CZ2020101A3

CZ2020101A3 - Způsob výroby hydrogelu methylkřemičité kyseliny s vlastnostmi supramolekulárních struktur a hydrogel vyrobený tímto způsobem

Info

Publication number: CZ2020101A3
Application number: CZ2020-101A
Authority: CZ
Inventors: Oleksandr Mykhailovych MARTYNENKO; Oleksandr Viktorovych CHYHYRYK
Original assignee: Bioline Products s.r.o.
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2020-04-29
Also published as: GB2579005A; UA115857C2; US20220119423A1; RU2020111213A; WO2019045667A1; EP3677545A1; US20200308199A1; RU2756828C2; US11104694B2; EP3677545A4; GB202003007D0; PL244824B1; EA202000102A1; EP3677545B1; RU2020111213A3; CN111194295A; CZ309566B6; PL434215A1; GB2579005B; CN111194295B

Abstract

Hydrogel methylkřemičité kyseliny se vyrábí reakcí roztoku methylsilanolátu sodného s plynným kyselým činidlem. Výsledný produkt se evakuuje, aby se odstranil zbytkový plyn, a promyje vodou. Probublávání plynného kyselého činidla roztokem methylsilanolátu sodného má za následek významný obsah OH-skupin v hydrogelu, který umožňuje zvýšit selektivitu adsorpčních vlastností, když se hydrogel používá v humánní a veterinární medicíně. Získaný hydrogel methylkřemičité kyseliny s vlastnostmi supramolekulárních struktur je popsán vzorcem:[{CHSi(OH)O}{CHSi(OH)O}{CHSiO}] • xHOkde11≤≤35; 0 ≤ a/n≤0,38; 0,19 ≤ b/n ≤ 0,9; 0,11≤ c/n ≤ 0,49.

Description

Způsob výroby hydrogelu methylkřemičité kyseliny s vlastnostmi supramolekulárních struktur a hydrogel vyrobený tímto způsobem

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká oboru chemie, zejména syntézy chemických sloučenin - polymethylsiloxanů (hydrogelů kyseliny methylkřemičité) - které mohou být využity v medicíně a veterinární vědě jako sorbenty mající selektivní vlastnosti.

Dosavadní stav techniky

Byly známy polymethylsilseskvioxany obecného chemického vzorce:

[CH₅ SiOi,₅] popisující řadu látek, včetně hydrogelu methylkřemičité kyseliny, který je reprezentován obecným vzorcem:

(CH₃SiOi,5*nH₂O)oo, kde n znamená celé číslo s hodnotou 30 až 46.

Tyto sloučeniny jsou zesítěné polymery složité topologie obklopené hydratačním obalem. Hlavním způsobem jejich výroby je polykondenzace z alkalické fáze.

Na základě strukturního znázornění těchto polymerů je třeba si uvědomit, že obsahují zbytkové nezkondenzované hydroxylové skupiny (OH skupiny) a zobecňující hrubý vzorec polymeru v lineární formě (bez ohledu na hydratační obal) je:

(CH3SÍ)nO(n-l)OH(_n+2)

Jak polykondenzace pokračuje, polymer se rozvětvuje a vytváří intermediámí strukturu typu:

(CH₃SÍ)nO(n -l+k)OH(_n+2-2k) (1)

- 1 CZ 2020 - 101 A3 kde

Z í- 2

Je zřejmé, že:

je-li k = 0, polymer představuje formu s převážně lineární topologií. Existence polymeru v této formě je specifičtější pro alkalické roztoky;

má-li k hodnotu

představuje polymer formu s cyklickou topologií, plně kondenzovanou, bez OH skupin. Takový polymer je vlastní xerogelům methylkřemičité kyseliny;

má-li k hodnotu < z představuje polymer formu s intermediámí topologií, mezi lineární a cyklickou topologií. Ve skutečnosti je tato forma vlastní skupině sloučenin obecně označované jako hydrogely methylkřemičité kyseliny.

Polykondenzace OH skupin mezní lineární struktury (k = 0) je popsána chemickou rovnicí:

(CH3SÍ)_nO(n-l)OH(n+2) —> (CH3SÍ)_nO(n-l+k)OH(_n+2-2k) + kHiO.

Výše uvedenou reakcí je intramolekulámí polykondenzační proces, který je doprovázen cyklizací molekuly.

Růst polymemího řetězce v příkladu polykondenzační interakce dvou molekul se strukturou odpovídající intermediámí topologii (m<n a < k < 1 (n +1 + i · (-1)«); O < ? < J * (m + ~ 4 ~ je vyjádřen chemickou rovnicí:

(CH3SÍ)nO(n-l+k)OH(n+2-2k) + (CH3SÍ)mO(m-l+q)OH(m+2-2q) (CH3SÍ)(n+m)O(m+n-2+k+q+p)OH(n+m+4-2k-2q-2p) + pH₂O, kde

-2 CZ 2020 - 101 A3

Je znám způsob výroby hydrogelu methylkřemičité kyseliny, který zahrnuje následující kroky: přípravu pracovní směsi methyltriethoxysilanu a organického rozpouštědla, přípravu hydrolytické směsi kyseliny chlorovodíkové a přečištěné vody, přípravu alkalického roztoku, hydrolýzu methyltriethoxysilanu v přítomnosti kyselého katalyzátoru s následným alkalickým zpracováním, odstátí reakční hmoty, rozdrobení výsledného alkogelu methylkřemičité kyseliny a jeho promytí přečištěnou vodou, čímž se získá hydrogel methylkřemičité kyseliny. Při přípravě pracovní směsi se jako organické rozpouštědlo používá vodný roztok ethanolu s obsahem ethylalkoholu v objemovém poměru 60 až 96,5 % a objemový poměr methyltriethoxysilanu k organickému rozpouštědlu ve formě vodného roztoku ethanolu je (1-1,2):(2-2,7); používá se methyltriethoxysilan s hmotnostním obsahem základní látky alespoň 98 % a methyltriethoxysilan se hydrolyzuje v objemovém poměru pracovní směsi k hydrolytické směsi (3-3,5):(0,71,5), doba pro zavedení hydrolytické směsi do reakční hmoty je 30 až 40 minut a výsledná reakční hmota se nechá stát po dobu 3 až 3,5 hodiny při pH alespoň 3, po dokončení hydrolýzy methyltriethoxysilanu se do výsledné reakční hmoty při teplotě 16 až 30 °C zavede alkalický roztok a výsledný alkohydrogel methylkřemičité kyseliny se nechá stát po dobu nejméně 7,5 h, aby dozrál, přičemž proces zrání alkohydrogelu methylkřemičité kyseliny se nechá probíhat tak dlouho, dokud nevznikne bezbarvý meziprodukt s mírnou opalescencí, rozmělněný alkohydrogel methylkřemičité kyseliny se promývá přidáváním přečištěné vody rychlostí 2-4 1 za hodinu [UA 90988, C08G 77/00, 2010],

Tento způsob má následující nevýhody.

