Способ получения макросетчатыхпОлиМЕРОВ СТиРОлА Советский патент 1981 года по МПК C08F212/14 C08J5/20 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАКРОСЕТЧАТЫХ ПОЛИМЕРОВ СТИРОЛА

1

Изобретение относится к синтезу СШИТЫХ полимеров, а точнее к синтезу трехмерных полимеров стирола, обладающих развитой пористой структурой .

Пористые полимеры стирола могут быть использованы в качестве сорбентов для хроматографических процессов и 6 качестве носителя для иммобилизации ферментов.

Известен способ получения макропористых полимеров стирола, заключающийся в проведении реакции сополимеризации стирола с 20-40% дивинкпбензола в углеводородах, спиртах или толуоле. В з ависимости от условий реакции сополимериэации объем макропористых сополимеров стирола меняется в пределах 0,1-1,5 , а диаметр пор может достигать 10000 А 1.

Известен также способ получения пористых полистирольных структур, заключающийся в проведении сополимеризации стирола с дивинилбензолом внутри пористой матрицы 2.

Недостаток макропористых сополимеров стирола независИ1 ю от способа их получения состоит в том, что структура этих сополимеров представляет собой сильно сшитые образования, разделенные друг от друга порами и каналами. При этом лишь незначительная часть внутренней поверхности доступна для белковых молекул и низкомолекулярных полимеров.

Известен способ получения макросетчатых полимеров стирола сшиванием цепей полистирола в растворе би0функциональными соединениями по реакции Фриделя-Крафтса з.

Однако их структура принципиально отличается от структуры макропористых сополимеров стирола. Эти разли5чия объясняются равномерным распределением поперечных мостиков по всему объему полимера, и, следовательно, отсутствием плотно сшитых образований. Поверхность макросет

0 чатых подшмеров достигает 1000 м /г, суммарный объем пор 0,6-0,8 см/г. При этом весь объем полимера доступен для низкомолекулярных веществ. Однако размер пор макросетчатых

5 полимеров стирола не превышает 300 А, причем доля крупных пор очень мала, что часто яаляется недостаточным для использования подобных структур в качестве носителео для

