DD298643A5 - PROCESS FOR PREPARING WATER-SOLUBLE SULFUR ACIDS HALF-PRESENT OF CELLULOSE AND RELATED POLYSACCHARIDES - Google Patents

PROCESS FOR PREPARING WATER-SOLUBLE SULFUR ACIDS HALF-PRESENT OF CELLULOSE AND RELATED POLYSACCHARIDES Download PDF

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DD298643A5
DD298643A5 DD33478889A DD33478889A DD298643A5 DD 298643 A5 DD298643 A5 DD 298643A5 DD 33478889 A DD33478889 A DD 33478889A DD 33478889 A DD33478889 A DD 33478889A DD 298643 A5 DD298643 A5 DD 298643A5
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Wolfgang Wagenknecht
Armin Stein
Burkart Philipp
Dieter Klemm
Matthias Schnabelrauch
Horst Dautzenberg
Gert Hopf
Katja Walenta
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Institut Fuer Polymerenchemie,De
Friedrich-Schiller-Universitaet,De
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wasserloeslichen Schwefelsaeurehalbestern der Cellulose und verwandter Polysaccharide mit dem Ziel und der Aufgabenstellung ohne Isolierung der Zwischenprodukte eine homogene Sulfatierung durch Variation der Reaktionsbedingungen vorzunehmen. Erfindungsgemaesz werden die Ausgangsprodukte in Gegenwart von aprotischen Loesungsmitteln durch eine Amin- oder Ammoniakbehandlung aktiviert, mit Trimethylchlorsilan silyliert, sulfatiert und nachfolgend in die stabile Salzform ueberfuehrt. Die Schwefelsaeurehalbester sind wasserloeslich und koennen in der Nahrungsmittelwirtschaft, der Biotechnologie, der Pharmazie und der Medizin eingesetzt werden.{Cellulose; Staerke; Schwefelsaeure; Silylierung; Sulfatierung; Aktivierung; homogene Derivatisierung}The invention relates to a process for the preparation of water-soluble sulfuric acid semi-esters of cellulose and related polysaccharides with the aim and the task to carry out a homogeneous sulfation by varying the reaction conditions without isolation of the intermediates. According to the invention, the starting materials are activated in the presence of aprotic solvents by an amine or ammonia treatment, silylated with trimethylchlorosilane, sulfated and subsequently converted into the stable salt form. The sulfuric acid semi-esters are water-soluble and can be used in the food industry, biotechnology, pharmacy and medicine. {Cellulose; Strength; Sulfuric acid; silylation; sulfation; Activation; homogeneous derivatization}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen Sulfaten der Cellulose und anderer Polysaccaride, die als Viskositätssteigerer, Verdickungsmittel, gelbildende Zusätze sowie als Komponenten zur Herstellung von Membranen und zur Mikrokapselung oder als biologisch aktive Polymere auf den verschiedensten Anwendungsgebieten in der Nahrungsgüterwirtschaft, der Biotechnologie, der Pharmazie und der Medizin eingesetzt werden können.The invention relates to a process for the preparation of water-soluble sulfates of cellulose and other polysaccharides, which are used as viscosity enhancers, thickeners, gel-forming additives and as components for the production of membranes and microencapsulation or as biologically active polymers in a variety of applications in the food industry, biotechnology, Pharmacy and medicine can be used.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Zur Herstellung von Sulfaten der Cellulose und anderer Polysaccharide nind zahlreiche Verfahren bekannt, bei denen das Polymer zumeist unter heterogenen Reaktionsbedingungen oder unter Übergang vom heterogenen zum homogenen Reaktionssystem mit Schwefelsäure, deren Anhydrid oder olr.dm Säurechlorid der Schwefelsäure in einem nichtwäßrigen Medium umgesetzt wird. Hierbei werden in den meisten Fällen Produkte erhalten, die entweder nicht oder erst bei einem hohen Substitutionsgrad von > 1,5 vollständig in Wasser löslich sind und bei ihrer Herstellung einem erheblichen Kettenlängenabbau unterliegen, so daß sie für eine Reihe der eingangs genannten Anwendungsgebiete ungeeignet sind. Umfassende Zusammenstellungen der Herstellungsmethoden einschließlich der Patentliteratur zu Cellulosesulfaten werden in „Methoden der organischen Chemie" (Houben-Weyl) G.Thiame-Verlag Stuttgart 1987, Bd. E 20/3, S.2119-2121 und von B. Philipp u. W. Wagenknecht, Cell. Chem. Technol. 17(1983), 443-459 gegeben. Entsprechende Übersichten für Sulfate der Stärke finden sich in „Methoden der organischen Chemie" (Houben-Weyl) G.Thieme-Varlag Stuttgart 1987, Bd. E 20/3, S. 2161-2163 und für verschiedene weitere Polysaccharide bei K.B. Guiseley „Sulfatation of Polysaccharides", ACS Symp. Ser. 77(1978), 148-162. Technische Relevanz kommt dabei aus technisch-ökonomischer Sicht vor allem Syntheseverfahren auf Cellulose- oder Stärke-Basis zu.For the preparation of sulfates of cellulose and other polysaccharides nind numerous processes are known in which the polymer is usually reacted under heterogeneous reaction conditions or under transition from heterogeneous to homogeneous reaction system with sulfuric acid, its anhydride or ol r.dm acid chloride of sulfuric acid in a nonaqueous medium. Here, in most cases, products are obtained which are either not or only at a high degree of substitution of> 1.5 completely soluble in water and in their preparation undergo a significant chain length degradation, so that they are unsuitable for a number of the aforementioned applications. Comprehensive sets of preparation methods, including the patent literature on cellulose sulfates are described in "Methods of Organic Chemistry" (Houben-Weyl) G. Thieme Verlag Stuttgart 1987, Vol. E 20/3, p.2119-2121 and B. Philipp u. W Wagenknecht, Cell Chem., Technol 17 (1983), 443-459 Corresponding reviews for sulfates of starch can be found in "Methods of Organic Chemistry" (Houben-Weyl) G. Thieme-Varlag Stuttgart 1987, Vol 20/3, pp. 2161-2163 and for various other polysaccharides in KB Guiseley "Sulfation of Polysaccharides", ACS Symp. Ser 77 (1978), 148-162 .Thus, from a technical-economical point of view, the technical relevance of synthesis method is especially important Cellulose or starch base too.

Zur Erzielung wenig abgebauter und schon bei niedrigem Substituionsgrad (0,3) völlig wasserlöslicher Sulfate der Cellulose ist es nach heutigem Erkenntnisstand (R. G. Schweiger, Carbohydrate Sulfates, ACS Symp. Ser. 77(1978), 163-172) vielmehr erforderlich, die Cellulose zunächst in einem homogenen System in einem dafür geeigneten Medium aufzulösen und unter homogenen Reaktionsbedingungen zu sulfatieren. Eine Auflösung der Cellulose in verschiedenen nicht derivatisierenden Lösungsmittelsystemen, wie z. B. N-methylmorpholin-N-oxid, Dimethylacetamid/LiCI oder SO2/aliphatisches Amin/polare organische Flüssigkeit, erwies sich für den angestrebten Zweck als ungeeignet, da die Systeme bei der anschließenden Sulfatierung z.T. koagulieren bzw. infolge exothermer Nebenreaktionen stark abgebaut und/oder stark verunreinigte Produkte erhalten werden (W. Wagenknecht, B. Philipp, H.Schleicher, Acta Polymerica 30[1979), 108; W. Wagenknecht, B.Philipp, M. Keck, Acta Polymerica 36[1985], 697).To achieve less degraded and already at low level of substitution (0.3) completely water-soluble sulfates of cellulose, it is according to current knowledge (RG Schweiger, Carbohydrate Sulfates, ACS Symp. Ser. 77 (1978), 163-172) rather necessary, the cellulose first in a homogeneous system in a suitable medium to dissolve and to sulfate under homogeneous reaction conditions. A dissolution of the cellulose in various non-derivatizing solvent systems, such. As N-methylmorpholine-N-oxide, dimethylacetamide / LiCl or SO 2 / aliphatic amine / polar organic liquid, proved to be unsuitable for the intended purpose, since the systems partially coagulate in the subsequent sulfation or greatly degraded due to exothermic side reactions and or strongly contaminated products (W. Wagenknecht, B. Philipp, H. Schleicher, Acta Polymerica 30 [1979], 108; W. Wagenknecht, B. Philip, M. Keck, Acta Polymerica 36 [1985], 697).