Pro úplné odštěpení ethoxyskupin je nezbytnou podmínkou přítomnost silně alkalického média (pro kompletní průběh zmýdelňovací reakce by měla být koncentrace alkálie alespoň 5 mol/1) a zvýšená teplota reakční směsi (nejméně 60 °C). Použití kyselin v polykondenzačním stupni u alkoholických roztoků vede k tvorbě vedlejšího produktu - diethyletheru. Protože produkt má adsorpční vlastnosti, adsorbuje jak reakční produkty, tak ethylalkohol z rozpouštědlového média. Výsledný produkt vyrobený tímto způsobem obsahuje jako příměsi: ethylalkohol, diethylether a nezmydelněný ethoxysilan. Odstranění těchto látek z produktu vyžaduje velká množství přečištěné vody a nelze jej provést zcela v souladu s podmínkami stanovenými ve výrobním postupu.

V oboru je také znám způsob výroby sorbentu na bázi hydrogelu methylkřemičité kyseliny obecného vzorce {(CFESiOiA · mH20} _n, kde m je počet molekul vody ve vazbě {(CFESiOiA ·

-3 CZ 2020 - 101 A3 mlLO} a n je počet vazeb {(CHjSiOi^) · mFEOjv hydrogelu, při kterém se hydrogel vyrábí ze základní látky v přítomnosti silné kyseliny v alkoholovém médiu hydrolýzou s následnou polykondenzací v alkalickém prostředí, směs se nechá stát a produkt se rozmělní a výsledný produkt se promývá do neutrální reakce; silná kyselina se používá v koncentraci 0,5 % až 1,2 % a alkalické činidlo pro polykondenzační reakci se používá v koncentraci 20 % až 27 % [UA 72402, C08G 77/04, 2012],

Stejně jako v předchozím případě, použití kyselin v polykondenzačním stupni vede u alkoholických roztoků ke vzniku vedlejšího produktu - diethyletheru. Protože produkt má adsorpční vlastnosti, adsorbuje jak reakční produkty, tak ethylalkohol z rozpouštědlového média. Výsledný produkt vyrobený tímto způsobem obsahuje následující příměsi: ethylalkohol a diethylether. Odstranění těchto látek z produktu rovněž vyžaduje velké množství čištěné vody a nemůže být provedeno zcela v souladu s podmínkami stanovenými ve výrobním postupu.

V oboru je dále znám způsob výroby hydrogelu methylkřemičité kyseliny, při kterém se polykondenzuje methylsilanolát sodný (nebo draselný) v roztoku o koncentraci 1,75 až 2,30 mol/1 tak, že se přidá roztok silné kyseliny za vzniku hydrogelu, který se po odstátí po dobu 30 až 90 minut (stárnutí) rozmělní a poté aktivuje přidáním zředěného roztoku silné kyseliny o koncentraci 0,04 až 0,15 gekv./l, a následně se promyje vodou až do neutrální reakce [RU 94008432 AI, C08G 77/02, 1995],

Na vytvořený gel se působí zředěnými roztoky silných kyselin (aktivační stupeň), což vede ke konečné kondenzaci hydroxylových skupin, mající za následek ztrátu vlastností supramolekulámích struktur a ztrátu konformační mobility.

Nejbližším způsobem podle dosavadního stavu techniky je způsob výroby sorbentu na bázi hydrogelu methylkřemičité kyseliny obecného vzorce: {(CHsSiOi^) · ntUOJ. který zahrnuje následující kroky: přidávání roztoku silné kyseliny k roztoku methylsilanolátu sodného nebo methyl silanolátu draselného, dokud se nevytvoří produkt, který se poté nechá odstát, rozmělní se a produkt se aktivuje přidáním zředěného roztoku silné kyseliny, načež se promývá do neutrální reakce; roztok methylsilanolátu sodného nebo methylsilanolátu draselného má koncentraci 2,352,95 mol/1 a změnou multiplikátoru n až na hodnotu n = 495, se sorbent získá v různých výsledných formách, vykazující selektivní sorpční vlastnosti pro vysokomolekulámí látky s molekulovou hmotností 10 000 - 500 000 Dalton a vyšší [UA 82774, C08G 77/00, 2008],

-4 CZ 2020 - 101 A3

Výše uvedený způsob má následující nevýhody:

Protože jednou ze složek směsi je silná kyselina a druhou je alkalický roztok methylsilanolátu sodného, vytvoří se sůl silné alkálie a silné kyseliny, která nemá ochranný účinek na OH skupiny (roztoky těchto solí jsou z hlediska kyselosti téměř neutrální). V tomto případě transformace v systému zcela závisí na poměru množství alkalické složky, které se snižuje s postupem syntézy a množství silně kyselé složky.

Za těchto podmínek nemůže být reakce řízena a výsledkem je produkt, který je nejednotný ve fýzikálních a chemických vlastnostech, což ztěžuje standardizaci.

Použití zředěných roztoků silných kyselin ve výrobních krocích vede k tvorbě nízkomolekulámích frakcí produktu, které přispívají ke snížení adsorpční kapacity, která je pro produkt stanovena jako hlavní charakteristika. Podle požadavků příslušné praxe farmaceutické výroby by měla být z hlediska integrity složení účinné farmaceutické složky, kterou je hydrogel methylkřemičité kyseliny, tvorba frakcí s nízkou molekulovou hmotností považována za tvorbu doprovodných příměsí.

Průmyslová výroba produkuje odpadní vodu, která obsahuje rozpuštěné a suspendované látky v množstvích mnohokrát překračujících maximální přípustné koncentrace, což vyžaduje vytvoření oddělených komplexů čištění a způsobuje problémy s dalším využitím.

Z dosavadního stavu techniky byl znám hydrogel methylkřemičité kyseliny s vysokou sorpční kapacitou a selektivitou pro středně molekulární toxické metabolity (enterogel-super) vzorce:

{(CH₃SiOi,₅) · nH₂O[z.

kde n = 44-49, charakterizovaný sorpční kapacitou pro Kongo červeň 3,3 - 4,6 mg/g [RU 94008432 Al, C08G 77/02, 1995],

Takový hydrogel má čistě sorpční vlastnosti s nízkou selektivitou.

Nejbližším dosavadním stavem techniky je hydrogel methylkřemičité kyseliny, jako sorbent středně molekulárních metabolitů vzorce:

{(CH₃SiOi,₅) · nH₂O[z.

kde n = 44-49 charakterizovaný sorpční kapacitou pro Kongo červeň 3,3 - 4,6 mg/g,

-5 CZ 2020 - 101 A3 [RU2 111 979 Cl, C08G 77/02, 1998],

Stejně jako v předchozím případě má tento hydrogel čistě sorpční vlastnosti s nízkou selektivitou a je nejednotný ve fýzikálních a chemických vlastnostech, což komplikuje jeho standardizaci. Kromě toho použití zředěných roztoků silných kyselin vede k tvorbě nízkomolekulámích frakcí produktu (doprovodných příměsí), které přispívají ke snížení adsorpční kapacity, která je pro tento produkt stanovena jako hlavní charakteristika.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je poskytnout způsob výroby hydrogelu methylkřemičité kyseliny s vlastnostmi supramolekulámích struktur, který by byl vysoce technologicky pokrokový, nákladově efektivní a šetrný k životnímu prostředí.

