Сшитые гели на основе хитозана Советский патент 1981 года по МПК C08B37/08 B01J1/04 

1

Изобретение относится ,к химии высокомолекулярных соединений, конкретно к сшитым гелям на основе хитрзана

Сшитые гели на основе хитозана или на основе.его производных находят применение в качестве носителей для различных видов хроматографии (ионообменной, хелатной, биоспецифической и др.) и для иммобилизации биомо.йёкул {1) .

Известны сшитые гели на- основе хитозана, которые образуются, например, при деацилировании предварительно сшитого хитина 2.

Известны также гели на основе хитозана, получаемые сшиванием его в растворе диальдегидами с последующим восстановлением боргидридом натрия (3. Полученный блок геля подвергают дроблению на небольшие кусочки для получения хроматографических носителей.

Недостатками перечисленных носителей является неправильная форМа частиц. Кроме того, способы их получения многостадийны. Дробленный материал, имеющий неправильную форму гранул, не является оптимальным в

качестве хроматографическо о сорбента, -так как не позволяет обеспечивать равномерное сопротивление потоку жидкости в колонке с таким сорбентом, а это сказывается на зффективности

хроматографического процесса в целом, снижает его разрешающую способность. Кроме того, в сухом виде частицы неправильной формы сильнее электризуются (нежелательное накапливание статического электричества) и сильнее

подвержены абразивнетлу износу во время таких операций, как пересыпание, фасование, затаривание и т.д., что ведет к потере продукта.

Целью изобретенияявляется получение новых сшитых гелей на основе хитозана с повшпенной стабильностью в широком диапазоне рН, приготовляемых в виде сферических гранул и используемьах в качестве хроматографических сорбентов.

в соответствии с предлагаемьм изобретением указанная цель достига30ется новой структурой сшитых гелей на основе хитоэана общей формуле , .-XfL... т СНгОН в снгонт , - CONH-AC NHCO-CONH Ar-NHCO CHiCHOH-AtirCHOHCHjCHjCHOHCH -CHiCHOH-O-A1kCHOHCHi-Cfl CHOH-0-Ar O-CHOHCRj0 :. 0 0 Ц-А1кЖ-АР- / .0 0 M-tt алкилен состава Ar - арилен, отвечающий одной из формул - СбН.-, q,H, (сн5)-с Н4-сН ,-СбН4-С Н4-,-СйН4С(СНз)2 -CfiH -, И получаемых в одну стадию сразу в виде сферических гранул. Сферически гранулированные сшиты гели на основе хитозана указанной выше общей формулы получают путем сшивания хитозана или его соли в водном или водно-органическом раст воре с помощью бифункционального агента при одновременном диспергиро вании в среде не смешивающейся с раствором полимера жидкости при в течение 0,5-24 ч. В качестве бифункциональных аге тов используют соединения общей фо мулы и X-Ar-Y, где АС и А имеют вышеприведенные значения,X и представляют собой диизоцианаты (а фатические и ароматические), бисэпоксиды (алифатические и ароматические) , эпигалоидгидрины, диглици ные эфиры (алифатические и аромати ческие) , бис-малеимиды (алифатичес кие и ароматические) . ди-оксисукцй мидные зфиры дикарбоновых кислот (ал фатических и ароматических)j дикар.боновые кислоты (али атические и ароматические) с водорастворимыми карбодиимидами, В качестве иcпepcиoннoй среды и пользуют различные масла (вазелино вое, трансформаторное, растительно и др.) или кремнийорганические жид кости (например, полисилоксановые жидкости). Реакции поперечной сшивки провоят при значениях рН, обеспечивающих присутствие хитозана или его соли в растворенном состоянии, причем возможно применение добавок, изменяющих реологические свойства раствора полимера, например солей или хаотропных агентов. Бифункциональный сшивающий агент вводят в раствор полимера либо непосредственно, либо в смешивающемся с водой органическом растворителе, например диметилформамиде, диоксане, диметилсульфоксиде и др. Температура процесса определяется реакционной способностью конкретного бифункционального агента. Ограничения накладываются температурами кипения используеких жидкостей. Степень сшивки полимера в Зависимости от назначения сорбента может находится в широких пределах : от. долей до 100% по отношению к количеству аминогрупп хитозана (в молях;. Ниже приводятся примеры конкрет-т ных сферически гранулированных сшитых гелей на основе хитозана. Примеры 1-20. Готовят раствор хитозана в водной кислоте (примеры 1, 7-9, 11-14, 16, 18, 20, таблица) или раствор соли хитозана в воде (примеры 2,3,5,10,15,17,19, таблица) или водной кислоте (примеры 4-6, табл.1), к которому добавляют бифункциональный агент (примеры 1-3,7-13, таблица), или его раствор в сме1иивающемся с водой органическом ррастворителе (примеры 4-6, 14-20, таблица) и тщательно перемешивают реакционную массу. Гомогенизированную реакционную смесь при перемешивании вводят в дисперсионную среду и перемешивают дисперсию в течение 0,5-24 ч при . Полученные гранулы отфильтровывают, промывают и сушат. Конкретные уело- ВИЯ реакции, а также тип сшивающего агента Приведены в таблице. Эффективность применения предлагаемых сферически гранулированных сшитых гелей на основе хитозана в качестве хроматографических сорбентов подтверждается на примерах разделения смесей нуклеотидов, очистки белка и полисахарида. А. Разделение смеси нуклеотидов на колонке со сферически гранулированным сшитым гелем на основе хито-. зана.. На колонку (Б.вО мм) с сорбентом (см. таблицу) в НС1-форме наносят 18,0 ОЕ смеси нуклеотидов : гуанозин-фосфата, уридин-фосфата и цитидин-4осфата. Колонку промывают.водой (20 мл), а линейным градиен- . том от О до 0,1 н . НС 1 (рН 1), регистрируя выход продуктов с колонки при 254 им. Наблюдают выход трех (Неперекрывающихся пиков : 1(6,8 ОЕ)

