CS223256B1 - A process for the preparation of cellulose comprising 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropyl functional groups - Google Patents

A process for the preparation of cellulose comprising 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropyl functional groups Download PDF

Info

Publication number
CS223256B1
CS223256B1 CS399381A CS399381A CS223256B1 CS 223256 B1 CS223256 B1 CS 223256B1 CS 399381 A CS399381 A CS 399381A CS 399381 A CS399381 A CS 399381A CS 223256 B1 CS223256 B1 CS 223256B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
cellulose
water
group
preparation
acetone
Prior art date
Application number
CS399381A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Oldrich Tokar
Jiri Novak
Venceslava Strakova
Original Assignee
Oldrich Tokar
Jiri Novak
Venceslava Strakova
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oldrich Tokar, Jiri Novak, Venceslava Strakova filed Critical Oldrich Tokar
Priority to CS399381A priority Critical patent/CS223256B1/en
Publication of CS223256B1 publication Critical patent/CS223256B1/en

Links

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

Účelem vynálezu bylo připravit dosud neznámý modifikát celulózy, který by byl vhodným chromatografickým nosičem a výchozím meziproduktem pro přípravu chelatačních sorbentů. Uvedeného účelu se dosáhlo použitím domácí suroviny — epichlorhydrinu — jako pojícího můstku mezi celulózou a aromatickým diaminem. Nejdříve se nechá reagovat epichlorhydrin s primárním aromatickým diaminem, jehož jedna aminová skupina je chráněna acylovou skupinou. Vzniklé 3- -chlor-2-hydroxypropylové deriváty se převedou působením hydroxidu alkalického kovu na glycidylové deriváty a ty pak reagují v alkalickém prostředí s hydroxylovými skupinami celulózy. Dalšími obory použití mohou být: energetika, výzkumná pracoviště, potravinářský průmysl.The purpose of the invention was to prepare a previously unknown cellulose modification that would be a suitable chromatographic carrier and a starting intermediate for the preparation of chelating sorbents. The stated purpose was achieved by using a domestic raw material — epichlorohydrin — as a connecting bridge between cellulose and an aromatic diamine. First, epichlorohydrin is reacted with a primary aromatic diamine, one of whose amino groups is protected by an acyl group. The resulting 3- -chloro-2-hydroxypropyl derivatives are converted by the action of an alkali metal hydroxide into glycidyl derivatives, which then react in an alkaline environment with the hydroxyl groups of cellulose. Other fields of application may be: energy, research institutions, food industry.

Description

Vynález se týká způsobu přípravy celulózy obsahující 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropylové funkční skupiny.The invention relates to a process for preparing cellulose containing 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropyl functionalities.

Sorbenty s primárními aromatickými aminoskupinami nalézají široké uplatnění v laboratorní i průmyslové praxi buď přímo jako takové, nebo jako výchozí surovina pro přípravu selektivních měničů iontů. Materiálů tohoto typu byla připravena celá řada, především s hydrofilním charakterem, na bázi polysacharidů, dextranových gelů, syntetických akrylamidových gelů nebo kopolymerů hydroxyalkylmeťhakrylátů s divinylickými komonomery.Sorbents with primary aromatic amino groups find wide application in laboratory and industrial practice either directly as such or as a starting material for the preparation of selective ion exchangers. A variety of materials of this type have been prepared, primarily of a hydrophilic nature, based on polysaccharides, dextran gels, synthetic acrylamide gels, or copolymers of hydroxyalkyl methacrylates with divinyl comonomers.

