Ненасыщенные производные карбонилпиридинийбромидоксимов в качестве мономеров для синтеза полимерных гидрогелей Советский патент 1992 года по МПК C07C209/06 C07C211/49 C07D213/12 

Изобретение относится к органической химии и химии полимеров, а именно к ненасыщенным производным карбонилпириди- нийбромидоксимов в качестве мономеров для синтеза полимерных гидрогелей, и может быть использовано в медицине и биотехнологии для очистки растворов и сложных биологических жидкостей от фос- форорганических соединений.

Эти соединения не известны, их свойства не описаны ни в патентной, ни в научно- технической литературе.

Известны производные карбонилпири- динийбромидоксимов - 1,1-полиметиленбис( 4-формилпиридинийбромид)диоксимы. в которых число метиленовых групп составляет 2,3,4,5 и 10. Однако эти соединения не обладают способностью к полимеризации и использовать их в качестве мономеров для синтеза полимерных гидрогелей невозможно.

Известен 4-винилпиридин, который может быть использован в качестве мономера для синтеза полимерных гидрогелей путем сополимеризации с гидрофильными мономерами и сомономсрами-сшивателями и последующей химической модификации фенацилбромидом и солянокислым гидроксиламином. Полученные полимерные гидVI

О СЛ Ю VI v|

рогели обладают способностью сорбировать фосфорорганические соединения.

Недостатком данного соединения в качестве мономера для получения полимерных гидрогелей является необходимость сложного и многоступенчатого синтеза гидрогелей, а также невысокие скорость сорбции фосфорорганических соединений и емкость сорбента при проведении сорбции из сложных водно-органических растворов.

Целью изобретения является получение ненасыщенных производных карбонилпи ридинийбромидоксимов в качестве мономеров для синтеза полимерных гидрогелей.

Поставленная цель достигается новой структурой вещества общей формулы « Н,С-СН-Х-С-

x-US-cHilB -О- . Ш

(9 ге Ф X-tcHWH KHMfflu-lQ-JIBr R-tf

Новый 4-альдоксим-М-(М -М11-акрилоия- 3-аминопропил)-М Ы диметил- 3-аммоний- пропмл)пиридинийбромид (ОАПБ) получали реакцией диметиламинопропилакрилемида с 4-альдоксим-М-(3-бромпропил)пириди- нийбромидом в абсолютном метаноле при 60° С в присутствии тринитроанизола. Новый 2-метил-5-винил-М-фенацилоксимпири- динийбромид (ФОПБ) синтезировали реакцией 2-м«тил-5-винил-М-фенацилпири- динийбромида со свежеприготовленным гидроксилвмином в присутствии тринитрониэола в абсолютном этаноле при 60° С.

Синтезированные соединения были ис- пользованы для проведения сополимериза- ции с гидрофильными мономерами и сомономерами-сшивателями в воде в присутствии инициаторов радикальной полимеризации. Полученные полимерные продукты применяли для удаления из сложных водно-органических растворов токсичных фосфорорганических соединений, обладающих антихолинэстеразным действием. Использование ненасыщенных про- изводных обеспечивает увеличение скорости сорбции фосфорорганических соединений полимерными гидрогелями и емкости сорбентов, а также позволяет существенно упростить синтез гидрогелей.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример (синтез ОАПБ). 31,2 г (0,2 моль) диметиламинопропилакриламидэ и 129,бг(0,4моль)4-эльдоксим-М-(3-бромпро- пил)пиридинийбромида растворяли в 640 мл абсолютированного метанола, добавляли 0.003 г ингибитора полимеризации - тринитроанизола, продували аргоном 10 мин, ампулу запаивали и выдерживали при 60° С

в течение 48 ч. После окончания реакции ампулу вскрывали, растворитель удаляли на вакуумном испарителе, а образовавшиеся кристаллы дважды перекристаллизовывали из смеси ебсолютированных этанола и ацетона (1:1), а затем высушивали и хранили в вакуумном эксикаторе над пятиокисыафосфора. Получено 33,5 г (35% от теор.) ОАПБ - гигроскопичных кристаллов желтого цвета с температурой плавления 110°С. Строение и чистоту полученного соединения доказывали методами ИК-спектроскопии, тонкослойной хроматографии и элементного анализа. Вычислено, %: С 42.59; Н 5.64; N 11,69; Вг 33,40

Ct7H27N402Bn

Найдено, %: С 42,50; Н 5,70; N 11.67; Вг 33.11.

