Поли-N,N-диаллил-п-аминобензойная кислота Российский патент 2017 года по МПК C08F126/04 

Изобретение относится к ионогенным водорастворимым полиэлектролитам диаллильной природы.

Известны полимерные системы производных диаллиламина и четвертичных аммониевых оснований диаллильной природы, полученные на основе хлористого аллила и производных диаллиламина [1-3], на основе которых были получены полиэлектролиты с невысокими значениями молекулярных масс.

В качестве наиболее близкого аналога приняты полимеры на основе замещенных диаллиламинов [4], недостатком которых являются длительность проведения реакции в атмосфере азота при 80-130°C в течение 16 часов, а также их низкие значения молекулярных масс. Отмечено, что способны полимеризоваться лишь те замещенные диаллиламины, у которых электронно-акцепторные группы (CO, CN, SO₂) заместителей непосредственно связаны с атомом азота. При удалении этих групп от атома азота на один или два углеродных атома N-замещенные диаллиламины не полимеризуются.

Задачей изобретения является получение полиэлектролита диаллильной природы с высокой молекулярной массой, обладающего высокими комплексообразующими свойствами.

Поставленная задача решается получением нового полимера реакцией радикальной полимеризации N,N-диаллил-п-аминобензойной кислоты (ДААПАБК) формулы:

где n=100-112, имеющий элементный состав (табл. 1)

Элементный состав поли-N,N-диаллил-п-аминобензойной кислоты (ДААПАБК)

Структура синтезированного полимера-N,N-диаллил-п-аминобензойной кислоты подтверждена ИК-спектроскопией (см. фиг.).

Способ получения заключается в том, что в водном растворе проводят реакцию радикальной полимеризации N,N-диаллилвалина (Mr=21315-25560) в присутствии радикального инициатора персульфат аммония (ПСА) при температуре 60-80°C и синтез проводят при данной температуре в течение 5-8 часов, что приводит к получению поли-N,N-диаллилвалина (пДААВК). После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Получаемые хлопья отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса.

Пример 1. В одногорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником, помещают 2.16 г (1 моль) ДААПАБК, 10 мл бидистиллированной воды и 5.0×10^-3 моль/л (0.00114 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 80°C в течение 8 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Поли-ДААПАБК в виде хлопьев выпадает в осадок. Хлопья отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Полис-N,N-ДААПАБК - полимер светло-желтого цвета с разложением при 110±2°C. Выход полимера 65%, η_прив.=0.12 дл/г (0.5 N растворе NaCl).

Пример 2. В одногорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником, помещают 4.32 г (2 моль) N,N-ДААПАБК, 10 мл бидистиллированной воды и 1.0×10^-2 моль/л (0.00228 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 60°C в течение 5 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Поли-N,N-ДААПАБК в виде хлопьев выпадает в осадок. Хлопья отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Поли-N,N-ДААПАБК - полимер светло-желтого цвета с разложением при 110±2°C. Выход полимера 70%, η_прив.=0.20 дл/г (0.5 N растворе NaCl).

Пример 3. В одногорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником, помещают 4.32 г (2 моль) ДААПАБК, 10 мл бидистиллированной воды и 1.0×10^-2 моль/л(0.00228 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 80°C в течение 8 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Поли-ДААПАБК в виде хлопьев выпадает в осадок. Хлопья отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Поли-N,N-ДААПАБК - полимер светло-желтого цвета с разложением при 110±2°C. Выход полимера 70%, η_прив.=0.35 дл/г (0.5 N растворе NaCl).

Комплексообразующие свойства поли-N,N-диаллил-п-аминобензойной кислоты (пДААПАБК) [η_прив.=0.35 дл/г] были исследованы фотоколометрическим способом на катионы (Fe⁺³), меди (Cu⁺²), кобальта (Co⁺²). Значения концентрации ионов металлов в образующихся комплексах при добавлении 0,1%-водного раствора гомополимера пДААПАБК в растворы солей металлов, при pH 5,5, t=25°C, а также рабочие значения λ приведены в таблице 2.

Технический результат изобретения заключается в получении полиэлектролитов с высокой молекулярной массой и в расширении ассортимента полимеров диаллильной природы. Предлагаемый полиэлектролит обладает высокими комплексообразующими свойствами, в молекуле которых содержатся как отрицательно заряженные, так и положительно заряженные функциональные группы, с регулируемым кислотно-основным и гидрофильно-гидрофобным балансом, который может быть использован в качестве флокулянтов, коагулянтов, структураторов почв, пролонгаторов лекарственных средств.

ЛИТЕРАТУРА

1. Hoover M.F. Cationic Quarternery Polyelectrolytes-A Literature Review. // J. Macromol. Sci. - Chem., 1970. A4(6). P 1293-1300.

2. Lancaster L.E., Bassei L., Panzer H.P. The Structure of Poly(Diallyl dimethylammonium) Chloride by ¹³C-NMR spectroscopy. // J. Polym. Sci. 1976. V. 14. P. 549-554.

3. Johns S.R., Willing R.L., Middleton S., Ong A.K. Cyclopoplymerization. VII. The ¹³C-NMR Spectra of Cyclopolymers obtained from N,N-Diallylamines. // J. Macromol. Sci. - Chem., A, 1976. V. 10. №5. P. 875-891.

4. Мацоян С.Г., Погосян Г.М., Джагамян A.O., Мушегян А.А. Исследование в области циклической полимеризации и сополимеризации. 13. Изучение циклической полимеризации N-замещенных диаллиламинов.// Высокомолекулярные соединения. 1963. Т. 5. №6. С. 854-860.

Изобретение относится к ионогенному водорастворимому полимеру диаллильной природы, а именно к поли–N,N-диаллил-п-аминобензойной кислоте нижеуказанной формулы, где n=100-112, который может быть использован в качестве флокулянта, коагулянта, структуратора почв и пролонгатора лекарственных средств. Изобретение позволяет расширить ассортимент полимеров диаллильной природы и получить полиэлектролит с высокой молекулярной массой, обладающий высокими комплексообразующими свойствами. 1 ил., 2 табл., 3 пр.

Поли-N,N-диаллил-п-аминобензойная кислота формулы:

где n=100-112, в качестве полиэлектролита диаллильной природы.