Die Sulfatierung von Stärke kann bei Verwendung entsprechend stabiler Trialkylamin/SO3-Komplexe auch im wäßrigalkalischen System vorgenommen werden, US-PS 2786833 und US-PS 2967178. Auf diesem Wege sind jedoch ausschließlich niedrig substituierte Produkte zugänglich. Außerdem bleibt die Methode zur Herstellung wasserlöslicher Polysaccharid-Sulfate ohne gravierenden hydrolytischen Polymerabbau auf bereits weitgehend wasserlösliche Polysaccharide beschränkt. Schon bei niedrigem Substitutiongrad wasserlösliche Cellulosesulfate mit hoher Lösungsviskosität wurden bisher ausschließlich nach Auflösung der Cellulose im NjCVDimethylformamid-System erhalten, wobei die Sulfatierung des primär gebildeten DMF-Iöslichen Nitritesters der Cellulose (R.G. Schweiger, Tappi 57(1974], 86) während oder nach erfolgter Auflösung mit Schwefeltrioxid (US-PS 4035569, DE-OS 2120964, DE-OS 2530541), mit Schwefeldioxid (DD-WP 152565, DD-WP 211688), mit Nitrosylhydrogensulfat (Cellulose Chem. Techn. 17(1983], 443-459, mit Acetylschwefelsäure (US-PS 4480091) oder mit Sulfaminsäuresalzen (SU-PS 1150253) vorgenommen werden kann. Nach allen der genannten Verfahronsvarianten werden Produkte erhalten, deren Eigenschaftsbild für die eingangs genannten Anwendungsgebiete geeignet erscheint. Die Herstellungsweise solcher Produkte beinhaltet jedoch eine Reihe technologischer Probleme, die eine Synthese im technischenThe sulphation of starch can also be carried out in the aqueous alkaline system using correspondingly stable trialkylamine / SO 3 complexes, US Pat. No. 2,784,833 and US Pat. No. 2,967,178. However, in this way exclusively low-substituted products are accessible. In addition, the method for producing water-soluble polysaccharide sulfates without serious hydrolytic polymer degradation remains limited to already largely water-soluble polysaccharides. Even at a low degree of substitution, water-soluble cellulose sulfates having a high solution viscosity have hitherto been obtained only after dissolution of the cellulose in the NjCV dimethylformamide system, the sulfation of the DMF-soluble nitrite ester of cellulose (RG Schweiger, Tappi 57 (1974), 86) formed during or after the sulfation Dissolution with sulfur trioxide (US Pat. No. 4,035,569, DE-OS 2120964, DE-OS 2530541), with sulfur dioxide (DD-WP 152565, DD-WP 211688), with nitrosyl hydrogen sulfate (Cellulose Chem. Techn. 17 (1983), 443-459 , with acetylsulfuric acid (US Pat. No. 4,480,091) or with sulfamic acid salts (SU-PS 1150253) All of the aforementioned process variants give products whose property pattern is suitable for the fields of application mentioned at the outset Problems that are a synthesis in the technical

Maßstab nur mit einem unverhältnismäßig hohen Aufwand gestatten, wenn reproduzierbare Produktparameter gewährleistet sein sollen und der Herstellungsprozeß den Forderungen des Gesundheits- und Umweltschutzes Rechnung tragen soll. Unter diesen technologischer Nachteile und Schwierigkeiten bedingenden Problemen sind folgende besonders hervorzuheben:To allow scale only with a disproportionate effort when reproducible product parameters should be guaranteed and the manufacturing process should meet the requirements of health and environmental protection. Among these technological disadvantages and difficulty-causing problems, the following are particularly noteworthy:

- Das Arbeiten mit N2O4 impliziert komplizierte RedoxvorgSnge bei der Bildung und Zersetzung d-js Cellulosenitritesters in einem stark aciden Medium, wobei dieser Redoxprozeß und ein damit im Zusammenhang stehender hydrolytischer Celluloseabbau im technischen Maßstab nur schwierig und mit großem Aufwand reproduzierbar geführt werden kann.- Working with N 2 O 4 implies complicated redox processes in the formation and decomposition of cellulose nitrite ester in a strongly acidic medium, whereby this redox process and associated hydrolytic cellulose degradation can be performed on an industrial scale only with great difficulty and reproducibility ,

- Die unter Abspaltung der Nitritestergruppen erfolgende Isolierung des Cellulosesulfates gestaltet sich insofern schwierig, als entweder eine Verunreinigung des Endproduktes Na-Cellulosesulfat durch große Mengen anorganischer Salze in Kauf genommen werden muß, die sich nur mit großem Aufwand vollständig entfernen lassen, oder im Falle der Isolierung der sauren Halbesterform (H+-Form) des Cellulosesulfat ein unkontrollierter Kettenlängenabbau nur schwer zu vermeiden ist.- The taking place with elimination of the nitrite ester groups isolation of cellulose sulfate is difficult in so far as either a contamination of the final product Na cellulose sulfate by large amounts of inorganic salts must be taken into account, which can be completely removed only with great effort, or in the case of isolation the acidic half-ester form (H + form) of cellulose sulfate uncontrolled chain length degradation is difficult to avoid.

- Bei der Herstellung von Cellulosesulfat nach dem Nitritverfahren treten im Laufe dos Prozesses stark toxische Nebenprodukte auf, von denen hier vor aliem Dimethylnitrosamin genannt sei, das aus dem im DMF stets vorhandenen Dimethylamin durch Umsetzung mit N2O4 entsteht und dessen gefahrlose Handhabung und Beseitigung einen unverh-l. ismäßig hohen Aufwand erfordert und in keinem Falle völlig risikolos ist.- In the production of cellulose sulfate by the nitrite process in the course of the process highly toxic by-products, of which especially dimethylnitrosamine may be mentioned, which always arises from the dimethylamine present in the DMF by reaction with N 2 O 4 and its safe handling and disposal an open one. It requires a great deal of effort and is in no case completely risk-free.

