Сополимер солей алкиленгуанидина в качестве биоцидного флокулянта Советский патент 1992 года по МПК C08G73/02 

Изобретение относится к области синтеза биологически активных химических соединений, в частности к синтезу сополимера солей алкиленгуанидина, сможет быть использовано при обеззараживании сточных вод, в медицине, ветеринарии, а также во всех отраслях народного хозяйства, где требуются биоцидные препараты.

Известны вещество - полигексамети- ленгуанидин (ПГМГ) и способ его получения, включающий смешение гексаметиленгуани- дина в твердом виде и расплава гуанидин- гидрохлорида, последующее нагревание смеси при 150-160°С в течение 10-15 ч. После прекращения выделения аммиака из

реакционной смеси ее охлаждают с получением полигексаметиленгуанидина.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является фосфат ПГМГ, обладающий противоопухолевой активностью.

Олигогексаметиленгуанидин-фосфат (ОГМГ) получают следующим образом.

Гидрохлорид ОГМГ деионизируют действием этилата натрия в спирте, а затем к полученному основанию ОГМГ добавляют расчетное количество ортофосфорной кислоты. В результате реакции получают тетра- мер гуанидингидрофосфата.

Однако известный препарат имеет низкую мол, м. (800 усл. ед.).

х|

Ю 00 Ю

сл о

Способ его получения нетехнологичен, так как связан с опасной процедурой предварительного получения алкоголята натрия из металлического натрия и спирта.

Гидрохлорид ОГМГ трудно ( и очень медленно) растворим в спирте, образование с металлическим натрием вообще нежелательно на производстве. Кроме того, в связи с плохой растворимостью ОГМГ в спирте приходится использовать большое количество этилового спирта (100 мл на 1 г ОГМГ). Дополнительные трудности вносит процесс фильтрации раствора основания ОГМГ от тонкодисперсного осадка хлористого натрия.

Кроме того, недостатком этого вещества является его незначительная дезинфицирующая способность, характеризующаяся низкой антибактериальной активностью в отношении граммотрицательных и грамм- положительных микроорганизмом, наиболее часто встречающихся в стационарах практического здравоохранения.

Предлагаемое вещество получено химическим путем формулы

Н1 -Ш№Шм-ОТ(СНгУ МН-Ни АГ MHtjToJg

{нк-скн( , . m-HH-ciijCR-CKj

. о к где или

при , А 10-90 мол. %, В 90-10 мол. % и характеристическая вязкость ,05- 0,18 дл/г,

при С 10-40 мол, %.

А 10-40 мол. %

В 50-80 мол. %

и характеристическая вязкость rj 0,04-0,4 дл/r, в. качестве биоцидного фло- кулянта.

Предлагаемый двойной сополимер при А 10-90 мол. %, В 90-10 мол. % и представляет собой стеклообразное вещество от бесцветного до светло-желтого цвета без запаха, растворимое в воде, спирте и некоторых других органических растворителях, не токсичное.

Сополимер, где получают следующим образом. Готовят 50%-ный водный раствор полигексаметиленгуанидингидрохлорида (ПГМГГХ) (с характеристической вязкостью 0.05-0,18 дл/г, к полученному раствору при периодическом перемешивании прибавляют концентрированную (85%-ную) ортофосфор- ную кислоту. Реакцию проводят при температуре 20-25°С.

Изменяя соотношение взятых в реакцию ПГМГГХ и ортофосфорной кислоты.

можно варьировать соотношение звеньев А и Вот 10 до 90 мол. %.

Сополимер, где , получают следующим образом. 50%-ный водный раствор ПГМГГХ (с Г} 0,05-0,18 дл/г) прибавляют

при перемешивании к 5-10-кратному количеству 20%-ного водного раствора едкого натра, собирают всплывающее на поверхность раствора вещество - основание ПГМГ с величиной ,05-0,18 дл/г, затем готовят

50%-ную водную суспензию, к которой при перемешивании прибавляют по каплям концентрированную ортофосфорную кислоту. Изменяя соотношение ортофосфорной кислоты и ПГМГ, взятых в реакцию, можно

варьировать соотношение звеньев А и В в сополимере от 10 до 90 мол. %.

