff) oder mit Refinern (TMP) , die das Holz nach entsprechender Vorbehandlung (chemisch, thermisch oder chemischthermisch) durch Mahlen defibrillieren.The wood pulp production processes work with stone grinders (wood sanding) or with refiners (TMP), which defibrillate the wood after grinding (chemical, thermal or chemical thermal).
Diese Holzstoffe besitzen noch einen Großteil des Lignins. Sie werden v. a. für die Herstellung von Zeitungen, Illustrierten, etc . verwendet . Seit einigen Jahren werden die Möglichkeiten des Einsatzes von Enzymen für den Ligninabbau erforscht. Der Wirkmechanismus derartiger lignolytischer Systeme ist erst vor wenigen Jahren aufgeklärt worden, als es gelang, durch geeignete Anzuchtbedingun- gen und Induktorzusätze bei dem Weißfäulepilz Phanerochaete chrysosporium zu ausreichenden Enzymmengen zu kommen. Hierbei wurden die bis dahin unbekannten Ligninperoxidasen und Mangan- peroxidasen entdeckt . Da Phanerochaete chrysosporium ein sehr effektiver Ligninabbauer ist, versuchte man dessen Enzyme zu isolieren und in gereinigter Form für den Ligninabbau zu verwenden. Dies gelang jedoch nicht, da sich herausstellte, daß die Enzyme vor allem zu einer Repolymerisation des Lignins und nicht zu dessen Abbau führen.These wood materials still contain a large part of the lignin. They are used primarily for the production of newspapers, magazines, etc. used. For some years now, the possibilities of using enzymes for lignin degradation have been researched. The mechanism of action of such lignolytic systems was only elucidated a few years ago when it was possible to obtain sufficient amounts of enzyme from the white rot fungus Phanerochaete chrysosporium through suitable cultivation conditions and inductor additives. The previously unknown lignin peroxidases and manganese peroxidases were discovered. Since Phanerochaete chrysosporium is a very effective lignin degrader, attempts were made to isolate its enzymes and to use them in purified form for lignin degradation. However, this did not succeed because it turned out that the enzymes primarily lead to a repolymerization of the lignin and not to its degradation.
Ähnliches gilt auch für andere lignolytische Enzymspezies wie Laccasen, die das Lignin mit Hilfe von Sauerstoff anstelle von Wasserstoffperoxid oxidativ abbauen. Es konnte festgestellt werden, daß es in allen Fällen zu ähnlichen Prozessen kommt. Es werden nämlich Radikale gebildet, die wieder selbst miteinander reagieren und somit zur Polymerisation führen.The same applies to other lignolytic enzyme species such as laccases, which oxidatively break down the lignin using oxygen instead of hydrogen peroxide. It was found that similar processes occur in all cases. This is because radicals are formed which react with one another again and thus lead to polymerization.
So gibt es heute nur Verfahren, die mit in-vivo Systemen arbeiten (Pilzsysteme) . HauptSchwerpunkte von Optimierungsversuchen sind das sogenannte Biopulping und das Biobleaching.Today there are only processes that work with in vivo systems (mushroom systems). The main focus of optimization attempts is so-called biopulping and biobleaching.
Unter Biopulping versteht man die Behandlung von Holzhackschnitzeln mit lebenden Pilzsystemen.Biopulping is the treatment of wood chips with living fungal systems.
Es gibt 2 Arten von Applikationsformen:There are 2 types of application forms:
1. Vorbehandlung von Hackschnitzeln vor dem Refinern oder Mahlen zum Einsparen von Energie bei der Herstellung von Holzstoffen (z.B. TMP oder Holzschliff) .1.Pre-treatment of wood chips before refining or grinding to save energy in the production of wood materials (e.g. TMP or wood pulp).
Ein weiterer Vorteil ist die meist vorhandene Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Stoffes, ein Nachteil die schlechtere Endweiße. 2. Vorbehandlung von Hackschnitzeln (Softwood/Hardwood) vor der Zellstoffkochung (Kraftprozeß, Sulfitprozeß) .Another advantage is the mostly existing improvement in the mechanical properties of the fabric, a disadvantage the poorer final whiteness. 2. Pretreatment of wood chips (Softwood / Hardwood) before cellulose cooking (power process, sulfite process).
Hier ist das Ziel, die Reduzierung von Kochchemikalien, die Verbesserung der Kochkapazität und "extended cooking" .The goal here is to reduce cooking chemicals, improve cooking capacity and "extended cooking".
Als Vorteile werden auch eine verbesserte Kappareduzierung nach dem Kochen im Vergleich zu einem Kochen ohne Vorbehandlung erreicht .As an advantage, improved kappa reduction after cooking compared to cooking without pretreatment is also achieved.
Nachteile dieser Verfahren sind eindeutig die langen Behandlungszeiten (mehrere Wochen) und v.a. die nicht gelöste Kontaminierungsgefahr während der Behandlung, wenn man auf die wohl unwirtschaftliche Sterilisation der Hackschnitzel verzich- ten will .Disadvantages of these procedures are clearly the long treatment times (several weeks) and especially the unresolved risk of contamination during treatment if you want to forego the inefficient sterilization of the wood chips.
Das Biobleaching arbeitet ebenfalls mit in-vivo Systemen. Der gekochte Zellstoff (Softwood/Hardwood) wird vor der Bleiche mit dem Pilz beimpft und für Tage bis Wochen behandelt. Nur nach dieser langen Behandlungszeit zeigt sich eine signifikante Kap- pazahlerniedrigung und Weißesteigerung, was den Prozeß unwirtschaftlich für eine Implementierung in den gängigen Bleichsequenzen macht .Biobleaching also works with in-vivo systems. The boiled pulp (Softwood / Hardwood) is inoculated with the fungus before bleaching and treated for days to weeks. Only after this long treatment time is there a significant reduction in the number of capsules and an increase in whiteness, which renders the process uneconomical for implementation in the usual bleaching sequences.
Eine weitere meist mit immobilisierten Pilzsystemen durchgeführte Applikation ist die Behandlung von Zellstoffabrikations- abwässern, insbesondere Bleichereiabwässern zu deren Entfärbung und Reduzierung des AOX (Reduzierung von chlorierten Verbindungen im Abwasser, die Chlor- oder Chlordioxid-Bleichstufen verursachen) .Another application that is usually carried out with immobilized fungal systems is the treatment of pulp wastewater, in particular bleaching plant wastewater to decolorize and reduce the AOX (reduction of chlorinated compounds in the wastewater that cause chlorine or chlorine dioxide bleaching stages).
Darüber hinaus ist bekannt, Hemizellulasen u.a. Xylanasen, Mannanasen als "Bleichbooster" einzusetzen.In addition, it is known that hemicellulases, etc. Use xylanases, mannanases as "bleach boosters".
Diese Enzyme sollen hauptsächlich gegen das nach dem Kochprozeß das Restlignin zum Teil überdeckende repräzipitierte Xylan wirken und durch dessen Abbau die Zugänglichkeit des Lignins für die in den nachfolgenden Bleichsequenzen angewendeten Bleichchemikalien (v.a. Chlordioxid) erhöhen. Die im Labor nachgewiesenen Einsparungen von Bleichchemikalien wurden in großem Maßstab nur bedingt bestätigt, so daß man diesen Enzymtyp allenfalls als Bleichadditiv einstufen kann.These enzymes are said to act primarily against the precipitated xylan, which partially covers the residual lignin after the cooking process, and through its degradation the accessibility of the lignin to those used in the subsequent bleaching sequences Increase bleaching chemicals (especially chlorine dioxide). The savings in bleaching chemicals demonstrated in the laboratory have only been partially confirmed on a large scale, so that this type of enzyme can only be classified as a bleaching additive.
Ein weiterer, in letzter Zeit untersuchter möglicher Einsatz von lignolytischen Enzymen oder Pilzen wurde bei der "Kohleverflüssigung" erkennbar. Vorläufige Untersuchungen zeigen die prinzipielle Möglichkeit, Braun- oder Steinkohle mit Hilfe von in vivo Behandlung mit z.B. Weißf ulepilzen wie Phanerochaete chrysosporium anzugreifen und zu verflüssigen (Inkubationszeit mehrere Wochen) Bioengineering 4.92.8 Jg.) . Die mögliche Struktur von Steinkohle zeigt ein dreidimensionales Netzwerk von po- lycyclischen, aromatischen Ringsystemen mit einer "gewissen" Ähnlichkeit zu Ligninstrukturen.Another, recently investigated possible use of lignolytic enzymes or fungi was identified in the "coal liquefaction". Preliminary investigations show the basic possibility of brown or hard coal using in vivo treatment with e.g. White mushrooms like Phanerochaete chrysosporium to attack and liquefy (incubation time several weeks) Bioengineering 4.92.8 Jg.). The possible structure of hard coal shows a three-dimensional network of polycyclic, aromatic ring systems with a "certain" similarity to lignin structures.
Als Cofaktor neben den lignolytischen Enzymen nimmt man Che- latsubstanzen (Siderophoren, wie Ammoniumoxalat) und Biotenside an.In addition to the lignolytic enzymes, chelating substances (siderophores such as ammonium oxalate) and biosurfactants are assumed to be the cofactor.
In der Anmeldung PCT/EP87/00635 wird ein System zur Entfernung von Lignin aus ligninzellulosehaltigem Material unter gleichzeitiger Bleiche beschrieben, welches mit lignolytischen Enzymen aus Weißfäulepilzen unter Zusatz von Reduktions- und Oxida- tionsmitteln und phenolischen Verbindungen als Mediatoren arbeitet.The application PCT / EP87 / 00635 describes a system for removing lignin from lignocellulosic material with simultaneous bleaching, which works with lignolytic enzymes from white rot fungi with the addition of reducing and oxidizing agents and phenolic compounds as mediators.
In der DE 4008893C2 werden zusätzlich zum Red/Ox-System "Mimic Substanzen", die das aktive Zentrum (prosthetische Gruppe) von lignolytischen Enzymen simulieren, zugesetzt. So konnte eine erhebliche Performanceverbesserung erzielt werden.In DE 4008893C2, in addition to the Red / Ox system, "mimic substances" which simulate the active center (prosthetic group) of lignolytic enzymes are added. In this way, a significant improvement in performance could be achieved.
In der Anmeldung PCT/EP92/01086 wird als zusätzliche Verbesserung eine Redoxkaskade mit Hilfe von im Oxidationspotential "abgestimmten" phenolischen oder nichtphenolischen Aromaten eingesetzt.In the application PCT / EP92 / 01086, a redox cascade is used as an additional improvement with the aid of phenolic or non-phenolic aromatics "matched" in the oxidation potential.
Bei allen drei Verfahren ist die Limitierung für einen großtechnischen Einsatz die Anwendbarkeit bei geringen Stoffdichten (bis maximal 4%) und bei den beiden letzten Anmeldungen zusätzlich die Gefahr des "Ausleachens" von Metallen beim Einsatz der Chelatverbindungen, die v.a. bei nachgeschalteten Peroxidbleichstufen zur Zerstörung des Peroxids führen können.The limitation for all three processes for large-scale use is the applicability with low consistency (up to a maximum of 4%) and in the last two applications there is also the risk of "leaching out" of metals when using the chelate compounds, which can lead to the destruction of the peroxide, especially in the case of downstream peroxide bleaching stages.
Aus WO/12619, WO 94/12620 und WO 94/12621 sind Verfahren bekannt, bei welchen die Aktivität von Peroxidase mittels sogenannter Enhancer-Substanzen gefördert werden.Methods are known from WO / 12619, WO 94/12620 and WO 94/12621 in which the activity of peroxidase is promoted by means of so-called enhancer substances.
Die Enhancer-Substanzen werden in WO 94/12619 anhand ihrer Halbwertslebensdauer charakterisiert .The enhancer substances are characterized in WO 94/12619 on the basis of their half-life.
Gemäß WO 94/12620 sind Enhancer-Substanzen durch die Formel A=N-N=B charakterisiert, wobei A und B jeweils definierte cy- clische Reste sind.According to WO 94/12620, enhancer substances are characterized by the formula A = N-N = B, where A and B are each defined cyclic radicals.