ИК спектр:( 1645 (валентные колебания C-О связи амидной группы); 1560 (деформационные колебания N-H связи амидной группы); 1673 (валентные колебания C-N связи оксимной группы); 1634 (валентные колебания двойной С-С связи в алкенах): 1599. 1582,1450, 1465 (валентные колебания С-С связей ароматических колец).

Пример (синтез ФОПБ). 31,8 г (0,1 моль) 2-метил-5-винил-1 -фенацилпириди- нийбромида растворяли в 1400 мл абсолютированного этанола. добавляли 19,8 г (0,6 моль) свежеприготовленного гидроксила- мина и 0.005 г ингибитора полимеризации - тринитроаниэола и нагревали в колбе с обратным холодильником при 60° С в течение 2,5 ч. После окончания реакции растворитель частично отгоняли на вакуумном испарителе, а образовавшиеся кристаллы отфильтровывали и очищали перекристаллизацией из абсолютного этанола. Выход ФОПБ 6.3 г (19% от теор.). Продукт представляет собой кристаллы желтого цвета с температурой плавления 174-176° С. Строение и чистоту полученного соединения доказывали методами ПК-спектроскопии, тонкослойной хроматографии и элементного анализа.

Вычислено, %: С 57.66; Н 5.11; N 8.41; Вг 24.02.

Cu Hi N20Br

Найдено. %: С 57,68; Н 5.17; N 8,50; В г 24,12.

ИК-спектр: (см ) 1649 (валентные колебания C-N связи оксимной группы); 1626 (валентные колебания С-С связи в алкенах); 1600, 1580. 1452, 1468 (валентные колебания С-С связи в ароматических кольцах).

Примерз. Смесь мономеров, состоящую из 17,2 г (0,24 моль) акриламида, 3.5 г (0,02 моль) М.М .-метиленбисакриламида,

растворяли в 20 мл деиониэованной воды, добавляли 0,002 г персульфата аммония, продували аргоном в течение 20 мин, вводили 0,003 г пиросульфатз натрия, после чего в реакционную смесь добавляли 13,8 г (0,029 моль) ОАПБ в виде 16%-ного водного раствора, предварительно оттитрованного 1 н. HCI до рН - 2,5. Полимеризацию проводили при 20° С в течение 60 мин. Образовавшийся гель измельчали на нейлоновых ситах, промывали в бидистиллированной воде до полного удаления растворимых веществ в оставляли набухать в воде на 24 ч.

Набухший гидрогель помещали в колонку 3x50 см, уравновешивали сложным водно-органическим раствором, содержащим ацетон, изопропанол. хлороформ и диоксан в концентрациях 10 моль/л (рН 8,0). В качестве физиологически активного фосфо- рорганического соединения, обладающего высокой токсичностью по отношению к человеку и млекопитающим, использовали фосфакол - 0,0-диэтил-0-4-нитрофенилфос- фат. Емкость и скорость сорбции определяли по изменению оптической плотности раствора органофосфата при 400 им, а также по его антихолинэстеразной активности. Скорость сорбции (30° С. концентрация фосфакола 5 моль/л) 390 мкмоль/г-ч; емкость сорбента 900 мкмоль/г.