Вещество характеризуется повышенной антибактериальной активностью в отношении наиболее распространенных типов

условно патогенных микроорганизмов: Staph. aureus (золотистый стафилококк), Proteus vulgaris (вульгарный протей), Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка), Е. Coli (кишечная палочка), - и обладает высоким флокулирующим действием при очистке нефтесодержащих сточных вод. Имея более высокую гидрофобность, благодаря присутствию фосфатных анионов, сополимер превосходит соответствующий

хлорид равной мол. м. по флокулирующей способности.

Тройные сополимеры получают взаимодействием ПГМГ с величиной ,04-0,18 дл/г с эпихлоргидрином и едким натром и

последующим добавлением необходимого количества ортофосфорной кислоты. Варьируя количество добавленного зпихлоргид- рина, получают тройные сополимеры с различным содержанием звеньев эпихлоргидрина (С - звено).

Сополимер получают обычно в форме водных растворов или пасты, содержащей 35-40% основного вещества, он хорошо растворим в воде и спирте.

П р и м е р 1. 35,6 г (0,2 г-моль) гидрохлорида ПГМГ с вязкостью ,05 дл/г (везде tj измеряли в водном растворе NaCl 0,1 N) растворяют в 70 мл горячей воды (55°С) при перемешивании. Полученный

раствор прибавляют по каплям при перемешивании в 500 мл 20%-ного водного раствора едкого натра (избыток щелочи). Всплывающее на поверхность раствора основание ПГМГ собирают, отжимают от раствора щелочи, быстро промывают 200 мл холодной воды (450 мл), сушат до постоянного веса и получают 24 г (выход 85,1%) основания ПГМГ с величиной ,05 дл/г.

Протекающая реакция может быть представлена уравнением

{(CH: KH-C-KH}n+NaOH-

-+{№6KH-C-)W n+n№Cl К2ОН

14,1 (0,1 г-моль) основания ПГМГ смешивают с 50 мл воды и к смеси прибавляют 6,13 мл (10,4 г, 0,09 г-моль) 85%-ной ортофосфор- ной кислоты, при этом выделяется тепло, смесь перемешивают, давая ей остыть до 20°С. В результате реакции, идущей по схеме

flCH KH-C-HH-J+HjPO fiCH -HH- . ШН

-сЧш$сн1уш-с-нн- ВДН йаНгРо;

получают сополимер дигидрофосфата (В) и основания (А) гексаметиленгуанидина состава А/В 10:90 с величиной ,05 дл/г.

Данные элементного анализа сополимера приведены в табл. 1.

П р и м.е р 2. Осуществляют по примеру 1 за исключением того, что используют основание ПГМГ с rj 0,05 дл/г и мольное соотношение основания ПГМГ/НзР04 0,10:0,01.

Получают сополимер дигидрофосфата и основания гексаметиленгуанидина состава А/В 90:10 с величиной ,05 дл/г.

Данные анализа состава сополимера приведены в табл. 1.

. П р и м е р 3. Осуществляют по примеру 1 за исключением того, что используют основание ПГМГ с величиной rj 0,18 дл/г и мольное соотношение основания ПГМГ/НзРО Н), 10:0,05. Полученный сополимер дигидрофосфата и основания гексаметиленгуанидина имеет состав А/В 50:50 с величиной ,18 дл/г.

Данные элементного анализа представлены в табл,1.

, П р и м е р 4. 35,6 г (0,2 г-моль) гидрохлорида ПГМГ с величиной 0,18 дл /г растворяют в 72 мл воды при 50-60°С при перемешивании. К раствору прибавляют 12.3 мл (0,18 г-моль) 85%-ной ортофосфор- ной кислоты, смесь оставляют охлаждаться . до20°С.

Выделяют сополимер гидрохлорида (А) и дигидрофосфата (В) гексаметиленгуанидина состава А/В 10:90 с величиной ,18 дл/г. Сополимер образуется по схеме

f(CHj)6KHCHHJ-t013HjPOll- .KHjCl

-4«вд,

даМсиннм-зд

НВД1 NHfHiPOu

Данные элементного анализа представлены в табл.1.

П р и м е р 5. Осуществляют по примеру 4 за исключением того, что используют гидрохлорид ПГМГ с т/ 0,05 дл/г и мольное соотношение ПГМГ/НзР04 0,20:0,18. Получают сополимер тидрохлорида и дигидрофосфата гексаметиленгуанидина состава А/В 10:90 с величиной ,05 дл/г.