Gemäß WO 94/12620 sind Enhancer-Substanzen organische Chemikalien, die mindestens zwei aromatische Ringe enthalten, von denen zumindest einer mit jeweils definierten Resten substituiert ist.According to WO 94/12620, enhancer substances are organic chemicals which contain at least two aromatic rings, at least one of which is substituted with defined radicals.
Alle drei Anmeldungen betreffen "dye transfer inhibition" und den Einsatz der jeweiligen Enhancer-Substanzen zusammen mit Peroxidasen als Detergent-Additiv oder Detergent-Zusammenset - zung im Waschmittelbereich. Zwar wird in der Beschreibung der Anmeldung auf eine Verwendbarkeit zum Behandeln von Lignin verwiesen, aber eigene Versuche mit den in den Anmeldungen konkret offenbarten Substanzen zeigten, daß sie als Mediatoren zur Steigerung der Bleichwirkung der Peroxidasen beim Behandeln von ligninhaltigen Materialien keine Wirkung zeigten!All three applications concern "dye transfer inhibition" and the use of the respective enhancer substances together with peroxidases as a detergent additive or detergent composition in the detergent sector. In the description of the application, reference is made to the usability for treating lignin, but our own experiments with the substances specifically disclosed in the applications showed that they had no effect as mediators for increasing the bleaching effect of the peroxidases when treating materials containing lignin!
WO 94/29510 beschreibt ein Verfahren zur enzymatischen Deligni- fizierung, bei dem Enzyme zusammen mit Mediatoren eingesetzt werden. Als Mediatoren werden allgemein Verbindungen mit der Struktur NO-, NOH- oder HRNOH offenbart. Von den in WO 94/29510 aufgeführten Mediatoren liefert 1-Hydroxy-lH-benzotriazol (HBT) die besten Ergebnisse in der Delignifizierung . HBT hat jedoch verschiedene Nachteile:WO 94/29510 describes a method for enzymatic delignification, in which enzymes are used together with mediators. Compounds with the structure NO, NOH or HRNOH are generally disclosed as mediators. Of the mediators listed in WO 94/29510, 1-hydroxy-1H-benzotriazole (HBT) provides the best results in delignification. However, HBT has several disadvantages:
Es ist nur zu hohen Preisen und nicht in hinreichenden Mengen verfügbar.It is only available at high prices and not in sufficient quantities.
Es reagiert unter Delignifizierungsbedingungen zu lH-Benzotriazol . Diese Verbindung ist relativ schlecht abbaubar und kann in größeren Mengen eine beträchtliche Umweltbelastung darstellen. Es führt in gewissem Umfang zu einer Schädigung von Enzymen. Seine Delignifizierungsgeschwindigkeit ist nicht allzu hoch.It reacts to lH-benzotriazole under delignification conditions. This compound is relatively poorly biodegradable and can represent a considerable environmental impact in large quantities. To some extent, it causes damage to enzymes. Its delignification rate is not too high.
Es ist daher wünschenswert, Systeme zum Verändern, Abbau oder Bleichen von Lignin, ligninhaltigen Materialien oder ähnlichen Stoffen zur Verfügung zu stellen, die die genannten Nachteile nicht oder in geringerem Maße aufweisen.It is therefore desirable to provide systems for changing, breaking down or bleaching lignin, lignin-containing materials or similar substances which do not have the disadvantages mentioned or to a lesser extent.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Mehrkomponentensystem zum Verändern, Abbau oder Bleichen von Lignin, ligninhaltigen Materialien oder ähnlichen Stoffen enthaltendThe present invention therefore relates to a multi-component system for changing, breaking down or bleaching lignin, lignin-containing materials or similar substances
a. ggf. mindestens einen Oxidationskatalysator unda. optionally at least one oxidation catalyst and
b. mindestens ein geeignetes Oxidationsmittel undb. at least one suitable oxidizing agent and
c. mindestens einen Mediator, dadurch gekennzeichnet, daß der Mediator ausgewählt ist aus der Gruppe stabiler Nitroxyl-Radi- kale (Nitroxide) .c. at least one mediator, characterized in that the mediator is selected from the group of stable nitroxyl radicals (nitroxides).
Unter stabilem Nitroxyl -Radikal (Nitroxid) ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, daß diese freien Radikale in reiner Form erhalten, charakterisiert und aufbewahrt werden können .In the context of the invention, a stable nitroxyl radical (nitroxide) is to be understood as meaning that these free radicals can be obtained, characterized and stored in pure form.
Es wurde nun gefunden, daß das erfindungsgemäße Mehrkomponentensystem mit Mediatoren ausgewählt aus der Klasse der stabilen Nitroxyl -Radikale nicht die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Mehrkomponentensysteme aufweist.It has now been found that the multicomponent system according to the invention with mediators selected from the class of stable nitroxyl radicals does not have the disadvantages of the multicomponent systems known from the prior art.
Bevorzugt werden als Mediatoren im erfindungsgemäßen Mehrkompo- nentensystem Verbindungen der allgemeinen Formel (I) , (II) oder (III)Preferred mediators in the multicomponent system according to the invention are compounds of the general formula (I), (II) or (III)
(I) (II) (III)(I) (II) (III)
wobeiin which
Ar einbindiger homo- oder heteroaromatischer ein- oder zweikerniger Rest bedeutet und wobei dieser aromatische Rest durch einen oder mehrere, gleiche oder verschiedene Reste R2 ausgewählt aus der Gruppe Halogen-, Formyl-, Cyano-, Carbamoyl-, Carboxy- , Ester oder Salz des Carboxyrests, Sulfonorest, Ester oder Salz des Sulfono- rests, Sulfamoyl-, Nitro-, Nitroso-, Amino-, Phenyl-,Ar is monovalent homo- or heteroaromatic mono- or dinuclear radical, and this aromatic radical is selected by one or more, identical or different radicals R 2 selected from the group consisting of halogen, formyl, cyano, carbamoyl, carboxy, ester or salt of carboxy, sulfone, ester or salt of sulfone, sulfamoyl, nitro, nitroso, amino, phenyl,
Aryl-C,-C5-Alkyl-, C,-C12-Alkyl- , , C,-C10-Carbonyl- , , Phospho-, Phosphono-, Phosphonooxyrest , Ester oder Salz des Phosphonooxyrests substituiert sein können und wobei Phenyl-, Carbamoyl- und Sulfamoylreste unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit einem Rest R3 substituiert sein können, der Aminorest ein- oder zweifach mit R3 substituiert sein kann und die , C.,-C5-Alkoxy- , C,-C10-Carbonyl- , gesättigt oder unge- sättigt, verzweigt oder unverzweigt sein können und mit einem Rest R3 ein- oder mehrfach substituiert sein können, wobei R3 ein- oder mehrfach vorhanden sein kann und gleich oder verschieden ist und Hydroxy- , Formyl-, Cyano-, Carboxyrest, Ester oder Salz des Carboxyrests, Carbamoyl-, Sulfono-, Sulfamoyl-, Nitro-, Nitroso-, Amino-, Phenyl-, C1-C5-Alkyl- , C^Cj-Alkoxy- , C^Cj-Alkylcarbonylrest bedeutet undAryl-C, -C 5 -alkyl-, C, -C 12 -alkyl-, , C, -C 10 carbonyl, , Phospho, phosphono, phosphonooxy, ester or salt of the phosphonooxy may be substituted and where phenyl, carbamoyl and sulfamoyl residues may be unsubstituted or substituted one or more times with a residue R 3 , the amino residue one or two times with R 3 can be substituted and the , C., - C 5 -alkoxy-, C, -C 10 -carbonyl-, can be saturated or unsaturated, branched or unbranched and can be substituted one or more times with a radical R 3 , where R 3 can be present one or more times and is the same or different and hydroxyl, formyl, cyano, carboxy, ester or salt of carboxy, carbamoyl, sulfono, sulfamoyl, nitro, nitroso, amino, phenyl , C 1 -C 5 alkyl, C ^ C j -alkoxy-, C ^ C j -alkylcarbonyl radical and
R1 gleich oder verschieden ist und Halogen-, Hydroxy-, Mercap- to-, Formyl-, Cyano-, Carbamoyl-, Carboxyrest, Ester oder Salz des Carboxyrests, Sulfonorest, Ester oder Salz des Sulfono- rests, Sulfamoyl-, Nitro-, Nitroso-, Amino-, Phenyl-, Aryl - C,-C5-alkyl - , C,-C12-Alkyl - , , Phospho-, Phosphono-, Phosphono-oxyrest , Ester oder Salz des Phosphonooxyrests bedeutet und R1 im Fall bicyclischer stabiler Nitroxylradikale (StrukturR 1 is the same or different and is halogen, hydroxyl, mercapto, formyl, cyano, carbamoyl, carboxy, ester or salt of carboxy, sulfono, ester or salt of sulfono, sulfamoyl, nitro , Nitroso, amino, phenyl, aryl - C, -C 5 alkyl -, C, -C 12 alkyl -, , Phospho, phosphono, phosphonooxy residue, ester or salt of the phosphonooxy residue means and R 1 in the case of bicyclic stable nitroxyl radicals (structure
III) auch Wasserstoff bedeuten kann und wobei Carbamoyl-, Sulfamoyl-, Amino-, Mercapto- und Phenylre- ste unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit einem Rest R4 substituiert sein können und die Aryl -C,-C5-alkyl- , C,-C12-Alkyl-, , gesättigt oder ungesättigt, verzweigt oder unverzweigt sein können und mit einem Rest R4 ein- oder mehrfach substituiert sein können, wobei R4 gleich oder verschieden ist und Hydroxy-, Formyl-, Cyano-, Carboxyrest, Ester oder Salz des Carboxyrests, Carbamoyl-, Sulfono-, Sulfamoyl-, Nitro-, Nitroso-, Amino, Phenyl-, C^C3-Alkyl-, C, - C6-Alkoxyrest , C, - C5-Alkylcarbonylrest bedeutet und je zwei Reste R3oder R4 paarweise über eine Brücke [-CR6R6-] mmit m gleich 0,1,2,3 oder 4 verknüpft sein können undIII) can also be hydrogen and carbamoyl, sulfamoyl, amino, mercapto and phenyl radicals can be unsubstituted or substituted one or more times with a radical R 4 and the aryl -C, -C 5 -alkyl-, C, -C 12 alkyl, . can be saturated or unsaturated, branched or unbranched and can be substituted one or more times with a radical R 4 , where R 4 is identical or different and is hydroxyl, formyl, cyano, carboxy, ester or salt of carboxy, carbamoyl, , Sulfono, sulfamoyl, nitro, nitroso, amino, phenyl, C ^ C 3 alkyl, C, - C 6 alkoxy radical, C, - C 5 alkylcarbonyl radical and two radicals R 3 or R each 4 can be linked in pairs over a bridge [-CR 6 R 6 -] m with m equal to 0, 1, 2, 3 or 4 and
R5 und R6 gleich oder verschieden sind und Halogen-, Carboxyrest, Ester oder Salz des Carboxyrests, Carbamoyl-, Sulfa- moyl-, Phenyl, Benzoyl-, C,-C5-Alkyl- , C,-C5-Alkoxyrest , C.,-C6-Alkylcarbonylrest bedeuten und eine oder mehrere nicht benachbarte Gruppen [-CR5R6-] durch Sauerstoff, Schwefel oder einen ggf. mit C.,-C5-Alkyl- substituier- ten Iminorest und zwei benachbarte Gruppen [-CR5R6-] durch eine Gruppe [-CR5=CR6-], [-CR5=N-] oder [-CRδ=N(0)-] ersetzt sein können .R 5 and R 6 are the same or different and halogen, carboxy, ester or salt of carboxy, carbamoyl, sulfamoyl, phenyl, benzoyl, C, -C 5 alkyl, C, -C 5 alkoxy , C., - C 6 alkylcarbonyl radical and one or more non-adjacent groups [-CR 5 R 6 -] by oxygen, sulfur or an imino residue which is optionally substituted by C 1 -C 5 -alkyl and two adjacent groups [-CR 5 R 6 -] by one Group [-CR 5 = CR 6 -], [-CR 5 = N-] or [-CR δ = N (0) -] can be replaced.