Zusammenfassend läßt sich der heutige Stand der Technik dahingehend umreißen, daß zwar Verfahren bekannt sind, die zu Cellulosesulfaten mit den geforderten Anwendungseigenschaften führen, daß aber diese bisher bekannten Verfahren für eine technische Realisierung einen sehr hohen Aufwand erfordern und gleichzeitig Umweltrisiken beinhalten, so daß die Suche nach Alternativen ohne Einsatz von N2O4 eine technisch und ökonomisch sinnvolle Aufgabe darstellt.In summary, the current state of the art can be outlined in that although methods are known which lead to cellulose sulfates with the required application properties, but that these previously known methods for a technical realization require a very high effort and at the same time involve environmental risks, so that the search for alternatives without use of N 2 O 4 represents a technically and economically meaningful task.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines technisch einfachen Verfahrens zur Herstellung wasserlöslicher Schwefelsäurehalbester der Cellulose und verwandter Polysaccharide, das ohne Isolierung von Zwischenprodukten arbeitet, bei weitestgehender Vermeidung eines Kettenlä ngenabbaus die Einstellung eines dem Verwendungszweck angepaßten Substitutionsgrados gestattet und die Bildung toxischer Nebenprodukte vermeidet.The aim of the invention is the development of a technically simple process for preparing water-soluble sulfuric acid half-ester of cellulose and related polysaccharides, which works without isolation of intermediates, as far as possible avoid a Kettenlä ngenabbaus the setting of a purpose adapted substitution Grados allowed and avoids the formation of toxic by-products.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein technisch vorteilhaftes Verfahren zu entwickeln, das es gestattet, ohne Isolierung von Zwischenprodukten eine homogene Sulfatierung von Cellulose und verwandten Polysacchariden in aprotischen Medien ohne Bildung toxischer Nebenprodukte vorzunehmen und über die Variation der Reaktionsbedingungen den Substitutionsgrad in einem weiten Bereich gezielt einzustellen. Dabei sollen vollständige Wasserlöslichkeit der Produkte schon bei niedrigen Sulfatierungsgraden erreicht und diese Produkte bei vergleichsweise einfacher Aufarbeitung in hoher Reinheit erhalten werden.The invention is therefore based on the object to develop a technically advantageous process that allows to carry out a homogeneous sulfation of cellulose and related polysaccharides in aprotic media without formation of toxic by-products without isolation of intermediates and the variation of the reaction conditions, the degree of substitution in a wide Targeted range. In this case, complete water solubility of the products should be achieved even at low degrees of sulfation and these products are obtained in comparatively simple workup in high purity.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man Cellulose oder verwandte Polysaccharide in Gegenwart eines primären aliphatischen Amins mit 1 bis 4 C-Atomen oder Ammoniakmit Chlortrimethylsilan zum Trimethylsilylderivat verethert, das Amin oder Ammoniak entfernt und ohne Zwischenisolierung des Polymers in Gegenwart von aprotischen organischen Lösungsmitteln mit einem geeigneten Sulfatierungsmittel, wie Schwefeltrioxid, Chlorsulfonsäure oder Sulfurylchlorid, bis zum gewünschten Substitutionsgrad umsetzt, die erhaltenen Produkte gegebenenfalls ausfällt, von nichtumgseüten Sulfatierungsagens befreit und nach oder während der Abspaltung der vorhandenen Trialkylsilylgruppen in eine stabile Salzform des Schwefelsäurehalbesters überführt.According to the invention the object is achieved by etherifying cellulose or related polysaccharides in the presence of a primary aliphatic amine having 1 to 4 carbon atoms or ammonia with chlorotrimethylsilane to Trimethylsilylderivat, the amine or ammonia removed and without intermediate isolation of the polymer in the presence of aprotic organic solvents with a suitable sulfating agent, such as sulfur trioxide, chlorosulfonic acid or sulfuryl chloride, to the desired degree of substitution, the products obtained optionally precipitates, ungagged gesulfatierungsagens and transferred after or during the removal of the existing trialkylsilyl groups in a stable salt form of the sulfuric acid half.

Die zur Herstellung des Cellulosesulfats erforderliche Reaktionsfolge besteht somit aus den Schritten „Aktivierung der Cellulose", „Silylierung", „Sulfatierung der in Lösung befindlichen Silylcellulose", „Abspaltung verbliebener Silylethergruppen", „Neutralisation des sauren Cellulosesulfathalbesters", „Aufarbeitung des Na-Cellulosesulfats", die alle nacheinander in einem temperierbaren Reaktionsgofäß bei unterschiedlicher Temperatur ohne Isolierung von Zwischenprodukten und ohne Bildung toxischer, aus ökologischer Sicht bedenklicher Nabenprodukte durchgeführt werden. Als Ausgangsmatertal dienen Cellulose in Faserform oder in Pulverform von z.B. Baumwoll-Unters, Holzzellstoff, Cellulosepulver oder Celluioseregeneratfäden oder auch chemisch verwandte Polysaccharide wie beispielsweise Stärke oder Xylan. Zur Gewährleistung einer möglichst gleichmäßigen Silylierung zwecks Gewinnung einer schon bei einem DS von etwa 0,5 vollständig organolöslichen Silylcellulose wird die Cellulose zunächst einem Aktivierungsprozeß unterworfen, Als Aktivierungsmittel und zugleich als Medium für die anschließende Silylierung dienen Ammoniak oder primäre aliphatische Amine mit einem bis vier C-Atomen im Gemisch mit einer geeigneten aprotischen organischen Flüssigkeit, vorzugsweise Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid oder Tetrahydrofuran. Erfindungsgemäß werden dabei 1-50 Teile, vorzugsweise 2-20 Teile NH3 oder Amin und 1-200 Teile, vorzugsweise 10-100 Teile DMF oder eine andere geeignete Flüssigkeit je Masseteil Polysaccharid eingesetzt. Die Aktivierung erfolgt während 0,5-3h, vorzugsweise 1-2 h bei Temperaturen im Bereich von -780C bis +250C, vorzugsweise -5O0C bis +1O0C. Die Silylierung des Polysaccharids erfolgt durch Zudosieren von Chlortrimethylsilan, das in einem geeigneten aprotischen organischen Medium, vorzugsweise dem bei der Aktivierung als Komponente eingesetzten, gelöst werden kann. Die eingesetzte Menge an TMS-Chlorid beträgt 0,2-3 Mol, vorzugsweise 0,3-1,5 Mol je Mol OH-Gruppe des Polysaccharids, wobei Silylierungsgrade von 10-100%, vorzugsweise 30-90%, bezogen auf die OH-Gruppen des Polysaccharids, erreicht werden. Die Zudosierung des Silylierungsmittels erfolgt zweckmäßigerweise über einem Zeitraum von 0,1 bis 3h. Die Reaktionstemperatur während der Silylierung liegt im Bereich zwischen -780C und +8O0C, vorzugsweise -50°C bis +600C, die Reaktionszeit beträgt 0,2-1Oh, vorzugsweise 0,5-5h. Während oder nach der Silylierung wird das NH3 oder das Amin durch Anlegen von Vakuum und/oder durchTemperaturerhöhung aus dem Reaktionssystem entfernt, das dann den TMS-Ether des Polysaccharids in gelöster Form sowie feinteilig suspendiertes Ammoniumchlorid bzw. Aminhydrochlorid als Zwangsanfallprodukte enthält. Als Sulfatierungsmittel dienen Schwefeltrioxid, Chlorsulfonsäure oder Sulfurylchlorid, vorzugsweise in Form eines gelösten Komplexes in einem dipolaprotischen Lösungsmittel wie DMF oder DMSO oder THF. Das Sulfatierungsmittel wird in einer Menge von 0,1-3 Mol, vorzugsweise 0,2-1,5 Mol je Mol OH-Gruppe des Ausgangspolysaccharids eingesetzt. Die Zudosierung des Sulfatierungsnvttels erfolgt unter ständiger Durchmischung desThe reaction sequence required for preparing the cellulose sulfate thus consists of the steps "activation of cellulose", "silylation", "sulfation of the silylcellulose in solution", "splitting off remaining silyl ether groups", "neutralization of the acid cellulose sulfate half ester", "workup of the Na cellulose sulfate ", which are all carried out one after the other in a heatable Reaktionsgofäß at different temperature without isolation of intermediates and without the formation of toxic, environmentally questionable hub products. As Ausgangsmatertal serve cellulose in fiber form or in powder form of eg cotton Unters, wood pulp, cellulose powder or Celluioseregeneratfäden or chemically related polysaccharides such as starch or xylan. To ensure the most uniform possible silylation in order to obtain a silylcellulose which is completely soluble in a DS of about 0.5, the cellulose is first subjected to an activation process. The activating agent and at the same time medium for the subsequent silylation are ammonia or primary aliphatic amines having one to four C atoms -Atomen in admixture with a suitable aprotic organic liquid, preferably dimethylformamide, dimethyl sulfoxide or tetrahydrofuran. According to the invention, 1-50 parts, preferably 2-20 parts of NH 3 or amine and 1-200 parts, preferably 10-100 parts of DMF or another suitable liquid per part by weight of polysaccharide are used. The activation takes place during 0.5-3 h, preferably 1-2 h at temperatures in the range of -78 0 C to +25 0 C, preferably -5O 0 C to + 1O 0 C. The silylation of the polysaccharide is carried out by metered addition of chlorotrimethylsilane , which can be dissolved in a suitable aprotic organic medium, preferably the component used in the activation. The amount of TMS chloride used is 0.2-3 mol, preferably 0.3-1.5 mol per mole of OH group of the polysaccharide, wherein Silylierungsgrade of 10-100%, preferably 30-90%, based on the OH Groups of polysaccharide, can be achieved. The metered addition of the silylating agent is expediently carried out over a period of 0.1 to 3 h. The reaction temperature during the silylation is in the range between -78 0 C and + 8O 0 C, preferably -50 ° C to + 60 0 C, the reaction time is 0.2-1Oh, preferably 0.5-5h. During or after silylation, the NH 3 or amine is removed from the reaction system by vacuum and / or temperature elevation which then contains the TMS ether of the polysaccharide in dissolved form and finely divided ammonium chloride or amine hydrochloride as co-precipitated products. The sulfating agents used are sulfur trioxide, chlorosulfonic acid or sulfuryl chloride, preferably in the form of a dissolved complex in a dipolar aprotic solvent such as DMF or DMSO or THF. The sulfating agent is used in an amount of 0.1-3 mol, preferably 0.2-1.5 mol per mol of OH group of the starting polysaccharide. The dosing of the Sulfatierungsnvttels done under constant mixing of