Данные элементного состава сополимера приведены в табл. 1.

Пример 6. Осуществляют по примеру 4 за исключением того, что используют ПГМГ с ij 0,18 дл/г и мольное соотношение ПГМГ/НзР04 0,Ю:0,01. Выделяют сополимер гидрохлорида и дигидрофосфата гексаметиленгуанидина состава А/В 90:10 с rj 0,18 дл/г. Элементный состав приведен в табл. 1.

П р и м е р 7. Осуществляют по примеру 4 за исключением того, что используют ПГМГ с величиной rj 0,10 дл/г и мольное соотношение ПГМГ/НзР04 0,10:0,05. Выделяют сополимер гидрохлорида и дигидрофосфата гексаметиленгуанидина состава А/В 50:50 с ОД 0,10 дл/г.

Таким образом, характеристическая вязкость меняется в пределах rj 0.05- 1,18 дл/г.

ПримерЗ. Синтез тройного сополимера гидрохлорида (А), дигидрофосфата (В) и эпихлоргидрина (С)

4CKiVM-C-HH-(CHz)6)lH-C-KH- I- f(ffl -HH-C-KH-jvNHt nr Аг ;. xlti

(ОННЯ . &№

СВ

17,7 г (0,1 г-моль) гидрохлорида ПГМГ с 5 величиной 0,02 дл/г растворяют в 30 мл воды, к раствору при 40°С при перемешивании добавляют 0,92 г (0,01 г-моль) эпихлоргидрина (ЭХГ) и раствор 0,4 г (0.01 г-моль) едкого натра в 5 мл воды. Смесь выдерживают при 40-50°С в течение 8ч. Протекающие реакции могут быть представлены следующим образом:

Ш-Ш(СНг)6Им-5Ш(СНг)6|- ШШ Al HH-H2MjB.

{нн-сш(од6}с :,

Кх« -ИШНВ1

К полученному раствору при 20°С прибавляют 5,45 мл (9,22 г, 0,08 г-моль)85%-ной ортофосфорной кислоты и смесь перемешивают еще 2 ч). Выделяют тройной сополимер состава А/В/С 10:80:10 с ft 0,04 дл/г.

Элементный анализ сополимера приведен в табл. 1.

Пример 9. Осуществляют по примеру 8 за исключением того, что используют ПГМГ с ,05 дл/г и мольное соотношение ПГМГ/ЭХГЛЧ3Р04 0,100,04:0,05. Получают тройной сополимер состава А/В/С 10:50:40 с ,20 Дл/г. Элементный анализ представлен в табл. 1.

Пример 10. Осуществляют по примеру 8 за исключением того, что используют ПГМГ 0,10 дл/г и мольное соотношение ПШГ/ЭХГ/Н3Р04 0,10:0,02:0,07. Выделяют тройной сополимер состава А/8/С 10;70;20 с величиной $ 0.30 дл/г. Элементный анализ представлен в табл. 1.

Пример 11. Осуществляют по примеру 8 за исключением того, что используют ПГМГ с ,18 дл/г и мольное соотношение ПГМГ/ЭХГ/НзРО4 0,10:0,01:0,05. Выделяют тройной сополимер состава А/В/С 40:50:10 с $ 0.40 дл/г. Элементный состав представлен в табл. 1.

П р и м е р 12. Осуществляют по примеру 8 за исключением того, что используют ПГМГ с .01 дл/г и мольное соотношение ПГМГ/ЭХГ/Н3РО4 0,10:0,03:0,05. Выделяют тройной сополимер состава А/В/0 20:50:30 с ,04 дл/г. Элементный состав представлен в табл. 1.

Пример 13. Осуществляют по примеру 8 за исключением того, что используют ПГМГ с $ 0,10 дл/г и мольное соотношение ПГМГ/ЭХГ/Н3Р04 0,10:0,03:0,05. Получают тройной сополимер состава А/В/С 20:50:30 с $ 0,40 дл/г.

Элементный состав приведен в табл. 1. В этом случае характеристическая вязкость меняется в пределах 0,04-0,40 дл/г.

