DD301465A7

DD301465A7 - Method of applying organic coatings to water-insoluble solids

Info

Publication number: DD301465A7
Application number: DD30458587A
Authority: DD
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1987-07-03
Filing date: 1987-07-03
Publication date: 1993-02-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen organischer Beschichtungen auf wasserunlösliche Feststoffe. Anwendungsgebiet ist die Biotechnologie. Erfindungsgemäß werden Feststoffe, gegebenenfalls nach vorheriger Aktivierung, mit poly- oder bifunktionellen Reagenzien behandelt, die als funktionelle Gruppe mindestens eine Phosphonsäuregruppe und eine oder mehrere andere funktionelle Gruppen hoher chemischer Reaktivität besitzen. Als Feststoffe werden anorganische Stoffe eingesetzt, die in der Oberfläche Metallkationen, ausgenommen Al-Ionen, enthalten oder organische Polymere.The invention relates to a method for applying organic coatings to water-insoluble solids. Field of application is biotechnology. According to the invention, solids, optionally after prior activation, are treated with polyfunctional or bifunctional reagents which have as functional group at least one phosphonic acid group and one or more other functional groups of high chemical reactivity. The solids used are inorganic substances which contain metal cations in the surface, with the exception of Al ions, or organic polymers.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen organischer Beschichtungen auf wasserunlösliche Feststoffe. Anwendungsgebiet der Erfindung ist der Einsatz der beschichteten Feststoffe als Trenn- und Trägermaterial ζ. B. für die Immobilisierung von Biomolekülen mit dem Ziel der Anwendung für biotechnologische Zwecke, der Herstellung von chemisch modifizierten Trägermaterialien für affinitätschromatographische Trenn- und Reinigungsprozesse in der Analytik und Produktion von biologischen und biotechnologischen Produkten.The invention relates to a method for applying organic coatings to water-insoluble solids. Field of application of the invention is the use of the coated solids as a separating and carrier material ζ. B. for the immobilization of biomolecules with the aim of application for biotechnological purposes, the production of chemically modified substrates for affinity chromatographic separation and purification processes in the analysis and production of biological and biotechnological products.

Characteristics of the known prior art

Es sind Verfahren zum Aufbringe" organischer Beschichtungen auf organische oder anorganische Feststoffe bekannt, die unter Verwendung von bifunktionellen Silanen zu einer Funktionalisierung führen. Dabei wird ein Silan der allgemeinen Formel (R₁O)₃SiR₂ (mit Ri einem Alkyl-, R₂ einem Vinyl-, ω-Aminopropyl-, Epoxi-, Alkyl-SH- oder anderem Rest) in organischer oder wäßrig organischer Lösung eingesetzt und das Primärprodukt unter Bildung von C-O-Si-, Metall-O-Si und/oder Si-O-Si-Bindungen bei erhöhter Temperatur kondensiert. Beides, die Verwendung organischer Lösungsmittel und Kondensation bei erhöhter Temperatur sind relativ kostenaufwendig ebenso wie die Herstellung der Silane (U. DESCHLER, P. KLEINSCHMIT und P.PANSTER Angew. Chem. 98 (1986) 237-253). Aus EP 218506 sind Aluminiumverbindungen bekannt, die mit funktioneilen Phosphatgruppen versehen sind. Ihre Herstellung ist jedoch aufwendig.Methods are known for applying organic coatings to organic or inorganic solids which result in functionalization using bifunctional silanes to give a silane of the general formula (R ₁ O) ₃ SiR ₂ (with Ri an alkyl, R ₂ a vinyl, ω-aminopropyl, epoxy, alkyl SH or other radical) in organic or aqueous-organic solution and the primary product to form CO-Si, metal-O-Si and / or Si-O- Both, the use of organic solvents and condensation at elevated temperature are relatively expensive as well as the production of silanes (U.D. Scheler, P. KLEINSCHMIT and P. PANSTER Angew. Chem. 98 (1986) 237-). EP 218506 discloses aluminum compounds which are provided with functional phosphate groups, but their preparation is complicated.

Weiterhin sind Verfahren bekannt, natürliche oder synthetische Polymere durch polymeranaloge Reaktionen zu f unktionalisieren und die Bindung von Fremdmolekülen damit zu erleichtern (Methods in Enzymology Vol. 44 [1976]).Furthermore, methods are known to unktionalisieren natural or synthetic polymers by polymer-analogous reactions f and to facilitate the binding of foreign molecules (Methods in Enzymology Vol. 44 [1976]).

