Способ получения амида карбоксиметилцеллюлозы


 


Владельцы патента RU 2420539:

Учреждение Российской академии наук Институт высокомолекулярных соединений РАН (RU)

Способ относится к получению водорастворимого эфира целлюлозы, содержащего карбоксиметильные и амидные группы. Способ включает обработку целлюлозы 30%-ным водным раствором щелочи в среде изопропилового спирта, с последующим добавлением при перемешивании алкилирующего агента. В качестве алкилируюшего агента используют амид монохлоруксусной кислоты. Смесь целлюлозы и амида монохлоруксусной кислоты выдерживают в течение 2-5 часов при температуре 55°С. Полученный волокнистый продукт промывают 70%-ным водным раствором этилового спирта до нейтральной реакции промывных вод и сушат при температуре 70°С. Способ прост в исполнении. Синтез осуществляют в одну стадию, без использования токсичных веществ. Введение амидных групп в эфир целлюлозы приводит к повышению термо-, солестойкости по сравнению с карбоксиметицеллюлозой, изменению сорбционной способности по отношению к ионам поливалентных металлов. 2 табл.

 

Способ относится к химии производных целлюлозы, а именно к получению водорастворимых эфиров целлюлозы, содержащих карбоксиметильные и амидные группы. Изобретение позволяет получать амиды карбоксиметилцеллюлозы - метоксиамидакарбоксиметилцеллюлозу (МАКМЦ), не изменяя условий синтеза простого эфира целлюлозы - карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), при использовании в качестве алкилирующего агента амида монохлоруксусной кислоты.

Известен способ получения амидов КМЦ при взаимодействии хлорангидрида КМЦ с аминами [Кинстлер О.Б. Синтез амидов КМЦ // Известия АН Латв. ССР. Сер. Хим. 1977. № 6. С.738-742; Сунь-Тун, Деревицкая В.А. Синтез новых производных целлюлозы и других полисахаридов // Высокомолек. соед. 1959. Т.1. № 8. С.1178-1183]. Синтез осуществляют в несколько стадий: синтез КМЦ; получение хлорангидрида КМЦ, при взаимодействии КМЦ с тионилхлоридом [Кинстлер О.Б. Исследование реакции КМЦ и тионилхлорида // Химия древесины. 1976. № 5. С.24-28]; взаимодействие хлорангидрида КМЦ с аминосодержащими соединениями. Полученные продукты содержат в своем составе амидных групп (по содержанию азота) 1-1,4 вес.%.

Существенными и очевидными недостатками способа являются многостадийность процесса, протекание побочных реакций, осуществление синтеза с применением токсичных и пожароопасных органических веществ (диоксан, диметилформамид, ацетон, метиловый спирт, бензол) и в шестикратном избытке амина.

Наиболее близким, по сущности, является способ получения амидов КМЦ с помощью реакции взаимодействия карбоксильных групп карбоксиметилцеллюлозы в кислой форме (НКМЦ) с аминами [Сибикина О.В. Исследование реакции карбоксиметилполисахаридов и их этиловых эфиров с аминами // Журнал прикл. химии. 2004. Т.77. Вып.2. С.268-270]. Способ включает суспендирование активированной щелочью целлюлозы в среде алифатического спирта с последующей обработкой алкилирующим агентом при нагревании и выделением целевого продукта. Поликислоту получают, обрабатывая водные растворы соли карбоксиметилцеллюлозы катионитом КУ 2×8. Реакцию амидирования КМЦ проводят в диоксане при T=100°C в течение 4-16 ч при пятикратном избытке амина. Полученные вещества осаждают и переосаждают этиловым спиртом, ацетоном или их смесями с диэтиловым эфиром из водного раствора щелочи для удаления низкомолекулярных примесей.

Существенными и очевидными недостатками способа являются использование при синтезе и выделении целевого продукта токсичных и пожароопасных органических веществ (диоксан, ацетон), проведение реакции при T=100°C в пятикратном избытке амина, многостадийность синтеза снижает технологичность процесса.

