Способ получения макропористых кремнеземов,содержащих карбоксильные группы

 

з t .. i "rv;...r ..I

0 и Ik-с "Ягма е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«»702023

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Завалено 160577 (21) 2483372/23-04 (51) M. Кл. с присоединением залвки М

С 07 F 7/08

Государственными комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет (53) УДК 547. 245. . 07 (088. 8) Опубликовано 05.12.79. Бюллетень Но 45

Дата опубликования описания 05,12.79

И.В.Груэинь, A.Ê.Àðåí, P.À.Ìåëíãàëâå, A.ß.Ðàíêåâèöà, О.А.Витолс и В.У.Букбарде (72) Авторы изобретения (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАКРОПОРИСТЫХ КРЕМНЕЗЕМОВ, СОДЕРЖАЩИХ KAPEOKCHJIbHEIE ГРУППЫ

Изобретение относится к улучшенному способу получения макропористых кремнеземов, содержащих карбоксильные группы, используемых в производстве ферментов.

Известен способ получения карбоксилсодержащих носителей путем . взаимодействия аминосодержащего пористого стекла с янтарным ангидридом в водной среде при комнатной температуре рН 6-7 (1). Однако количественные данные о содержании карбоксильных групп отсутствуют.Наиболее близким по технической сущности к описываемому способу является способ получения макропористых кремнеземов, содержащих карбоксильные группы, путем обработки аминосодержащего макропористого кремнезема 1Ъ-ным водным раствором янтарного ангидрида при рН 6-7 в течение 2 ч (2).

К недостаткам указанного способа следует отнести низкий процент ацилирования аминогрупп в карбоксильные группы (количественное содержание карбоксильных групп 0,06 мг-экв/г, что составляет 30Ъ от исходного содержания аминогрупп в носителе) .

Кроме того, необходимо в течение реакции ацилирования поддерживать постоянное значение рН 6-7 для предотвращения инактивации аминогрупп вследствие протонирования водородными ионами.

Целью изобретения является увеличение содержания привитых карбоксильных групп в макропористом кремнеземе, а также упрощение процесса.

Указанная цель достигается за счет того, что аминосбдержащий макропористый кремнезем обрабатывают раствором янтарного ангидрида, жела- тельно 0,1-10Ъ-ным раствором янтарного ангидрида, в инертном органическом растворителе при температуре

60-130ОС.

Отличительным признаком изобретения является использование для обработки аминосодержащего макропористого кремнезема 0,1-10Ъ-ного раствора янтарного ангидрида в инертном органическом растворителе и проведение процесса обработки при температуре 60-130 С.

Предлагаемый способ позволяет получить активный носитель с высоким содержанием карбоксильных групп до

0,3 мг-,экв/г. Это обусловливается

70202 3 применением и качестве реакционной среды инертного органического растворителя, например хлороформа, бензола, толуола, ксилола, диоксана, .диметилФормамида пиридина. В данных условиях полностью исклю- 5 чается гидролиз янтарного ангидрида.

Янтарный ангидрид участвует только в реакции ацилирования, кроме того, не происходит протонирование аминогрупп силохрома. 10

В среде инертного органического растворителя процесс протекает без протонирования аминогрупп и достигается 75% превращения аминогрупп в карбоксильные.

Из-за низкой концентрации водородных ионов в безводной среде, вследствие малой диссоциации карбоксильных групп, отпадает необходимость регулирования рН, что значительно упрощает процесс, и способ легко осуществим в производственных условиях.

При температуре 60-130ОС ускоряется реакция ацилирования, что сокращает время процесса до 0,5-1 ч. - 25

Соотношение массы носителя растворителя от 1:4 до i:10 является оптимальным для проведения реакции и также позволяет увеличить выход.

Концентрация янтарного ангидрида 30

0,1-10Ъ также способствует повышению выхода. В качест ;- макропористых кремнеземов можно использовать аминосодержащие силохромы и силикагели различных марок, которые получе- 35 ны силанизацией макропористых кремнеземов различными кремнийорганическими соединениями, в частности

-аминопропилтриэтоксисиланом, .Пример 1.В двухгорлую колбу (емкостью 2 л) загружают 100 r аминопропилсилохрома С-80, содержащего

0 41 мг-экв/г аминогрупп. Добавляют

1000 мп диоксана и 20 г янтарного ангидрида. Колбу снабжают обратным холодильником, механической мешалкой и нагревают при 100 С на масляной бане.