Druhým úkolem vynálezu je poskytnout hydrogel, který by měl mít vyvinuté selektivní adsorpční vlastnosti, a navíc vlastnosti supramolekulámích struktur, pro použití v humánní medicíně a veterinárním lékařství jako samostatná látka s terapeutickými vlastnostmi a jako matrice pro komplexní kompozice s funkcí řízeného a/nebo prodlouženého uvolňování a/nebo cílené dodávky látky.

Výše uvedený úkol byl vyřešen předmětem předložemého vynálezu.

Prvním aspektem předmětu vynálezu je způsob výroby hydrogelu methylkřemičité kyseliny s vlastnostmi supramolekulámích struktur podle vynálezu. Při tomto se roztokem methylsilanolátu sodného předloženým do reaktoru probublává plynné kyselé činidlo, výsledný produkt, který se vznáší v hrdle reaktoru se po skončení procesu vypustí z reaktoru, evakuuje, aby se odstranil zbytkový plyn, a promyje vodou přečištěnou na pH 6,5 až 7,0, prostou zbytkového množství aniontů, čímž se získá hydrogel methylkřemičité kyseliny s vlastnostmi supramolekulámích struktur, který je popsán vzorcem:

[{CH₃Si(OH)₂Oo_;5}^{CH₃Si(OH)0}₄/„{CH₃SiOi_;5}c/„] · xH₂0, kde

11< X < 35: 0 < - < 0.38: 0.19 < - < 0.9: 0.11 < - < 0.49.

' n ‘ ' n ' n

-6 CZ 2020 - 101 A3

Výhodná provedení způsobu podle vynálezu zahrnují zejména provedení, v nichž:

-doba probublávání je 45 minut a rychlost probublávání je 333 ml plynného činidla za minutu;

- plynným kyselým činidlem je oxid uhličitý, který se zavádí spodním ventilem reaktoru provozovaného v uzavřeném systému;

- plynným kyselým činidlem je oxid uhličitý, který se zavádí vrchním ventilem reaktoru provozovaného v otevřeném systému;

- plynným kyselým činidlem je oxid siřičitý SO2;

- plynným kyselým činidlem je sirovodík H2S;

- plynným kyselým činidlem je oxid sírový SO3;

- plynným kyselým činidlem je chlorovodík HC1;

- roztok methylsilanolátu sodného se přivádí po kapkách rozdělovacím hřebenem nad hydrofobní povrch žlabu umístěného v médiu plynného kyselého činidla po dobu 20 minut.

Druhým aspektem předmětu vynálezu je hydrogel methylkřemičité kyseliny s vlastnostmi supramolekulámích struktur, který je popsán vzorcem [{CH3Si(OH)₂O₀,₅}_a/„{CH3Si(OH)O}_ft/„{CH3SiOi,₅}_c/„] · xH₂0, kde

11< .v <35: 0 <-<0.38: 0,19 <-<0.9; 0.11 <-<0,49, který se získá výše uvedeným způsobem podle vynálezu.

Ve srovnání s nejbližším dosavadním stavem techniky je způsob podle vynálezu regulovatelný, vysoce technologicky pokrokový, šetrný k životnímu prostředí a nákladově efektivní.

Vyrobený hydrogel methylkřemičité kyseliny má rozvinuté selektivní adsorpční vlastnosti, a navíc vlastnosti supramolekulámích struktur, což umožňuje jeho použití v medicíně a veterinárním lékařství jako samostatné látky s terapeutickými vlastnostmi a jako matrice pro komplexní kompozice s funkcí řízeného a/nebo prodlouženého uvolňování a/nebo cílené dodávky látky.

-7 CZ 2020 - 101 A3

Roztok soli vytvořený interakcí slabé kyseliny a silné báze chrání nezkondenzované hydroxylové skupiny, protože pH roztoků takových solí je alkalické. Polymer je charakterizován jako předem organizovaný (preorganizovaný) konformačně mobilní polymer.

Reakce probíhá ve třífázovém systému: počáteční kapalné fázi, intermediámí plynné fázi a vznikající pevné fázi. Rozvětvení polymeru v plynné fázi nebrání viskozita kapalného média. Výsledný polymer se získá s menší velikostí ok sítě, což určuje intenzitu selektivních vlastností.

Vytvořený gel není zpracováván kyselými roztoky, takže nedochází ke kompletní kondenzaci hydroxylových skupin a je umožněn vznik vlastností supramolekulámích struktur a je zajištěna konformační mobilita. Výsledný produkt má sorpční vlastnosti se zvýšenou selektivitou a má vlastnosti supramolekulámích struktur.

Při provádění způsobu podle vynálezu v průmyslovém měřítku roztoky soli (například uhličitanu sodného) vzniklé v odpadní vodě nevyžadují vytvoření dodatečného komplexu pro likvidaci odpadu a jeho dalšího využití, což činí proces ekonomicky výhodným a šetrným k životnímu prostředí.

Studium charakteristik tvorby zesítěných polymerů siloxanové skupiny vedlo k vytvoření chemického vzorce, který spolu s chemickým složením současně popisuje i topologickou složku látek.

Vytvoření síťové struktury na příkladu polymethylsiloxanů je podmíněno přítomností tří základních fragmentů v polymeru (tabulka 1):

-8 CZ 2020 - 101 A3

Tabulka 1

Fragment	Struktura	Hrubý vzorec název	Popis
M (mono-)	CK, i íIO - Si - ϋ ~ □H	{ClLWWOítú (meťhyld íliydrox yúlhemioxan}	Koncově fragmenty molekuly jedním aktíviiim polymeračntm centrem, které přerušují růst polymemiho řetězce.
D (dl-)	QA 1 -O-Si-O- ÓR	(aiiSí(OH)D) (methylhydroxysiloxau)	Fragmenty se dvénia aktivními polymeračnúm centry. Tvoři pružnou složku polymeruiho skeletu. Přispívají k vriitnii cykl izac i mol daily.
T í tlí-)	CH_S 1 -O-Sř-O- § 0-	(meťhylsilseskvioxid)	Fragmenty se třemi aktivními polymeračními centry. Přispívají k irimerizscš a cyiclizaci molekuly

Ze zobecnění výše uvedeného vyplynul chemický vzorec produktu podle vynálezu:

{CH₃Si(OH)2O0,5}_o{CH₃Si(OH)O}4CH₃SiOi,5}_c (2)

Tento vzorec již popisuje topologii polymemí molekuly pomocí kvantitativních hodnot to koeficientů a, b, c.

Vztah vzorců (1) a (2):

n =a+b+c k = 0,5(c-a)+l

Vzorec (2) je také možno vyjádřit hrubým vzorcem (1)

CZ 2020 - 101 A3 (CH₃SÍ)(a+b+c)O(0,5a+b+l,5c)OH(2a+b)

Chemický vzorec (2) popisuje všechny možné struktury polymethylsiloxanů. Je třeba poznamenat, že z hlediska charakteristik tvorby a a vlastností siloxanové vazby [Siloxane Bond. Voronkov M.G., Mileshkevich V.P., Yuzhelevsky Yu.A. Novosibirsk, Nauka, 1976, 413 s.] se jako nepřípustné jeví následující struktury a fragmenty:

□

CB ^?\ /

-Si-O. o

Vzhledem ke složitosti experimentálního stanovení molekulových hmotností zesítěných polymerů bylo navrženo použít chemický vzorec (2) v následující formě, {CH₃Si(OH)₂Oo_;5}^{CH₃Si(OH)0}b/n{CH₃SiOi_;5}c/„(3)

Chemický vzorec (3) je zobecněním vzorců (1) a (2).