Pro zavedení aminoarylových zbytků do makromolekul polysacharidů byla vypracována celá řada postupů. Nejvýhodnější jsou ty, při nichž žádané produkty vznikají jednostupňovou reakcí. Sem patří adice aminoarylvinylsulfonů na hydroxylové skupiny celulózy za vzniku příslušných etherů. Tento způsob přípravy celulózy s amlnoarylovým zbytkem v makromolekule celulózy je předmětem čs. autorského osvědčení č. 216 393. Nevýhodou, tohoto postupu přípravy celulóCelulóza — O—CH2—CH—CH2—NH—Ar—NH—AcNumerous procedures have been developed for introducing aminoaryl residues into polysaccharide macromolecules. Most preferred are those in which the desired products are formed by a one-step reaction. This includes the addition of aminoaryl vinyl sulfones to the hydroxyl groups of cellulose to form the corresponding ethers. This process for the preparation of cellulose with an aminoaryl residue in a cellulose macromolecule is the subject of US Pat. The disadvantage of this method of preparing celluloseCellulose - O - CH 2 - CH - CH 2 - NH - Ar - NH - Ac

IAND

OH kdeOH where

Ac je acyl jednosytné organické kyseliny,Ac is an acyl monobasic organic acid,

Ar je benzenové jádro, případně substituované alkylem Ci až Cd, alkoxylem Ci až C4, halogenem, nitroskupinou, přičemž poloha skupiny —NH—Ac může být v poloze 2, 3 nebo 4 spočívající v tom, že se primární aromatický di-amin, jehož jedna aminoskupina je chráněna acylovou skupinou, a l-chlor-2,3-epoxypropan nechají v odděleném stupni za stálého míchání zreagovat v prostředí organického rozpouštědla neomezeně mísitelného s vodou s výhodou vybraného ze skupiny zahrnující aceton, tetrahydrofuran, 1,4-dioxan, 1,3-dimetoxyethan při 40 až 70 °C po dobu 3 až 10 hodin, a pak se surová reakční směs za stálého míchání přidá do suspenze celulózy a hydroxidu alkalického kovu v organickém rozpouštědle nemísitelného s vodou s výhodou vybraného ze skupiny zahrnující chlorbenzen, lakový benzin, toluen, načež se nově vzniklá reakční směs zahřívá na teplotu 60 až 130 °C po dobu 3 až 12 hodin, přičemž se organické rozpouštědlo neomezeně mísitelné s vodou během první hodiny zahřívání oddestiluje, a pak se celulóza ze suspenze oddělí filtrací a promyje organickým rozpouštědlem neomezení mísitelným s vodou s výhodou methanolu, ethanolu a acetonu.Ar is a benzene ring, optionally substituted with C 1 -C 4 alkyl, C 1 -C 4 alkoxy, halogen, nitro, wherein the position of the -NH-Ac group may be in the 2, 3 or 4 position consisting of the primary aromatic diamine, one amino group is protected with an acyl group, and 1-chloro-2,3-epoxypropane is reacted in a separate step with stirring in an environmentally water-miscible organic solvent preferably selected from the group consisting of acetone, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane; 3-dimethoxyethane at 40 to 70 ° C for 3 to 10 hours, and then the crude reaction mixture is added under stirring to a suspension of cellulose and alkali metal hydroxide in a water-immiscible organic solvent preferably selected from the group consisting of chlorobenzene, white spirit toluene, whereupon the newly formed reaction mixture is heated at 60 to 130 ° C for 3 to 12 hours, whereby the organic The water-miscible solvent is distilled off during the first hour of heating, and then the cellulose is separated from the suspension by filtration and washed with a water-miscible organic solvent, preferably methanol, ethanol and acetone.

Jako výchozí celulóza se dá použít mikrokrystalická celulóza, celulóza ve fibridní formě, avšak s výhodou sférické celulózy připravené podle autorského osvědčení A. O.Microcrystalline cellulose, fibrous cellulose, but preferably spherical cellulose prepared according to the A.A.