Пример 14. Определение антибактериальной активности сополимера солей ал- киленгуанидина проводилось общепринятым методом серийных разведений исследуемых препаратов на жидких питательных средах с использованием мясопептонного бульона (МПБ). Для этого в ряд пробирок помещалось по 2,0 мл МПБ, затем в первую пробирку помещается такое же количество исследуемого препарата определенной концентрации (2500 мкг/мл). Из первой пробирки после тщательного перемешивания 2,0 мл переносится во вторую пробирку и так далее с двухкратным шагом разведения

до 10-й пр.обирки, 11-я пробирка, содержащая 2,0 мл МПБ, является контролем для роста исследуемого микроорганизма (Ps. aeruginosa).

После разведения препарата готовилась суспензия тест-микробов, составляющая нагрузку 510 микробных тел/мл. После закапывания культуры по 0,1 мл в каждую пробирку ряда штатив помещался

0 на инкубацию в течение 18-24 ч в термостат с температурой 37°С. После этого производился учет роста культуры Ps. aeruginosa в пробирках и определялась минимальная задерживающая рост микроорганизмов кон5 центрация исследуемого препарата.

Для определения были взяты препараты, описанные в примерах 1-13.

Результаты определений .представлены в табл. 3.

0 . Аналогичные результаты получены при работе с Е. Coli и Staph. aureus.

Пример 15. В обрабатываемую сточную воду, содержащую нефтепродуктов 38,64 мл/л, взвешенных веществ 69,9 мл/л

5 объемом 1 л при перемешивании в течение 1 мин с градиентом скорости с . вводят 10мг/л коагулянта Al2(S04)3 и 2 мг/л флокулянта-фогуцида при соотношении А:В 50:50 мол. %, и . Далее пере0 мешивают в течение 5 мин с градиентом скорости 170 с ..После окончания перемешивания смесь отстаивают в течение 15 мин и отбирают пробу для анализа. В обработанной воде определяют остаточные содержа5 ния нефтепродуктов и взвешенных веществ, которые составили соответственно 1,35 и 10,4 мг/л.

Пример 16. Способ осуществляется согласно примеру 1. В качестве флокулянта

0 используют сополимер при мол. %, В 50мол. %, иС 40мол. %. Остаточное содержание нефтепродуктов и взвешенных веществ составило 0,54 и 5,2 мг/л соответственно. Для сравнения флокулиру5 ющей активности фогуцида с известными препаратами были проведены определения по методике, описанной в примере 9. Результаты определений представлены в табл. 2.

0 Для сравнения антибактериальной активности предлагаемого вещества с различным содержанием звеньев А, В и С с известными препаратами были проведены лабораторные испытания, результаты кото5 рых представлены в табл. 3.

Аналогичные результаты получены при работе с Staph. aureus и Proteus vulgaris.

Таким образом, результаты экспериментов, представленные в таблицах 1-3, пока- зывают, что предлагаемое вещество с

различным содержанием звеньев А, В и С обладает высокой дезинфицирующей способностью по отношению к условно-патогенной микрофлоре человека по сравнению с известными веществами, а также высокой флокулирующей способностью.

Формула изобретения Сополимер солей алкиленгуанидина формулы f«H-CHi{CHitfMHaffl{i Hi)sJ:.-. ... йн-fk faijpoi, fHHcmWH lc нх-мда-снггде X - СГ или

при , АНО-90 мол. %, В 90-10 мол. % и характеристическая вязкость rf 0,05- 0,18 дл/г,

при С 10-40 мол. %, А 10-40 мол. %, В 50-80 мол. % и характеристическая вязкость ,04-0,4 дл/г в качестве биоцид- ного флокулянта.

Изобретение относится к синтезу биологически активных химических соединений, а именно к синтезу сополимера солей алкиленгуанидина формулы NH-Ci4H(CH7)6HHH-p(CHz)6J- ШШ JAI HH-fyPoJg {-мн-ш(сн7) № Нх-СН2СН-СН Ort ; где ОН при А ТО-90 мол. %, В 90-10 мол. % и характеристическая вязкость ,05-0,18 дл/г; А 10-40 мол. % В 50-80 мол. % при С 10-40 мол. % и $ 0.04-0,4 дл/r. Изобретение может быть использовано в медицине и ветеринарии, при обеззараживании сточных вод, а также во всех отраслях народного хозяйства, где требуются биоцидные препараты. 3 табл. сл С

Таблица 1

Та б л и ц а 2

ТаблицаЗ