Способ получения сополимеров n-винилпирролидона с солями кротоновой кислоты

 

Описывается способ получения сополимеров N-винилпирролидона с солями кротоновой кислоты, состоящий в том, что проводят радиационную полимеризацию смеси N-винилпирролидона и кротоновой кислоты, взятых при соотношении 50-87: 13-50 мол. % соответственно, в водном растворе при концентрации мономеров от 10 до 55 мас.% при рН 8,0-11,5 в присутствии водорастворимой перекиси при содержании перекиси в полимеризуемой смеси 0,3-1,5 мас.%, при температуре полимеризации в рабочем канале 40-50^oС и суммарной дозе радиации 2,0-5,7 Мрад. Способ позволяет осуществлять получение указанных сополимеров в водной среде без использования пожароопасных спиртов. 1 табл.

Изобретение относится к химии и технологии полимеров и позволяет по упрощенной технологии, исключающей использование органических легколетучих, токсичных и пожароопасных растворителей, получать водные растворы сополимеров N-винилпирролидона (ВП) с кротоновой кислотой (КК) общей формулой звеньев: где m = 5-35 мол.%, ММ 15,2-70,6 тыс. Д при ММР (молекулярно-массовое распределение) от 1.7 до 2.1. Такие сополимеры являются полимерами-носителями различных биологически активных веществ, использующимися в отечественной фармацевтике.

Изобретение может быть использовано в медицинской промышленности при производстве антисептического средства КАТАПОЛ, а также в медицине, ветеринарии, рыбоперерабатывающей и пищевой промышленности.

Известен способ получения сополимеров N-винилпирролидона с кротоновой кислотой с указанными выше характеристиками (СОЛОВСКИЙ М.В. и др. Радиационная сополимеризация N-винилпирролидона с кротоновой кислотой. Химия высоких энергий. - Т. 21. - 2. - С. 143-147). Сополимеры были получены с использованием метода радиационного инициирования по технологии, содержащей следующую совокупность существенных признаков: 1. Вакуумированный и ампулированный раствор мономеров - N-винилпирролидона и кротоновой кислоты в органическом растворителе (этанол, изопропанол) облучают при дозах 20000-45000 Гр при отношении мономеров в мол. % 60-85: 15-40.

2. Облучают растворы с суммарной концентрацией мономеров 1-5 мол./л, то есть 10-50 мас.% растворы.

3. Температура облучения (рабочая температура канала) 320 К или 50^oС.

Облучение ведут на установке МРХ-γ-20 с мощностью дозы γ-облучения ⁶⁰Со J=0,28 Гр/с. Выход 93-98% не зависит от концентрации и соотношения мономеров в исходной смеси в интервале концентраций от 1-5 мол.% и от природы растворителя.

Выход сополимеров с содержанием КК 10-20 мол.% не менее 86-93 мас.%.

Основным недостатком известного способа является необходимость использования значительных количеств органических низкокипящих пожароопасных спиртов, которые после синтеза необходимо отделить и утилизовать без загрязнения окружающей среды, что требует значительных расходов энергии и больших затрат для соблюдения необходимых требований техники безопасности.

Задачей предлагаемого изобретения являлось создание способа получения сополимеров N-винилпирролидона с солями кротоновой кислоты в водных растворах с сохранением всех вышеуказанных характеристик сополимеров.

Эта задача решается следующей совокупностью существенных признаков: 1. Проводят радиационную сополимеризацию водных растворов N-винилпирролидона с кротоновой кислотой при рН 8.0-11.5.

2. Полимеризацию ведут при соотношении мономеров (N-винилпирролидона : кротоновой кислоты) в мол.% 50-87:13-50.

3. Сополимеризацию проводят в присутствии водорастворимой перекиси, например перекиси водорода, при содержании перекиси в полимеризуемой смеси 0.3-1.5 мас.%.

4. Облучают растворы мономеров при их концентрации от 10 до 55 мас.%.

5. Температура полимеризации 40-50^oС в рабочем канале.

6. Суммарная доза радиации 2.0-5.7 Мрад.