11(6,6 ОЕ) и 111(4,4 ОЕ). УФ-спектры позволяют идентифицировать вещества пиков : 1 - цит 1дин-фосфат, 11 гуанозин-фосфат, ill - уридин-фосфат

Б. Освобождение эдестина от хлорогеновой кислоты.

На колонку (10x100 мм) с сорбентом (пример 4, таблица), уравновешенным буфером : 0,01 М Ыа-фосфат-1, ОМ мочевина (рН 8,1) наносят раствор препарата эдестина, выделенного из конопли и содержащего в качестве трудноотделимой примеси хлорогеновую кислоту. Количество белка, нанесённого на колонку, по данным аминокислотного анализа, составляет 5,0 мг. Колонку промывают исходным буфером (25 мл), а затем градиентом NaCe от О до 2 М на фоне исходного буфера, регистрируя выход продуктов с колонки при 280 нм. Наблюдаиот последовательный выход двух неперекрывающихся пиков 1 и -М . Выход белка (пик 1), освобожденного от хлорогеновой кислоты (пик. -11 ), составляет 4,8 мг. Его УФ-спектр показывает 5 отсутствие примеси.

В. Очистка декстрана от примеси фенола.

На колонку (15x480 мм) с сообентом (пример 18, таблица) НСв-форма наносят раствор декстрана

(Pharmacia Швеция/, загрязненного в ходе экспериментальной работы ; фенолом. Промывают колонку 0,01 и.

нее (рН 2) со скоростью 10 мл/ч, .ре гйстрируя выход продуктов с колонки. при 206 нм. в объеме от 13 до 19 мл элюируется декстран, а в объеме от 52 до 59 мг - фенол. Декстран, находящийся в растворе, извлекают лиофильной сушкой. Выход 47 мг.

о

CM

tn «. fc «)

IN i-l

о

ю

1Л|

: «

чр.

%

о

01

о 00

S T OO

о cSi

о го п

ч

о

о

о гч

ю ю

о

ъ

о

о г

о

1Г

fO

N

«

н$

S8

« н

3S

в

со

VO

о 1

Ч

1Л

о о

о гч

О

о

in.

in

in

о in

inF-l

h

fMn

II

II

fN

ON

fn

Г

о «n

vo

N

0)

о

X

(0

.

ю

к

о

Q

in ръ

00

чо

о

о

о

о

о rv

VO

in

о о

.о

о

VC

VO M I lif lif °

00

in

ГЧ

X 10

H

5

vo

00

in ffi -. 35 Как видно из приведенных пример сшитые гели на основе хитозана, по лученные согласно предлагаемому из ретению, названные авторами ХИТО ГЕЛИ , обладают следующими положи тельными качествами : 1)они химически устойчивы в ши роком диапазоне рН (от О до 14); 2)хорошо набухают в водной сре что создает благоприятные условия проникновения макромолекул в поры геля; 3)сферическая форма гранул обе печивает равномерные потоки жидкой фазы через колонки с этими сорбентами, а в сухом виде абразивный из нос частиц минимален; 4)широкий ассортимент сшивающих группировок позволяет выбрать наиболее подходящую химическую стр туру матрицы геля для решения конкретных задач по хроматографическому разделению веществ. Формула изобретения Сшитые гели на основе хитозана общей формулы CHjOH .ц ...-о-Кон Л. о- jr Л-(f° - CONH-Alk-NncO-,-CONn-ArNHCO-, -сн снон-лек-снонси. -CH CHOH-Ar-CHOHCMi-, - :нгснонсна-, -cn,jCHOHO-Aek-O-CHOHCHj,-, -СН СНОНo-AfO-снонсНгг-Ч° ° I N-AtV-N 3 N-AV-N gk - алкилен состава С„- С. - арилен, отвечающий из формул - С5Н4-, СвН,(СН,)-,-С Н4СН -С Нд-, , (,-СеЧ4естве сферически гранулированных тографических сорбентов . Источники информации, ятые во внимание при экспертизе .Плиско Б.А. и др. Хитин и его ческие превращения. Успехи хи1977, т.46, 8, с. 1470. .Патент Японии 39322, 13(9) F 1, опублик. 1971 (Chem r, т.76, 100682 m). .Hasri M. Химическая модификанерастворимых полимеров Для нерых целей. Polymer Prepr., 1975, ,. 2, с.70 (прототип).