Als Mediatoren im erfindungsgemäßen Mehrkomponentensystem be- sonders bevorzugt sind Nitroxyl -Radikale der allgemeinen Formel (IV) und (V) ,Particularly preferred mediators in the multicomponent system according to the invention are nitroxyl radicals of the general formulas (IV) and (V),
(IV) (V)(IV) (V)
wobeiin which
R7 gleich oder verschieden ist und Phenyl-, Aryl -C,-C5-alkyl- , C,-C12-Alkyl-, , bedeutet wobei Phenylreste unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit einem Rest R9 substituiert sein können und die , gesättigt oder ungesättigt, verzweigt oder unverzweigt sein können und mit einem Rest R9 ein- oder mehrfach substituiert sein können, wobei R9 ein- oder mehrfach vorhanden sein kann und gleich oder verschieden ist und Hydroxy-, Formyl-, Carboxyrest, Ester oder Salz des Carboxyrests, Carbamoyl-, Sulfono-, Sulfamoyl-, Nitro-, Nitroso-, Amino, Phenyl-, Benzoyl-, , C, - C5-Alkxyrest, C, - C5-Alkylcarbonylrest bedeutet und R8 gleich oder verschieden ist und Wasserstoff-, Hydroxy-, Mer- capto-, Formyl-, Cyano-, Carbamoyl-, Carboxyrest, Ester oder Salz des Carboxyrests, Sulfonorest, Ester oder Salz des Sulfo- norests, Sulfamoyl-, Nitro-, Nitroso-, Amino-, Phenyl-, Aryl , Carbonyl - , Phospho-, Phosphono-, Phosphonooxyrest , Ester oder Salz des Phosphono-oxyrests bedeutet wobei Carbamoyl-, Sulfamoyl-, Amino-, Mercapto- und Phenylre- ste unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit einem Rest R3 substituiert sein können und die Aryl-C^Cj-alkyl- , R 7 is the same or different and is phenyl, aryl, C 5 -C 5 alkyl, C 12 -C 12 alkyl, . means where phenyl radicals can be unsubstituted or substituted one or more times with a radical R 9 and the . can be saturated or unsaturated, branched or unbranched and can be substituted one or more times with a radical R 9 , where R 9 can be present one or more times and is the same or different and hydroxyl, formyl, carboxy, ester or salt of carboxy, carbamoyl, sulfono, sulfamoyl, nitro, nitroso, amino, phenyl, benzoyl, , C, - C 5 alkoxy radical, C, - C 5 alkylcarbonyl radical and R 8 is the same or different and is hydrogen, hydroxyl, mercapto, formyl, cyano, carbamoyl, carboxy, ester or salt of carboxy, sulfono, ester or salt of sulfo, sulfamoyl, nitro , Nitroso, amino, phenyl, aryl , Carbonyl -, Phospho-, Phosphono-, Phosphonooxy residue, ester or salt of the phosphono-oxy residue means wherein carbamoyl, sulfamoyl, amino, mercapto and phenyl residues can be unsubstituted or substituted one or more times with a radical R 3 and the Aryl-C ^ C j -alkyl-,
Carbonyl-C,-C6-alkyl-Reste gesättigt oder ungesättigt, verzweigt oder unverzweigt sein können und mit einem Rest R3 ein- oder mehrfach substituiert sein können und eine [-CR8R8-] -Gruppe durch Sauerstoff, einen ggf. mit substituierten Iminorest, einen (Hydroxy) imino- rest, eine Carbonylfunktion oder eine ggf. mit R3mono- oder disubstituierten Vinylidenfunktion ersetzt sein kann und zwei benachbarte Gruppen [-CR8R8-] durch eine Gruppe [-CR8=CR8-] oder [-CR8=N-] oder [-CR8=N(0)-] ersetzt sein können.Carbonyl-C, -C 6 -alkyl radicals can be saturated or unsaturated, branched or unbranched and can be substituted one or more times with a radical R 3 and a [-CR 8 R 8 -] group by oxygen, a possibly . With substituted imino residue, a (hydroxy) imino residue, a carbonyl function or a vinylidene function which may be mono- or disubstituted with R 3 , and two adjacent groups [-CR 8 R 8 -] can be replaced by a group [-CR 8 = CR 8 -] or [-CR 8 = N-] or [-CR 8 = N (0) -] can be replaced.
Beispiele für Verbindungen, die im erfindungsgemäßen Mehrkomponentensystem als Mediatoren (Komponente c) eingesetzt werden können, sindExamples of compounds which can be used as mediators (component c) in the multicomponent system according to the invention are
2, 2, 6, 6 -Tetramethyl -piperidin-1-oxyl (TEMPO) , 4 -Hydroxy-2 ,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 4-0x0-2 ,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 4-Acetamido-2 ,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 4- (Ethoxyfluorphosphinyloxy) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-o xyl, 4- (Isothiocyanato) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 4-Maleimido-2 ,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 4- (4-Nitrobenzoyloxy) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 4- (Phosphonooxy) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 4 -Cyano-2 ,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl ,2, 2, 6, 6 -tetramethyl-piperidine-1-oxyl (TEMPO), 4 -hydroxy-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-1-oxyl, 4-0x0-2, 2,6, 6 -tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4-acetamido-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4- (ethoxyfluorophosphinyloxy) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidine-lo xyl, 4- (isothiocyanato) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4-maleimido-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4- (4-nitrobenzoyloxy) - 2,2,6,6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4- (phosphonooxy) -2,2,6,6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4-cyano-2, 2,6,6- tetramethyl-piperidine-l-oxyl,
3 -Carbamoyl -2 ,2,5, 5-tetramethyl-3-pyrrolin-l-oxyl ,3-carbamoyl -2, 2,5, 5-tetramethyl-3-pyrroline-l-oxyl,
4 -Phenyl -2 ,2,5, 5-tetramethyl-3-imidazolin-3-oxid-l-oxyl ,4-phenyl -2, 2,5, 5-tetramethyl-3-imidazoline-3-oxide-l-oxyl,
4 -Carbamoyl -2 ,2,5, 5-tetramethyl-3-imidazolin-3-oxid-l-oxyl , 4-Phenacyliden-2 ,2,5, 5-tetramethyl-imidazolidin-l-oxyl , 3- (Aminomethyl ) -2,2,5, 5-tetramethyl-pyrrolidin-N-oxyl , 3 -Carbamoyl -2 ,2,5, 5-tetramethyl-pyrrolidin-N-oxyl , 3-Carboxy-2 ,2,5, 5-tetramethyl-pyrrolidin-N-oxyl , 3-Cyano-2 ,2,5, 5-tetramethyl-pyrrolidin-N-oxyl ,4-carbamoyl -2, 2,5, 5-tetramethyl-3-imidazoline-3-oxide-l-oxyl, 4-phenacylidene-2, 2,5, 5-tetramethyl-imidazolidin-l-oxyl, 3- (aminomethyl) -2,2,5, 5-tetramethyl-pyrrolidine-N-oxyl, 3-carbamoyl -2, 2, 5, 5-tetramethyl-pyrrolidine-N-oxyl, 3-carboxy-2, 2.5, 5-tetramethyl-pyrrolidine-N-oxyl, 3-cyano-2, 2.5, 5-tetramethyl-pyrrolidine-N- oxyl,
3-Maleimido-2 ,2,5, 5-tetramethyl-pyrrolidin-N-oxyl ,3-maleimido-2, 2,5, 5-tetramethyl-pyrrolidine-N-oxyl,
3- (4-Nitrophenoxycarbonyl) -2,2,5, 5-tetramethyl-pyrrolidin-N-ox yi-3- (4-nitrophenoxycarbonyl) -2,2,5,5-tetramethyl-pyrrolidin-N-ox yi-
Als Mediatoren werden bevorzugtPreferred mediators are preferred
2 , 2 , 6, 6 -Tetramethyl -piperidin-1-oxyl (TEMPO) , 4-Hydroxy-2 ,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 4-Oxo-2 ,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 4-Acetamido-2 ,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 4- (Isothiocyanato) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 4-Maleimido-2 ,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 4- (4-Nitrobenzoyloxy) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 4- (Phosphonooxy) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 4-Cyano-2 ,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl , 3 -Carbamoyl-2 ,2,5, 5-tetramethyl-3-pyrrolin-l-oxyl ,2, 2, 6, 6-tetramethyl-piperidine-1-oxyl (TEMPO), 4-hydroxy-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-1-oxyl, 4-oxo-2, 2,6, 6 -tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4-acetamido-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4- (isothiocyanato) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl , 4-maleimido-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4- (4-nitrobenzoyloxy) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4- (phosphonooxy) -2,2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 4-cyano-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-l-oxyl, 3-carbamoyl-2, 2,5, 5-tetramethyl -3-pyrroline-l-oxyl,
4 -Phenyl -2 ,2,5, 5-tetramethyl-3-imidazolin-3 -oxid-1-oxyl ,4-phenyl -2, 2,5, 5-tetramethyl-3-imidazoline-3-oxide-1-oxyl,
4 -Carbamoyl -2 ,2,5, 5-tetramethyl-3-imidazolin-3-oxid-l-oxyl ,4-carbamoyl -2, 2,5, 5-tetramethyl-3-imidazoline-3-oxide-l-oxyl,
4-Phenacyliden-2 ,2,5, 5-tetramethyl-imidazolidin-l-oxyl .4-phenacylidene-2, 2,5, 5-tetramethyl-imidazolidine-l-oxyl.
As Mediatoren insbesondere bevorzugt sindAs mediators are particularly preferred
2, 2 , 6, 6-Tetramethyl-piperidin-1-oxyl (TEMPO), und 4-Hydroxy-2 ,2,6, 6-tetramethyl-piperidin-l-oxyl .2, 2, 6, 6-tetramethyl-piperidine-1-oxyl (TEMPO), and 4-hydroxy-2, 2,6, 6-tetramethyl-piperidine-1-oxyl.
Das erfindungsgemäße Mehrkomponentensystem enthält Mediatoren, die v.a.zu den Mediatoren (insbesondere HOBT), die nach dem Stand der Technik bekannt sind, folgende Vorteile aufweisen:The multicomponent system according to the invention contains mediators which have the following advantages, in particular to the mediators (in particular HOBT) which are known from the prior art:
1) Die für diese Substanzen (v.a. HOBT) bekannte typische Bildung von gefärbten Reaktanten ist nicht oder nur sehr schwach vorhanden, was von großem Vorteil für die Anwendung sein kann.1) The typical formation of colored reactants known for these substances (especially HOBT) is not or only very weakly present, which can be of great advantage for the application.
2) Die Reaktionsgeschwindigkeit ist generell schneller.2) The response speed is generally faster.
3) Die Abbaubarkeit ist z.T. wesentlich besser. Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Mehrkomponentensystem mindestens einen Oxidationskatalysator.3) The degradability is sometimes much better. The multicomponent system according to the invention preferably comprises at least one oxidation catalyst.
Als Oxidationskatalysatoren werden im erfindungsgemäßen Mehr- komponentensystem bevorzugt Enzyme eingesetzt. Im Sinne der Erfindung umfaßt der Begriff Enzym auch enzymatisch aktive Proteine oder Peptide oder prosthetische Gruppen von Enzymen.Enzymes are preferably used as oxidation catalysts in the multi-component system according to the invention. For the purposes of the invention, the term enzyme also encompasses enzymatically active proteins or peptides or prosthetic groups of enzymes.
Als Enzym können im erfindungsgemäßen Mehrkomponentensystem Oxidoreduktasen der Klassen 1.1.1 bis 1.97 gemäß Internationaler Enzym-Nomenklature, Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (Enzyme Nomenclature, Academic Press, Inc., 1992, S. 24-154) eingesetzt werden.Oxidoreductases of classes 1.1.1 to 1.97 according to the International Enzyme Nomenclature, Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (Enzyme Nomenclature, Academic Press, Inc., 1992, pp. 24-154) can be used as the enzyme in the multicomponent system according to the invention .
