СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОКСИЛЬНОГО КАТИОНИТА Советский патент 1996 года по МПК C08F220/06 C08J5/20 C08F220/06 C08F220/20 

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, конкретно к получению сшитых сополимеров (мет)акриловой кислоты со сшивающим агентом - диметакрилатом этиленгликоля, обладающих свойствами слабокислотных катионитов, и может найти использование при создании сорбентов для выделения биологически активных веществ (БАВ).

Целью изобретения является увеличение коэффициентов диффузии БАВ средних молекулярных масс для карбоксильного катионита при сохранении высоких значений емкости сорбции и обратимости сорбции.

Указанная цель достигается способом получения карбоксильного катионита, который характеризуется следующей совокупностью существенных признаков: проводят радикальную сополимеризацию акриловой кислоты с диметакрилатом этиленгликоля в 20 45%-ном водном растворе уксусной кислоты; концентрация акриловой кислоты 22,8 24,6 мас. а сшивающего агента 5,4 7,2 мас. для снижения зависимости коэффициента набухания от величины рН внешнего раствора, т.е. повышения рабочего интервала рН дополнительно в мономерную смесь вводят метакриловую кислоту при следующих концентрациях мономеров, мас.

Акриловая кислота 17,1 21,9
Метакриловая кислота 2,3 6,2
Диметакрилат этиленгликоля 5,4 7,2.

Таким образом, отличительные признаки в совокупности с ограничительными позволили реализовать способ получения карбоксильных катионитов с увеличенными коэффициентами диффузии БАВ со средними молекулярными массами.

П р и м е р. В ампулу емкостью 0,5 л, предварительно наполненную сухим азотом, помещают 93,6 г акриловой кислоты (22,8% от суммарной массы), 29,4 г диметакрилатэтиленгликоля (7,2%) и 281,8 мл 30%-ного раствора уксусной кислоты (70%).

Реакционную смесь насыщают азотом в течение 20 мин. Затем вводят 0,60 г персульфата аммония и 0,54 г аскорбиновой кислоты (0,50% от суммарной массы мономеров). Раствор гомогенизируют при 20^oС в термостате. После окончания экзотермической реакции ампулу прогревают при 80 ± 5^oС 1 ч.

Образовавшийся сшитый сополимер выгружают из ампулы, измельчают на гранулы размером 200-350 мкм, промывают водой, этанолом, водой, 0,5 н. раствором NaOH, водой, 1 н. раствором HCl и водой до нейтральной реакции. Продукт сушат при 40^oС в вакууме (1 мм рт.ст.). Выход 122,5 г, т.е. 99,6 от расчетного.

Емкость сорбции по иону Na⁺(E_Na+) 10,3 мг-экв/г. Коэффициент набухания в воде при рН 3 и рН 12,5 соответственно 4,8 и 22.

Емкость сорбции по рубомицину С 760 мг/г (ММ рубомицина С 564), десорбция 100% коэффициент диффузии D 4,8•10^-7 см²/с. Степень концентрации при элюции η== V_вход/V_выход 50 (степень концентрирования определяется как отношение объема сорбата к объему элюата). Среднее время сорбции 20 с.

Все данные по примерам 1 10 представлены в таблице.

Анализ данных таблицы позволяет сделать следующие выводы. Способ позволяет получать карбоксильный катионит, характеризующийся увеличенным коэффициентом диффузии БАВ средних молекулярных масс (2,1-4,8)•10^-7 см²/с при коэффициенте диффузии D 0,7•10^-7 для катионита, полученного по способу-прототипу, и катионита базового аналога. При этом сохраняется высокий уровень емкости сорбции и обратимости сорбции.

Среднее время сорбции-десорбции у целевых катионитов составляет 2,0-29,3 с, тогда как для известных аналогов это время существенно выше 280-340 с. Снижение времени сорбции-десорбции позволяет сократить время проведения эксперимента, что является существенным при выделении лабильных БАВ.

Сополимеры на основе акриловой кислоты и диметакрилата этиленгликоля и смеси акриловой и метакриловой кислот и диметакрилата этиленгликоля приводят при одних и тех же суммарных концентрациях к получению целевых компонентов с аналогичными свойствами.

Дополнительным преимуществом карбоксильных катионитов, полученных предлагаемым способом, является большая степень концентрирования элюата по сравнению с аналогичной характеристикой известных катионитов (40-50 и 10-15 соответственно).

Концентрация сшивающего агента заявлена в интервале 5,4-7,2% Снижение ее до 4,0-4,5% приводит к получению гелевых сорбентов с малой обратимостью сорбции.

Повышение до 7,8-8,0% приводит к расслоению исходной мономерной смеси.

Концентрация непредельной кислоты заявлена в интервале 22,8-24,6
Уменьшение концентрации до 20-21% приводит к расслоению исходной мономерной смеси из-за нерастворимости сшивающего агента.

Увеличение концентрации кислоты до 25-27% приводит к получению гелевых сорбентов с малой обратимостью сорбции.

Если в качестве непредельной кислоты заявлена смесь акриловой и метакриловой кислот, то при сохранении суммарной концентрации в интервале 22,8-24,6 концентрация метакриловой кислоты ограничена интервалом 2,8-6,2
Снижение концентрации метакриловой кислоты до 1,5% резко увеличивает коэффициент набухания при рН 12,5.

Повышение концентрации до 17.1% сопровождается уменьшением коэффициента диффузии.

Концентрация уксусной кислоты заявлена в интервале 20-45% Этот диапазон с одной стороны ограничен малой растворимостью диметакрилата этиленгликоля, при концентрации 48-50% образуются гелевые сорбенты с низкой обратимостью сорбции. ТТТ1

Использование: создание сорбентов для выделения биологически активных веществ. Сущность изобретения: радикальная полимеризация непредельной кислоты из ряда акриловая кислота или смесь акриловой и метакриловой кислот при соотношении 1:3-8,9 с диметакрилатом этиленгликоля в водных растворах уксусной кислоты. Соотношение ингредиентов, мас.%: непредельная кислота 22,8-24,6, сшивающий агент 5,4-7,2; 20-45%-ный водный раствор уксусной кислоты до 100. 1 табл.

Способ получения карбоксильного катионита путем радикальной сополимеризации непредельной монокарбоновой кислоты с диметакрилатом этиленгликоля в водном 20 45% -ном растворе уксусной кислоты в присутствии окислительно-восстановительной инициирующей системы, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициентов диффузии биологически активных веществ средних молекулярных масс, в качестве непредельной монокарбоновой кислоты используют смесь акриловой и метакриловой кислот при их массовом соотношении 1:(3 8,9) или акриловую кислоту при следующих соотношениях ингредиентов, мас.

Непредельная кислота 22,8 24,6
Диметакрилат этиленгликоля 5,4 7,2
Раствор уксусной кислоты Остальное (до 100)