П р и м е р 4. Смесь мономеров, состоящую из 21,2 г (0,25 моль) метакриламида и 2,3 г (0,08 моль) диметакрилата триэтиленг- ликоля, растворяли в 30 мл воды, добавляли 0.002 г персульфата аммония, продували аргоном в течение 25 мин, затем вводили 0,03 г пиросульфита натрия, после чего в реакционную смесь добавляли 12.1 г (0,036 моль) ФОПБ в виде 1,5%-ного раствора в воде (рН 3,0). Полимеризацию проводили при 25° С в течение 1 ч. Все дальнейшие операции проводили по примеру 3, но в качестве фосфорорганического соединения использовали ДДВФ - 0,0-диметил-О- 2,2-дихлорвинилфосфат, Емкостные характеристики определяли путем измерения антихолинэстеразной активности раствора органофосфата. Скорость сорбции (20° С; рН - 9,6; концентрация ДДВФ моль/л) 280 мкмоль/r.ч; емкость сорбента 980 мкмоль/г.

П р и м е р 5 (сравнительный). Смесь мономеров, состоящую из 33,0 г (0,31 моль) 4-винилпиридина (4-ВП), 12.4 г (0,18 моль) акриламида (АА), 5.1 г (0,018 моль) диметакрилата триэтиленгликоля (ТГМ-3). растворяли в 150 мл диметилформамида, добавляли 0,19 г динитрила азобисизомасляной кислоты, обезгаживали и полимеризовали при 60°С в течение 24 ч. Образовавшийся сшитый сополимер измельчали, промывали метанолом и проводили реакцию с 13.6 г (0,06 моль) фенацилбромида в 200 мл метанола при 60°С в течение 4 ч. Затем сополимер промывали абсолютным этанолом, добэвляли 4,9 (0,07 моль) солянокислого гидроксила- мина, 300 мл пиридина, 600 мл абсолютированногоэтанола и выдерживали реакционную смесь при 60°С 4 ч. Образовавшийся полимер промывали в бидистиллированной воде до полного удаления растворимых веществ. Состав сополимера (мольн%): звеньев 4-ВП 45,8; звеньев 4-ви- нил-М-фенацилоксимпиридинийбромида 11,2; эветев АА 38.8; звеньев ТГМ-3 4,2.

Далее все операции проводили по примеру 3. Скорость сорбции фосфакола (30° С, концентрация фосфакола моль/л) 200 мкмоль/г.ч; емкость сорбента 780 мкмоль/г. Пример 6 (сравнительный). Все операции проводили по примеру 3. используя те же соотношения реагентов, но вместо ОАПБ в реакционную смесь вводили 11,6 г (0,029 моль) 1,1-этиленбис(4-формилпири- динийбромид)диоксима. Скорость сорбции

фосфакола и ДДВФ в соответствующих условиях равна 0. Емкость равна 0.

Таким образом, использование ненасыщенных производных карбонилпиридиний- бромидоксимов в качестве мономеров для

синтеза полимерных гидрогелей позволяет повысить в 1,4-2 раза скорость сорбции и в 1,2-1,3 раза емкость полимерного гидрогеля при проведении сорбции фосфороргани- ческих соединений из сложных

водно-органических смесей (растворов), а также существенно упростить синтез полимерных гидрогелей.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я .Ненасыщенные производные карбо- нилпиридинийбромидоксимов общей формулы/

HjC-CH-X-C-R Ш

А-J

Р X- -QJ-CH, R-Qu

f

сн,

при х- -сщсн К(сн(снгТз- 2в R-H

в качестве мономеров для синтеза полимерных гидрогелей.

Изобретение относится к гетероциклическим соединениям, в частности к ненасыщенным производным карбонилпиридинийбромидоксимоо ф-лы Н2С-СН-Х- C(NOH)-R, где X при Л- | J-CHi- BreR-O; Ln, J при (0)NH(CH2)3N(CH3yCHp3NO 2B R-H, которые могут быть использованы в качестве мономеров для синтеза полимерных гидрогелей. Цель - выявление соединений, обладающих полезными свойствами. Получение ведут реакцией диметилэми- нопропилакриламида с 4-альдоксим-М- (З-бромпролил)пИридинийбромидом в метаноле при 60° С в присутствии тринит- роанизола или реакцией 2-метил-5-ви- нил-М-фенацилпиридинийбромида с гидроксиламином в присутствии тринитроа- низола в этаноле при 60° С. Брутто-ф-ла для первого соединения Ci H27N402Br, для второго С1бН1у№ОВг. CO с