172 640 (1976). Výhodou této sférické celulózy je to, že je vysoce porézní, neboť obzy s primárními aromatickými aminoskupinami v postranním řetězci celulózy pomocí aminoarylvinylsulfonů je jejich náročnost syntézy spočívající v nutnosti používání čistých surovin, zejména aminoarylvinylsulfonu, a v přesném nastavení hodnoty pH během reakce, což není snadné vzhledem k tomu, že reakce probíhá v nevodném prostředí. Vícestupňové syntézy celulózy s primárními aromatickými aminoskupinami, jako například příprava p-nitrobenzyl celulózy pomocí p-nitrobenzyl chloridu a její následující redukce, přináší nevýhody spočívající v malém stupni konverze jak při vlastní přípravě p-nitrobenzyl celulózy, tak i při následující redukci, což má za následek malou koncentraci primárních aromatických aminoskupin v makromolekule celulózy, které se pohybují v rozmezí 0,15 až 0,20 mmol/ /g·172,640 (1976). The advantage of this spherical cellulose is that it is highly porous, as the primary aromatic amino groups in the side chain of the cellulose with aminoarylvinylsulfones are difficult to synthesize by using pure raw materials, especially aminoarylvinylsulfone, and accurately adjusting the pH during the reaction. whereas the reaction takes place in a non-aqueous medium. The multi-step synthesis of cellulose with primary aromatic amino groups, such as the preparation of p-nitrobenzyl cellulose by p-nitrobenzyl chloride and its subsequent reduction, presents the disadvantages of a low degree of conversion both in the actual preparation of p-nitrobenzyl cellulose and the subsequent reduction. result in low concentration of primary aromatic amino groups in the cellulose macromolecule ranging from 0.15 to 0.20 mmol / / g ·

Nyní jsme zjistili, že uvedené nevýhody lze odstranit způsobem přípravy celulózy obsahující 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropylové skupiny obecného vzorce sáhuje v nabotnalém stavu až 90 % objemových vody. Tato vysoká porosita způsobuje i její vyšší reaktivnost.We have now found that the above disadvantages can be overcome by a process for preparing cellulose containing 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropyl groups of the formula of up to 90% by volume of water in the swollen state. This high porosity also causes its higher reactivity.

Jako primárního aromatického di-aminu, jehož jedna aminoskupina je chráněna acylovou skupinou, se použije aromatický di-amin, jehož acylová aminoskupina je na aromatickém jádře v poloze 2 nebo 3 nebo 4, vzhledem k primární, nechráněné aminoskupině.The primary aromatic diamine whose one amino group is protected by an acyl group is an aromatic diamine whose acyl amino group is in the 2- or 3-position or 4-position on the aromatic ring relative to the primary, unprotected amino group.

Při reakci primárního aromatického di-aminu, jehož jedna aminoskupina je chráněna acylovou skupinou, s l-chlor-2,3-epoxypropanem, se vzájemný molární poměr volí v rozmezí 1: 1 až 2, a to podle toho, jaké fyzikální a chemické vlastnosti má mít výsledný produkt, s výhodou molárního poměru 1 : 1,1 až 1,5.In the reaction of a primary aromatic diamine, one amino group of which is protected by an acyl group, with 1-chloro-2,3-epoxypropane, the molar ratio to each other is selected in the range of 1: 1 to 2, depending on the physical and chemical properties it should have the resulting product, preferably a molar ratio of 1: 1.1 to 1.5.

Z hydroxidů alkalických kovů se obvykle používá hydroxid sodný nebo hydroxid draselný v množství 90 až 110 °/o teorie, vztaženo na obsah l-chlor-2,3-epoxypropanu a celulózy.Of the alkali metal hydroxides, sodium hydroxide or potassium hydroxide is usually used in an amount of 90 to 110% of theory, based on the content of 1-chloro-2,3-epoxypropane and cellulose.