Tento vzorec se obvykle zapisuje za použití fragmentových kódů uvedených v tabulce 1.

Sloučenina pak může být reprezentována následujícím vzorcem:

MaDjTc nebo ve formě uvedené výše „D/, „T_t „ (4) (5)

Tabulka 2 ukazuje základní transformace molekul vzorce (4) v polykondenzačním procesu na příkladu molekul se vzorci M_aDbT_c a M_xD_yT_x.

- 10CZ 2020 - 101 A3

Tabulka 2

Základní transformace molekul v polykondenzačním procesu

Typ polykondenzace	Popis typu	Reakce
fritermolekuiánií M-M	Reagují jedaovazebaé fragmenty obsalijíd po dvou OH skupinách
litíramolekuláiní M-M
Inteniiokkiůámi M-D	Reaguj e jednovazebný fragment obsahující dvě OH skupiny s dvouvazebným fragmentem obsahujícím jednu OH skupum
Intramolekuiární M-D	MgDýTe—*
Inteniiolekulárni D-D	Reaguj i dvouvazebné fragmenty s jednou OH simpmou	4* hjHíO
Intramolekuiární D-D

Vzorec podle vynálezu popisující struktury zesítěných polymerů, polyorganosiloxanů dříve uvedeného typu [RSiOi.s] má tuto formu:

{RiSi(OR₂)2O₀,₅}_a{RiSi(O R₂)O}₄{RiSiOi,5}_c, kde Rr-=CH₃, C-JF. CH₂=CH apod.; R₂H. CH₃, ( '₂H_S aj.

Modelování molekul a výpočet molekulárních parametrů s velikostí řetězce až 50 článků v různých konformacích byl proveden v prostředí softwarového balíčku HyperChem 8.09 pomocí semi-empirické kvantově-chemické metody AMI (rozšířená Huckelova metoda), s využitím teorie interakce systému nabitých částic. Další optimalizace tohoto systému byla provedena minimalizací energie a jejího gradientu (rychlost změny energie) pomocí algoritmu PolackRibier.

- 11 CZ 2020 - 101 A3

Intermolekulámí a intramolekulámí interakce byly modelovány za použití příkladů systémů obsahujících hydrátové prostředí a/nebo výchozí reakční činidla (časový bod „nula“ pro vstup do interakce) a/nebo meziprodukty reakce a/nebo produkty polykondenzační reakce.

Odhad geometrických parametrů cílových molekul a modelování polykondenzačního procesu na základě rozvinutých teorií pravděpodobnostních charakteristik interakcí Floryho, Frische a Stepta [P. Flory, Principles of Polymer Chemistry, Cornell University Press, Ithaca, N.Y., 1953] byla provedena vytvořením maker v Microsoft Excelu a poté vizualizací topologie získaných systémů na základě randomizace provedené transformací podle tabulky 2.

Geometrické charakteristiky molekul byly zpracovány porovnáním rozdílů v normalizovaných souřadnicích atomů křemíku v modelových molekulách v přítomnosti hydratovaného prostředí a bez něj. Vizualizace získaných dat byla provedena nalezením bodu ekvidistantního od geometrických souřadnic atomů modelu molekuly. Následně, na základě množiny vzdáleností od ekvidistantního bodu k atomům molekuly, byla vytvořena topologie molekuly v polárních souřadnicích.

Objasnění výkresů

Obr. 1 ukazuje příklad topogramu molekul se stejným počtem vazeb: plně cyklické (MoDoTc/_n), původně lineární formy (M2/_nDb/_nTo) a lineární formy s hadratačním obalem (M2/_nDb/_nTo · 45H2O).

Jak je patrné z obr. 1, přítomnost OH skupin významně ovlivňuje konformaci molekuly a přítomnost hydratačního obalu neovlivňuje významně změnu konformace molekuly.

Obecným závěrem předkládaných dat je skutečnost, že OH skupiny molekuly definují konformační mobilitu molekuly a změna určitých podmínek vyvolávající jak intramolekulámí, tak intermolekulámí polykondenzaci OH skupin vede k projevům nebo absenci supramolekulámích vlastností látky jako celku.

Chování modelové molekuly s hydrátovým obalem, s různým počtem molekul vody v dutinách a mimo dutiny stmktur, dává podnět k chování látky (hydrogelu methylkřemičité kyseliny) jako supermolekulámí nebo supramolekulámí struktury, podle typu hostitele, ve vztahu k látkám

- 12CZ 2020 - 101 A3 přítomným v prostoru mezi molekulami (hosté). Kromě toho byly modelovány systémy obsahující různé hosty v chemické přírodě.

Modely a teorie byly prakticky potvrzeny pomocí vyvinutých výzkumných metod a instrumentálních postupů termogravimetrie, kryoskopie, amperometrické titrace, titrace vody podle metody K. Fisher, IR a UV-VIS spektroskopie.

Studie byly provedeny jak na vzorcích hydrogelu methylkřemičité kyseliny vyrobeného způsobem podle nejbližšího dosavadního stavu techniky, tak na vzorcích látek získaných způsobem podle vynálezu.

Studium vlastností látek produkovaných způsobem podle vynálezu vedlo k objevu neočekávaných dříve neznámých účinků a potvrdilo výše uvedenou hypotézu. To umožňuje přiřadit získané látky k látkám s adsorpčními vlastnostmi, jako látkám se supramolekulámí strukturou, které mají vlastnosti typu hostitel-host jakožto preorganizovaným konformačně mobilním hostitelům [eSupramolecular Chemistry. Přeloženo do ruštiny z angličtiny: 2 sv. / Jonathan W. Steed, Jerry L. Atwood. - Μ .; IKC „Akademkniga“, 2007],

Podmínkou preorganizace struktury látky získané způsobem podle vynálezu je rigidita jeho skeletu. V takovém případě je látka v pozici hostitele, naladěného na konkrétního hosta a je určena selektivita hostitele.

Pevnost skeletuje zajištěna přítomností maximálního počtu T-fragmentů v molekule, na základě údajů uvedených v tabulce 1 a vzorcích (4) a (5).

Na druhé straně je konformační mobilita molekuly zajištěna maximálním obsahem OH skupin. Pružnost a pohyblivost molekuly zajišťují D-fragmenty.

Pro splnění podmínek konformačně mobilní preorganizované struktury je nutné, aby hodnoty koeficientů b/n a c/n ve vzorcích látek (3) a (5) byly maximální.

Teoreticky jsou prezentované podmínky splněny látkami chemických vzorců (3) a (5) s hodnotami koeficientů odpovídajícími podmínce:

- 13 CZ 2020 - 101 A3

WO •JV-

V takovém případě budou variační rozsahy koeficientů chemického vzorce (5):

fi á - 0,38; 0,16 < - < 0.9Q_f 0,11 < - S 0,60.