Перемешивая, проводят процесс

0,5 ч, фильтруют, карбоксисилохром промывают водой, ацетоном и сушат при

100ОC до постоянного веса.

Содержание карбоксильных групп определяют обратным титрованием раствора бутиламина в диоксане раствором, хлорной кислоты в диоксане в среде н--пропиловый спирт:. бензол

1:10 (по объему) . Точку эквивалентности при титровании определяли потенцио метрически. Выход 100 г карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных Я групп 0,308 мг-экв/г. Степень превращения аминогрупп 754.

Пример 2. В двухгорлую колбу (емкостью 2 л) загружают 100 r аминопропилсилохрома (CX-2,5), содержащего 0,47 мг-экв/г аминогрупп, добавляют 1000 мл диоксана и 20 г янтарного ангидрида. Колбу снабжают обратным холодильником, механической мешалкой и нагревают при 100 С на масляной бане 0,5 ч. Фильтруют, карбоксисилохром промывают водой, ацетоном и сушат при 100 С. Выход

100 r карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных групп 0,32 мк-экв/г.

Степень превращения аминогрупп 68%.

Пример 3. В двухгорлую колбу загружают 100 г аминопропилсиликагеля МСА-750,содержащего 0,38 мг-экв/r аминогрупп. Добавляют 1000 мл диоксана и 2б r яйтарного ангидрида. Колбу снабжают обратным холодильником, механической мешалкой и нагревают при 100 С на масляной бане 0,5 ч.

Фильтруют, карбоксисиликагель промывают водой, ацетоном и сушат при

100 С. Выход 100 r карбоксисиликагеля. Содержание карбоксильных групп

0,29 мг-экв/г. Степень превращения аминогрупп 76,5%.

В качестве растворителей можно использовать также другие инертные органические растворители.

Пример 4. В двухгорлую кол.бу загружают 100 г аминопропилсилохрома C-80, содержащего О, 40 мг-экв/г аминогрупп. Добавляют 1000 мл бензо- ла и 20 r янтарного ангидрида. Колбу снабжают обратным холодильником, меха нической мешалкой и нагревают при

80 С на масляной бане 0,5 ч. Фильтруют, карбоксисилохром промывают водой о

1 ацетоном и сушат при 100 С. Выход

100 r карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных групп 0,29 мг-экв/г. ,:Степень превращения аминогрупп 72%.

Пример 5. В двухгорлую колбу загружают 100 r аминопропилсилохрома С-80, содержащего 0,37 мг-экв/r аминогрупп. Добавляют 1000 мл толуола и 10 r янтарного ангидрида.

Колбу снабжают обратным холодильником, механической мешалкой и нагревают. при 100 С на масляной бане 0,5 ч.

Фильтруют, карбоксисилохром промывают водой, ацетоном и сушат при

100 С. Выход 100 r карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных групп

0,29 мг-экв/г. Степень превращения аминогрупп 78%.

Пример 6. В двухгорлую колбу загружают 100 r аминопропилсилохрома

С-80, содержащего 0,37 мг-экв/г аминогрупп. Добавляют 1000 мл о-ксилола и 10 r янтарного ангидрида. Колбу

;снабжают обратным холодильником, механической мешалкой и нагревают при

130 С 0,5 ч. Фильтруют, карбоксисилохром промывают водой, ацетоном и сушат при 100@С. Выход 100 r карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных групп 0,29 мк-экв/г. Степень превращения аминогрупп 78%.

702023 л ,ЦНИИПИ Заказ 7535/27 Тираж 513 Подписное я 4

Филиал TIKI Патент, r. У кгород, ул. Проектна

Пример 7. В двухгорлую колбу загружают 100 г аминопропилсилохрома С-80, содержащего

0„41 мг-экв/г аминогрупп. Добавляют

1000 мл диметилформамида и 20 r янтарного ангидрида. Колбу снабжают обратным холодильником, механической мешалкой и нагревают при 100 С на масляной бане 0,5 ч. Фильтруют, карбоксисилохром промывают водой, ацетоном и сушат при 100 С. Выход

100 г карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных групп 0,31 мг-экв/г.