Výhodou postupu podle vynálezu je možnost přípravy celulózy s podstatně vyšším obsahem primárních aromatických aminoskupin (0,2 až 1,53 mmol g_1) oproti dosud známému postupu používajícího p-nitrobenzyl chloridu a následující redukcí vzniklé p-nitrobenzyl celulózy, kdy se dosahuje hodnot 0,15 až 0,20 mmol g1.The advantage of the process according to the invention is that it is possible to prepare cellulose with a substantially higher content of primary aromatic amino groups (0.2 to 1.53 mmol g -1 ) over the prior art process using p-nitrobenzyl chloride and subsequent reduction of the resulting p-nitrobenzyl cellulose. , 15 to 0.20 mmol g 1 .

Celulóza připravená podle tohoto patentu obsahující 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropylové skupiny nebyla dosud připravena.Cellulose prepared according to this patent containing 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropyl groups has not been prepared yet.

Další výhodou způsobu podle vynálezu je možnost získat zesítěnou celulózu použitím l-chlor-2,3-epoxypropynu v množství vyšším než ekvimolárním vůči výchozímu di-aminu.A further advantage of the process according to the invention is the possibility to obtain cross-linked cellulose using 1-chloro-2,3-epoxypropylene in an amount higher than equimolar to the starting diamine.

Příklad 1Example 1

15,0 g p-aminoacetaniíidu se rozpustí ve 30 ml acetonu a při teplotě 50 °C se během 15 minut přlkape 11,1 g l-chlor-2,3-epoxypropanu. Při stejné teplotě se míchá 5 hodin. Takto připravená surová reakční směs se přilije do suspenze 14,58 g sférické celulózy ve 30 ml lakového benzinu s 8,4 g hydroxiku sodného v 8,5 ml vody. Za stálého míchání se teplota reakční směsi udržuje na 71 °C, při které oddestiluje aceton. Po jeho oddestilování se směs zahřeje na 130 °C a při této teplotě se míchá 3 hodiny. Získaný produkt se promyje acetonem, potom vodou do neutrální reakce filtrátu a nakonec se suší při 45 °C.15.0 g of p-aminoacetanilide are dissolved in 30 ml of acetone and 11.1 g of 1-chloro-2,3-epoxypropane are added dropwise over 15 minutes at 50 ° C. Stir at the same temperature for 5 hours. The crude reaction mixture thus prepared was poured into a suspension of 14.58 g of spherical cellulose in 30 ml of white spirit with 8.4 g of sodium hydroxide in 8.5 ml of water. While stirring, the temperature of the reaction mixture was maintained at 71 ° C at which acetone was distilled off. After distillation, the mixture was heated to 130 ° C and stirred at 130 ° C for 3 hours. The product obtained is washed with acetone, then with water until the filtrate is neutral and finally dried at 45 ° C.

Produkt obsahuje 1,432 mmol l-(N-p-aminofenyl) -ammo-2-hydroxypropylových skupin/g celulózy.The product contains 1.432 mmol of 1- (N-p-aminophenyl) amino-2-hydroxypropyl groups / g cellulose.

Příklad 2Example 2

18,0 g oxalyl-m-fenylendiaminu se rozpustí ve 30 ml 1,4-dioxanu a při teplotě 70 °C se během 15 minut přikape 13,8 g 1-chlor-2,3-epoxypropanu. Při téže teplotě se míchá18.0 g of oxalyl-m-phenylenediamine are dissolved in 30 ml of 1,4-dioxane and 13.8 g of 1-chloro-2,3-epoxypropane are added dropwise at 70 DEG C. over 15 minutes. Stir at the same temperature

B hodiny. Takto připravená surová reakční směs se přilije do suspenze 14,6 g vláknité celulózy ve 30 ml chlorbenzenu s 9,6 g hydroxidu draselného v 10 ml vody. Za stálého míchání se teplota reakční směsi udržuje na 85 °C po dobu 12 hodin. Produkt se potom promyje acetonem, vodou do neutrální reakce filtrátu a nakonec se suší při 45 °C.B hours. The crude reaction mixture thus prepared was poured into a suspension of 14.6 g of fibrous cellulose in 30 ml of chlorobenzene with 9.6 g of potassium hydroxide in 10 ml of water. While stirring, the temperature of the reaction mixture was maintained at 85 ° C for 12 hours. The product is then washed with acetone, water to neutralize the filtrate and finally dried at 45 ° C.