Vorzugsweise werden Enzyme der im folgenden genannten Klassen eingesetzt :Enzymes of the classes mentioned below are preferably used:
Enzyme der Klasse 1.1, die alle Dehydrogenasen, die auf primäre, sekundäre Alkohole und Semiacetale wirken, umfassen und die als Akzeptoren NAD+ oder NADP+ (Subklasse 1.1.1), Cyto- chrome (1.1.2), Sauerstoff (02) (1.1.3), Disulfide (1.1.4), Chinone (1.1.5) oder die andere Akzeptoren haben (1.1.99) .Class 1.1 enzymes, which comprise all dehydrogenases which act on primary, secondary alcohols and semiacetals, and which are accepted as NAD + or NADP + (subclass 1.1.1), cytochrome (1.1.2), oxygen (0 2 ) (1.1.3), disulfides (1.1.4), quinones (1.1.5) or the other acceptors (1.1.99).
Aus dieser Klasse sind besonders bevorzugt die Enzyme der Klasse 1.1.5 mit Chinonen als Akzeptoren und die Enzyme der Klasse 1.1.3 mit Sauerstoff als Akzeptor.From this class, the enzymes of class 1.1.5 with quinones as acceptors and the enzymes of class 1.1.3 with oxygen as acceptors are particularly preferred.
Insbesondere bevorzugt in dieser Klasse ist Cellobiose: quinone-1-oxidoreduktase (1.1.5.1) .Cellobiose: quinone-1-oxidoreductase (1.1.5.1) is particularly preferred in this class.
Weiterhin bevorzugt sind Enzyme der Klasse 1.2. Diese Enzymklasse umfaßt solche Enzyme, die Aldehyde zu den korrespondierenden Säuren oder Oxo-Gruppen oxidieren. Die Akzeptoren können NAD+, NADP+ (1.2.1), Cytochrome (1.2.2), Sauerstoff (1.2.3), Sulfide (1.2.4), Eisen-Schwefel-Proteine (1.2.5) oder andere Akzeptoren (1.2.99) sein. Besonders bevorzugt sind hier die Enzyme der Gruppe (1.2.3) mit Sauerstoff als Akzeptor.Enzymes of class 1.2 are also preferred. This class of enzymes includes those enzymes that oxidize aldehydes to the corresponding acids or oxo groups. The acceptors can be NAD + , NADP + (1.2.1), cytochrome (1.2.2), oxygen (1.2.3), sulfides (1.2.4), iron-sulfur proteins (1.2.5) or other acceptors (1.2 .99). The enzymes of group (1.2.3) with oxygen as the acceptor are particularly preferred here.
Weiterhin bevorzugt sind Enzyme der Klasse 1.3.Enzymes of class 1.3 are also preferred.
In dieser Klasse sind Enzyme zusammengefaßt, die auf CH-CH- Gruppen des Donors wirken.This class includes enzymes that act on the CH-CH groups of the donor.
Die entsprechenden Akzeptoren sind NAD+, NADP+ (1.3.1), Cyto- chrome (1.3.2), Sauerstoff (1.3.3), Chinone oder verwandte Verbindungen (1.3.5), Eisen-Schwefel-Proteine (1.3.7) oder andere Akzeptoren (1.3.99).The corresponding acceptors are NAD + , NADP + (1.3.1), cytochrome (1.3.2), oxygen (1.3.3), quinones or related compounds (1.3.5), iron-sulfur proteins (1.3.7 ) or other acceptors (1.3.99).
Besonders bevorzugt ist die Bilirubinoxidase (1.3.3.5).Bilirubin oxidase (1.3.3.5) is particularly preferred.
Hier sind ebenfalls die Enzyme der Klasse (1.3.3) mit Sauerstoff als Akzeptor und (1.3.5) mit Chinonen etc. als Akzeptor besonders bevorzugt .The enzymes of class (1.3.3) with oxygen as acceptor and (1.3.5) with quinones etc. as acceptor are also particularly preferred here.
Weiterhin bevorzugt sind Enzyme der Klasse 1.4, die aufEnzymes of class 1.4 which are based on
CH-NH2 -Gruppen des Donors wirken.CH-NH 2 groups of the donor act.
Die entsprechenden Akzeptoren sind NAD+, NADP+ (1.4.1), Cyto- chrome (1.4.2), Sauerstoff (1.4.3), Disulfide (1.4.4), Eisen- Schwefel -Proteine (1.4.7) oder andere Akzeptoren (1.4.99).The corresponding acceptors are NAD + , NADP + (1.4.1), cytochrome (1.4.2), oxygen (1.4.3), disulfides (1.4.4), iron-sulfur proteins (1.4.7) or others Acceptors (1.4.99).
Besonders bevorzugt sind auch hier Enzyme der Klasse 1.4.3 mit Sauerstoff als Akzeptor.Enzymes of class 1.4.3 with oxygen as the acceptor are also particularly preferred here.
Weiterhin bevorzugt sind Enzyme der Klasse 1.5, die auf CH-NH-Also preferred are class 1.5 enzymes based on CH-NH-
Gruppen des Donors wirken. Die entsprechenden Akzeptoren sind NAD+, NADP+ (1.5.1), Sauerstoff (1.5.3), Disulfide (1.5.4), Chinone (1.5.5) oder andere Akzeptoren (1.5.99).Groups of the donor work. The corresponding acceptors are NAD + , NADP + (1.5.1), oxygen (1.5.3), disulfides (1.5.4), quinones (1.5.5) or other acceptors (1.5.99).
Auch hier sind besonders bevorzugt Enzyme mit Sauerstoff (02) (1.5.3) und mit Chinonen (1.5.5) als Akzeptoren. Weiterhin bevorzugt sind Enzyme der Klasse 1.6, die auf NADH oder NADPH wirken.Here too, enzymes with oxygen (02) (1.5.3) and with quinones (1.5.5) are particularly preferred as acceptors. Enzymes of class 1.6 which act on NADH or NADPH are also preferred.
Die Akzeptoren sind hier NADP+ (1.6.1), Hämproteine (1.6.2), Disulfide (1.6.4), Chinone (1.6.5), N02 -Gruppen (1.6.6), und ein Flavin (1.6.8) oder einige andere Akzeptoren (1.6.99).The acceptors here are NADP + (1.6.1), heme proteins (1.6.2), disulfides (1.6.4), quinones (1.6.5), N0 2 groups (1.6.6), and a flavin (1.6.8 ) or some other acceptors (1.6.99).
Besonders bevorzugt sind hier Enzyme der Klasse 1.6.5 mit Chinonen als Akzeptoren.Enzymes of class 1.6.5 with quinones as acceptors are particularly preferred here.
Weiterhin bevorzugt sind Enzyme der Klasse 1.7, die auf andere N02 -Verbindungen als Donatoren wirken und als Akzeptoren Cyto- chrome (1.7.2), Sauerstoff (02) (1.7.3), Eisen-Schwefel-Proteine (1.7.7) oder andere (1.7.99) haben.Also preferred are class 1.7 enzymes which act as donors on other N02 compounds and acceptors cytochrome (1.7.2), oxygen (0 2 ) (1.7.3), iron-sulfur proteins (1.7.7) or others (1.7.99).
Hier sind besonders bevorzugt die Klasse 1.7.3 mit Sauerstoff als Akzeptor.Class 1.7.3 with oxygen as the acceptor is particularly preferred here.
Weiterhin bevorzugt sind Enzyme der Klasse 1.8, die auf Schwe- felgruppen als Donatoren wirken und als Akzeptoren NAD+, NADP+ Also preferred are class 1.8 enzymes which act as donors on sulfur groups and NAD + , NADP + as acceptors
(1.8.1), Cytochrome (1.8.2), Sauerstoff (02) (1.8.3), Disulfide (1.8.4), Chinone (1.8.5), Eisen-Schwefel-Proteine (1.8.7) oder andere (1.8.99) haben.(1.8.1), cytochrome (1.8.2), oxygen (0 2 ) (1.8.3), disulfide (1.8.4), quinones (1.8.5), iron-sulfur proteins (1.8.7) or others (1.8.99).
Besonders bevorzugt ist die Klasse 1.8.3 mit Sauerstoff (02) und (1.8.5) mit Chinonen als Akzeptoren.Class 1.8.3 with oxygen (0 2 ) and (1.8.5) with quinones as acceptors is particularly preferred.
Weiterhin bevorzugt sind Enzyme der Klasse 1.9, die auf Häm- gruppen als Donatoren wirken und als Akzeptoren Sauerstoff (02) (1.9.3), N02 -Verbindungen (1.9.6) und andere (1.9.99) haben.Also preferred are class 1.9 enzymes which act as donors on heme groups and have oxygen (0 2 ) (1.9.3), NO 2 compounds (1.9.6) and others (1.9.99) as acceptors.
Besonders bevorzugt ist hier die Gruppe 1.9.3 mit Sauerstoff (02) als Akzeptor (Cytochromoxidasen) .Group 1.9.3 with oxygen (0 2 ) as acceptor (cytochrome oxidases) is particularly preferred here.
Weiterhin bevorzugt sind Enzyme der Klasse 1.12, die auf Wasserstoff als Donor wirken. Die Akzeptoren sind NAD+ oder NADP+ (1.12.1) oder andere (1.12.99) .Also preferred are class 1.12 enzymes which act on hydrogen as a donor. The acceptors are NAD + or NADP + (1.12.1) or others (1.12.99).
Desweiteren bevorzugt sind Enzyme der Klasse 1.13 und 1.14 (Oxigenasen) .Enzymes of class 1.13 and 1.14 (oxigenases) are also preferred.
Weiterhin sind bevorzugte Enzyme die der Klasse 1.15 , die auf Superoxid-Radikale als Akzeptoren wirken.Preferred enzymes are also those of class 1.15 which act as acceptors on superoxide radicals.
Besonders bevorzugt ist hier die Superoxid-Dismutase (1.15.1.1) .Superoxide dismutase (1.15.1.1) is particularly preferred here.
Weiterhin sind bevorzugt Enzyme der Klasse 1.16.Enzymes of class 1.16 are also preferred.
Als Akzeptoren wirken NAD+ oder NADP+ (1.16.1) oder Sauerstoff (02) (1.16.3) .NAD + or NADP + (1.16.1) or oxygen (02) (1.16.3) act as acceptors.
Besonders bevorzugt sind hier Enzyme der Klasse 1.16.3.1 (Ferroxidase, z.B. Ceruloplasmin) .Enzymes of class 1.16.3.1 (ferroxidase, e.g. ceruloplasmin) are particularly preferred here.
Weiterhin bevorzugte Enzyme sind diejenigen, die der GruppeFurther preferred enzymes are those belonging to the group
1.17 (Wirkung auf CH2-Gruppen, die zu -CHOH- oxidiert werden),1.17 (effect on CH2 groups which are oxidized to -CHOH-),
1.18 (Wirkung auf reduziertes Ferredoxin als Donor), 1.19 (Wirkung auf reduziertes Flavodoxin als Donor) und 1.97 (andere Oxi- doreduktasen) angehören.1.18 (effect on reduced ferredoxin as donor), 1.19 (effect on reduced flavodoxin as donor) and 1.97 (other oxidoreductases).
Weiterhin besonders bevorzugt sind die Enzyme der Gruppe 1.11. die auf ein Peroxid als Akzeptor wirken. Diese einzige Subklasse (1.11.1) enthält die Peroxidasen.The enzymes of group 1.11 are also particularly preferred. which act on a peroxide as an acceptor. This only subclass (1.11.1) contains the peroxidases.
