Способ получения полигексаметиленгуанидин гидрохлорида

Изобретение относится к способу получения полигексаметиленгуанидин гидрохлорида, который может быть использован в качестве эффективного дезинфицирующего средства, применяемого в медицине, ветеринарии, при очистке сточных вод, а также в отраслях народного хозяйства, где используются биоцидные препараты. Способ получения дезинфицирующего средства заключается в том, что вначале проводят поликонденсацию гексаметилендиамина и гуанидин гидрохлорида. Поликонденсацию начинают с приготовления реакционной массы в виде суспензии кристаллического гуанидин гидрохлорида в расплаве гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:(1-1,5). Суспензию получают плавным введением в расплав гексаметилендиамина кристаллического гунидин гидрохлорида, предварительно разогретых до температуры 90-120°С, и последующим их перемешиванием. Далее осуществляют ступенчатый нагрев реакционной массы: выдерживают 4 часа при температуре 120°С, затем 8 часов при температуре 160°С, 3 часа при температуре 180°С. Затем температуру постепенно поднимают до 210°С со скоростью 3-4°С/час. Далее реакционную массу подвергают вакуумированию и охлаждению. Заявленный способ позволяет снизить токсичность конечного продукта и получить полимер требуемой молекулярной массы достаточной чистоты без стадий промывки. 2 табл.

 

Предлагаемый способ относится к области полимерной органической химии, в частности к способу получения полигексаметиленгуанидин гидрохлорида, который может быть использован в качестве эффективного дезинфицирующего средства, применяемого в медицине, ветеринарии, при очистке сточных вод, а также в отраслях народного хозяйства, где используются биоцидные препараты.

Известен способ получения дезинфицирующего средства, включающий поликонденсацию гексаметилендиамина и гуанидин гидрохлорида и их последующий нагрев (см. описание к авторскому свидетельству Российской Федерации №1616898, МПК С07С 279/00, A61L 2/16, опубл. 30.12.1990).

В известном способе равномерное введение расплава гексаметилендиамина в расплав гуанидин гидрохлорида осуществляют в соотношении 1:(0,85-0,95) в течение 2,5 ч, при этом смесь нагревают до температуры 180°С, а после окончания введения гексаметилендиамина температуру повышают до 240°С и поддерживают ее в течение 5 ч.

Дезинфицирующее средство, получаемое известным способом, обладает малой бактериостатической активностью и высокой токсичностью, вследствие загрязненности его гексаметилендиамином, являющимся токсичным веществом второго класса опасности, что является его недостатком.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу, принятый в качестве прототипа, является известный способ получения дезинфицирующего средства, включающий поликонденсацию гексаметилендиамина и гуанидин гидрохлорида и последующий ступенчатый нагрев реакционной массы (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2165268, МПК A61L 2/16, C08G 73/00, опубл. 20.04.2001).

В известном способе предварительно получают гуанидин гидрохлорид путем взаимодействия хлорида аммония с дициандиамидом при нагревании. Затем осущетвляют поликонденсацию гуанидин гидрохлорида с гексаметилендиамином при нагревании, добавление к полученному полигексаметиленгуанидин гидрохлориду воды до концентрации его в растворе не выше 40%, введение в полученный раствор щелочи и осуществление реакции омыления, отделение полученного основания полигексаметиленгуанидина, его промывание, введение в основание кислоты и последующее выделение целевого продукта, причем поликонденсацию соли гуанидина с гексаметилендиамином осуществляют при нагревании в три ступени, нагревая при этом реакционную массу на первой ступени до температуры не выше 130°С, на второй - до температуры не выше 150°С и на третьей - до температуры не выше 180°С, реакцию омыления осуществляют при температуре не выше 60°С, а промывание основания осуществляют раствором хлорида щелочного металла, вводя в основание кислоты и затем выделяют целевой продукт.

Известный способ не позволяет получить конечный продукт достаточной чистоты без стадий промывки, а необходимость многократной промывки приводит к образованию большого количества сточных вод и загрязнению окружающей среды, что является недостатками известного способа.

Технической задачей предлагаемого способа является удешевление способа и повышение его экологичности.

Техническая задача решается тем, что в способе получения дезинфицирующего средства, включающем поликонденсацию гексаметилендиамина и гуанидин гидрохлорида и последующий ступенчатый нагрев реакционной массы, процесс поликонденсации начинают с приготовления реакционной массы в виде суспензии кристаллического гуанидин гидрохлорида в расплаве гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1: (1-1,5), при этом суспензию получают плавным введением в расплав гексаметилендиамина кристаллического гунидин гидрохлорида, предварительно разогретых до температуры 90-120°С и последующим их перемешиванием, после чего полученную реакционную массу выдерживают 4 часа при температуре 120°С, затем 8 часов при температуре 160°С, 3 часа при температуре 180°С и затем температуру постепенно поднимают до 210°С со скоростью 3-4°С/час, затем реакционную массу подвергают вакуумированию и охлаждению.

Заявляемый способ позволяет получить конечный продукт достаточной чистоты без стадий промывки, удаляя из реакционной массы легколетучие примеси путем процесса вакуумирования реакционной массы не загрязняя окружающую среду.