Степень превращения аминогрупп 75%.

Пример 8. В двухгорлую колбу загружают 100 r аминопропилсилохрома

С-80, содержащего 0,41 мг-экв/г аминогрупп. Добавляют 500 мл пиридина и 5 г янтарного ангидрида. Колбу снабжают обратным холодильником, механической мешалкой и нагревают при 100 С на масляной бане 0,5 ч.

Фильтруют, карбоксисилохром промывают водой, ацетоном и сушат при

100ОC. Выход 100 r карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных групп

0,30 мг-экв/г. Степень превращения аминогрупп 74,5Ъ.

Пример 9. В двухгорлую колбу емкостью 2 л загружают 100 r аминопропилсилохрома С-80, содержащего 0,41 мг-экв/г аминогрупп. Добавляют 400 мл диоксана и.20 r янтарного ангидрида. Колбу снабжают обратиым холодильникмм, механической мешалкой и нагревают при 1009С на масляной бане. Перемешивая, проводят процесс 0,5 ч и затем фильтруют. Карбоксисилохром промывают водой, ацетоном и сушат при 100 С до постоянного веса. Выход 100 r карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных групп 0,28 мг-экв/г.

Степень превращения аминогрупп 68%.

Пример 10. В двухгорлую колбу емкостью 2 л загружают 100 r аминопропилсилохрома C-80, содержащего 0,41 мг-экв/г аминогрупп.

Добавляют 1000 мл диоксана . и 70 г янтарного ангйдрида. Колбу снабжают обратным холодильником, механичекой мешалкой и нагревают при

100ОC на масляной бене. Перемешивая, проводят процесс 0,5 ч.

Фильтруют, промывают водой, ацето:ном и сушат при 100оС до постоян,ного веса . Выход 100 г карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных ,групп 0,32 мг-экв/г. Степень превращения аминогрупп 78%.

Пример 11. В двухгорлую колбу емкостью 1 л загружают 1бб г аминопропилсилохрома С-80, содержащего . 0,41 мг-экв/г аминогрунп. Добавляют

500 мл диоксана и 50 г янтарного ан5 гидрида. Колбу снабжают обратным холодильником, механической мешалкой и нагревают при 100 С на масляной бане.

Перемешивая, проводят процесс 0,5 ч. . Фильтруют, промывают водой, ацетоном и сушат при 100 С до постоянного веса.

Выход 100 r карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных групп

0,32 мг-экв/г. Степень превращения аминогрупп 78%.

Пример 12. В двухгорлую колбу емкостью 2 л загружают 100 r аминопропилсилохрома С-80, содержащего

0,41 мг-экв/г аминогрупп. Добавляют

1000 мл бензоила и 20 r янтарного ангидрида. Колбу снабжают обратным холодильником, механической мешалкой и нагревают при 60oC,на масляной бане. Перемешивая, проводят процесс

1 ч. Фильтруют, карбоксилохром промывают водой, ацетоном и сушат при

100 С до постоянгого веса. Выход 100 r . карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных групп 0,29 мг-экв/г.

Степень превращения аминогрупп 72%.

Формула изобретения

3,Способ получения макропористых кремнеземов, содержащих карбоксильные группы, путем обработки аминосодержащего макропористого кремнезема, З5 раствором янтарного ангидрида, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса и увеличения содержания привитых карбоксильных групп в макропористом крем40 неземе, используют раствор янтарного ангидрида в инертном органическом растворителе и процесс проводят при температуре 60-130 С.

2. Способ по п.1, о т л и ч а45 ю шийся тем, что,используют

0,1-10%-ный раствор янтарного ангидрида.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

50 1. Lvnn, MerriOI Biomateri.аВ виррог в. Chim. 1пд, Gen Chim

1973, 106 (9), 601-605.

2. Рогожин С.В., Варламов В.П., Вальк овский Д. T. Получение модифи55 цированных кремнеземов для присоединения биологически активных соединений. Изв.AH СССР", 1975, Р 8, . c . .17 -18 (прототип) .