Systems innerhalb von 5 bis 120min, vorzugsweise 15 bis 60 min. Die Reaktionszeit Leträgt 0,25 bis 5 h, vorzugsweise 0,5 bis 2 h bei -15°C bis +400C, vorzugsweise 0 bis 250C. Um über die zudosierte Menge an Sulfatierungsmittel dun angestrebten Gehalt an Sulfathalbestergruppen im Endprodukt einstellen zu können und um Verluste an Sulfatierungsmittel zu vermeiden, ist die bereits erwähnte Entfernung von NHj oder Amin aus dem System vor Zugabe des Sulfatierungsmittels von erheblicher Bedeutung. Das nach der Sulfatierung erhaltene Polysacchariid-Derivat enthält sowohl Silylether als auch Sulfathalbester-Gruppen und liegt im Reaktionssystem vorzugsweise in gelöster Form vor. Es hat sich im Hinblick auf Reinigung und Reinheit des Endproduktes als zweckmäßig erwiesen, bereits in diesem Stadium ohne Ausfällung des Polymers den wesentlichen Teil der Silylethergruppen durch Zusatz von Wasser oder einer anderen geeigneten protischen Flüssigkeit abzuspalten, um das dabei freigesetzte Trimethylsilanol bzw. gebildete Hexamethyldisiloxan in gelöster und damit gut entfernbarer Form zu erhalten. Man setzt zu diesem Zweck dem Reaktionsgemisch 1 bis 50 Teile, vorzugsweise 3 bis 10 Teile Wasser, Eisessig oder deren Mischungen unter Rühren bei der nach Ablauf der Sulfatierung vorliegenden Temperatur zu und läßt das Gemisch 5min bis 24 h, vorzugsweise 15min bis 3 h, reagieren. Das polymere Reaktionsprodukt liegt bei Verwendung von DMF oder DMSO als Medium auch jetzt noch in gelöster Form vor und wird nun durch Zusatz eines aliphatischen Alkohols, vorzugsweise Ethanol, oder durch Zusatz von Aceton oder einer anderen geeigneten protischen oder aprotischen Flüssigkeit ausgefällt. Im Falle des Einsatzes von THF als Medium erfolgt bereits ohne weiteren Fällmittelzusatz eine Phasentrennung unter Fällung des Polymerprodukts. Dieses wird in jedem Falle nun durch Filtration oder durch Zentrifugieren von der flüssigen Phase abgetrennt. Die Fällung wird mit Ethanol oder wasserhaltigem Aceton gewaschen und anschließend durch Neutralisation mit einer Base, vorzugsweise NaOH, in Gegenwart eines geeigneten protischen Mediums, vorzugsweise Ethanol, neutralisiert, wobei gegebenenfalls un er Abspaltung der verbliebenen Silylothergruppen die stabile Salzform des Polysaccharidsulfates, vorzugsweise das Na-SaIz erhalten wird. Dieses kann dann durch Waschen mit Ethanol, einem Ethanol-H2O- oder einem Aceton-HjO-Gemisch weiter gereinigt und anschließend getrocknet werden. Als Endprodukte werden weitestgehend fremdsalzfreie Natriumpolysaccharidsulfate mit sehr geringem Kettenlängenabbau erhalten, wobei z.B. bei Verwendung von Holzzellstoff (Cuoxsm-DP 600) als Ausgangscellulose wasserlösliche Cellulosesulfate mit einem DS von 0,25 oder 0,33 und einer Viskosität tt) = 120 mPa χ s bzw. 80 mPa χ s in 1%iger wäßriger Lösung bei 20°C gewonnen werden.Systems within 5 to 120min, preferably 15 to 60 min. The reaction time Leträgt 0.25 to 5 h, preferably 0.5 to 2 h at -15 ° C to + 40 0 C, preferably 0 to 25 0 C. To adjust over the metered amount of sulfating agent dun aspired content of sulfate half ester groups in the final product and to avoid losses of sulfating agent, the aforementioned removal of NH 3 or amine from the system prior to addition of the sulfating agent is of considerable importance. The polysaccharide derivative obtained after the sulfation contains both silyl ether and sulfate half ester groups and is preferably present in dissolved form in the reaction system. It has been found in terms of cleaning and purity of the final product useful to split off already at this stage without precipitation of the polymer, the essential part of the silyl ether groups by addition of water or other suitable protic liquid to the liberated trimethylsilanol or hexamethyldisiloxane formed in to get dissolved and thus easily removable form. For this purpose, the reaction mixture 1 to 50 parts, preferably 3 to 10 parts of water, glacial acetic acid or mixtures thereof with stirring at the present after the expiration of the sulfation temperature and allowed the mixture for 5 min to 24 h, preferably 15min to 3 h, react , The polymeric reaction product is still present in dissolved form when using DMF or DMSO as medium and is now precipitated by addition of an aliphatic alcohol, preferably ethanol, or by addition of acetone or another suitable protic or aprotic liquid. In the case of the use of THF as the medium, a phase separation takes place without further addition of precipitant, with precipitation of the polymer product. This is now separated in each case by filtration or by centrifugation of the liquid phase. The precipitate is washed with ethanol or hydrous acetone and then neutralized by neutralization with a base, preferably NaOH, in the presence of a suitable protic medium, preferably ethanol, optionally with the elimination of the remaining silylotherms the stable salt form of Polysaccharidsulfates, preferably the Na SaIz is obtained. This can then be further purified by washing with ethanol, an ethanol-H 2 O or an acetone-HjO mixture and then dried. As end products, sodium salt-free sodium polysaccharide sulfates with very low chain length degradation are obtained as far as possible, for example when using wood pulp (Cuoxsm-DP 600) as starting cellulose water-soluble cellulose sulfates with a DS of 0.25 or 0.33 and a viscosity tt = 120 mPa χ s or 80 mPa χ s in 1% aqueous solution at 20 ° C are obtained.