Процесс поликонденсации в предлагаемом способе начинают с предварительного приготовления суспензии кристаллического гуанидингидрохлорида в расплаве гексаметилендиамина при температуре 90-120°С, для чего в предварительно расплавленный гексаметилендиамин, с температурой 90-120°С плавно добавляют кристаллический гуанидин гидрохлорид, предварительно разогретый до такой же температуры и производят их перемешивание. Это позволяет получить исходный олигомер компонентов, исключив деструкцию гуанидин гидрохлорида, что происходит при расплаве термонестабильного гуанидин гидрохлорида, а также исключить вывод из зоны реакции легколетучего гексаметилендиамина.

Предлагаемый способ позволяет проводить поликонденсацию с оптимальной скоростью, поддерживая оптимальную вязкость расплава и исключить вспенивание реакционной массы, а также сформировать полимер требуемой молекулярной массы.

Способ получения полигексаметиленгуанидин гидрохлорида в лабораторных условиях реализуют следующим образом.

Процесс осуществляют в круглодонной четырехгорловой колбе емкостью 500 мл, снабженной мешалкой и термометром.

Нагрев осуществляют в колбонагревателе ЛАБ КН-500.

В круглодонную четырехгорловую колбу засыпают 110 грамм гексаметилендиамина в твердой форме, устанавливают нагрев колбонагревателя на 100°С и выдерживают при этой температуре в течении 1 часа до полного расплавления. После этого при включенной мешалке и разряжении в колбу засыпают 100 грамм кристаллического гуанидин гидрохлорида. В результате перемешивания образуется суспензия гуанидин гидрохлорида в расплаве гексаметилендиамина при соотношении 1:1,1, которая затем переходит в реакционную массу.

После этого реакционную массу нагревают до 120°С и выдерживают 4 часа, контролируя течение реакции по выделению аммиака.

При замедлении реакции реакционную массу нагревают до 160°С и выдерживают 8 часов, контролируя процесс прохождения реакции по выделению аммиака.

Затем температуру реакционной массы поднимают до 180°С и выдерживают 3 часа. После этой выдержки поднимают температуру до 210°С постепенно на 3-4°С в час до прекращения выделения аммиака и получения полигексаметиленгуанидин гидрохлорида требуемой молекулярной массы, которую определяют по вязкости реакционной массы.

При достижении полигексаметиленгуанидин гидрохлорида (ПГМГ-ГХ) требуемой молекулярной массы нагрев прекращают и продукт подвергают вакуумированию, удаляя из реакционной массы легколетучие примеси, а именно аммиак NH₃, непрореагировавший гексаметилендиамин, свободный хлор и т.д.

При достижении вакуума 30 мBar вакуумирование прекращают. Стравливают вакуум азотом. Готовый продукт в виде расплава выливают на металлический поддон для остывания до температуры окружающей среды.

Аналогичным образом были проведены процессы при других мольных соотношениях гуанидин гидрохлорид (ГГХ) и гексаметилендиамин (ГМДА), равных 1:1,2 и 1:1,5. Полученные результаты и данные анализа сведены в таблицы 1 и 2.

Таблица 1
Реологические свойства.
Мольное соотношение ГГХ:ГМДА	Агрегатное состояние	Цвет	Запах	Растворимость в воде
1,1	Твердое кристаллическое вещество	Прозрачное вещество с легким желтым оттенком	Отсутствует	Полная
1,2	Твердое кристаллическое вещество	Прозрачное вещество с легким желтым оттенком	Отсутствует	Полная
1,5	Твердое кристаллическое вещество	Прозрачное вещество с легким желтым оттенком	Отсутствует	Полная

Таблица 2
Физико-химические свойства.
Мольное соотношение ГГХ:ГМДА	Выход ПГМГ-ГХ, %	РН 1%-ого водного раствора	Молекулярная масса	Остаточный ГГХ, %	Остаточный ГМДА, %	Свободный Хлор	Аммиак
1,1	97,2	9,2	≈28000	0,025	0,054	необнар.	отсутствие
1,2	98,6	7,6	≈20000	0,051	0,025	необнар	отсутствие
1,5	96,9	6,9	≈15000	0,100	0,025	необнар	отсутствие

Во всех трех примерах произведенных по данному способу был получен высокомолекулярный полимер - ПГМГ-ГХ, полностью растворимый в воде, с высоким содержанием основного вещества и минимальным количеством опасных примесей. Проверкой эффективности установлено:

Гибель бактерий E.coli и S.aureus обеспечивает 0,05% раствор полученного вещества ПГМГ-ГХ по действующему веществу в течение 60 минут воздействия способом протирания. Гибель на поверхностях C.albicans достигается 1% раствором по действующему веществу в течение 120 минут воздействия тем же способом.

Способ получения дезинфицирующего средства, включающий поликонденсацию гексаметилендиамина и гуанидин гидрохлорида и последующий ступенчатый нагрев реакционной массы, отличающийся тем, что процесс поликонденсации начинают с приготовления реакционной массы в виде суспензии кристаллического гуанидин гидрохлорида в расплаве гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1: (1-1,5), при этом суспензию получают плавным введением в расплав гексаметилендиамина кристаллического гуанидин гидрохлорида, предварительно разогретых до температуры 90-120°С, и последующим их перемешиванием, после чего полученную реакционную массу выдерживают 4 ч при температуре 120°С, затем 8 ч при температуре 160°С, 3 ч при температуре 180°С и затем температуру постепенно поднимают до 210°С со скоростью 3-4°С/ч, затем реакционную массу подвергают вакуумированию и охлаждению.