Besonders bevorzugt sind hier die Cytochrom-C-PeroxidasenThe cytochrome C peroxidases are particularly preferred here
(1.11.1.5), Catalase (1.11.1.6), die Peroxydase (1.11.1.6), die Iodid-Peroxidase (1.11.1.8), die Glutathione-Peroxidase(1.11.1.5), Catalase (1.11.1.6), the peroxidase (1.11.1.6), the iodide peroxidase (1.11.1.8), the glutathione peroxidase
(1.11.1.9), die Chlorid-Peroxidase (1.11.1.10), die L-Ascorbat- Peroxidase (1.11.1.11), die Phospholipid-Hydroperoxid-(1.11.1.9), the chloride peroxidase (1.11.1.10), the L-ascorbate peroxidase (1.11.1.11), the phospholipid hydroperoxide
Glutathione-Peroxidase (1.11.1.12), die Mangan-PeroxidaseGlutathione peroxidase (1.11.1.12), the manganese peroxidase
(1.12.1.13), die Diarylpropan-Peroxidase (Ligninase, Lignin- Peroxidase) (1.11.1.14) . Ganz besonders bevorzugt sind Enzyme der Klasse 1.10, die auf Biphenole und verwandten Verbindungen wirken. Sie katalysieren die Oxidation von Biphenolen und Ascorbaten. Als Akzeptoren fungieren NAD+, NADP+ (1.10.1), Cytochrome (1.10.2), Sauerstoff (1.10.3) oder andere (1.10.99).(1.12.1.13), the diarylpropane peroxidase (ligninase, lignin peroxidase) (1.11.1.14). Enzymes of class 1.10 which act on biphenols and related compounds are very particularly preferred. They catalyze the oxidation of biphenols and ascorbates. NAD + , NADP + (1.10.1), cytochrome (1.10.2), oxygen (1.10.3) or others (1.10.99) act as acceptors.
Von diesen wiederum sind Enzyme der Klasse 1.10.3 mit Sauerstoff (02) als Akzeptor besonders bevorzugt.Of these in turn, class 1.10.3 enzymes with oxygen (0 2 ) as the acceptor are particularly preferred.
Von den Enzymen dieser Klasse sind die Enzyme Catechol Oxidase (Tyrosinase) (1.10.3.1), L-Ascorbate Oxidase (1.10.3.3), o-Ami- nophenol Oxidase (1.10.3.4) und Laccase (Benzoldiol : Oxigen Oxidoreduktase) (1.10.3.2) bevorzugt, wobei die Laccasen (Ben- zoldiol: Oxigen Oxidoreduktase) (1.10.3.2) insbesondere bevorzugt sind.Of the enzymes in this class, the enzymes are catechol oxidase (tyrosinase) (1.10.3.1), L-ascorbate oxidase (1.10.3.3), o-aminophenol oxidase (1.10.3.4) and laccase (benzenediol: oxigen oxidoreductase) (1.10 .3.2) is preferred, the laccases (benzene diol: oxigen oxidoreductase) (1.10.3.2) being particularly preferred.
Die genannten Enzyme sind käuflich erhältlich oder lassen sich nach Standardverfahren gewinnen. Als Organismen zur Produktion der Enzyme kommen beispielsweise Pflanzen, tierische Zellen, Bakterien und Pilze in Betracht. Grundsätzlich können sowohl natürlich vorkommende als auch gentechnisch veränderte Organismen Enzymproduzenten sein. Ebenso sind Teile von einzelligen oder mehrzelligen Organismen als Enzymproduzenten denkbar, vor allem Zellkulturen.The enzymes mentioned are commercially available or can be obtained by standard methods. Plants, animal cells, bacteria and fungi, for example, come into consideration as organisms for the production of the enzymes. Basically, both naturally occurring and genetically modified organisms can be enzyme producers. Parts of unicellular or multicellular organisms are also conceivable as enzyme producers, especially cell cultures.
Für die insbesondere bevorzugten Enzyme, wie die aus der Gruppe 1.11.1 vor allem aber 1.10.3 und insbesondere zur Produktion von Laccasen werden beispielsweise Weißfäulepilze wie Pleuro- tus, Phlebia und Trametes verwendet.White rot fungi such as pleurotus, phlebia and trametes are used, for example, for the particularly preferred enzymes, such as those from group 1.11.1, but especially 1.10.3, and in particular for the production of laccases.
Das erfindungsgemäße Mehrkomponentensystem umfaßt mindestens ein Oxidationsmittel. Als Oxidationsmittel können beispielsweise Luft, Sauerstoff, Ozon, Peroxide, wie H202 und organische Peroxide, Persäuren, wie die Peressigsäure, Perameisensäure, Perschwefelsäure, Persalpetersäure, Metachlorperoxibenzosäure, Perchlorsäure, andere "Perverbindungen", wie Perborate, Perace- tate, Persulfate oder Sauerstoffspezies und deren Radikale, wie OH-, OOH", Singulettsauerstoff , Superoxid (02 ~), Ozonid, Dioxy- genyl -Kation (02 +) , Dioxirane, Dioxetane oder Fremy Radikale eingesetzt werden.The multi-component system according to the invention comprises at least one oxidizing agent. Examples of oxidizing agents that can be used are air, oxygen, ozone, peroxides, such as H 2 O 2, and organic peroxides, peracids, such as peracetic acid, performic acid, persulfuric acid, persalpic acid, metachloroperoxobenzoic acid, perchloric acid, and other “per compounds”, such as perborates, peracetates, persulfates or oxygen species and their radicals, such as OH-, OOH ", singlet oxygen, superoxide (0 2 ~ ), ozonide, dioxygenyl cation (0 2 + ), dioxiranes, dioxetanes or fremy radicals can be used.
Vorzugsweise werden solche Oxidationsmittel eingesetzt, die entweder durch die entsprechenden Oxidoreduktasen generiert werden können z.B. Dioxirane aus Laccasen plus Carbonylen oder die chemisch den Mediator regenerieren oder diesen direkt umsetzen können.Preferably oxidizing agents are used which can either be generated by the corresponding oxidoreductases e.g. Dioxiranes from laccases plus carbonyls or which chemically regenerate the mediator or can directly implement it.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung von Substanzen, welche erfindungsgemäß als Mediatoren geeignet sind zum Verändern, Abbau oder Bleichen von Lignin, ligninhaltigen Materialien oder ähnlichen Stoffen.The invention also relates to the use of substances which, according to the invention, are suitable as mediators for changing, breaking down or bleaching lignin, lignin-containing materials or similar substances.
Die Wirksamkeit des Mehrkomponentensystems beim Verändern, Abbau oder Bleichen von Lignin, ligninhaltigen Materialien oder ähnlichen Stoffen ist häufig nochmals gesteigert, wenn neben den genannten Bestandteilen noch Mg2+ Ionen vorhanden sind. Die Mg2+ Ionen können beispielsweise als Salz, wie z.B. MgS04 , eingesetzt werden. Die Konzentration liegt im Bereich von 0,1 - 2 mg/ ligninhaltigem Material, vorzugsweise bei 0,2 - 0,6 mg/g.The effectiveness of the multi-component system when changing, breaking down or bleaching lignin, lignin-containing materials or similar substances is often further increased if Mg 2+ ions are present in addition to the components mentioned. The Mg 2+ ions can be used, for example, as a salt, such as MgS0 4 . The concentration is in the range of 0.1-2 m g / lignin-containing material, preferably 0.2-0.6 mg / g.
In manchen Fällen läßt sich eine weitere Steigerung der Wirk- samkeit des erfindungsgemäßen Mehrkomponentensystems dadurch erreichen, daß das Mehrkomponentensystem neben den Mg2+ Ionen auch Komplexbildner wie z.B. Ethylendiamintetraessigsäure (ED- TA) , Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) , Hydroxyethylendia- mintriessigsäure (HEDTA) , Diethylentriaminpentamethylen- phosphonsäure (DTPPA) , Nitrilotriessigsäure (NTA) , Polyphos- phorsäure (PPA) etc. enthält. Die Konzentration liegt im Bereich von 0,2 - 5 mg/g ligninhaltigem Material, vorzugsweise bei 1 - 3 mg.In some cases a further increase in the effectiveness of the multicomponent system according to the invention can be achieved in that the multicomponent system in addition to the Mg 2+ ions also complexing agents such as, for example, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), hydroxyethylenediamine triacetic acid (HEDTA), Contains diethylenetriaminepentamethylenephosphonic acid (DTPPA), nitrilotriacetic acid (NTA), polyphosphoric acid (PPA) etc. The concentration is in the range of 0.2-5 mg / g of lignin-containing material, preferably 1-3 mg.
Der Einsatz des erfindungsgemäßen Mehrkomponentensystems in einem Verfahren zu Behandeln von Lignin erfolgt beispielsweise dadurch, daß man die jeweils ausgewählten Komponenten a) bis c) gemäß gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge mit einer wässrigen Suspension des ligninhaltigen Materials mischt.The use of the multicomponent system according to the invention in a process for treating lignin takes place, for example, in that the components a) to c) selected in each case mixes simultaneously or in any order with an aqueous suspension of the lignin-containing material.
Vorzugsweise wird ein Verfahren unter Einsatz des erfindungsge- mäßen Mehrkomponentensystems in Gegenwart von Sauerstoff oder Luft bei Normaldruck bis 10 bar und in einem pH-Bereich von 2 bis 11, bei einer Temperatur von 20 bis 95°C, vorzugsweise 40 - 95°C, und einer Stoffdichte von 0,5 bis 40 % durchgeführt.A method using the multicomponent system according to the invention is preferably used in the presence of oxygen or air at atmospheric pressure up to 10 bar and in a pH range from 2 to 11, at a temperature of 20 to 95 ° C., preferably 40-95 ° C. and a consistency of 0.5 to 40%.
Ein für den Einsatz von Enzymen bei der Zellstoffbleiche ungewöhnlicher und überraschender Befund ist, daß beim Einsatz des erfindungsgemäßen Mehrkomponentensystems eine Steigerung der Stoffdichte eine erhebliche Steigerung der Kappaerniedrigung ermöglicht .A finding that is unusual and surprising for the use of enzymes in pulp bleaching is that when the multicomponent system according to the invention is used an increase in the consistency enables a significant increase in the kappa reduction.
Aus ökonomischen Gründen bevorzugt wird ein erfindungsgemäßes Verfahren bei Stoffdichten von 8 bis 35 %, besonders bevorzugt 9 bis 15 % durchgeführt.For economic reasons, a process according to the invention is preferably carried out at consistencies of 8 to 35%, particularly preferably 9 to 15%.
Überraschenderweise zeigte sich ferner, daß eine saure Wäsche (pH 2 bis 6, vorzugsweise 4 bis 5) oder Q-Stufe (pH-Wert 2 bis 6, vorzugsweise 4 bis 5) vor der Enzym-Mediatorstufe bei manchen Zellstoffen zu einer erheblichen Kappazahlerniedrigung im Vergleich zur Behandlung ohne diese spezielle Vorbehandlung führt. In der Q-Stufe werden als Chelatbildner die zu diesem Zwecke üblichen Substanzen (wie z.B. EDTA, DTPA) eingesetzt. Sie werden vorzugsweise in Konzentrationen von 0,1 % bis 1 % (w/w bezogen auf trockenen Zellstoff), besonders bevorzugt 0,1 % bis 0,5 % (w/w bezogen auf trockenen Zellstoff) eingesetzt.Surprisingly, it was also found that an acidic wash (pH 2 to 6, preferably 4 to 5) or Q stage (pH 2 to 6, preferably 4 to 5) before the enzyme mediator stage in some pulps led to a considerable reduction in the kappa number Comparison to treatment without this special pretreatment leads. The substances used for this purpose (such as EDTA, DTPA) are used as chelating agents in the Q stage. They are preferably used in concentrations of 0.1% to 1% (w / w based on dry cellulose), particularly preferably 0.1% to 0.5% (w / w based on dry cellulose).
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise 0,01 bis 100 IU Enzym pro g ligninhaltiges Material eingesetzt. Besonders bevorzugt werden 0,1 bis 100 insbesondere bevorzugt werden 1 bis 40 IU Enzym pro g ligninhaltiges Material eingesetzt (1 U entspricht dem Umsatz von 1 μmol0.01 to 100 IU enzyme per g lignin-containing material are preferably used in the process according to the invention. 0.1 to 100 IU of enzyme per g of lignin-containing material are particularly preferably used (1 U corresponds to the conversion of 1 μmol
2,2' -Azino-bis (3-ethyl-benzothiazolin-6-sulfonsäure-diammonium- salz) (ABTS) / min / ml Enzym. Im erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise 0,01 mg bis 100 mg Oxidationsmittel pro g ligninhaltigem Material eingesetzt. Besonders bevorzugt werden 0,01 bis 50 mg Oxidationsmittel pro g ligninhaltigem Material eingesetzt.2,2'-Azino-bis (3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid diammonium salt) (ABTS) / min / ml enzyme. In the process according to the invention, preferably 0.01 mg to 100 mg of oxidizing agent are used per g of lignin-containing material. 0.01 to 50 mg of oxidizing agent per g of lignin-containing material are particularly preferably used.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise 0,5 bis 80 mg Mediator pro g ligninhaltigem Material eingesetzt. Besonders bevorzugt werden 0,5 bis 40 mg Mediator pro g ligninhaltigem Material eingesetzt.In the method according to the invention, 0.5 to 80 mg of mediator per g of lignin-containing material is preferably used. 0.5 to 40 mg of mediator per g of lignin-containing material is particularly preferably used.