Технической задачей и положительным результатом способа является - получение водорастворимого эфира - метоксиамидокарбоксиметилцеллюлозы с новыми физико-химическими свойствами. Разработанный способ прост в исполнении, синтез осуществляют в одну стадию, без использования токсичных органических веществ. Введение амидных групп в эфир целлюлозы приводит к повышению термо-, солестойкости (по сравнению с карбоксиметицеллюлозой), изменению сорбционной способности по отношению к ионам поливалентных металлов.

Указанная задача и результат достигаются тем, что способ включает суспендирование активированной щелочью целлюлозы в среде алифатического спирта с последующей обработкой алкилирующим агентом при нагревании и выделением целевого продукта, при этом в качестве алкирирующего агента используют амид монохлоруксусной кислоты. Смесь целлюлозы и амида монохлоруксусной кислоты выдерживают в течение 2-5 часов при температуре 55°C. Полученный волокнистый продукт промывают 70%-ным водным раствором этилового спирта или изопропиловым спиртом, до нейтральной реакции промывных вод и сушат при температуре 70°C. Образцы содержат (вес.%):

- карбоксиметильные группы
(по содержанию Na) 4,6-6,0
- амидные группы
(по содержанию N) 0,5-2

Разработанный способ поясняется примерами его реализации.

Пример 1. 15 г коротких волокон льна перемешивают в 200 мл изопропилового спирта. Постепенно при перемешивании добавляют 40 мл 30%-ного водного раствора NaOH. Смесь перемешивают еще один час, после чего в течение 30 минут при перемешивании добавляют 18 г амида монохлоруксусной кислоты. Смесь оставляют на 2 часа при температуре 55°C. По окончании реакции с полученного волокнистого продукта декантируют жидкость, образцы промывают 70%-ным водным раствором этилового спирта или изопропиловым спиртом до нейтральной реакции промывных вод и сушат при температуре 70°C (табл.1). Полученные эфиры содержат карбоксиметильные группы (по содержанию Na) 4,87 (вес.%); амидные группы (по содержанию N) 0,60 (вес.%)

Таблица 1
Условия синтеза МАКМЦ (Na) и их растворимость в воде.
Пример Время реакции, ч Содержание N,% Содержание Na, % CЗ по Na Растворимость в воде, %
Целлюлоза - короткие волокна льна
1 2,0 0.60 4,87 0,41 77,0
2 3,5 0,55 5,13 0,43 73,0
3 5,0 0,50 4,64 0,40 77,0
Целлюлоза - хлопковый линтер
4 2,0 1,30 4,84 0,41 83,0
5 3,5 1,60 5,96 0,53 93,0
6 5,0 0,69 5,60 0,50 82,0

Примеры 2-6. Синтез эфиров осуществляют аналогично примеру 1.

Разработанный способ получения амида карбоксиметилцеллюлозы прост в исполнении, синтез осуществляют в одну стадию, без использования токсичных органических веществ. Способ позволяет, подбирая амид органической кислоты, получать эфиры целлюлозы с различными физико-химическими свойствами.

Наличие в макромолекулах эфира целлюлозы амидных заместителей может привести к изменению сорбционной активности к ионам поливалентных металлов (табл.2). Полная обменная емкость эфиров целлюлозы по отношению к ионам меди, при введении амидных заместителей, возрастает от 0,77 мг-экв/г до 1,36 мг-экв/г.

Таблица 2
Сорбционная способность эфиров целлюлозы по отношению к ионам меди.
№ п/п Образец Степень замещения по Na Содержание азота, N% Полная обменная емкость (ПОЕ),
мг-экв/г
1 Карбоксиметилцеллюлоза (Na-форма) 0,57 - 0,77
2 Метоксиамидокарбоксиметилцеллюлоза (Na-форма) 0,53 1,6 1,36

