CH410892A - Verfahren zur Herstellung von Bisulfitverbindungen von Dialdehyd-polysacchariden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Bisulfitverbindungen von Dialdehyd-polysacchariden

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CH410892A
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J Dr Borchert Peter
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    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B31/00Preparation of derivatives of starch
    • C08B31/18Oxidised starch
    • C08B31/185Derivatives of oxidised starch, e.g. crosslinked oxidised starch

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Description


  



  Verfahren zur Herstellung von Bisulfitverbindungen von Dialdehyd-polysacchariden
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Derivaten aus   Dialdehyd-poly-    sacchariden und   Bisulfitverbindungen,    die als     Poly-       glucosylbisulfite   oder einfach als llialdehyd-poly-    saccharidbisulfite bezeichnet werden. Diese neuen Derivate sind anionische Polymere, die durch Umsetzung von Dialdehydpolysacchariden mit Bisulfiten   er-    halten werden.



   Durch die ionischen Derivate, die aus   Dialdehyd-    polysacchariden mit   Hilfe der reaktionsfähigen Al-      dehydgruppe    hergestellt werden, wird der   Verwen-      dungsbereich    dieser in Wasser nur wenig löslichen   Dialdehyd-polysaccharide      (2    bis 3   mg/100      ml entioni-    siertes Wasser bei   Dialdehyd-stärke)    wesentlich erweitert. Die begrenzte Löslichkeit schliesst nämlich die Anwendung auf vielen Gebieten aus.

   Die   völl ! ig was,    serlöslichen ionischen Polymeren von   Dialdehyd-poly-    sacchariden gemäss vorliegender Erfindung erweitern die bisherigen Anwendungsmöglichkeiten   und schaf-    fen die Möglichkeit zur Anwendung auf ganz neuen Gebieten. So ist z. B. jetzt die Verwendung als Nassfestiger für Papier, als   TextiGlilfsmit ; tel, Gerbmittel    und ähnliches möglich. Auf Grund der Löslichkeit in kaltem Wasser unter Bildung   hochviskoser,    klarer Lösungen eignen sich die neuen Derivate als Verdikkungsmittel ; auch bieten diese Lösungen bessere Möglichkeiten zur Umsetzung der   Dialdehyd-poly-    saccharide mit weiteren Komponenten.



   Es lassen sich drei Arten von   anionischen poly-    meren   Dialdehyd-polysacchariden    charakterisieren : 1. Derivate aus   Dialdehyd-polysacchariden    und Bi sulfiten im Molverhältnis 1 :   1    (bezogen auf die sich wiederholende Polymereinheit im   Dialdehyd-    polysaccharid).



  2. Derivate aus   Dialdehyd-polysacchariden und    Bi sulfiten im Molverhältnis 1 : 2.



  3. Derivate von Dialdehyd-polysacchariden, in denen eine Aldehydgruppe pro Dialdehyd-polysaccharid
Polymereinheit mit einer anderen Verbindung, z. B. Harnstoff (siehe US-Patent Nr. 3 001 979), umgesetzt ist, und Bisulfiten.



   Die Reaktionsprodukte lassen sich durch folgende, am Beispiel der   Dialdehydstärke    gezeigte Formeln veranschaulichen :
EMI1.1     
 in denen X die Anzahl sich wiederholender   Polymer-    einheiten, die im Falle der   Dialdehydstärke    zwischen etwa 20 bis zu einigen Tausend liegt, Y das Kation des Bisul'fitsalzes und Z Reste wie
EMI2.1     
 bedeuten.



   Ein Verfahren zur Herstellung von Dialdehyd  stärkebisulfiten    ist in der   US-Patentschrift    Nummer 2880236 beschrieben. Bei diesem Verfahren führt die Umsetzung von   Dialdehydstärke    und Bisulfit in wässriger Lösung jedoch zu einem Produkt, das sich nur unter Schwierigkeiten als Feststoff isolieren   lässt,    z. B. durch Fällen mit Alkohol, Abfiltrieren und Trocknen. Selbstverständlich erhöhen derartige zu  sätzliche    Verfahrensstufen die Kosten des Gesamtverfahrens.