Gleichzeitig können Reduktionsmittel zugegeben werden, die zusammen mit den vorhandenen Oxidationsmitteln zur Einstellung eines bestimmten Redoxpotentials dienen.At the same time, reducing agents can be added which, together with the oxidizing agents present, serve to set a certain redox potential.
Als Reduktionsmittel können Natrium-Bisulfit , Natrium-Dithio- nit, Ascorbinsaure, Thioverbindungen, Mercaptoverbindungen oder Glutathion etc. eingesetzt werden.Sodium bisulfite, sodium dithionite, ascorbic acid, thio compounds, mercapto compounds or glutathione etc. can be used as reducing agents.
Die Reaktion läuft beispielsweise bei Laccase unter Luft- oder Sauerstoffzufuhr oder Luft- bzw. Sauerstoffüberdruck ab, bei den Peroxidasen (z.B. Ligninperoxidasen, Manganperoxidasen) mit Wasserstoffperoxid. Dabei können beispielsweise der Sauerstoff auch durch Wasserstoffperoxid + Katalase und Wasserstoffperoxid durch Glucose + GOD oder andere Systeme in situ generiert werden.In the case of laccase, for example, the reaction takes place with air or oxygen supply or air or oxygen overpressure, with the peroxidases (e.g. lignin peroxidases, manganese peroxidases) with hydrogen peroxide. For example, the oxygen can also be generated in situ by hydrogen peroxide + catalase and hydrogen peroxide by glucose + GOD or other systems.
Außerdem können dem System Radikalbildner oder Radikalfänger (Abfangen von beispielsweise OH- oder OOH- Radikalen) zugesetzt werden. Diese können das Zusammenspiel innerhalb der Red/Ox- und Radikalmediatoren verbessern.In addition, radical formers or radical scavengers (trapping, for example, OH or OOH radicals) can be added to the system. These can improve the interaction within the Red / Ox and radical mediators.
Der Reaktionslösung können auch weitere Metallsalze zugegeben werden. Diese sind im Zusammenwirken mit Chelatbildnern als Radikalbildner oder Red/Ox-Zentren wichtig. Die Salze bilden in der Reaktionslösung Kationen. Solche Ionen sind u.a. Fe2+, Fe3+, Mn2+, Mn3+, Mn4+, Cu2+, Ca2+, Ti3+, Cer4+, Al3+. Die in der Lösung vorhandenen Chelate können darüber hinaus als Mimicsubstanzen für die Enzyme, beispielsweise für die Laccasen (Kupferkomplexe) oder für die Lignin- oder Manganperoxidasen (Hämkomplexe) dienen. Unter Mimicsubstanzen sind solche Stoffe zu verstehen, die die prosthetischen Gruppen von (hier) Oxidoreduktasen simulieren und z.B. Oxidationsreaktionen katalysieren können.Other metal salts can also be added to the reaction solution. These are important in conjunction with chelating agents as radical formers or red / ox centers. The salts form cations in the reaction solution. Such ions include Fe 2+ , Fe 3+ , Mn 2+ , Mn 3+ , Mn 4+ , Cu 2+ , Ca 2+ , Ti 3+ , Cer 4+ , Al 3+ . The chelates present in the solution can also serve as mimic substances for the enzymes, for example for the laccases (copper complexes) or for the lignin or manganese peroxidases (heme complexes). Mimic substances are substances that simulate the prosthetic groups of (here) oxidoreductases and can catalyze oxidation reactions, for example.
Weiterhin kann dem Reaktionsgemisch NaOCl zugesetzt werden. Diese Verbindung kann im Zusammenspiel mit Wasserstoffperoxid Singulettsauerstoff bilden.NaOCl can also be added to the reaction mixture. In combination with hydrogen peroxide, this compound can form singlet oxygen.
Schließlich ist es auch möglich, unter Einsatz von Detergentien zu arbeiten. Als solche kommen nicht-ionische, anionische, ka- tionische und amphotere Tenside in Betracht. Die Detergentien können die Penetration der Enzyme und Mediatoren in die Faser verbessern.Finally, it is also possible to work using detergents. Non-ionic, anionic, cationic and amphoteric surfactants come into consideration as such. The detergents can improve the penetration of the enzymes and mediators into the fiber.
Ebenso kann es für die Reaktion förderlich sein, Polysaccharide und/oder Proteine zuzusetzen. Hier sind insbesondere als Polysaccharide Glucane, Mannane, Dextrane, Lävane, Pektine, Algina- te oder Pflanzengummis und/oder eigene von den Pilzen gebildete oder in der Mischkultur mit Hefen produzierte Polysaccharide und als Proteine Gelantine und Albumin zu nennen. Diese Stoffe dienen hauptsächlich als Schutzkolloide für die Enzyme.It may also be beneficial for the reaction to add polysaccharides and / or proteins. Glucans, mannans, dextrans, levans, pectins, alginates or plant gums and / or own polysaccharides formed by the fungi or produced in the mixed culture with yeasts and in particular gelatin and albumin are to be mentioned here as polysaccharides. These substances mainly serve as protective colloids for the enzymes.
Weitere Proteine, die zugesetzt werden können, sind Proteasen wie Pepsin, Bromelin, Papain usw.. Diese können u.a. dazu dienen, durch den Abbau des im Holz vorhandenen Extensins C (hydroxyprolinreiches Protein) einen besseren Zugang zum Lignin zu erreichen.Other proteins that can be added are proteases such as pepsin, bromelin, papain, etc. These can include serve to achieve better access to lignin by breaking down the extensin C (hydroxyproline-rich protein) present in the wood.
Als weitere Schutzkolloide kommen Aminosäuren, Einfachzucker, 01igomerzucker, PEG-Typen der verschiedensten Molekulargewich- te, Polyethylenoxide, Polyethylenimine und Polydimethylsiloxane in Frage . Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur bei der Deligni- fizierung (Bleiche) von Sulfat-, Sulfit-, Organosol-, o.a. Zellstoffen und von Holzstoffen eingesetzt werden, sondern auch bei der Herstellung von Zellstoffen allgemein, sei es aus Holz- oder Einjahrespflanzen, wenn eine Defibrillierung durch die üblichen Kochverfahren (verbunden eventuell mit mechanischen Verfahren oder Druck) d.h. eine sehr schonende Kochung bis zu Kap- pazahlen, die im Bereich von ca. 50 - 120 Kappa liegen können, gewährleistet ist.Amino acids, simple sugar, oligomer sugar, PEG types of the most varied molecular weights, polyethylene oxides, polyethyleneimines and polydimethylsiloxanes can be considered as further protective colloids. The process according to the invention can be used not only in the delignification (bleaching) of sulfate, sulfite, organosol, or the like wood pulp and also in the production of wood pulp, but also in the production of cellulose in general, whether from wood or annual plants, if defibrillation through the usual cooking processes (possibly connected with mechanical processes or pressure), ie very gentle cooking up to capa numbers, which can be in the range of approx. 50-120 kappa, is guaranteed.
Bei der Bleiche von Zellstoffen wie auch bei der Herstellung von Zellstoffen kann die Behandlung mehrfach wiederholt werden, entweder nach Wäsche und Extraktion des behandelten Stoffes mit NaOH oder ohne diese Zwischenschritte. Dies führt zu noch we- sentlich weiter reduzierbaren Kappawerten und zu erheblichen Weißesteigerungen. Ebenso kann vor der Enzym/Mediatorbehandlung eine 02 -Stufe eingesetzt werden oder auch wie bereits erwähnt eine saure Wäsche oder Q-Stufe (Chelatstufe) ausgeführt werden.In the bleaching of cellulose as well as in the production of cellulose, the treatment can be repeated several times, either after washing and extraction of the treated material with NaOH or without these intermediate steps. This leads to kappa values which can be reduced still further and to substantial increases in whiteness. Likewise, a 0 2 stage can be used before the enzyme / mediator treatment or, as already mentioned, an acid wash or Q stage (chelate stage) can be carried out.
Bei der "Verflüssigung" von Kohle (Steinkohle, Braunkohle) wird eine ähnliche Verfahrensführung wie bei der Delignifizierung (Bleiche) von Holz- oder Einjahrespflanzenzellstoff eingesetzt.A similar procedure is used for the "liquefaction" of coal (hard coal, lignite) as for the delignification (bleaching) of wood or annual plant pulp.
Im folgenden wird Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert:The invention is explained in more detail below with the aid of examples:
Beispiel 1example 1
Enzymatische Bleiche mit 4-Hydroxy-2, 2 , 6, 6-tetramethylpiperi- din-1-oxyl und Softwood SulfatzellstoffEnzymatic bleaching with 4-hydroxy-2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-1-oxyl and Softwood sulfate pulp
5 g atro Zellstoff (Softwood 02 delignifiziert) , Stoffdichte 30% (ca. 17 g feucht) werden zu folgenden Lösungen gegeben:5 g dry cellulose (Softwood 0 2 delignified), consistency 30% (approx. 17 g wet) are added to the following solutions:
A) 20 ml Leitungswasser werden mit 63,8 mgA) 20 ml tap water with 63.8 mg
4-Hydroxy-2 , 2 , 6, 6-tetramethylpiperidin-l-oxyl unter Rühren versetzt, der pH-Wert mit 0,5 mol/1 H2S04-Lsg. so eingestellt, daß nach Zugabe des Zellstoffs und des Enzyms pH 4 , 5 resultiert .4-Hydroxy-2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-1-oxyl mixed with stirring, the pH with 0.5 mol / 1 H2S04 solution. set so that after adding the pulp and the enzyme pH 4.5 results.
B) 5 ml Leitungswasser werden mit der Menge Laccase von Trame- tes versicolor versetzt, daß eine Aktivität von 15 U (1 U = Umsatz von 1 μmol ABTS/min/ml Enzym) pro g Zellstoff resultiert .B) 5 ml of tap water are mixed with the amount of Laccase from Trame- tes versicolor that an activity of 15 U (1 U = conversion of 1 μmol ABTS / min / ml enzyme) results per g of pulp.
Die Lösungen A und B werden zusammen gegeben und auf 33 ml aufgefüllt.Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
Nach Zugabe des Zellstoffes wird für 2 min mit einem Teigkne- ter gemixt .After adding the pulp, mix with a dough kneader for 2 min.
Danach wird der Stoff in eine auf 45°C vorgeheizte Reaktionsbombe gegeben und unter 1 - 10 bar Sauerstoffüberdruck für 1 • 4 Stunden inkubiert .The substance is then placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C. and incubated under 1-10 bar oxygen pressure for 1-4 hours.
Danach wird der Stoff über einem Nylonsieb (30 μm) gewaschen und 1 Stunde bei 60°C, 2% Stoffdichte und 8% NaOH pro g Zellstoff extrahiert.The material is then washed over a nylon sieve (30 μm) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% consistency and 8% NaOH per g of pulp.
Nach erneuter Wäsche des Stoffes wird die Kappazahl bestimmt.After washing the fabric again, the kappa number is determined.