Ausführungsbeispieleembodiments Beispiel 1example 1

20g (0,125ml) trockene Linters-Cellulose (Cuoxam-DP = 1400) werden in 600 ml trockenem Dimethylformamid suspendiert und durch Zugabe von 300ml flüssigem Ammoniak bei -5O0C 2 h unter Rühren voraktiviert. Zur Suspension werden bei -50°C 27,1 g (0,25mol) Chlortrimethylsilan gelöst, in 100ml trockenem Dimethylformamid (DMF) innerhalb von 1 h zugetropft und 0,5h weitergerührt. Nach Hinzufügen von 300ml trockenem DMF wird zur Entfernung von Ammoniak auf ca. 200C unter Rühren und Auflösung der Trimethylsilylcellulose temperiert und anschließend bei ca. 450C innerhalb 1 h entfernt. Nach Temperierung auf 200C wird unter Rühren und Feuchtigkeitsausschluß innerhalb von 30min eine frisch bereitete Lösung von 10g (0,125mol) Schwefeltrioxid in 200ml trockenem DMF zugetropft und 1 h weitergerührt. Die Säureform desCelluloseschwefelsäurehalbesters wird durch Zugabe von 500ml 96%igem Ethanol gefällt, abgesaugt, mit Fällmittel 3mal innerhalb 1 h gewaschen, bis sich keine Sulfationen mehr in der Waschlösung nachweisen lassen, mit ethanolischer Natronlauge (1 % NaOH in 90%igem wäßrigem Ethanol) neutralisiert, mit Ethanol nachgcwaschön und im Vakuum bei 13,3Pa und 6O0C getrocknet. Das vollständig wasserlösliche Natriumcellulosesulfat hat einen DS von 0,88 und eine Lösungsviskosität bei 20°C von 490OmPa χ s in 1%iger wäßriger Lösung. Es ist frei ν -in anorganischem Fremdsalzen.20g (0.125 mL) dry linters cellulose (Cuoxam DP = 1400) is pre-activated with stirring suspended in 600 ml of dry dimethylformamide and h by the addition of 300 ml of liquid ammonia at -5o C 0. 2 To the suspension are dissolved at -50 ° C 27.1 g (0.25 mol) of chlorotrimethylsilane, added dropwise in 100ml of dry dimethylformamide (DMF) within 1 h and stirred for 0.5 h. After addition of 300 ml of dry DMF is heated to remove ammonia to about 20 0 C with stirring and dissolution of trimethylsilyl cellulose and then removed at about 45 0 C within 1 h. After tempering to 20 0 C, a freshly prepared solution of 10 g (0.125 mol) of sulfur trioxide in 200 ml of dry DMF is added dropwise with stirring and exclusion of moisture within 30 min and stirred for 1 h. The acid form of Celluloseschwefelsäurehalbesters is precipitated by the addition of 500 ml of 96% ethanol, filtered off with suction, washed with precipitating agent 3 times within 1 h until sulfate ions can no longer be detected in the washing solution, neutralized with ethanolic sodium hydroxide solution (1% NaOH in 90% aqueous ethanol) , washed with ethanol nachgcwaschön and dried in vacuo at 13.3Pa and 6O 0 C. The completely water-soluble sodium cellulose sulfate has a DS of 0.88 and a solution viscosity at 20 ° C of 490OmPa in s in 1% aqueous solution. It is free ν -in inorganic salts.

Beispiel 2Example 2 Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch werden 40g (0,5mol) Schwefeltrioxid gelöst in 400ml Dimethylformamid zurThe procedure is as in Example 1, but 40 g (0.5 mol) of sulfur trioxide dissolved in 400 ml of dimethylformamide to Sulfatierung eingesetzt. Das erhaltene vollständig wasserlösliche Natriumcellulosesulfat weist einen DS von 1,63 auf.Sulfation used. The resulting completely water-soluble sodium cellulose sulfate has a DS of 1.63. Beispiel 3Example 3

15g (0,09 mol) trockene Linters-Cellulose (Cuoxam-DP = 800) werden zur Aktivierung mit 700 ml einer bei -150C gesättigten NH3/DMF-Lösung versetzt und 3h bei -15°C gerührt. Anschließend wenden 20g (0,18mol) Chlortrimethylsilan innerhalb von 30min zugetropft und 2 h bei -15°C weitergerührt. Zur Entfernung des Ammoniaks wird auf 4O0C temperiert und die viskose Trimethylsilylcellulose-Lösung im Wasserstrahlvakuum (1600 Pa) entgast. Zur homogenen Sulfatierung des Polymeren werden ohne Zwischenisolierung des Polymeren und Abtrennung des Ammoniumchlorids unter Rühren bei 2O0C 10,5g (0,09mol) Chlorsulfonsäure in 150ml DMF innerhalb von 30min zugetropft, nach 1 h 50ml destilliertes Wasser zugesetzt und 2 h gerührt. Anschließend wird der Schwefelsäurehalbester der Cellulose mit Aceton gefällt, 3x je 15 min mit 4% Wasser enthaltendem Aceton gewaschen, bis sich kein Sulfat mehr im Waschmedium nachweisen läßt. Das Produkt wird entsprechend Beispiol 1 neutralisiert, gewaschen und getrocknet. Das erhaltene Natriumcellulosesulfat ist vollständig in Wasser löslich, weist eine Lösungsviskosität bei 2O0C in 1%iger wäßriger Lösung von „ι = 84 mPa χ s und einen DS = 0,48 auf. Der Chlorgehalt beträgt 0,14%.15g (0.09 mol) dry linters cellulose (Cuoxam DP = 800) are added to the activation with 700 ml of a saturated at -15 0 C NH 3 / DMF solution and stirred at -15 ° C for 3 h. Subsequently, 20 g (0.18 mol) of chlorotrimethylsilane are added dropwise within 30 min and stirred at -15 ° C for 2 h. To remove the ammonia is heated to 4O 0 C and degassed the viscous trimethylsilyl cellulose solution in a water jet vacuum (1600 Pa). For homogeneous sulfation of the polymer, 10.5 g (0.09 mol) of chlorosulfonic acid in 150 ml of DMF are added dropwise within 30 min without intermediate isolation of the polymer and separation of the ammonium chloride with stirring at 2O 0 C, after 1 h 50 ml of distilled water was added and stirred for 2 h. Subsequently, the sulfuric acid half-ester of cellulose is precipitated with acetone, washed 3 times 15 min with 4% water-containing acetone until no more sulfate can be detected in the washing medium. The product is neutralized according to Beispiol 1, washed and dried. The sodium cellulose sulfate obtained is completely soluble in water, has a solution viscosity at 2O 0 C in 1% aqueous solution of ι = 84 mPa χ s and a DS = 0.48. The chlorine content is 0.14%.

Beispiel 4Example 4

Es wird wie in Beispiel 3 verfahren, jedoch werden zur Sulfatierung von 15g (0,09mol) Cellulose anstelle von Chlorsulfonsäure 12,2g (0,09mol) Sulfurylchlorid gelöst in 150ml DMF eingesetzt. Das nach Trocknung erhaltene Natriumcellulosesulfat ist vollständig wasserlöslich, hat einen DSm = 0,37 und einen Chlorgehalt von 0,10%.The procedure is as in Example 3, but 12.2 g (0.09 mol) of sulfuryl chloride dissolved in 150 ml of DMF are used for sulfation of 15g (0.09 mol) of cellulose instead of chlorosulfonic acid. The sodium cellulose sulfate obtained after drying is completely water-soluble, has a DS m = 0.37 and a chlorine content of 0.10%.