K 3?

Vypočítaný obsah OH skupin ve sloučenině bude od 16 % do 24 %.

V praxi je možné dosáhnout podmínky rigidity skeletu (preorganizace) a jeho maximální konformační pohyblivosti díky ochraně OH skupin vytvořeného polymeru a/nebo v důsledku použití fázového přechodu v prostředí molekulární tvorby.

V nejbližším stavu techniky se v syntéze používá fáze přerušení řetězce působením slabých roztoků silných kyselin, což nevede k ochraně OH skupin, ale spíše vyvolává jejich polykondenzaci do rovnovážného stupně. V důsledku toho to vede k vytvoření tuhé preorganizované struktury, která nemá vlastnosti typu hostitel-host, ale má selektivitu pouze díky adsorpční kapacitě vytvořených pórů.

Studium výchozích roztoků methylsilanolátu sodného pro stanovení molekulových hmotností rozpuštěných polymerů kryoskopií výchozího a zředěných roztoků vedlo k závěru, že v roztoku byla sada fragmentů 4 až 8 měrních jednotek. Modelování molekulární mechaniky potvrzuje jejich převažující lineární strukturu. Dalším důvodem linearity molekul je skutečnost, že roztok polymeruje v silně alkalickém prostředí a je nasycen OH skupinami alkále-rozpouštědla.

Na základě provedených studií vykazuje doba gelovatění hydrogelů získaných podle nejbližšího dosavadního stavu techniky nalitím různých objemů roztoku silné kyseliny na fixní objem methylsilanolátu sodného exponenciální závislost na molámím poměru složek. To ukazuje na vývoj gelační reakce typu radikálové řetězové reakce, protože ke gelaci také dochází v přítomnosti malého množství silné kyseliny. Navrhuje se tento popis stadií gelace:

1. Neutralizace zásady do rovnovážné koncentrace;

2. Růst délky polymeru intermolekulámí reakcí (intermolekulámí polykondenzace) polymerů působením iontů H⁺;

3. Cyklizace a trimerizace polymeru (konformační, před organizací skeletu);

4. Přerušení řetězce;

5. Je-li přítomno dostatečné množství iontů H⁺, intramolekulámí polykondenzace (ztráta konformační mobility molekuly v důsledku zvýšení rigidity kostry). Nástup mikrosynerézy.

- 14CZ 2020 - 101 A3

Pro udržení optimální konformační mobility molekuly je nezbytné zavést krok ochrany OH skupin molekuly.

Vzhledem ke skutečnosti, že ve výrobním způsobu popsaném v nejbližším stavu techniky je jednou ze složek směsi silná kyselina a druhou je alkalický roztok methylsilanolátu sodného, vznikne sůl silné zísady a silné kyseliny, která nemá ochranný účinek na OH skupiny (roztoky takových solí jsou z hlediska kyselosti téměř neutrální). V tomto případě transformace v systému zcela závisí na poměru alkalické složky, jejíž množství se s postupem syntézy snižuje, a silně kyselé složky.

Tuto nevýhodu lze v nárokovaném způsobu odstranit.

Je známo, že roztok methylsilanolátu sodného obsahuje kation alkalického kovu; proto, aby se získala slabá sůl, která by mohla přispět k ochrannému účinku na OH skupiny molekuly, je nutné použít buď kyseliny se slabými anionty, nebo plynné anhydridy kyselin.

Z velkého počtu látek, které splňují výše uvedené podmínky, se původci zaměřili na použití plynných kyselých činidel, jako jsou:

- oxid uhličitý - CO2;

- oxid siřičitý - SO2;

- oxid sírový - SO3;

- sirovodík - H2S;

- chlorovodík - HC1

Hydrogely methylkřemičité kyseliny vyrobené podle příkladů uvedených níže byly podrobeny řadě testů a neočekávaně měly vlastnosti supramolekulámích sloučenin.

Analýza získaných dat vedla k závěru, že supramolekulámí struktury je možno získat za těchto předpokladů:

- přítomnost složky chránící skupiny OH v systému, přičemž ochranný účinek je zajištěn vytvořeným roztokem uhličitanu sodného (v případě syntézy pomocí oxidu uhličitého); siřičitanem sodným (v případě syntézy pomocí oxidu siřičitého); sulfidu sodného (v případě syntézy pomocí sirovodíku);

- 15 CZ 2020 - 101 A3

- přítomnost fázového přechodu plyn-kapalina. V tomto případě je díky přítomnosti plynné fáze cyklizace a trimerizace molekuly snazší, na rozdíl od stejného procesu v kapalné fázi (viskozita kapaliny, která je o řád vyšší, než viskozita plynu působí proti tomuto procesu).

Díky použití plynných slabých kyselin a anhydridů slabých kyselin v plynném stavu při syntéze hydrogelů jsou oba tyto předpoklady uspokojeny, což umožňuje získat vzorky s výraznými supramolekulámími vlastnostmi. Při použití oxidu sírového a chlorovodíku je splněn pouze druhý předpoklad a supramolekularita vzorků je méně výrazná.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklady výroby hydrogelů methylkřemičité kyseliny se supramolekulámími vlastnostmi:

Příklad 1

Výroba hydrogelů methylkřemičité kyseliny se supramolekulámími vlastnostmi.

200 ml roztoku methylsilanolátu sodného (Cn_;ioii = 3,2 M; w<pms) =180 g/1) bylo uvedeno do reakce s oxidem uhličitým o celkovém objemu 15 litrů. Doba probublávání byla 45 minut. Rychlost probublávání byla 333 ml CCL/min. Oxid uhličitý byl zaváděn spodním ventilem reaktoru. Proces byl prováděn v uzavřeném systému. Výsledný produkt se vznášel v hrdle reaktoru. Po dokončení postupu byl produkt odstraněn z reaktoru, snížením tlaku z něho byl odstraněn zbytkový plyn a produkt byl promyt vodou vyčištěnou na pH 6,5 až 7,0 a nepřítomnost zbytkového množství aniontů. Výtěžek byl 219 g (67 % polymethylsiloxanu v methylsilanolátu sodném).

Dále v textuje tento produkt označován kódem -MSAHG CO 21

Příklad 2

Poměr výchozích produktů byl stejný jako v příkladu 1. Oxid uhličitý byl zaváděn vrchním ventilem reaktoru. Proces byl prováděn v otevřeném systému. Výsledný produkt se vznášel v hrdle reaktoru. Další kroky byly stejné jako v příkladu 1. Výtěžek byl 232 g (71 % polymethylsiloxanu v methylsilanolátu sodném).