Ergebnis vergl . Tabelle 1Result cf. Table 1
Beispiel 2Example 2
Enzymatische Bleiche mit 4-Phenyl-2, 2, 5, 5-tetramethylimidazo- lin-3-oxid-l-oxyl und Softwood SulfatzellstoffEnzymatic bleaching with 4-phenyl-2, 2, 5, 5-tetramethylimidazoline-3-oxide-l-oxyl and Softwood sulfate pulp
5 g atro Zellstoff (Softwood 02 delignifiziert) , Stoffdichte 30% (ca. 17 g feucht) werden zu folgenden Lösungen gegeben:5 g dry cellulose (Softwood 0 2 delignified), consistency 30% (approx. 17 g wet) are added to the following solutions:
A) 20 ml Leitungswasser werden mit 81,5 mgA) 20 ml tap water with 81.5 mg
4 -Phenyl -2 ,2,5, 5-tetramethylimidazolin-3-oxid-l-oxyl unter4-phenyl -2, 2,5, 5-tetramethylimidazoline-3-oxide-l-oxyl under
Rühren versetzt, der pH-Wert mit 0,5 mol/1 H2S04-Lsg. so eingestellt, daß nach Zugabe des Zellstoffs und des Enzyms pH 4,5 resultiert.Stir added, the pH value with 0.5 mol / 1 H 2 S0 4 solution. so adjusted that pH 4.5 results after addition of the pulp and the enzyme.
B) 5 ml Leitungswasser werden mit der Menge Laccase von Trame- tes versicolor versetzt, daß eine Aktivität von 15 U (1 U = Umsatz von 1 μmol ABTS/min/ml Enzym) pro g Zellstoff resultiert .B) 5 ml of tap water are mixed with the amount of Laccase from Trame- tes versicolor that an activity of 15 U (1 U = conversion of 1 μmol ABTS / min / ml enzyme) results per g of pulp.
Die Lösungen A und B werden zusammen gegeben und auf 33 ml aufgefüllt.Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
Nach Zugabe des Zellstoffes wird für 2 min mit einem Teigkne- ter gemixt .After adding the pulp, mix with a dough kneader for 2 min.
Danach wird der Stoff in eine auf 45 °C vorgeheizte Reaktionsbombe gegeben und unter 1 - 10 bar Sauerstoffüberdruck für 1 • 4 Stunden inkubiert .The substance is then placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C. and incubated under 1-10 bar oxygen pressure for 1-4 hours.
Danach wird der Stoff über einem Nylonsieb (30 μm) gewaschen und 1 Stunde bei 60°C, 2% Stoffdichte und 8% NaOH pro g Zellstoff extrahiert .The fabric is then washed over a nylon sieve (30 μm) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% fabric density and 8% NaOH per g of pulp.
Nach erneuter Wäsche des Stoffes wird die Kappazahl bestimmt.After washing the fabric again, the kappa number is determined.
Ergebnis vergl . Tabelle 1Result cf. Table 1
Beispiel 3Example 3
Enzymatische Bleiche mit 4-Oxo-2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidin-1-oxyl und Softwood SulfatzellstoffEnzymatic bleaching with 4-oxo-2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-1-oxyl and Softwood sulfate pulp
5 g atro Zellstoff (Softwood 02 delignifiziert) , Stoffdichte 30% (ca. 17 g feucht) werden zu folgenden Lösungen gegeben:5 g dry cellulose (Softwood 0 2 delignified), consistency 30% (approx. 17 g wet) are added to the following solutions:
A) 20 ml Leitungswasser werden mit 63,9 mgA) 20 ml tap water with 63.9 mg
4-Oxo-2 , 2 , 6, 6-tetramethylpiperidin-l-oxyl unter Rühren versetzt, der pH-Wert mit 0,5 mol/1 H2S04-Lsg. so eingestellt, daß nach Zugabe des Zellstoffs und des Enzyms pH 4,5 resultiert .4-Oxo-2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-l-oxyl with stirring added, the pH with 0.5 mol / 1 H 2 S0 4 solution. adjusted so that pH 4.5 results after addition of the pulp and the enzyme.
B) 5 ml Leitungswasser werden mit der Menge Laccase von Trame- tes versicolor versetzt, daß eine Aktivität von 15 U (1 U = Umsatz von 1 μmol ABTS/min/ml Enzym) pro g Zellstoff resultiert .B) 5 ml of tap water are mixed with the amount of Laccase from Trame- tes versicolor that an activity of 15 U (1 U = conversion of 1 μmol ABTS / min / ml enzyme) results per g of pulp.
Die Lösungen A und B werden zusammen gegeben und auf 33 ml aufgefüllt .Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
Nach Zugabe des Zellstoffes wird für 2 min mit einem Teigkne- ter gemixt .After adding the pulp, mix with a dough kneader for 2 min.
Danach wird der Stoff in eine auf 45°C vorgeheizte Reaktionsbombe gegeben und unter 1 - 10 bar SauerstoffÜberdruck für 1 - 4 Stunden inkubiert .The substance is then placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C and incubated under 1-10 bar oxygen pressure for 1-4 hours.
Danach wird der Stoff über einem Nylonsieb (30 μm) gewaschen und 1 Stunde bei 60°C, 2% Stoffdichte und 8% NaOH pro g Zellstoff extrahiert.The material is then washed over a nylon sieve (30 μm) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% consistency and 8% NaOH per g of pulp.
Nach erneuter Wäsche des Stoffes wird die Kappazahl bestimmt.After washing the fabric again, the kappa number is determined.
Ergebnis vergl . Tabelle 1 Result cf. Table 1
Beispiel 4Example 4
Enzy atische Bleiche mitEnzy atic bleach with
4-Cyano-2 , 2, 6, 6-tetramethylpiperidin-l-oxyl und Softwood4-cyano-2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-1-oxyl and Softwood
SulfatzeilStoffSulphate fabric
5 g atro Zellstoff (Softwood 02 delignifiziert) , Stoffdichte 30% (ca. 17 g feucht) werden zu folgenden Lösungen gegeben:5 g dry cellulose (Softwood 0 2 delignified), consistency 30% (approx. 17 g wet) are added to the following solutions:
A) 20 ml Leitungswasser werden mit 68,0 mgA) 20 ml tap water with 68.0 mg
4-Cyano-2 , 2 , 6 , 6-tetramethylpiperidin-l-oxyl unter Rühren versetzt, der pH-Wert mit 0,5 mol/1 H2S04-Lsg. so eingestellt, daß nach Zugabe des Zellstoffs und des Enzyms pH 4,5 resultiert .4-cyano-2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-1-oxyl added with stirring, the pH with 0.5 mol / 1 H 2 S0 4 solution. adjusted so that pH 4.5 results after addition of the pulp and the enzyme.
B) 5 ml Leitungswasser werden mit der Menge Laccase von Trame- tes versicolor versetzt, daß eine Aktivität von 15 U (1 U = Umsatz von 1 μmol ABTS/min/ml Enzym) pro g Zellstoff resultiert .B) 5 ml of tap water are mixed with the amount of Laccase from Trame- tes versicolor that an activity of 15 U (1 U = conversion of 1 μmol ABTS / min / ml enzyme) results per g of pulp.
Die Lösungen A und B werden zusammen gegeben und auf 33 ml aufgefüllt .Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
Nach Zugabe des Zellstoffes wird für 2 min mit einem Teigkne- ter gemixt.After adding the pulp, mix with a dough kneader for 2 min.
Danach wird der Stoff in eine auf 45°C vorgeheizte Reaktionsbombe gegeben und unter 1 - 10 bar Sauerstoffüberdruck für 1 4 Stunden inkubiert .The substance is then placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C. and incubated under 1-10 bar oxygen pressure for 1-4 hours.
Danach wird der Stoff über einem Nylonsieb (30 μm) gewaschen und 1 Stunde bei 60°C, 2% Stoffdichte und 8% NaOH pro g Zellstoff extrahiert.The material is then washed over a nylon sieve (30 μm) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% consistency and 8% NaOH per g of pulp.
Nach erneuter Wäsche des Stoffes wird die Kappazahl bestimmt.After washing the fabric again, the kappa number is determined.
Ergebnis vergl . Tabelle 1 Beispiel 5Result cf. Table 1 Example 5
Enzymatische Bleiche mit 2, 2, 6, 6-Tetramethylpiperidin-l-oxyl und Softwood SulfatzellstoffEnzymatic bleach with 2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-1-oxyl and Softwood sulfate pulp
5 g atro Zellstoff (Softwood 02 delignifiziert) , Stoffdichte 30% (ca. 17 g feucht) werden zu folgenden Lösungen gegeben:5 g dry cellulose (Softwood 0 2 delignified), consistency 30% (approx. 17 g wet) are added to the following solutions:
A) 20 ml Leitungswasser werden mit 57,8 mg 2 , 2 , 6 , 6-Tetramethylpiperidin-l-oxyl unter Rühren versetzt, der pH-Wert mit 0,5 mol/1 H2S04-Lsg. so eingestellt, daß nach Zugabe des Zellstoffs und des Enzyms pH 4 , 5 resultiert.A) 20 ml of tap water are mixed with 57.8 mg of 2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-1-oxyl with stirring, the pH with 0.5 mol / 1 H 2 S0 4 solution. adjusted so that pH 4.5 results after addition of the pulp and the enzyme.
B) 5 ml Leitungswasser werden mit der Menge Laccase von Trame- tes versicolor versetzt, daß eine Aktivität von 15 U (1 U =B) 5 ml of tap water are mixed with the amount of Laccase from Trameses versicolor that an activity of 15 U (1 U =
Umsatz von 1 μmol ABTS/min/ml Enzym) pro g Zellstoff resultiert .Conversion of 1 μmol ABTS / min / ml enzyme) per g of pulp results.
Die Lösungen A und B werden zusammen gegeben und auf 33 ml aufgefüllt.Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
Nach Zugabe des Zellstoffes wird für 2 min mit einem Teigkne- ter gemixt .After adding the pulp, mix with a dough kneader for 2 min.
Danach wird der Stoff in eine auf 45°C vorgeheizte Reaktionsbombe gegeben und unter 1 - 10 bar Sauerstoffüberdruck für 1 - 4 Stunden inkubiert .The substance is then placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C. and incubated under 1-10 bar oxygen pressure for 1-4 hours.
Danach wird der Stoff über einem Nylonsieb (30 μm) gewaschen und 1 Stunde bei 60°C, 2% Stoffdichte und 8% NaOH pro g Zellstoff extrahiert .The fabric is then washed over a nylon sieve (30 μm) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% fabric density and 8% NaOH per g of pulp.
Nach erneuter Wäsche des Stoffes wird die Kappazahl bestimmt.After washing the fabric again, the kappa number is determined.
Ergebnis vergl . Tabelle 1 Beispiel 6Result cf. Table 1 Example 6
Enzymatische Bleiche mit 4-Acetamido-2 , 2, 6, 6-tetramethyl- piperidin-1-oxyl und Softwood SulfatzellstoffEnzymatic bleaching with 4-acetamido-2, 2, 6, 6-tetramethyl-piperidin-1-oxyl and Softwood sulfate pulp
5 g atro Zellstoff (Softwood 02 delignifiziert) , Stoffdichte5 g dry cellulose (Softwood 02 delignified), consistency
30% (ca. 17 g feucht) werden zu folgenden Lösungen gegeben:30% (approx. 17 g moist) are added to the following solutions:
A) 20 ml Leitungswasser werden mit 79,0 mg 4-Acetamido-2 , 2 , 6 , 6-tetramethylpiperidin-l-oxyl unter Rühren versetzt, der pH-Wert mit 0,5 mol/1 H2S04~Lsg. so eingestellt, daß nach Zugabe des Zellstoffs und des Enzyms pH 4,5 resultiert .A) 20 ml of tap water are mixed with 79.0 mg of 4-acetamido-2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-1-oxyl with stirring, the pH with 0.5 mol / 1 H 2 S0 4 ~ solution. adjusted so that pH 4.5 results after addition of the pulp and the enzyme.
B) 5 ml Leitungswasser werden mit der Menge Laccase von Trame- tes versicolor versetzt, daß eine Aktivität von 15 U (1 U = Umsatz von 1 μmol ABTS/min/ml Enzym) pro g Zellstoff resultiert .B) 5 ml of tap water are mixed with the amount of Laccase from Trame- tes versicolor that an activity of 15 U (1 U = conversion of 1 μmol ABTS / min / ml enzyme) results per g of pulp.