Облучение ведут на установке НРХ-γ-20 с мощностью дозы γ-облучения ⁶⁰Со J= 0.28 Гр/с. ММ образовавшегося сополимера так же, как и для продукта, полученного по способу-прототипу, соответствуют требованиям Фармакопеи, то есть находятся в интервале 10000-60000 Да, при этом ММР находится в интервале 1.2-1.8, что практически исключает возможность получения значительного количества фракций с высокой ММ.

Отличительными признаками заявленного способа являются признаки 1 и 3. Анализ известного уровня техники показал известность радиационной полимеризации ВП с КК в водных растворах (МУНИХЕС В.М. и др. О влиянии реакции гидролиза и алкоголиза на радиационную сополимеризацию N-винилпирролидона с кротоновой кислотой. - Высокомолек. соед. Б. - 1988. - Т. 30. - 9. - С. 675-677).

Однако при этом в случае кислой среды активно проходит реакция гидролиза ВП. Переход к сополимеризации ВП с натриевой солью КК обеспечил стабильность ВП в процессе сополимеризации (КИРЮХИН Д.П. др. Радиационная сополимеризация N-винилпирролидона с солями ненасыщенных карбоновых кислот. Доклады АН СССР. - 1991. - Т. 319. - 3. - С. 653-655).

Однако при этом оказалось возможным получать сополимеры только с ММ 200000-500000 Да, что делает их непригодными для применения в медицинских целях в качестве полимеров-носителей биологически активных веществ, которые предназначены для введения в ткани организма и к которым предъявляются очень жесткие требования по величинам ММ.

Введение в состав для радиационной полимеризации водорастворимой перекиси неожиданно обеспечило воспроизводимое достижение необходимых по Фармакопее величин ММ, а наличие узких ММР обеспечило достаточную однородность сополимеров по величинам ММ, что гарантирует безопасность препарата.

Введение в водный мономерный раствор водорастворимой перекиси противоречило всей предыдущей практике радиационной полимеризации, когда обязательным условием было обезгаживание раствора, то есть удаление даже следов кислорода, и вакуумирование реакционной смеси. Введение перекиси не только позволило в укрупненном масштабе наладить получение сополимеров ВП с КК, но и значительно упростить процесс и уменьшить себестоимость за счет исключения целого ряда операций, таких как замораживание, вакуумирование и размораживание, каждая из которых требует значительных затрат энергии.

Неочевидность этого отличительного признака и достигаемого с его помощью эффекта придает способу в целом соответствие такому важному условию охраноспособности, как "изобретательский уровень". Для подтверждения соответствия заявленного решения условию "промышленная применимость", а также для лучшего понимания сущности изобретения приводим примеры конкретной реализации способа, которые не могут полностью исчерпать сущность нового решения.

В стеклянный флакон, снабженный резиновой пробкой с навинчивающимся металлическим колпачком или пластиковой крышкой с резиновой прокладкой помещают навеску кротоновой кислоты, которую растворяют в определенном количестве воды, затем добавляют расчетное количество 10-15 мас.% водного раствора NаОН до рН 8.0-11.5. Затем последовательно добавляют расчетное количество ВП, водорастворимой перекиси (например, 10-15 % перекиси водорода). Флакон закрывают и подвергают γ-облучению при комнатной температуре. Полученные сополимеры выделяют лиофильной сушкой или при нагревании в термостате при 100-110^oС после очистки диализом. Полученные продукты анализируют по составу, величинам ММ, которую определяют вискозиметрически, ММР определяют методом гельхроматографии.

Данные по примерам 1-23 приведены в виде таблицы.

Формула изобретения

Способ получения сополимеров N-винилпирролидона с солями кротоновой кислоты, состоящий в том, что проводят радиационную полимеризацию смеси N-винилпирролидона и кротоновой кислоты, взятых при соотношении 50-87: 13-50 мол. % соответственно, в водном растворе при концентрации мономеров от 10 до 55 мас. % при рН 8,0-11,5 в присутствии водорастворимой перекиси при содержании перекиси в полимеризуемой смеси 0,3-1,5 мас. %, при температуре полимеризации в рабочем канале 40-50^oС и суммарной дозе радиации 2,0-5,7 Мрад.

РИСУНКИ

Рисунок 1