Поли-N,N- диаллилглутаминовая кислота Российский патент 2022 года по МПК C08F126/00 C08F126/02 

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°С в течение 16 часов, а также их низкие значения молекулярных масс. Отмечено, что способны полимеризоваться лишь те замещенные диаллиламины, у которых электронно-акцепторные группы (СО, 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 комплексов бразующими свойствами.

Поставленная задача решается получением нового полимера реакцией радикальной полимеризации N,N-диаллилглутаминовой кислоты (ДАГлК). формулы:

где n=98-112, имеющий элементный состав (табл. 1)

Структура синтезированного полимера-N,N-диаллилглутаминовой кислоты подтвержден ¹Н-ЯМР спектроскопией, отсутствием спектров поглощения в области 5.945-5.305 м.д характерное аллильным группам и присутствием сигналов поглощения в области 4.214-3.453 м.д. характерное для циклического соединения (фиг.1).

Способ получения заключается в том, что в водном растворе проводят реакцию радикальной полимеризации N,N- диаллилглутаминовой кислоты (Mr=22315-25560) в присутствии радикального инициатора персульфат аммония (ПСА) при температуре 60-80°С и синтез проводят при данной температуре в течение 5-8 часов, что приводит к получению поли- N,N-диаллилглутаминовой кислоты (пДАГлК). 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 2.21 т (1 моль) N,N- диаллилглутаминовой кислоты, 10 мл бидистиллированной воды и 5.0×10^-3 моль/л персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 80°С в течение 8 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Поли-N,N- диаллилглутаминовая кислота 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- диаллилглутаминовая кислота - полимер светло-желтого цвета, с разложением при 330±2°С. Выход полимера 65%, η_прив.=0.15 дл/г n=98 (Mr=22310)

Пример 2. В одногорлую колбу снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником помещают 4.54 г (2 моль) N,N- диаллилглутаминовой кислоты, 10 мл бидистиллированной воды и 1.0×10^-2 моль/л персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 60°С в течение 5 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Поли-N,N- диаллилглутаминовая кислота в виде хлопьев выпадают 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- диаллилглутаминовая кислота - полимер светло-желтого цвета, с разложением при 330±2°С. Выход полимера 70%, η_прив.=0.19 дл/г, n=108(Mr=24582)

Пример 3. В одногорлую колбу снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником помещают 4.54 г (2 моль) N,N-диаллиласпарагиновой кислоты, 10 мл бидистиллированной воды и 1.0×10^-4 моль/л персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 80°С в течение 8 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Поли-N,N-диаллилглутаминовая кислота в виде хлопьев выпадают 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- диаллилглутаминовая кислота - полимер светло-желтого цвета, с разложением при 330±2°С. Выход полимера 70%, η_прив.=0.25 дл/г, n=112 (Mr=25566)

Пример 4. В одногорлую колбу снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником помещают 4.54 г (2 моль) N,N- диаллилглутаминовой кислоты, 10 мл бидистиллированной воды и 2.5×10^-3 моль/л персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 80°С в течение 8 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Поли-N,N- диаллилглутаминовая кислота в виде хлопьев выпадают 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- диаллилглутаминовая кислота - полимер светло-желтого цвета, с разложением при 330±2°С. Выход полимера 72%, η_прив.=0.45 дл/г, n=112 (Mr=25992)

Комплексообразующие свойства поли-N,N-диаллилглутаминовой кислоты (пДАГлК) [η_прив.=0.25 дл/г] были исследованы фотоколометрическим способом на катионы (Fe⁺³), меди (Cu⁺²), кобальта (Со⁺²). Значения концетрации ионов металлов в образующихся комплексах при добавлении 0,1%-водного раствора гомополимера пДАГлК в растворы солей металлов, при рН=5,5, t=25°C, а также рабочие значения λ приведены в таблице 3.

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.

Настоящее изобретение относится к ионогенным водорастворимым полиэлектролитам диаллильной природы, в частности к N,N-диаллилглутаминовой кислоте формулы , где n=100-112. Технический результат – получение полиэлектролитов с высокой молекулярной массой и расширение ассортимента полимеров диаллильной природы. Данный полиэлектролит обладает высокими комплексообразующими свойствами, в молекуле которого содержатся как отрицательно заряженные, так и положительно заряженные функциональные группы, с регулируемым кислотно-основным и гидрофильно-гидрофобным балансом. Данный полиэлектролит может быть использован в качестве флокулянтов, коагулянтов, структураторов почв, пролонгаторов лекарственных средств. 1 ил., 3 табл., 4 пр.

Поли-N,N-диаллилглутаминовая кислота формулы:

,

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