Die Lösungen A und B werden zusammen gegeben und auf 33 ml aufgefüllt .Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
Nach Zugabe des Zellstoffes wird für 2 min mit einem Teigkne- ter gemixt .After adding the pulp, mix with a dough kneader for 2 min.
Danach wird der Stoff in eine auf 45°C vorgeheizte Reaktionsbombe gegeben und unter 1 - 10 bar Sauerstoffüberdruck für 1 -Then the substance is placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C and under 1 - 10 bar oxygen pressure for 1 -
4 Stunden inkubiert .Incubated for 4 hours.
Danach wird der Stoff über einem Nylonsieb (30 μm) gewaschen und 1 Stunde bei 60°C, 2% Stoffdichte und 8% NaOH pro g Zellstoff extrahiert.The material is then washed over a nylon sieve (30 μm) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% consistency and 8% NaOH per g of pulp.
Nach erneuter Wäsche des Stoffes wird die Kappazahl bestimmtAfter washing the fabric again, the kappa number is determined
Ergebnis vergl . Tabelle 1 Beispiel 7Result cf. Table 1 Example 7
Enzymatisehe Bleiche mit 4-Carbamoyl-2 , 2, 5, 5-tetramethyl-3- imidazolin-3-oxid-l-oxyl und Softwood SulfatzellstoffEnzyme bleach with 4-carbamoyl-2, 2, 5, 5-tetramethyl-3-imidazoline-3-oxide-1-oxyl and Softwood sulfate pulp
5 g atro Zellstoff (Softwood 02 delignifiziert) , Stoffdichte 30% (ca. 17 g feucht) werden zu folgenden Lösungen gegeben:5 g dry cellulose (Softwood 0 2 delignified), consistency 30% (approx. 17 g wet) are added to the following solutions:
A) 20 ml Leitungswasser werden mit 74,0 mg 4 -Carbamoyl -2 ,2,5, 5-tetramethyl-3-imidazolin-3-oxid-l-oxyl unter Rühren versetzt, der pH-Wert mit 0,5 mol/1 H2S04-Lsg. so eingestellt, daß nach Zugabe des Zellstoffs und des Enzyms pH 4 , 5 resultiert .A) 20 ml of tap water are mixed with 74.0 mg of 4-carbamoyl -2, 2,5, 5-tetramethyl-3-imidazoline-3-oxide-l-oxyl with stirring, the pH with 0.5 mol / 1 H 2 S0 4 solution. adjusted so that pH 4.5 results after addition of the pulp and the enzyme.
B) 5 ml Leitungswasser werden mit der Menge Laccase von Trame- tes versicolor versetzt, daß eine Aktivität von 15 U (1 U = Umsatz von 1 μmol ABTS/min/ml Enzym) pro g Zellstoff resultiert .B) 5 ml of tap water are mixed with the amount of Laccase from Trame- tes versicolor that an activity of 15 U (1 U = conversion of 1 μmol ABTS / min / ml enzyme) results per g of pulp.
Die Lösungen A und B werden zusammen gegeben und auf 33 ml aufgefüllt .Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
Nach Zugabe des Zellstoffes wird für 2 min mit einem Teigkne- ter gemixt .After adding the pulp, mix with a dough kneader for 2 min.
Danach wird der Stoff in eine auf 45°C vorgeheizte Reaktionsbombe gegeben und unter 1 - 10 bar Sauerstoffüberdruck für 1 4 Stunden inkubiert .The substance is then placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C. and incubated under 1-10 bar oxygen pressure for 1-4 hours.
Danach wird der Stoff über einem Nylonsieb (30 μm) gewaschen und 1 Stunde bei 60°C, 2% Stoffdichte und 8% NaOH pro g Zellstoff extrahiert.The material is then washed over a nylon sieve (30 μm) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% consistency and 8% NaOH per g of pulp.
Nach erneuter Wäsche des Stoffes wird die Kappazahl bestimmt.After washing the fabric again, the kappa number is determined.
Ergebnis vergl . Tabelle 1 Beispiel 8Result cf. Table 1 Example 8
Enzymatische Bleiche mit 3-Carbamoyl-2, 2 , 5, 5-tetramethyl-Enzymatic bleaching with 3-carbamoyl-2, 2, 5, 5-tetramethyl-
3-pyrrolin-l-oxyl und Softwood Sulfatzellstoff3-pyrroline-l-oxyl and softwood sulfate pulp
5 g atro Zellstoff (Softwood 02 delignifiziert) , Stoffdichte5 g dry cellulose (Softwood 0 2 delignified), consistency
30% (ca. 17 g feucht) werden zu folgenden Lösungen gegeben:30% (approx. 17 g moist) are added to the following solutions:
A) 20 ml Leitungswasser werden mit 67,8 mg 3-Carbamoyl-2 , 2 , 5 , 5-tetramethyl-3-pyrrolin-l-oxyl unter Rühren versetzt, der pH-Wert mit 0,5 mol/1 H2S04-Lsg. so eingestellt, daß nach Zugabe des Zellstoffs und des Enzyms pH 4 , 5 resultiert .A) 20 ml of tap water are mixed with stirring with 67.8 mg of 3-carbamoyl-2, 2, 5, 5-tetramethyl-3-pyrroline-1-oxyl, the pH with 0.5 mol / 1 H 2 S0 4 solution. adjusted so that pH 4.5 results after addition of the pulp and the enzyme.
B) 5 ml Leitungswasser werden mit der Menge Laccase von Trame- tes versicolor versetzt, daß eine Aktivität von 15 U (1 U = Umsatz von 1 μmol ABTS/min/ml Enzym) pro g Zellstoff resultiert .B) 5 ml of tap water are mixed with the amount of Laccase from Trame- tes versicolor that an activity of 15 U (1 U = conversion of 1 μmol ABTS / min / ml enzyme) results per g of pulp.
Die Lösungen A und B werden zusammen gegeben und auf 33 ml aufgefüllt .Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
Nach Zugabe des Zellstoffes wird für 2 min mit einem Teigkne- ter gemixt .After adding the pulp, mix with a dough kneader for 2 min.
Danach wird der Stoff in eine auf 45°C vorgeheizte Reaktionsbombe gegeben und unter 1 - 10 bar Sauerstoffüberdruck für 1 -Then the substance is placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C and under 1 - 10 bar oxygen pressure for 1 -
4 Stunden inkubiert .Incubated for 4 hours.
Danach wird der Stoff über einem Nylonsieb (30 μm) gewaschen und 1 Stunde bei 60°C, 2% Stoffdichte und 8% NaOH pro g Zellstoff extrahiert.The material is then washed over a nylon sieve (30 μm) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% consistency and 8% NaOH per g of pulp.
Nach erneuter Wäsche des Stoffes wird die Kappazahl bestimmt.After washing the fabric again, the kappa number is determined.
Ergebnis vergl . Tabelle 1 Beispiel 9Result cf. Table 1 Example 9
Enzymatisehe Bleiche mit 4-Phenacyliden-2, 2 , 5, 5-tetramethyl- imidazolidin-1-oxyl und Softwood SulfatzellstoffEnzyme bleach with 4-phenacylidene-2, 2, 5, 5-tetramethyl-imidazolidin-1-oxyl and Softwood sulfate pulp
5 g atro Zellstoff (Softwood 02 delignifiziert) , Stoffdichte 30% (ca. 17 g feucht) werden zu folgenden Lösungen gegeben:5 g dry cellulose (Softwood 0 2 delignified), consistency 30% (approx. 17 g wet) are added to the following solutions:
A) 20 ml Leitungswasser werden mit 67,8 mg 4-Phenacylidin-2 , 2 , 5 , 5-tetramethyl-imidazolidin-l-oxyl unter Rühren versetzt, der pH-Wert mit 0,5 mol/1 H2S04-Lsg. so eingestellt, daß nach Zugabe des Zellstoffs und des Enzyms pH 4 , 5 resultiert .A) 20 ml of tap water are mixed with 67.8 mg of 4-phenacylidine-2, 2, 5, 5-tetramethyl-imidazolidine-1-oxyl with stirring, the pH value with 0.5 mol / 1 H 2 S0 4 - Solution adjusted so that pH 4.5 results after addition of the pulp and the enzyme.
B) 5 ml Leitungswasser werden mit der Menge Laccase von Trame- tes versicolor versetzt, daß eine Aktivität von 15 U (1 U = Umsatz von 1 μmol ABTS/min/ml Enzym) pro g Zellstoff resultiert .B) 5 ml of tap water are mixed with the amount of Laccase from Trame- tes versicolor that an activity of 15 U (1 U = conversion of 1 μmol ABTS / min / ml enzyme) results per g of pulp.
Die Lösungen A und B werden zusammen gegeben und auf 33 ml aufgefüllt .Solutions A and B are added together and made up to 33 ml.
Nach Zugabe des Zellstoffes wird für 2 min mit einem Teigkne- ter gemixt.After adding the pulp, mix with a dough kneader for 2 min.
Danach wird der Stoff in eine auf 45 °C vorgeheizte Reaktionsbombe gegeben und unter 1 - 10 bar SauerstoffÜberdruck für 1 - 4 Stunden inkubiert .The substance is then placed in a reaction bomb preheated to 45 ° C and incubated under 1-10 bar oxygen pressure for 1-4 hours.
Danach wird der Stoff über einem Nylonsieb (30 μm) gewaschen und 1 Stunde bei 60°C, 2% Stoffdichte und 8% NaOH pro g Zellstoff extrahiert.The material is then washed over a nylon sieve (30 μm) and extracted for 1 hour at 60 ° C., 2% consistency and 8% NaOH per g of pulp.
Nach erneuter Wäsche des Stoffes wird die Kappazahl bestimmt.After washing the fabric again, the kappa number is determined.
Ergebnis vergl . Tabelle 1 Tabelle 1Result cf. Table 1 Table 1
Ergebnisse Beispiel 1 bis 9:Results Examples 1 to 9:
Enzymdosage 15U/g Zellstoff, Inkubationszeit 2hEnzyme dosage 15U / g pulp, incubation time 2h
Substanz Mediatordosage [%]Substance Mediatordosage [%]
Ligninabbau [mg/5g Zellstoff]Lignin breakdown [mg / 5g pulp]
4-Hydroxy-2 , 2 , 6, 6-tetramethylpiperidin 63,8 16,7 - 1-oxy14-hydroxy-2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine 63.8 16.7-1-oxy1
4 -Phenyl-2, 2, 5, 5-tetramethyl-3- 81,5 10,6 imidazolin-3-oxid-l-oxyl4-phenyl-2, 2, 5, 5-tetramethyl-3- 81.5 10.6 imidazoline-3-oxide-l-oxyl
4-Oxo-2, 2 , 6, 6-tetramethylpiperidin-l- 63,9 10,5 oxy1 4-oxo-2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-1- 63.9 10.5 oxy 1
4-Cyano-2 , 2 , 6 , 6-tetramethylpiperidin-l 68 19,94-cyano-2, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-1 68 19.9
-oxyl-oxyl
2, 2, 6, 6-Tetramethylpiperidin-l-oxyl 57,8 16,22, 2, 6, 6-tetramethylpiperidine-l-oxyl 57.8 16.2
4-Acetamido-2 , 2 , 6 , 6-tetrametylpiperidi 79 16,7 n-l-oxyl4-acetamido-2, 2, 6, 6-tetrametylpiperidi 79 16.7 n-l-oxyl
4 -Carbamoyl -2, 2 , 5, 5-tetramethyl-3-imid 74 13,1 azolin-3-oxid-l-oxy4-carbamoyl -2, 2, 5, 5-tetramethyl-3-imide 74 13.1 azolin-3-oxide-l-oxy
3 -Carbamoyl -2, 2, 5, 5-tetramethyl-3-pyrr 67,8 16,2 olin-1-oxyl3-carbamoyl -2, 2, 5, 5-tetramethyl-3-pyrr 67.8 16.2 olin-1-oxyl
4-Phenacyliden-2, 2, 5, 5-tetramethylimid 9613,8 azolidin-1-oxyl 4-phenacylidene-2, 2, 5, 5-tetramethylimide 9613.8 azolidin-1-oxyl
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