   Ziel der Erfindung ist daher ein verbessertes, einfaches und wirtschaftliches Verfahren, durch welches   Dialdehyd-polysaccharid-bisulfite    in fester Form leicht hergestellt und isoTiert werden können und wodurch ferner auch neue   Amino-bisulfit-additionsverbindun-    gen von   Dialdehyd-polysacchariden    erhältlich sind.



   Erfindungsgemäss erhält man   Bisulfit-additions-    verbindungen von   Diatdehyd-polysacchariden    auf vorteilhafte Weise, indem man ein freies   Dialldehyd-    polysaccharid oder ein   Dialdehyd-polysaccharidderi-    vat, in welchem mindestens eine Dialdehydgruppe ih eine Gruppierung der Formel  -CH   (OH)-NH-CO-NH2,     -CH   (OH)-NH-CS-NH2,     -CH   (OH)-NH-CO-CH=CH2    oder  -CH   (OH)-NH-NH-CO-NH2    verwandelt ist, und ein wasserlösliches Bisulfitsalz in einer Aufschlämmung in einem Reaktionsmedium aus einem niedrigen aliphatischen Alkohol und Wasser umsetzt und das so erhaltene   Dialdehyd-poly-    saccharidbisulfit isoliert.

   Zur erfindungsgemässen Herstellung von Additionsprodukten aus Dialdehydpolysacchariden und Bisulfit kann jedes beliebige Di  aldehyd-polysaccharid    verwendet werden. Zum Beispiel sind Dialdehyde aus Stärken wie   Roggen-,    Weizen-, Tapioka-oder Kartoffelstärke,   Zellulosen,    Dextrinen, Dextranen, Inulinen und ähnlichen Materialien brauchbar. Die Dialdehyd-polysaccharide werden im allgemeinen durch Oxydation des entsprechenden Polysaccharids mit Perjodsäure erhalten. Die US Patentschriften Nrn. 2 648 629,2 713 553,2 770 589 und 2 830 941 beschreiben elektrolytische Verfahren für diesen Zweck. Für die erfindungsgemässen Zwecke ist die Art der Herstellung jedoch ohne Belang.



   Als Bisulfit eignet sich jedes wasserlösliche Salz, z. B. das   Ammonium-,    Natrium-oder Kaliumsalz der   schwefligen    Säure.



   Das Verfahren wird so durchgeführt, dass man das Dialdehyd-polysaccharid in einem Gemisch aus niedrigem   aliphatischem    Alkohol, z. B. Methanol,   Atha-    nol, Isopropanol oder   n-Propanol,    und Wasser aufschlammt und hierzu eine konzentrierte wässrige Bisulfitlösung zugibt. Dabei empfiehlt es sich, die Aufschlämmung zu rühren. Die Zugabe kann in Molver  hältnissen    von   Dialdehyd-polysaccharid    (Polymereinheit) zu Bisulfit von etwa   1    :   1    bis   1    : 2, bezogen auf trockenes Polysaccharid, erfolgen.

   Die Bisulfitzugabe erfolgt am besten in Form einer etwa 30-bis 45  gewichtsprozentigen    Lösung, wobei sich ein   t) ber-    schuss über die benötigte Menge von 5 bis 10 Gew.   %    empfiehlt.



   Zur Erzielung befriedigender Ergebnisse sollte die Kanzentration der   Dialdehyd-polysaccharid-auf-      scMämmung    bei etwa   10    bis 15% gehalten werden, um die Behandlung und Filtration zu erleichtern. Das gesamte Reaktionsmedium sollte etwa 25 bis 30 Vol. % Wasser und als Rest einen der vorstehend genannten Alkohole enthalten. Bei Einhaltung der obigen Be  dingungen    ergibt sich ein   pH-Wert von    etwa 6,5 bis   7,    0.



   Die weiteren Reaktionsbedingungen können frei gewählt werden und sind nicht entscheidend. Bei Raumtemperatur verläuft die Umsetzung langsamer als bei 40 bis   55  C, so dass erhöhte    Temperaturen bevorzugt werden. Im genannten Bereich ist die Umsetzung im Verlauf von 25 bis   60    min beendet. Gleichmässige Umsetzung wird durch gutes Rühren begünstigt.