Object of the invention

Das Z'ol der Erfindung besteht darin, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Aufbringen organischer Beschichtungen auf wasserunlösliche Feststoffe zu entwickeln.The goal of the invention is to develop a simple and inexpensive process for applying organic coatings to water-insoluble solids.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das zum Aufbringen organischer Beschichtungen auf wasserunlöslichen Feststoffen geeignet ist. Erfindungsgemäß werden Feststoffe, ausgenommen Verbindungen mit Aluminium-Ionen, die mehrwertige Kationen in der Matrix oder in einer nachträglich aufgebrachten Schicht enthalten, durch Behandlung mit poly- oder bifunktionellen Reagenzien, die als funktioneile Gruppe mindestens eine Phosphonsäuregruppe und eine oder mehrere andere funktionell Gruppen hoher chemischer Reaktivität besitzen, mit einer Beschichtung versehen. Als Feststoffe werden anorganische Verbindungen oder organische Polymere eingesetzt, die in der Oberfläche Metallionen, ausgenommen Al-Ionen, enthalten, die mit den Phosphonsäuregruppen des eingeretzten Reagenz unter Bildung unlöslicher Salze bzw. stabiler Komplexe reagieren. Eine eventuelle Aktivierung der Feststoffe erfolgt durch Verbindungen der oben genannten Metalle, wobei diese Verbindungen vorzugsweise metallorganische Verbindungen Oxy- oder Hydroxysalze, Halogenide oder Oxyhalogenide sind. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur direkten Beschichtung von Metalloxiden und -salzen, z. B. Silikaten, Phosphaten u.a. oder nach Behandlung von nicht metallhaltigen anorganischen Stoffen wie Siliziumdioxid oder organischen Polymeren, z.B. Zellulose mit metallorganischen Verbindungen, Salzen, Oxysalzen, Metallhalogeniden oder -oxyhalogeniden zur Aufbringung funktioneller Beschichtungen auf diese Stoffe. Als bifunktionelle Phosphonsäurederivate werden Verbindungen der allgemeinen FormelThe invention has for its object to develop a method which is suitable for applying organic coatings on water-insoluble solids. According to the invention, solids, except compounds containing aluminum ions containing polyvalent cations in the matrix or in a subsequently applied layer, by treatment with polyfunctional or bifunctional reagents containing as functional group at least one phosphonic acid group and one or more other functional groups of high chemical Reactivity, provided with a coating. The solids used are inorganic compounds or organic polymers which contain metal ions in the surface, with the exception of Al ions, which react with the phosphonic acid groups of the incorporated reagent to form insoluble salts or stable complexes. A possible activation of the solids is effected by compounds of the abovementioned metals, these compounds preferably being organometallic compounds oxy or hydroxy salts, halides or oxyhalides. The inventive method is suitable for the direct coating of metal oxides and salts, for. For example, silicates, phosphates and the like. or after treatment of non-metal-containing inorganic materials such as silica or organic polymers, e.g. Cellulose containing organometallic compounds, salts, oxy salts, metal halides or oxyhalides for applying functional coatings to these substances. As bifunctional phosphonic acid derivatives are compounds of the general formula

H₂PO₃-CH-R₂ H ₂ PO ₃ -CH-R ₂

genuUt, wobei Rt = -H oder -PO3H2 und R₂ ein -OH, -NH₂ oder -SH substituiertes Alkyl-, Alkylen-, Aryl-, Alkylenaryl- oder Alkylarylrest, eine -O-Acryloyl, -N-Acryloyl- oder Epoxigruppe ist.Rt = -H or -PO3H2 and R _{2 is} an -OH, -NH ₂ or -SH-substituted alkyl, alkylene, aryl, alkylenearyl or alkylaryl radical, an -O-acryloyl, -N-acryloyl- or Epoxy group is.

Besonders der niedrige Preis und die leichte Zugänglichkeit aminosubstituierter Phosphonsäuren sind für das erfindungsgemäße Verfahren von entscheidender Bedeutung, da breite Variationen dor Alkyl- und Arylreste zahlreiche spezifische Anwendungen ermöglichen.Especially the low price and the easy accessibility of amino-substituted phosphonic acids are of crucial importance for the process according to the invention, since broad variations of the alkyl and aryl radicals make numerous specific applications possible.

Die funktioneile Gruppe R₂ kann nach Bindung an den Träger in bekannter Weise zur Haftvermittlung zu Biomplekülen, organischen Polymeren, Komplexbildnern oder (bio)affinen Molekülen benutzt werden.The functional group R ₂ can be used after binding to the carrier in a known manner for adhesion to Biomplekülen, organic polymers, complexing agents or (bio) affine molecules.

embodiments example 1

10g poröses Glas werden mit 50 ml einer 3%igen alkoholischen Lösung von Tt!raethoxyzirkonat behandelt, mit Ethanol und Wasser gewaschen und anschließend in 50ml einer 6%igen wäßrigen Lösung von 3-(4-Aminophenyl)-propan-1 1-bisphosphonsäure unter Vakuum und 3h bei Raumtemperatur mit einem Überzug versehen. Nach Diazotierung kennen in bekannterweise kupplungsfähige Verbindungen daran immobilisiert werden.10 g of porous glass are treated with 50 ml of a 3% strength alcoholic solution of tetraethoxyzirconate, washed with ethanol and water and then dissolved in 50 ml of a 6% aqueous solution of 3- (4-aminophenyl) -propane-1-bisphosphonic acid Vacuum and 3h at room temperature with a coating. After diazotization, it is possible to immobilize it in known couplable compounds.

Example 2

10g poröse Perlzellulose werden in einem trocknen Luftstrom mit gasförmigen Titantetrachlorid 2 h behandelt, der Überzug wird anschließend in Wasser hydrolysiert und das Produkt analog Beispiel 1 mit 2-Amino-ethan-1,1-bisphosphonsäure beschichtet.10 g of porous perl cellulose are treated in a dry air stream with gaseous titanium tetrachloride for 2 h, the coating is then hydrolyzed in water and the product is coated analogously to Example 1 with 2-amino-ethane-1,1-bisphosphonic acid.

Claims

1. A method for applying organic coatings to water-insoluble solids, except compounds with aluminum ions, characterized in that the solids, optionally after prior activation, are treated with polyfunctional or bifunktionellon reagents containing at least one phosphonic acid group as a functional group and one or more have other functional groups of high chemical reactivity.

2. The method according to claim 1, characterized in that inorganic substances are used as solids, which contain metal cations in the surface - with the exception of Al ions - which react with the phosphonic acid groups of the reagent used to form insoluble salts or stable complexes.

3. The method according to claim 1, characterized in that one uses as the solid an organic polymer.

4. The method according to claim 1, characterized in that the activation takes place with a metal compound.

5. The method according to claim 4, characterized in that the metal compound consists of an organometallic compound, an oxy or hydroxy salt, a halide or oxyhalide.