Способ получения амида карбоксиметилцеллюлозы, включающий суспендирование активированной щелочью целлюлозы в среде алифатического спирта с последующей обработкой алкилирующим агентом при нагревании и выделением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве алкилирующего агента используют амид монохлоруксусной кислоты, с образованием амида карбоксиметилцеллюлозы - метоксиамидокарбоксиметилцеллюлозы, при этом к измельченной целлюлозе, суспендированной в изопропиловом спирте, при перемешивании добавляют 30%-ный водный раствор NaOH, смесь перемешивают один час и в течение 30 мин при перемешивании добавляют амид монохлоруксусной кислоты, смесь выдерживают при температуре 55°С от 2 до 5 ч, по окончании реакции жидкость декантируют, полученный эфир промывают 70%-ным водным раствором этилового спирта или изопропиловым спиртом, образец сушат при температуре 70°С, полученный материал содержит, вес.%:

карбоксиметильные группы (по содержанию Na) 4,6-6,0
амидные группы (по содержанию N) 0,5-2


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения материала на основе продукта окисления целлюлозы. .
Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в производстве реагентов для обработки буровых растворов. .

Изобретение относится к аналитической химии, а именно способу получения материала на основе продукта окисления целлюлозы, используемого в производстве реактивных индикаторных бумаг или для концентрирования тяжелых металлов из растворов при их аналитических определениях.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно способу получения материала на основе продукта окисления целлюлозы, используемого в производстве реактивных индикаторных бумаг или для концентрирования тяжелых металлов из растворов при их аналитических определениях.

Изобретение относится к способу получения материалов на основе целлюлозы для концентрирования в аналитических целях анионных форм элементов из растворов. .

Изобретение относится к новым биологически активным производным целлюлозы и способам получения производных целлюлозы. .

Изобретение относится к области синтеза производных целлюлозы. .

Изобретение относится к способам получения производных целлюлозы, а именно к способам получения азотсодержащих гетероциклических производных, которые используют, в том числе, как биологически активные соединения (Роговин З.

Изобретение относится к физико-химическому разделению веществ, а именно к матрицам для хроматографии и способам их получения и применения для очистки биологически активных веществ (БАВ).

Изобретение относится к новому аминокарбоксильному производному целлюлозы и способу его получения и может найти применение при очистке сточных вод рассолов, фармакологических растворов и т.

Изобретение относится к способу получения материала на основе продукта окисления целлюлозы, используемого в производстве реактивных индикаторных бумаг или для концентрирования тяжелых металлов из растворов при их аналитических определениях

Изобретение относится к биоцидным волокнистым материалам на основе производных хлопковой целлюлозы (2,3-диальдегидцеллюлозы высокой степени окисления), модифицированной водорастворимыми ионогенными органическими соединениями, конкретно четвертичными аммониевыми катионами метакрилатгуанидиния, и к способу их получения

Изобретение относиться к новым химическим соединениям на основе целлюлозы. Смешанные азотнокислые эфиры целлюлозы, содержащие сульфаниламидные группы, общей формулы [C6H7O2(OH)(3-x-y)(C6H4(SO2NH2)NH)k(ОNO2)(x-k)]n, где x соответствует 1,97-2,59; y - 0-(3-x); k - 0,1-1,3; n - 200-1000, которые используются в качестве компонента состава лакокрасочных покрытий. Способ получения смешанных азотнокислых эфиров целлюлозы, заключающийся во взаимодействии нитрата целлюлозы или нитрата целлюлозы из пороха с содержанием азота от 11 до 13% с сульфаниламидом в расчете 2 моль сульфаниламида на каждую нитратную группу нитрата целлюлозы в органическом растворителе при температуре 60-80°С со степенью замещения от 0,55 до 1,37. Изобретение обеспечивает получение новых смешанных азотнокислых эфиров целлюлозы, обладающих акарицидной активностью, низкой чувствительностью к внешним воздействиям. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к новым биологически активным водорастворимым целлюлозным композициям и способам их получения, предназначенным для фармацевтической промышленности. Водорастворимую целлюлозную композицию получают путем обработки водной суспензии диальдегидцеллюлозы хлопковой (ДАЦ) водным раствором мономерной соли, в качестве которого используют раствор диаллилгуанидинацетата, или диаллилгуанидинтрифторацетата, или акрилатгуанидина с последующей их полимеризацией с использованием инициатора полимеризации при температуре 40-60°C в течение 2 часов. 2 н.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.
Наверх