   Die Isolierung des vorstehend genannten Produktes erfolgt im Gegensatz zu den bisher bekannten und umständlichen Verfahren durch einfache Filtration des beim Abkühlen oder bei Zugabe eines organi  schen,    Lösungsmittels, wie Aceton, entstehenden volu  minösen    Niederschlags. Falls erwünscht, kann der Niederschlag noch durch Waschen, z.   B.    mit einem Gemisch aus Alkohol und Wasser, gereinigt werden.



  Der so isolierte Feststoff wird vorzugsweise unter Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet.



      Beispiel I   
Herstellung von     Polyglhcosylol-ammoniumbisul      fitp-verbindungen, hergestell't    aus Dialdehydstärke und   wässrigen Ammoniumbisulfitlösungen.   



   Molverhältnis 2 :   1      (NH4HSOs/Dialdehydstärke-    polymereinheit). 



  (1) 15   g    Dialdehydstärke (73,3 %ig, 14,7 % Feuchtig keit) = 9,5 g reine   Dialdehydstärke    = 0, 059 Mol ; (2) 26, 4 ml   44%    ige wässrige Ammoniumbisulfit lösung, 11,6 g   NH4HS08 =0,    118 Mol ; (3) 100   ml Methanol/Wasser    (5 :   1      Volumteile).   



   Die Komponenten (1) und (3) wurden in einen mit Rührer, Thermometer und   RückfLusskühlsser    ausgestatteten Kolben von 250 ml Inhalt gegeben. Unter Rühren bei   40     C auf dem Wasserbad wurde (2) im Verlauf von 5 min bei   40  C    zugegeben ; dabei wurde die Aufschlämmung voluminös. Nach dem Abfiltrieren wurde mit 20   ml eines Methanol-Wasser-Gemi-    sches (5 : 1), dann mit   Methanol und Aceton gewa-    schen. Der Niederschlag wurde im Vakuumschrank getrocknet. Ausbeute : 29 g (100% d. Th., bezogen auf eine 11 % Feuchtigkeit enthaltende Verbindung).



  Die farblosen Kristalle sind unter Ausbildung eines pH-Wertes von 7 in kaltem Wasser leicht löslich und ergeben eine hochviskose, klare Lösung, die in Alkoholen und den meisten organischen Lösungsmitteln unlöslich ist. Analyse :   N-Gehalt    :   8,      72%    ; Feuchtigkeit :   10,      97%    (K.   F.).    Bei Zugabe von verdünnter Säure zu einer wässrigen, hochviskosen Lösung der   Am-      moniumbisulfit-additionsverbindung    wird S02   ent-    wickelt ; eine klare, wenig viskose Lösung von   Di-      aldehydstärke    bleibt zurück.



   Beispiel 2 (1) 30 g   Dialdehydstärke    (73,3 % ig, 14,7% Feuchtig keit) = 19,0 g reine Dialdehydstärke = 0, 107
Mol ; (2) 23 ml 44 % ige wässrige   Ammoniumbisulfitlösung,       10,    6 g   NH4HSO3    =   0,      107 Mol    ; (3) 200 ml   Methanol/Wasser    (5 :   1    Volumteile).



   Die Herstellung erfolgte wie in Beispiel 1. Ausbeute : 29,8 g   (100 %    d. Th., berechnet auf eine 10 % Feuchtigkeit enthaltende Verbindung). Die farblosen Kristalle waren in kaltem Wasser   leicht löslilch    und bildeten eine klare, in Alkoholen und den meisten organischen Lösungsmitteln unlösliche, viskose Lösung. Bei Zugabe von verdünnter Säure zu einer wässrigen, hochviskosen Lösung dieser   Additionsverbih-    dung wird   S02    entwickelt ; eine klare   Dialdehydstärke-    lösung bleibt zurück.