0 иммобилизации фермонтов, окруженных В водных растворах гидратнсй оболочкой, а также в качестве сорбентов для хроматографии высокомолекулярных соединений. Сравнительно узкие пары препятствуют удобному расположению иммобилизованного фермента на внутренней поверхности носителя, что может затруднять транспорт субстрата и продуктов реакции вблизи активного центра связанного фермента. Цель изобретения - получение носителей для иммобилизации ферментов , создающих возможность повьшения активности иммобилизованных ферментов. Цель достигается тем, что реакцию сшивания проводят в присутствии неорганических солей, выбранных из гру пы, содержащей NaCI, КС I , CaCO-j.co степенью дисперсности частиц 1000 К 1 мкм при объемном соотношении неорганическая соль:полистирол, равном 0,25:1-1:1. Эти соли удаляются из образовавшегося в процессе реакции трехмерного полимера промывкой водой или разбавленными кислотами. При этом тот объем, который занимал в исходной смеси реагентов инертный, наполнитель, превращается в конечном полимере в пустоты. Размер этих пус тот можно легко регулировать,исполь зуя наполнитель различной степени дисперсности: от 1000 до 1 /(, а суммарный объем пор - количеством наполнителя. Пример. 10,4 г (0,1 моль) полистирола и 0,875 г (0,005 моль) п-ксилилендихлорида растворяют в 80 МП сухого дихлорэтана.К раствору при перемешивании добавляют 80 мл NaCI с размером частиц /«. При температуре - к полученной взвеси добавляют 2,6 г (0,01 моль) SiCl4. Смесь нагревают в течение 10 ч при 80 С, предохраняя от влаги воздуха. Образовавшийся гель дробят, промывают ацетоном, смесями ацетона с 0,5 н HCI, 0,5 н HCI, водой до отсутствия ионов хлора в промывных водах и высушивают. Суммарный объем пор полимеров 0,3 см/г. Пример 2. К раствору 10,4 (ОД моль) полистирола и 2,51 г (0,01 моль) 4,4- бис-хлорметилдифенила в 80 мл тетрахлорэтана добавля 40 мл KCI с размерами частиц 1000 А Смесь тщательно перемешивают,охлаждают до -15°С и добавляют 0,52 г (0,002 моль) SnCI. Смесь нагревают 6 ч при . Образующийся гель об, рабатывают аналогично примеру 1. Су марный объем пор полимера 0,41 CMV диаметр пор до 800 А. Пример 3. Краствору 20,4 (0,1 моль) полистирола и 6,09 г (0,03 моль) хлорангидрида терефтале вой кислоты в 50 мл нитробензола до бавляю 30 мл КС I с размером частиц 10000 А. тщательно перемепгивают и добавляют 8,01 г (0,06 моль) А1СЦ в 10 мл нитробензола. Смесь нагревшот при 8 ч. Образовавшийся гель обрабатывают, как в примере 1. Суммарный объем пор полимера 0,5 CMVr. Пример 4. К раствору 10,4 (0,61 моль) полистирола и 2,79 г (0,01 моль) хлорангидрида дифенилдикарбоновой кислоты в 50. мл нитробензола добавляют 40 измельченного СаСО с размером частиц около l Смесь тщательно перемешивают и добавляют 2,67 г (0,02 моль) AICI в 30 мл нитробензола. Смесь нагревают при в течение 8 ч. Образовавшийся гель дробят, промывают ацетоном, смесями ацетона с 0,5 н , смесями ацетона с 0,5 нНС1, 0,5 н HCI, 0,5 н СНзСООН, водой до отсутствия ионов хлора и высушивают. Суммарный объем пор полимера 0,3 см/г. Пример 5. К .раствору 20,4 г (0,1 моль) полистирола и 4,02 г (0,05 моль) монохлордиметилового эфира в ВО мл дихлорэтана добавляют 80 мл NaCI с размером частиц 1000 А. Смесь тщательно перемешивают,охлаждают до -15° и добавляют 13 г (0,05 моль) SnCI. Смесь нагревают в течение 10 ч при . Образовавшийся гель обрабатывают как в примере 1. Суммарный объем пор полимера 1., диаметр пор до 1000 А. Пример 6. По примеру 5, с использованием 20 мл fJaCJ. Суммарный объем пор полимера составляет 0,7 CMVr, диаметр пор - до 1000 А. Пример 7. По. примеру 5, в 250 мл дихлорэтана. Суммарный объем пор полимера составляет 2,0 . .Пример 8, По примеру 5, с использованием NaCI с размером частиц от 1000 А до 1 Суммарный объем пор полимера составляет 1.6CMVr, диаметр пор - до 1/1Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить суммарный объем пор макросетчатых полимеров стирола до 1,5-2 , а размер пор до 1, что обеспечивает высокую эффективность использования этих полимеров, например в афинной хро;матографии. Наличие очень крупных teop обуславливает хорошую проницаемость таких полимеров для высокомолекулярных ферментов, а отсутствие сильносшитых областей в самых макросетчатых полимерах делает проницаемым для низкомолекулярного субстрата весь объем полимера. В таблице приведены данные по исследованию свойств пенициллинамидогидролазы КФ 3.5.1.11 из E-coli, иммобилизованной как на известном полимере так и на полимерах/полученных предлагаемом способом.

Активность препаратов иммобилизованного фермента определяют по скорости гидролиза L-М-фенацетилфенилглицина и выражают в мкмолях свободного L-фенилглицина, обраэукнцегося под действием 1 мг связанного белка в течение 1 ч. В качестве субстрата используют рацемический N-фенацетилглицин. Фермент анантиоселективно гидролизуют при этом только L-изомер. Приведенные в таблице полимеры получают сшиванием растворенного юлистирола монохлордиметиловым эфиром (степень сшивки всех полимеров 66%). В качестве инертных добавок используют различное количество MaCi

Из данных, приведенных в тйблицё, следует, что использование полимеров , полученных согласно предлагаемому способу, позволяет в 2 разГа увеличить как общую активность препаратов иммобилизованной пенициллинамидогидролазы, так и процент сохранения ее активности при иммобилизации. Повышение удельной активности фермента с увеличением пористости носителя позволит использовать носители предлагаемого типа для иммобилизации ферментов, особенно в случае проведение ферментативных реакций в водно-органических средах.

10

Формула изобретения

Способ получения макросетчатых полимеров стирола путем сшивакия полистирола в среде органического

5 растворителя бифункциональными соединениями по реакции Фриделя-Крафтса,

отличающийся тем,

что, с целью получения носителей для иммобилизации ферментов, создающих

0 возможность повышения активности иммобилизованных ферментов, сшивание полистирола осуществляют в присутствии неорганических солей, выбранных из группы, содержащей NaCI,KCI, СаСО-} , со степенью дисперсности

5 частиц 1000 А - 1 мкм при объемном соотношении неорганическая соль:полистирол, равном 0,25:1-1:1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

849122, кл. 2(6) Р, опублик. 21.09.60.

5

3.Авторское свидетельство СССР № 299165, кл. С 08 f 7/04,12.09.69 (прототип).