Dále v textuje tento produkt označován kódem - MSAHG CO 2 2

- 16CZ 2020 - 101 A3

Příklad 3

20-litrová nádoba ve tvaru krychle byla naplněna oxidem uhličitým na 3/4 objemu. Do nádoby byl předtím umístěn pružný skluz z fluoroplastu se stranami uzavřenými v prstenci, opatřený příčnými žlaby uspořádanými pod úhlem 45 ° v horizontální rovině k hlavnímu skluzu. Konstrukce byla položena na dva hřídele za vzniku nekonečného dopravního pásu. Jeden z hřídelů byl spojen převodem s elektromotorem. Uhel sklonu k nádobě byl 15-30 °. Lineární rychlost pohybu podél dna skluzu nahoru se byla od 30 do 60 cm/min. Roztok methylsilanolátu byl přiváděn po kapkách hřebenem se šesti tryskami. Celkový objem methylsilanolátu sodného byl 200 ml. Tento proces trval 20 minut. Posun kapiček podél hydrofobního povrchu skluzu v atmosféře CO2 působením gravitace vedl ke smíchání kapky a jejímu dalšímu ztuhnutí. V důsledku protikladného působení lineární rychlosti pohybu skluzu byl proces prováděn za podmínek co možná nejblíže podmínkám volnému pádu kapky v atmosféře CO2. Další kroky byly stejné jako v příkladu 1. Výtěžek byl 238 g (73 % polymethylsiloxanu v methylsilanolátu sodném).

Dále v textuje tento produkt označován kódem -MSAHG CO 2 3

Příklady 4-6

Použité zařízení a postup byly stejné jako v příkladech 1-3, s tím rozdílem, že byl jako plyn použit oxid siřičitý SO2.

Výtěžek produktu byl 228 g (71 %); 222 g (68 %); a 231 g (70 %).

Dále v textu jsou získané produkty označovány kódem - MSAHG SO2 4, MSAHG SO2 5, a MSAHG SO2 6.

Příklady 7-9

Použité zařízení a postup byly stejné jako v příkladech 1-3, s tím rozdílem, že byl jako plyn použit sirovodík H2S.

Výtěžek produktu byl 230 g (67 %); 228 g (70 %); a 220 g (66 %).

Dále v textu jsou získané produkty označovány kódem - MSAHG H2S 7, MSAHG H2S 8, A MSAHGH₂S 9.

Příklady 10-12

- 17CZ 2020 - 101 A3

Použité zařízení a postup byly stejné jako v příkladech 1-3, s tím rozdílem, že byl jako plyn použit oxid sírový SO3.

Výtěžek produktu byl 242 g (69 %); 230 g (68 %); a 245 g (71 %).

Dále v textu jsou získané produkty označovány kódem -MSAHG SO3 10, MSAHG SO3 11, A MSAHG SO 312.

Příklady 13-15

Použité zařízení a postup byly stejné jako v příkladech 1-3, s tím rozdílem, že byl jako plyn použit plynný chlorovodík HC1.

Výtěžek produktu byl 234 g (72 %); 236 g (72 %); a 237 g (68 %).

Dále v textu jsou získané produkty označovány kódem - MSAHG HCl 13, MSAHG HCl 14, A MSAHG HCl15.

Experimentální část

Hydrogely methylmethylkřemičité kyseliny vyrobené pomocí známých způsobů [UA č. 82774, C08G 77/00, 2008] (kód vzorku MSAHG 0) a pomocí způsobů podle příkladů 1-15 byly podrobeny zkoušení z hlediska:

- adsorpční aktivity;

- typu struktury;

- přítomnosti vlastností typu hostitel-host, které jsou vlastní supramolekulámím strukturám.

Adsorpční aktivita vzorků byla studována pomocí metodologie popsané v [Farmaceutické regulační dokumenty pro validaci analytických metod, registrační osvědčení č. UA / 2341/01/01 „Hydrogem methylkřemičité kyseliny, gel (látka) pro výrobu nesterilních lékových forem“. Přihlašovatel uzavřená akciová společnost „Ekologoochrannaja firma“ KREOMA-PHARM ”, Kyjev, 2004, 10 s].

Jako adsorbát byly použity vodné roztoky indikátorů methyloranže (MO), kongo-červeně (CR), bengálské růžové (BP) a proteinu hovězího sérového albuminu V (BSA). Pro roztok BSA byla provedena UV-VIS spektrofotometrie na pro biuretový komplex po ošetření alikvotu

- 18 CZ 2020 - 101 A3 proteinového roztoku biuretovým činidlem. Při použití výše uvedené metodologie pro kontrolu adsorpční aktivity vzorků získaných z příkladů 1 až 9 dosáhly indikátory vysokých hodnot. Vzhledem k tomu, že výrobci ověřují spolehlivost údajů nad jmenovitou hodnotou nejvýše 140 % [Státní lékopis Ukrajiny / Státní podnik „Centrum vědeckého a odborného centra lékopisu“. Dodatek 2. Charkov: Státní podnik „Vědecké a expertní centrum Pharmacopoeia Center“, 2008, 620 p], pracovní schopnost metodiky se spolehlivými hodnotami byla 4,50 pmol/h. V případě nadnesených dat použili autoři patentu hodnoty adsorpční aktivity v jednotkách pmol/g ve formě „více než 4,50 pmol/g“. Souběžně byly hodnoty adsorpční aktivity vypočteny v jednotkách mg/g. Získaná data hodnot adsorpční aktivity jsou uvedena v tabulce 3.

Typy struktur vzorků byly studovány pomocí IR spektrometrie a kombinované metody detekce vody.

Pro IR spektrometrii byly zkušební vzorky předem umístěny do parafinového oleje a dispergovány za vzniku homogenní suspenze. Výsledná směs byla umístěna do topné skříňky, zahřáta na 150 °C a udržována při této teplotě po dobu 1:00, aby se úplně odstranila voda z hydrogelu. Po ochlazení byla směs znovu dispergována. Pro všechny připravené vzorky bylo IC spektrum zaznamenáváno na IC-spektrometru IRAffinity-lS FT. Paralelně bylo zaznamenáno IC spektrum čistého parafinového oleje pro odečtení od hlavního spektra.

Výše uvedená technika přípravy vzorků umožňuje studovat bezprostřední strukturu testovaného vzorku s minimálními ztrátami primárních charakteristik, které se ztratí při normálním zahřívání vzorků v důsledku polykondenzace OH skupin během zahřívání.

Získaná IC spektra byla zpracována pomocí Fourierovy transformace spekter s důrazem na rozsah vlnočtu v rozmezí 1200-1000 cm¹ (vazba Si-O-Si) a 800-650 cm¹ (vibrace skeletu molekuly). V případě přítomnosti převažujícího počtu T-fragmentů v molekulách bylo pozorováno jak zvýšení intenzity absorpčních linií v rozmezí 800-650 cm¹, tak i posun v poloze linie v tomto rozsahu. Pro stanovení závislosti intenzity na koncentraci T-fragmentů byly vzorky dále ošetřeny roztoky kyseliny chlorovodíkové různé koncentrace, což vyvolalo polykondenzaci hydrogelu a tvorbu T-fragmentů podle schémat uvedených v tabulce 2. Hodnota intenzity pro zcela dehydratované vzorky byla použita jako referenční bod hodnoty intenzity v IC spektru (vzorec Μ/λ/7'ý.

- 19CZ 2020 - 101 A3

Pro výpočet obsahu OH skupin v molekulách byla použita kombinovaná metoda stanovení vody: termogravimetrií a titrací vody podle K. Fisherovy metody. Při termogravimetrické metodě stanovení vody bylo postupováno v souladu s konvenčními technikami tohoto stanovení. Výsledky stanovení celkového množství vody byly výchozím bodem pro další výpočet složení vzorků.