Získaný produkt obsahuje 0,796 mmolů 1- (N-aminofenyl) -amino-2-hydroxypropylových skupin/g celulózy.The product obtained contained 0.796 mmol of 1- (N-aminophenyl) amino-2-hydroxypropyl groups / g cellulose.

Příklad 3Example 3

13,6 g formyl-o-fenylendiaminu se rozpustí ve 30 ml acetonu a při teplotě 40 °C se během 15 minut přikape 9,3 g l-chlor-2,3-epoxypropanu. Při stejné teplotě se míchá 10 hodin. Potom se surová reakční směs přileje do suspenze 14,6 g mikrokrystalické celulózy ve 30 ml toluenu se 7,6 g hydroxidu sodného v 8 ml vody. Při teplotě 85 °C se oddestiluje aceton, potom se teplota zvýší na 100 °C a míchá 6 hodin. Získaný produkt se promyje acetonem, potom vodou do neutrální reakce filtrátu a nakonec se suší při 45 X.13.6 g of formyl-o-phenylenediamine are dissolved in 30 ml of acetone and 9.3 g of 1-chloro-2,3-epoxypropane are added dropwise at 40 ° C over 15 minutes. Stir at the same temperature for 10 hours. The crude reaction mixture was then poured into a suspension of 14.6 g of microcrystalline cellulose in 30 ml of toluene with 7.6 g of sodium hydroxide in 8 ml of water. Acetone was distilled off at 85 ° C, then the temperature was raised to 100 ° C and stirred for 6 hours. The product obtained is washed with acetone, then with water until the filtrate is neutral and finally dried at 45 ° C.

Produkt obsahuje 0,947 mmolů l-(N-o-aminofenyl )-amino-2-hydroxypropylových skupin/g celulózy.The product contains 0.947 mmol of 1- (N-o-aminophenyl) amino-2-hydroxypropyl groups / g cellulose.

Claims (1)

PREDMET VYNÁLEZUOBJECT OF THE INVENTION Způsob přípravy celulózy obsahující 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropylové funkční skupiny obecného vzorce Celulóza —O—CH2—CH—CH3—NH—Ar—NH—AcProcess for the preparation of cellulose-containing 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropyl functional groups Cellulose formula -O-CH 2 -CH-CH 3 -NH-Ar-NH-Ac OH kdeOH where Ac je acyl jednosytné organické kyseliny,Ac is an acyl monobasic organic acid, Ar je benzenové jádro, případně substituované alkylem Ci až C4, alkoxylem Ci až C4, halogenem, nitroskupinou, přičemž poloha skupiny —NH—Ac může být v poloze 2, 3 nebo 4, vyznačený tím, že se primární aromatický di-amin, jehož jedna aminoskupina je chráněna acylovou skupinou, a l-chlor-2,3-epoxypropan nechají nejprve v odděleném stupni za stálého míchání zreagovat v prostředí organického rozpouštědla neomezeně mísitelného s vodou s výhodou vybraného ze skupiny zahrnující aceton, tetrahydrofuran, 1,4-dioxan, 1,3-dimethoxyethan, při 40 až 70 °C po dobu 3 až 10 hodin, a pak se surová reakční směs za stálého míchání přidá do suspenze celulózy a hydroxidu alkalického kovu v organickém rozpouštědle nemísitelném s vodou s výhodou vybraného ze skupiny zahrnující chlorbenzen, lakový benzin, toluen, načež se nově vzniklá reakční směs zahřívá na teplotu 60 až 130 °C po dobu 3 až 12 hodin, přičemž se organické rozpouštědlo neomezeně mísitelné s vodou během první hodiny oddestiluje, a pak se celulóza ze suspenze oddělí filtrací a promyje organickým rozpouštědlem neomezeně mísitelným s vodou s výhodou methanolu, ethanolu a acetonu.Ar is a benzene ring, optionally substituted with C1-C4 alkyl, C1-C4 alkoxy, halogen, nitro, wherein the position of the —NH — Ac group may be in the 2, 3 or 4 position, characterized in that the primary aromatic diamine is one amino group is protected with an acyl group, and 1-chloro-2,3-epoxypropane is first reacted in a separate, water-miscible organic solvent, preferably in a separate step, with stirring, preferably selected from acetone, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,3-dimethoxyethane, at 40 to 70 ° C for 3 to 10 hours, and then the crude reaction mixture is added under stirring to a suspension of cellulose and alkali metal hydroxide in a water-immiscible organic solvent preferably selected from the group consisting of chlorobenzene, naphtha, toluene, whereupon the newly formed reaction mixture is heated to 60 to 130 ° C for 3 to 12 hours while the organic The water-miscible solvent is distilled off during the first hour and then the cellulose is separated from the suspension by filtration and washed with a water-miscible organic solvent, preferably methanol, ethanol and acetone.
CS399381A 1981-05-29 1981-05-29 A process for the preparation of cellulose comprising 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropyl functional groups CS223256B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS399381A CS223256B1 (en) 1981-05-29 1981-05-29 A process for the preparation of cellulose comprising 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropyl functional groups