Beispiel 5Example 5

15g (0,09mol) trockenes Cellulosepulver (DPc = 150) werden unter Feuchtigkeitsausschluß mit einem Gemisch aus 30g Ammoniak und 170ml DMF bei -15°C unter Rühren 1 h aktiviert. Anschließend wird eine Mischung aus 20g (0,i8mol) Chlortrimethylsilan und 100ml DMF innerhalb von 0,5 h zugetropft und 0,5 h weitergerührt. Zur Entfernung des Ammoniaks wird auf 40°C temperiert und anschließend bei 1600Pa im Wasserstrahlvakuum entgast.15 g (0.09 mol) of dry cellulose powder (DPc = 150) are activated with exclusion of moisture with a mixture of 30 g of ammonia and 170 ml of DMF at -15 ° C with stirring for 1 h. Subsequently, a mixture of 20 g (0.1 mmol) of chlorotrimethylsilane and 100 ml of DMF is added dropwise within 0.5 h and stirring is continued for 0.5 h. To remove the ammonia is heated to 40 ° C and then degassed at 1600Pa in a water jet vacuum.

Nach Abkühlung der Polymerlösung auf O0C werden 6,3g (0,045mol) Chlorsulfonsäure im Gemisch mit 100ml DMF innerhalb 15min zugetropft und weitere 15min gerührt. Anschließend werden bei 0°C 80ml eines Gemisches aus 1 Vakuumteil Essigsäure und 1 Vakuumteil Wasser zugesetzt und 2 h bei O0C gerührt.After cooling the polymer solution to 0 ° C., 6.3 g (0.045 mol) of chlorosulfonic acid in a mixture with 100 ml of DMF are added dropwise over a period of 15 minutes and the mixture is stirred for a further 15 minutes. A mixture of 1 part of acetic acid and vacuum vacuum 1 part of water are added subsequently at 0 ° C 80ml, and stirred for 2 h at 0 ° C.

Die Säureform des Cellulosesulfats wird mit Aceton gefällt, mit Aceton gewaschen, bis sich keine Sulfationen mehr in der Waschlösung nachweisen lassen, mit ethanolischer Natronlauge (1 % NaOH in 90%igem wäßrigen Ethanol) neutralisiert, 2χ mit 70%igem wäßrigen Ethanol und 2x mit trockenem Ethanol nachgewaschen und im Vakuum bei 1600Pa und 6O0C getrocknet. Das wasserlöbliche Natriumcellulosesulfat hat einen DS von 0,25 und eine Lösungsviskosität in 1%iger wäßriger Lösung bei 2O0C von „ι = 6mPa x s.The acid form of cellulose sulfate is precipitated with acetone, washed with acetone until sulfate ions can no longer be detected in the washing solution, neutralized with ethanolic sodium hydroxide solution (1% NaOH in 90% aqueous ethanol), 2% with 70% aqueous ethanol and 2 × with washed with dry ethanol and dried in vacuo at 1600Pa and 6O 0 C. The water-soluble sodium cellulose sulfate has a DS of 0.25 and a solution viscosity in 1% aqueous solution at 2O 0 C of "ι = 6mPa x s.

Beispiel βExample β

Je 16,2g (0,10mol) trockenes Cellulosepulver (DPn, = 150) werden unter Feuchtigkeitsausschluß bei -40°C mit 35g flüssigem, trockenem Ammoniak und 100ml wasserfreiem Tetrahydrofuran 2h aktiviert. Unter ständigem Rühren werden 43,5g (0,40mol) Chlortrimethylsilan, gelöst in 100ml trockenem Tetrahydrofuran innerhalb von 30min zugetropft. Anschließend wird innerhalb von 3h auf 600C erwärmt und Ammoniak vollständig entfernt (Eine Probe hat einen Si-Gehalt von 20,9% entsprechend einem DSd von 2,6).16.2 g (0.10 mol) of dry cellulose powder (DP n , = 150) are activated with exclusion of moisture at -40 ° C. with 35 g of liquid, dry ammonia and 100 ml of anhydrous tetrahydrofuran for 2 h. With constant stirring, 43.5 g (0.40 mol) of chlorotrimethylsilane dissolved in 100 ml of dry tetrahydrofuran are added dropwise within 30 min. The mixture is then heated within 3 hours to 60 0 C and ammonia is completely removed (A sample has a Si content of 20.9% according to a DSD of 2.6).

Nach Temperierung auf 200C wird ur*ur Feuchtigkeitsausschluß eine Lösung von 24g (0,3mol) SO3 in 200ml DMF bzw. 40g (0,5mol) SO3 in 400ml DMF innerhalb von 30min zugetropft, 30min weitergerührt, die entstandene Fällung abgesaugt und mit 96%igem Aceton gewascchen bis kein Sulfat mehr in der Waschflüssigkeit nachweisbar ist. Die Neutralisation der erhaltenen Säureform des Schwefelsäurehalbesters wird entsprechend Beispiel 1 mit ethanolischer NaOH durchgeführt. Nach anschließender Wäsche mit Ethanol und Trocknung hat das Produkt einen DSn, von 1,11 bzw. 2,0 an Sulfatgruppen und löst sich vollständig in Wasser.After conditioning at 20 0 C for * for the exclusion of moisture is added dropwise a solution of 24g (0.3mol) SO 3 in 200 ml of DMF and 40g (0.5mol) SO 3 in 400 ml DMF within 30 minutes, further stirred for 30 minutes, the resultant precipitate is filtered off with suction and wash with 96% acetone until no more sulfate is detectable in the washing liquid. The neutralization of the resulting acid form of the sulfuric monoester is carried out according to Example 1 with ethanolic NaOH. After subsequent washing with ethanol and drying, the product has a DS n , of 1.11 and 2.0 respectively sulfate groups and dissolves completely in water.

Beispiel 7Example 7

5g trockene Stärke (0,03mol) werden mit 100ml destilliertem Wasser 3h bei 50°C unter Rühren vorgequollen, mit 500ml DMF versetzt und von der Suspension das Wasser und 200ml DMF im Vakuum abdestilliert. Nach Temperierung auf -55°C werden 150ml flüssiges Ammoniak zugesetzt und 1 h weitergerührt, 7,8ml Chlortrimethylsilan gelöst in 100ml DMF in 1 h zugetropft, 1 h weitergerührt, innerhalb von 1,5h auf 20°C temperiert und im Vakuum (1600Pa) bei 4O0C NH3 vollständig entfernt. Zur Sulfatierung werden 4,9g (0,06mol) Schwefeltrioxid gelöst in 50ml DMF innerhalb von 30min zugetropft, nach 1 h Reaktionszeit bei 2O0C 50ml eines Gemisches aus 1 Volumenteil Essigsäure und 2 Volumenteilen Wasser zugesetzt. Nach 30min Rühren wird der Schwefelsäurehalbester der Stärke in Aceton ausgefällt und analog Beispiel 3 gewaschen, neutralisiert und getrocknet. Das wasserlösliche Produkt hat einen DS von 0,91.5 g of dry starch (0.03 mol) are pre-swollen with 100 ml of distilled water for 3 h at 50 ° C with stirring, mixed with 500 ml of DMF and distilled from the suspension, the water and 200 ml of DMF in vacuo. After tempering to -55 ° C., 150 ml of liquid ammonia are added and stirring is continued for 1 h, 7.8 ml of chlorotrimethylsilane dissolved in 100 ml of DMF are added dropwise over 1 h, stirring is continued for 1 h, the mixture is heated to 20 ° C. within 1.5 h and concentrated in vacuo (1600 Pa). at 4O 0 C NH 3 completely removed. For sulfation, 4.9 g (0.06 mol) of sulfur trioxide dissolved in 50 ml of DMF are added dropwise within 30 min, after 1 h reaction time at 2O 0 C added 50 ml of a mixture of 1 part by volume of acetic acid and 2 parts by volume of water. After stirring for 30 min, the sulfuric acid half ester of the starch is precipitated in acetone and washed, neutralized and dried as in Example 3. The water-soluble product has a DS of 0.91.