Titrace vody podle metody K. Fishera byla provedena na připravených vzorcích. Příprava vzorku spočívala v předběžném smíchání hydrogelu methylkřemičité kyseliny s různými množstvími methylalkoholu se známým obsahem vody. Míšení bylo prováděno pomocí hmotnostní metody. Vzhledem k tomu, že ve směsi s hydrogelem se methylalkohol zpočátku rozpustí ve vodě hydratačního obalu a částečně vyvolává substituci solvátu a polykondenzaci skupin OH, použití různých poměrů methylalkoholu a hydrogelu při extrapolaci na nulový obsah methylalkoholu poskytuje možnost vypočítat obsah OH skupin ve vzorku. Konečná hodnota obsahu OH skupin ve vzorcích byla vypočtena odečtením hmotnosti vody získané extrapolací na nulový obsah methylalkoholu během titrace vody podle metody K. Fishera, od hmotnosti vody získané termogravimetricky a vynásobení výsledku dvěma. Výsledky výpočtu jsou uvedeny v tabulce 3.

Hydrogely použité v průběhu studie, které byly vyrobeny pomocí známých metod [UA č. 82774], byly popsány zejména pomocí vzorců s těmito rozsahy koeficientů: 0,05 < - < 0,24; 0,07 < - < 0,18; 0,63 < - < 0,85; jejich poměr D- a T- fragmentů byl od 0,06 do 0,11 a obsah OH skupin od 12 do 26 %. Hydrogely vyrobené způsobem podle vynálezu jsou popsány pomocí vzorců s těmito rozsahy koeficientů 0 < ^ < 0,38; 0,19 < ^ < 0,9; 0,11 < < 0,49; mají poměr D- a T- fragmentů od 0,10 do 0,15 a obsah OH skupin od 20 do 24 %.

Na základě provedených testů měl obecný chemický vzorec hydrogelu methylkřemičité kyseliny získaný v příkladech 1 až 15 formu:

[{CH₃Si(OH)₂Oo_;5}^{CH₃Si(OH)0}₄/„{CH₃SiOi_;5}c/„] · xH₂0 nebo v redukované podobě:

//D/i · xH₂0, kde ll<x<35;

0<-<0,38;

n

0,19 <-<0,9;

n

0,11 <-< 0,49 n

-20CZ 2020 - 101 A3

Tabulka 3

Základní vlastnosti studovaných sloučenin a jejich chemické vzorce

»?gl mf o s NI

'9 í cm «<> »N i£2

to í

to toí q

$ cm ••φ

£ Ě' <M <

* (-?

to £ č?' JÍ

i* 1' < i?

* Jvi

0 to' N ď

cm í §

to 1' C'M 1 <

to š’

to ta' í §

to ta' sS; i? 9i i**·

to á' P ’í c f

S3

Čb

•e

M5

ťM

Q<5

|p>

25

Ti

*d

*φ

'φ

I*j

61

Ti

0

S3 0

6l

eF

e·!

’Η

φ\

5>.

r

U’

<“M

O'.

23

<6

•φ

5

Φ

řCj

6Ϊ

^ř 1 ‘

<“M

r“

r

CM

ΓΜ

CF·.

♦6

r*j

CF·.

♦6

6.,

fF.

64

6|

64

eM

CM

61

ΓΜ

61

ΓΜ

61

64

Λ

£'·

61

CM

f6

1.

Tj

25

61

*6

**<

ΙΛ

t^l

*f

Cl

-t

“vT·

50

06

61

co

Ti

W

25

fM

xš 0

<ň

Λ ©>·

25

O

tt'

Φ tfs

ů0 r-

ZJ

25

fÍ

<

6'

cs

ΙΛ

Mť

r-

Tj

1*3

0

O

Φ

00

«0

’Φ

O

CM

φ

Ti

»

ť^J

0

05

eF.

6|

Tj

ilO

·#

eF;

eC

oc·

Ti

0

•Φ

CM

t-

Xíi

Γ

t-

Φ

r

CQ

Ob

5b

ΤΪ

T

x>

CO

<6

•Φ

Sh

C?8

**J

cT

F*<

i^a

\©

•φ

Cfó

¢0

w

·«

O

6

00

r-

FM

*)

Tf

sa

eF.

*T

0

2?'

Φ

eFji

a

wj

r-

r*i

ťM

«?

Ti

06

25

•Φ

ae

25

'φ

F.

Ti

Od

«

*F

♦6

’Φ

5^

**4

2>

06

ů0

C6

23,

25.

50

00

(¾

O

r-F

O'.

«0

2^a.

«UĎ

c»

00

Φ

'φ

*f

“Φ

Φ

*t

s

f*

CA

Š

r-

cCi

CM

25

«1

O

Ό

*T

Tj

6

A

Φ

50

*t

JW¹

u

i?

00

r·’

8©

IG

2?

Γ

O

16

61

F*J

Tj

Γ-

'15?

61

00

<*Ί

25

1*;

•S

Mf

w4

*Φ

61

CM

61

r*j

6j

61

25

cF

6

as

CÝ

r·-

SO

C'·

O

l·'·'

C'·

<*)

Tj

<*)

Tj

l*i

⁵2l

5

£

rúi

O

ěi

23

r)

j-v.

ΓΜ

Cl

CM

ífrj

r<

FM

Tj

50

Φ

50

0 FF

*ř*

F|

CM

<*

4*S

r

<6

JA'S

Ti

r-

50

¢5

Φ

CM

*^3

61.

'^řl

T

Tj,

ůo

F-J

61

•f

T

Ti^

'*1

T

2?_

145

Z.

1^

Fi

r-l

*6

Φ

’’T

ř*5

tfj

l*i

C6

t<J

i*i

V-l

♦*1

F-J

v-l

+-1

F-l

64

<6

r>

Ti

O

Ό

Tj

T-

6’

r**':

O

r**':

O

r-

cl

«Ί

O

^,^^t

5*

0

CK

S^J

r6

'T

6·

50

r

Í6

r

CM

61

ťM

F'l

CM

w|

F’J

F^l

Cl

x*4

fM

w|

fM

(Ώ

25

2?

O

25

O

25

ď

25

0

*

♦

<c

©

O

FT>

O

FT>

Φ

se

6»

Φ

2?

25

vF

Tl

Tj

>ř.

Ti

T

Ť

T

Tj

Ť

T

Tj

Ti

CM

Φ

Xt

*t

Φ

χφ

*t

Φ

Ff

Φ

*T

Φ

3'

Ξ

*

.j>

•]í

4=

•lí

4=

•K

4:

•K

Jí

•Ξ?

CM

<—··.

25

.-**s

r*“,

l*f

.·**·.

r*“,

l*f

O

25

>“f

O

¢5

'“6

•ώ

&

Tj

»6

Ti

1.6

Ti

1.6

Ti

Tj

16

Ti

Tj

»6

'6

s

U

r6

Φ

•φ

*Φ

’Φ

’φ*

*φ

”*

*φ

Φ

S*M

*

-ji

-Jí

•k

•Jí

K

•k

•Jí

.|ζ

4:

•Jí

.|ζ

-1:

Mí

5M N

2

S

Φ

O

o

O

-—<

<r>

o

r**i

<r>

o

¢5

25

o

¢5

25

Čí·

«ň

'*4

fj

tfj

Ti

T

Ti

T

Tj

Ti

Tj

Ti

Z.