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS399381A CS223256B1 (en) 1981-05-29 1981-05-29 A process for the preparation of cellulose comprising 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropyl functional groups

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS223256B1 true CS223256B1 (en) 1983-09-15

Family

ID=5381630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS399381A CS223256B1 (en) 1981-05-29 1981-05-29 A process for the preparation of cellulose comprising 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropyl functional groups

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS223256B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4814437A (en) Method for preparation of sulfated polysaccharides by treating the polysaccharide with a reducing agent before sulfation
US4017460A (en) Novel starch ethers
US2876217A (en) Starch ethers containing nitrogen and process for making the same
US3956273A (en) Modified agarose and agar and method of making same
US4839449A (en) Polysaccharides containing aromatic aldehydes and their derivatization via amine-aldehyde interactions
JPS59108001A (en) Granular starch ether with lowered paste temperature
US4119487A (en) Starch ether derivatives, a method for the preparation thereof and their use in paper
MXPA01008023A (en) Process for preparing alkylhydroxyalkyl cellulose.
US5011918A (en) Polysaccharides containing aromatic aldehydes and their derivatization via amine-aldehyde interactions
US5827372A (en) Aqueous alcoholic aklaline process for cationization and anionization of normal, waxy, and high amylose starches from cereal, legume, tuber and root sources
JP5070596B2 (en) Chitosan derivative and method for producing the same
GB1558572A (en) Process producing cellulose derivatives
US3077469A (en) Phosphonium starch ethers
US4174440A (en) Ionic pullulan gels and production thereof
KR20010052494A (en) Method for manufacturing high-cationic starch solutions
CS223256B1 (en) A process for the preparation of cellulose comprising 3-N-aminoarylamino-2-hydroxypropyl functional groups
JP2012516928A (en) Aminated hemicellulose molecule and method for producing the same
Lohmar et al. Phosphorylation of starch
US4060683A (en) Preparation of cationic starches and cathionic starches thus produced
KR0131766B1 (en) Synthesis containing thiol group, preparation method and use thereof
CA1106365A (en) Method for preparing starch ether derivatives
US4358587A (en) Water-soluble cellulose mixed ethers which contain a phosphonomethyl substituent and a process for preparing same
US3065222A (en) Cation exchange starches which retain their original granular form and process for making same
US2992215A (en) Ion exchange starches which retain their original granular form and process for making same
Manecke et al. Some carriers for the immobilization of enzymes based on derivatized poly (vinyl alcohol) and on copolymers of methacrylates with different spacer lengths