   Beispiel 3 (1) 15 g Dialdehydstärke (73,3   % ig,    14,7 % Feuchtig keit)   =    9,5 g reine   Dialdehydstärke    = 0,059 Mol ; (2) 27 g festes Natriumbisulfit (58,5 % SO2) in 60 ml
Wasser gelöst ; (3) 160 ml Methanol.



   Die in Beispiel   1    beschriebene Vorrichtung wurde verwendet. Einer Aufschlämmung aus (1) und (3) wurde unter kräftigem Rühren (2) im Verlaufe von 5 Minuten bei Raumtemperatur zugesetzt. Die Temperatur stieg auf 34  C ; die Reaktion erforderte weiteres Erwärmen auf dem Wasserbad auf 50  C während 25 min. Nach dem Abkühlen wurden 100   ml    Aceton zugegeben, die Kristalle abfiltriert, mit 50 ml Aceton, das 10% Wasser enthielt, gewaschen enthielt, 30 min im   Vakuumtrockenschrank    getrocknet. Ausbeute : 42 g (100% d. Th.), berechnet für ein   11%    Feuchtigkeit enthaltendes Produkt. Die farblosen Kristalle zeigten dieselben Eigenschaften wie das in Beispiel   1    beschriebene Produkt.



   Beispiel 4 (1)   20    g Polyglucosylolharnstoff,   79% ig (Analyse    :    N = 10, 14 %,    Feuchtigkeit 1, 67%) ;   (2)      31,    6   ml    gesättigte, wässrige Ammoniumbisulfit    lösu, ng    ; (3) 100 ml Methanol.



   Die   (1),    (2) und (3) enthaltende Aufschlämmung wurde gerührt und   1    Stunde auf 50 bis 55  erwärmt.



  Nach dem Abkühlen wurde mit   Methanol/Wasser    (7 : 3) und schliesslich mit Aceton gewaschen. Das weisse Pulver wurde mehrere Stunden bei   Raumtem-    peratur getrocknet. Ausbeute : 26 g (98   % d.    Th.) ; Analyse : N = 10,8   %.    Das weisse Pulver war in Wasser restlos löslich (pH = 7). Bei Säurezugabe wurde S02 frei unter Zuriicklassung der Polymerlösung.



   Gemäss der Erfindung werden somit   wasserlös-    liche   Dialdehyd-polysaccharid-bisulfitderivate    durch Umsetzung von   Dialdehyd-polysaccharid    und Bisulfitsalz in einer Aufschlämmung in einem Gemisch aus einem niedrigen aliphatischen Alkohol und Wasser hergestellt. Aus   Dialdehyd-polysacchariden, deren Di-    aldehydgruppen teilweise mit anderen Verbindungen, z. B. Harnstoff, umgesetzt sind, entstehen Derivate mit Bisulfit und Harnstoff oder einem anderen Rest im selben Molekül.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Bisulfit-additions- verbindungen von Dialdehyd-polysacchariden, dadurch gekennzeichnet, dass man ein freies Dialdehyd- polysaccharid oder ein Dialdehyd-polysaccharidderi- vat, in welchem mindestens eine Dialdehydgruppe in eine Gruppierung der Formel -CH (OH)-NH-CO-NH2, -CH (OH)-NH-CS-NH2, -CH (OH)-NH-CO-CH=CH2 oder -CH (OH)-NH-NH-CO-NH2 verwandelt ist, und ein wasserlösliches Bisulfitsalz in einer Aufschlämmung in einem Reaktionsmedium aus einem niedrigen aliphatischen Alkohol und Wasser umsetzt und das so erhaltene Dialdehyd-polysaccha- ridbisulfit isoliert.
    UNTERANSPRtlCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dal3 man Dialdehydstärke umsetzt.
    2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als niedrigen aliphatischen Al- kohol Methanol verwendet.
    3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als Bisulfit Ammonium-, Natrium-oder Kaliumbisulfit verwendet.
    4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsmedium 25 bis 30 Vol. % Wasser enthält.
CH789261A 1960-07-07 1961-07-06 Verfahren zur Herstellung von Bisulfitverbindungen von Dialdehyd-polysacchariden CH410892A (de)

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