Φ

ř*i

φ

’φ

*1*

Μφ

T

Μφ

*Ť

ΜΦ

*Ť

Φ

Μφ

£

cm

f-Λ,

6

tx

r>f.

5

Fj

IF;

§

». J

6‘ ta

6’ Q

g^!

£t*

Ě

to^!

to'

to¹

'*6

ta

£í

ta

to

ζ£

<í>

Uj

&

to

Uj

to

Uj

S’

to

ώ

5

ta

to

fe

a?

fe

to

fe

ta

to

fe

ta

3

ta

MK

Μ?

**

Φ

*f5

s

lJ*.

>.*.

íj^

1 F.

1.

1 F.

iF

¢6

1 F.

ÍF

Cc

3

s

$

to

5?

23

.6

.-rs

0·

VI

r-i

ř·*'·.

At

W'j

2)

r·

cX·

‘ 1

n

fl

*/ Vypočtená hodnota leží za herní hranicí vaiidované metodologie stanoveni

CZ 2020 - 101 A3

Studie supramolekulámích vlastností byla provedena podle následujících principů:

1. Výběr podmínek pro změnu konformace molekul hydrogelu. Jinými slovy, výběr „klíče“ pro zamykání/odemykání „hosta“ a „hostitele“ [Supramolekulámí chemie. Překlad z angličtiny: 2 sv. / Jonathan W. Steed, Jerry L. Atwood. - Μ .; IKC „Akademkniga“, 2007],

2. Kontrola pevnosti vytvořeného komplexu. Jinými slovy - „odolnost proti rozlomení“;

3. Rozpoznání konkrétního „hosta“, jako vlastnosti selektivity.

Pro testování chování hydrogelů hostitel-host, byla nedříve zaznamenána absorpční spektra UVVIS pro ekvivalentní roztoky uvedených látek (MO, CR, BP, BSA) při pH v rozmezí od 1,0 do 9,0 a naopak - od 9,0 do 1,0 pro roztoky adsorbátu jiné než BSA a při pH v rozmezí 3,0 až 8,0 a naopak pro roztoky BSA 9,0 až 1,0. Teplotní rozmezí roztoků se pohybovalo od 40 °C do 60 °C u roztoků BSA a v rozmezí od 40 °C do 80 °C pro roztoky jiných adsorbátů.

Při studiu vlastností hydrogelů hostitel-host se nejprve do systému obsahujícího hydrogel a roztok adsorbátu přidala kyselina chlorovodíková v množství dostatečném pro dosažení pH roztoku 1,0.

Dalším studium vlastností bylo prováděno za těchto podmínek:

- bylo měněno pH média přidáním roztoků hydroxidu sodného;

- roztok adsorbátu byl ředěn dekantací přečištěnou vodou;

- vzorek byl zahříván a nechán stárnout při zvýšených teplotách.

Pro srovnání adsorpční aktivity vzorků různých hydrogelů byla dříve naměřená adsorpční aktivita v jednotkách mg/g normalizována na stupnici od 0 do 1 (0-100%).

Změna relativní adsorpční aktivity hydrogelů v závislosti na pH média je uvedena na obr. 2.

Jak je vidět na obr. 2, vzorky hydrogelů vyrobených nárokovaným způsobem mají supramolekulámí, částečně obnovitelnou vlastnost typu hostitel-host. V tomto případě k uzamknutí hosta dochází při poměrně nízkých hodnotách pH a pokračuje při hodnotách pH až do 8,5. Neočekávaná byla také schopnost vzorků projevovat podobné účinky opakovaně. Vzhledem

-22CZ 2020 - 101 A3 k tomu, že hodnoty pH jsou velmi blízké pH lidského žaludku a střev, budou projevy objevených vlastností užitečné z lékařského hlediska.

Byly provedeny studie s ředěním výchozích roztoků adsorbátů dekantací přečištěnou vodou a změnou teploty, aby se vyloučil možný projev jen vlastností adsorpčních složek vzorku.

Vzorky hydrogelů vyrobených nárokovaným způsobem prokázaly typické chování supramolekulámích struktur typu hostitel-host jako preorganizovaného konformačně mobilního hostitele.

Dekantace přečištěnou vodou byla provedena s měřením optické denzity roztoku a výpočtem koncentrace adsorbátů. Při dekantací čištěnou vodou hydrogely vyrobené způsobem podle vynálezu částečně desorbovaly adsorbát v rozmezí 20-30% (MO, CR, BP) a 35-50% (BSA) a při měnění pH roztoku se chovaly tak, jak je to znázorněno v grafu na obr. 2.

Zahřívání roztoků a stárnutí při teplotách v rozmezí 40 až 60 (80) °C nezpůsobuje zjevné změny hodnot.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby hydrogelu methylkřemičité kyseliny s vlastnostmi supramolekulámích struktur, vyznačující se tím, že se roztokem methylsilanolátu sodného předloženého do reaktoru probublává plynné kyselé činidlo, výsledný produkt, který se vznáší v hrdle reaktoru se po skončení procesu vypustí z reaktoru, evakuuje, aby se odstranil zbytkový plyn, a promyje vodou přečištěnou na pH 6,5 až 7,0, prostou zbytkového množství aniontů, čímž se získá hydrogel methylkřemičité kyseliny s vlastnostmi supramolekulámích struktur, který je popsán vzorcem:

{CH₃Si(OH)₂Oo_;5}^{CH₃Si(OH)0}₄/„{CH₃SiOi_;5}c/„] · xH₂0, kde

11< x < 35; 0 < - < 0,38; 0,19 < - < 0,9; 0,11 < - < 0,49.

η η n
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že doba probublávání je 45 minut a rychlost probublávání je 333 ml plynného činidla za minutu.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že plynným kyselým činidlem je oxid uhličitý, který se přivádí spodním ventilem reaktoru provozovaného v uzavřeném systému.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že plynným kyselým činidlem je oxid uhličitý, který se přivádí vrchním ventilem reaktoru provozovaného v otevřeném systému.
5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že plynným kyselým činidlem je oxid siřičitý

50₂.
6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že plynným kyselým činidlem je sirovodík H₂S.
7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že plynným kyselým činidlem je oxid sírový

50₃.

-23 CZ 2020 - 101 A3
8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že plynným kyselým činidlem je chlorovodík HC1.
9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že roztok methylsilanolátu sodného se přivádí po kapkách rozdělovacím hřebenem nad hydrofobní povrch žlabu umístěného v médiu plynného kyselého činidla po dobu 20 minut.
10. Hydrogel methylkřemičité kyseliny s vlastnostmi supramolekulámích struktur, který je popsán vzorcem [{CH₃Si(OH)₂Oo_;5}^{CH₃Si(OH)0}₄/„{CH₃SiOi_;5}c/„] · xH₂0, kde
11< x < 35; 0 < / 0,38; 0,19 < £ < 0,9; 0,11 < / 0,49, η η n přičemž tento hydrogel je připraven způsobem podle nároku 1.