Bfllsplel 8Bfllsplel 8

Es wird wie in Beispiel 7 verfahren, jedoch werden als Ausgangs- Polysaccharid statt 5g Stärke 4,1 g (0,03mol) trockenesThe procedure is as in Example 7, but are used as the starting polysaccharide instead of 5g starch 4.1 g (0.03 mol) of dry Buchenxylan eingesetzt.Beech xylan used. Das erhaltene wasserlösliche Na-Xylansulfat hat einen Substitutionsgrad an Sulfatestergruppen von 0,53.The resulting water-soluble Na xylansulfate has a degree of substitution of sulfate ester groups of 0.53. Beispiel 9Example 9

30g (0,18mol) trockener Fichtensulfitzellstoff (DPn, = 600) werden unter Feuchtigkeitsausschluß mit einem Gemisch aus 62g(2mol) Monomethylamin und 500g Dimethylsulfoxid bei +5"C 3h unter Rühren aktiviert. Anschließend werden 20g (0,18rnol)30 g (0.18 mol) of dry spruce sulphite pulp (DP n , = 600) are activated under exclusion of moisture with a mixture of 62 g (2 mol) monomethylamine and 500 g dimethyl sulphoxide with stirring at +5 ° C. for 3 h.

Chlortrimeihylsilan innerhalb von 1,5h bei +50C zugetropft und 4h weitergerührt.Chlortrimeihylsilan added dropwise within 1.5 h at +5 0 C and stirred for 4h. Zur Entfernung des Amins wird auf 40°C temperiert und anschließend 1 h bei 1600Pa im Wasserstrahlvakuum entgast.To remove the amine is heated to 40 ° C and then degassed for 1 h at 1600Pa in a water jet vacuum. Zur Sulfatierung der gebildeten Trimethylsilylcellulose wird bei +50C eine Lösung von 14g (0,18mol) Schwefeltrioxid in 200 gFor sulfation of the trimethylsilyl cellulose formed at +5 0 C, a solution of 14g (0.18 mol) of sulfur trioxide in 200 g DMSO innerhalb von 1 h zugetropft und 1 h weitergerührt. Anschließend werden 200ml destilliertes Wasser zugefügt. Nach 2 hDMSO added dropwise within 1 h and stirred for 1 h. Then 200 ml of distilled water are added. After 2 h Rühren bei +50C wird der Schwefelsäurehalbester der Cellulose mit Ethanol gefällt und mit Ethanol gewaschen, bis keineStirring at 0 +5 C, the Schwefelsäurehalbester of the cellulose is precipitated with ethanol and washed with ethanol until no Sulfationen mehr im Filtrat nachweisbar sind, mit 2%iger etiianolischer NaOH neutralisiert und schließlich im Vakuum beiSulfate ions are more detectable in the filtrate, neutralized with 2% Etiianolischer NaOH and finally in a vacuum at

13,3Pa und 6O0C getrocknet. Das erhaltene Natriumcellulosesulfat ist wasserlöslich und hat einen DS von 0,42.13.3 Pa and 6O 0 C dried. The resulting sodium cellulose sulfate is water-soluble and has a DS of 0.42.

Claims (21)

1. Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen Schwefelsäurehalbestern der Cellulose und verwandter Polysaccaride durch Umsetzung mit Sulfatierungsmitteln wie Schwefeltrioxid, Chlorsulfonsäure oder Sulfurylchlorid in Gegenwart aprotischer Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Cellulose oder verwandte Polysaccharide in Gegenwart von 1-50 Masseteilen eines primären aliphatischen Amins mit 1-4 C-Atomen oder Ammoniak, bezogen auf 1 Masseteil Polysaccharid, in 1-200 Masseteilen eines aprotischen organischen Lösungsmittels pro Masseteil Polysaccharid, in einer Zeit von 0,5 bis 3 Stunden und bei einer Temperatur zwischen -78°C und +250C, mit 0,2 bis 3 mol Trimethylchlorsilaneri je Hydroxylgruppe der Monomereinheit des Polysaccarids in einem aprotischen Lösungsmittel bei Temperaturen zwischen -780C und +6O0C und über einen Zeitraum von 0,1 bis 3 Stunden zudosiert sowie bei Temperaturen zwischen -780C und +8O0C in einem Zeitraum von 0,2 bis 10 Stunden umgesetzt, das überschüssige Amin oder der Ammoniak in üblicher Weise durch Temperaturerhöhung und/oder Unterdruck entfernt, dem verbliebenen Reaktionsgemisch 0,1 bis 3mol Schwefeltrioxid, Chlorsulfonsäure oder Sulfurylchlorid je Hydroxylgruppe der Monomereinheit des Aubüoigs-Polysaccharids in Form eines gelösten Komplexes in 1 bis 20 Masseteilen aprotischen organischen Lösungsmitteln unter ständiger Durchmischung innerhalb 5 Minuten bis 2 Stunden bei Temperaturen zwischen -15°C und +400C zugesetzt die Reaktion 0,25 bis 5 h durchgeführt wird, durch Zugabe von 2 bis 200 Masseteilen eines fällend wirkenden protischen Lösungsmittels, bezogen auf 1 Masseteil Polymer, vor, während oder nach diesem Schritt ein nicht fällend wirkendes, Trimethylestergruppen abspaltendes protisches Medium in Konzentrationen von 1 bis 50 Masseteilen, bezogen auf 1 Masseeinheit Polysaccarid, während einer Zeit von 5 Minuten bis 24 Stunden und Temperaturen von -15°C bis +400C einwirken läßt, den vorliegenden sauren Schwefelsäurehalbester des Polysaccharids in üblicher Form abtrennt, mit einem oder einer Mischung der genannten Fällungsmittel in bekannter Weise zur stabilen Salzform aufarbeitet, auswäscht, mit entsprechenden Alkali- oder Erdalkaliverbindungen in die Salzform überführt, nachwäscht und trocknet.1. A process for the preparation of water-soluble Schwefelsäurehalbestern the cellulose and related polysaccharides by reaction with sulfating agents such as sulfur trioxide, chlorosulfonic acid or sulfuryl chloride in the presence of aprotic solvent, characterized in that the cellulose or related polysaccharides in the presence of 1-50 parts by weight of a primary aliphatic amine with 1 -4 C atoms or ammonia, based on 1 part by weight polysaccharide, in 1-200 parts by weight of an aprotic organic solvent per part by weight polysaccharide, in a time of 0.5 to 3 hours and at a temperature between -78 ° C and +25 0 C, with 0.2 to 3 mol of trimethylchlorosilanes per hydroxyl group of the monomer unit of Polysaccarids in an aprotic solvent at temperatures between -78 0 C and + 6O 0 C and over a period of 0.1 to 3 hours and dosed at temperatures between -78 0 C and + 8O 0 C implemented in a period of 0.2 to 10 hours, d As excess amine or ammonia in the usual manner by increasing the temperature and / or reduced pressure, the remaining reaction mixture 0.1 to 3mol sulfur trioxide, chlorosulfonic acid or sulfuryl chloride per hydroxyl group of the monomer unit of Aubüoigs polysaccharide in the form of a dissolved complex in 1 to 20 parts by weight of aprotic organic Solvents with continuous mixing within 5 minutes to 2 hours at temperatures between -15 ° C and +40 0 C added the reaction 0.25 to 5 h is carried out by adding 2 to 200 parts by weight of a precipitating acting protic solvent, based on 1 Part of the polymer before, during or after this step a non-precipitating, Trimethylestergruppen cleaving protic medium in concentrations of 1 to 50 parts by weight, based on 1 mass of polysaccharide, for a period of 5 minutes to 24 hours and temperatures from -15 ° C to +40 0 C act, the present acidic sulfuric acid half ester of polysaccharide in the usual form, worked up with one or a mixture of said precipitating agent in a known manner to the stable salt form, washed, transferred with appropriate alkali or alkaline earth metal compounds in the salt form, washed and dried. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daßzurSiiylierungO,3 bis 1,5 mol Chlortrimethylsilan je Hydroxylgruppe der Monomereinheit des Polysaccarids eingesetzt werden.Process according to claim 1, characterized in that 3 to 1.5 mol of chlorotrimethylsilane per hydroxyl group of the monomer unit of the polysaccharide are used for the silylation. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die zur Aktivierung und Silylierung des Polysaccharids eingesetzte Menge Ammoniak oder Amin 2 bis 20 Masseteile pro Masseteil Polysaccharid beträgt.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the amount used for activating and silylating the polysaccharide ammonia or amine is 2 to 20 parts by mass per part by mass of polysaccharide. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß als primäres aliphatisches Amin Monomethylamin eingesetzt wird.4. The method according to claim 1 and 3, characterized in that is used as the primary aliphatic amine monomethylamine. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß während der Aktivierung und Silylierung zusätzlich zum Ammoniak oder Amin 10 bis 100 Masseteile aprotische organische Lösungsmittel pro Masseteil Polysaccharid zugesetzt werden.5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that added during the activation and silylation in addition to the ammonia or amine 10 to 100 parts by mass of aprotic organic solvent per part by mass of polysaccharide. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Aktivierung innerhalb von 1 bis 2 Stunden, bei Temperaturen zwischen -500C bis +1O0C vorgenommen wird.6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the activation within 1 to 2 hours, at temperatures between -50 0 C to + 1O 0 C is made. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Zudosierung des Chlortrimethylsilans als Lösung in einem aprotischen organischen Lösungsmittel bei Temperaturen zwischen -5O0C und +250C, über einen Zeitraum von 0,2 bis 2 Stunden erfolgt.7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that the metered addition of chlorotrimethylsilane as a solution in an aprotic organic solvent at temperatures between -5O 0 C and +25 0 C, over a period of 0.2 to 2 hours. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Silylierung über einen Zeitraum von 0,5 bis 5 Stunden, bei einer Temperatur zwischen -500C und +600C durchgeführt wird.8. The method according to claim 1 to 7, characterized in that the silylation over a period of 0.5 to 5 hours, at a temperature between -50 0 C and +60 0 C is performed. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß als aprotische Lösungsmittel Ν,Ν-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid oderTetrahydrofuran eingesetzt werden.9. The method according to claim 1 to 8, characterized in that are used as aprotic solvents Ν, Ν-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide or tetrahydrofuran. 10. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Sulfatierungsagens in einer Menge von 0,2 bis 1,5 mol je Hydroxylgruppe der Monomereinheit des Ausgangs-Polysaccharids eingesetzt wird.10. The method according to claim 1, characterized in that the sulfating agent is used in an amount of 0.2 to 1.5 mol per hydroxyl group of the monomer unit of the starting polysaccharide. 11. Verfahren nach Anspruch 1 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Zudosierung des Sulfatierungsmittels unter ständiger Durchmischung innerhalb von 15 Minuten bis 1 Stunde vorgenommen wird.11. The method according to claim 1 and 10, characterized in that the metered addition of the sulfating agent is carried out with continuous mixing within 15 minutes to 1 hour. 12. Verfahren nach Anspruch 1,10 und 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Sulfatierungsreaktion in einer Zeit von 30 Minuten bis 2 Stunden vorgenommen wird.12. The method according to claim 1, 10 and 11, characterized in that the sulfation reaction is carried out in a time of 30 minutes to 2 hours. 13. Verfahren nach Anspruch 1 und 10 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Zudosierung des Sulfatierungsmittels bei Temperaturen zwischen 0 und 250C erfolgt.13. The method according to claim 1 and 10 to 12, characterized in that the metered addition of the sulfating agent takes place at temperatures between 0 and 25 0 C. 14. Verfahren nach Anspruch 1 und 10 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Sulfatierung bei Temperaturen von 0 bis 250C durchgeführt wird.14. The method according to claim 1 and 10 to 12, characterized in that the sulfation is carried out at temperatures of 0 to 25 0 C. 15. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Durchführung der Desilylierung als protisches Medium Wasser, Eisessig oder deren Gemische eingesetzt werden.15. The method according to claim 1, characterized in that are used to carry out the desilylation as protic medium water, glacial acetic acid or mixtures thereof. 16. Verfahren nach Anspruch 1 und 15, gekennzeichnet dadurch, daß das protische Medium für die Desilylierung in Konzentrationen von 3 bis 10 Masseteilen, bezogen auf 1 Masseteil Polysaccharid, angewendet wird.16. The method according to claim 1 and 15, characterized in that the protic medium for the desilylation in concentrations of 3 to 10 parts by weight, based on 1 part by weight of polysaccharide, is applied. 17. Verfahren nach Anspruch 1,15 und 16, gekennzeichnet dadurch, daß die Desilylierung in einer Zeit von 15 Minut η bis 2 Stunden durchgeführt wird.17. The method of claim 1.15 and 16, characterized in that the desilylation is carried out in a period of 15 minutes η to 2 hours. 18. Verfahren nach Anspruch 1 und 15 bis 17, gekennzeichnet dadurch, daß die Desilylierung bei Temperaturen zwischen 0 und 250C durchgeführt wird.18. The method according to claim 1 and 15 to 17, characterized in that the desilylation is carried out at temperatures between 0 and 25 0 C. 19. Verfahren nach Anspruch 1 bis 18, gekennzeichnet dadurch, daß das als Ausgangsmaterial ν rwendete Polysaccharid Stärke ist.19. The method according to claim 1 to 18, characterized in that the raw material used as a starting material ν polysaccharide is starch. 20. Verfahren nach Anspruch 1 bis 18, gekennzeichnet dadurch, daß das als Ausgangsmaterial verwendete Polysaccharid Xylan ist.20. The method according to claim 1 to 18, characterized in that the polysaccharide used as starting material is xylan. 21. Verfahren nach ^spruch 1 bis 6 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß das protische Fällungsmittel nach der Silylierung Ethanol oder wasserhaltiges Aceton ist.21. The method according to claim 1 to 6 to 8, characterized in that the protic precipitant after silylation is ethanol or hydrous acetone.
DD33478889A 1989-11-23 1989-11-23 PROCESS FOR PREPARING WATER-SOLUBLE SULFUR ACIDS HALF-PRESENT OF CELLULOSE AND RELATED POLYSACCHARIDES DD298643A5 (en)

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DE102007035322A1 (en) 2007-07-25 2009-01-29 Friedrich-Schiller-Universität Jena Preparing low substituted water-soluble cellulose sulfate used in biomedical application for spherical simplex membrane, by dissolving cellulose in ionic liquid and adding sulfurizing reagent to the medium
DE102007035322B4 (en) * 2007-07-25 2011-11-17 Friedrich-Schiller-Universität Jena Process for the preparation of water-soluble, low-substituted cellulose sulfates

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