DE2340520A1

DE2340520A1 - Verfahren zur herstellung von merkurierten polymeren

Info

Publication number: DE2340520A1
Application number: DE19732340520
Authority: DE
Inventors: Jiri Dipl-Ing Coupek; Miroslava Dipl-Ing Krivakova; Otto Wichterle
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1972-08-18
Filing date: 1973-08-10
Publication date: 1974-02-28
Also published as: FR2196350A1; GB1426374A; DE2340520C2; CH593998A5; ATA676573A; BE803717A; CS171847B1; SE415768B; AU5910473A; AT336270B; CA1002241A; FR2196350B1; JPS578802B2; AU476521B2; NL7310962A; JPS4986493A

Description

9o August 1973 Anw.-Akte: 75.633

PATENTANMELDUNG

Anmelder: Ceskoslovenskä akademie ve"d., Praha 1

Titel: Verfahren zur Herstellung von merkurierten Polymeren

Unter allen funktioneilen Gruppen, die fähig sind, mittels kovalenter Bindung Proein-Biopolymere zu binden, werden in synthetische Polymere auch aromatisch gebundene Atome des zweiwertigen Quecksilbers eingeführt, die durch Reaktion mit dem Cystein-Bauelement des Proteins die Sulfhydrylgruppen kovalent binden können. Ein polymerer Träger dieser Art wurde zum Beispiel aus Polystyrol durch direkte Merkurierung mit QuecksilberdD-perchlorat bereitet. (L. H* Kent, J„H.R. Slade: ßiochem. J. 77, 12 (1060) ). Der hydrophobe Charakter des Polystyrolgerüsts des Trägers eignet sich aber nicht besonders zur Bindung hydro-

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philer Moleküle. Deshalb untersuchte man die Umwandlungen einiger natürlicher hydrophiler Polymerer durch meist sehr komplizierte mehrstufige polymeranaloge Synthesen, die schließlich zu Derivaten mit einer gebundenen aromatischen Ifezkurigruppe führten. So erhielt z. B. P. Quatrecasas (J. Biol. Chem. 245, 3061 (1970) 7 aus dem Agarose-Gel (Sepharose) durch aufeinanderfolgende Reaktionen mit Bromcyan, aliphatischen Diaminen und p-Chlormerkuribenzoesäure ein Derivat, das eine bestimmte Menge gebundener Arylmerkurigruppen enthielt. Das Verfahren ist aber ziemlich kompliziert und weist die für polymeranaloge Reaktionen charakteristischen Nachteile, die schwierige Definierbarkeit der Zwischenprodukte und des Endproduktes, auf.

Nach der Erfindung kann man durch ein sehr einfaches Verfahren aromatische Merkuriderivate von Polymeren mit einem sehr breiten Hydrophilie-Spektrum und mit einer mannigfaltigen makromolekularen Struktur in der Weise erhalten, daß man diese Polymere durch Copolymerisation von Monomeren mit einer größeren oder kleineren Menge Acrylsäure- bzw. Methacrylsäure-anilid oder Acrylsäure- bzw. Methacrylsäure-acetaminophenylester synthetisierte Das erhaltene Copolymere wird dann der Reaktion mit einem Quecksilber(II-salz, z_o B₀ Quecksilber(II)-acetat oder Quecksilber(II)-perchlorat,

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unterworfen. Die Amidgruppe aktiviert günstig den aromatischen Kern für die Substitution des Wasserstoffatoms in para-Stellung durch das Quecksilberkation, so daß in diesem Fall die Merkurierung bei Anwendung verdünnter Quecksilber(II)-Salzlösungen bereits bei Raumtemperatur glatt verläuft. Bei Anwendung des Acrylsäure- oder Methacrylsäure-aminophenylesters muß man diese Reaktion bei mäßig erhöhter Temperatur vornehmen.

Für die Herstellung der Copolymeren eignen sich alle Monomere, die zur Copolymerisation mit Acrylsäure- bzw. Methacrylsäure-anilid und Acrylsäure- bzw« Methacrylsäure-acetaminophenylester fähig sind_c Diese Bedingung wird von allen Acryl- und Methacryl-Monomeren sowie von Styrol und dessen Substitutionsderivaten, Acrolein, Methacrolein, Methylvinylketon, Butadien, Isopren u.a.m. vollkommen erfüllte

Bei der Synthese der als Träger von Biopolymeren anwendbaren Polymeren nehmen die hydrophilen Monomere der Methacrylreihe, das sind solche Methacrylsäurederivate, die mittels Esterbindung mit Resten verknüpft sind, die wenigstens eine Hydroxylgruppe oder Aminogruppe enthalten, und schließlich auch die einfachen oder substituierten Amide der Acryl- oder Methacrylsäure eine besonders günstige Stellung ein,

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Unter dem Gesichtspunkt der hydrolytischen Beständigkeit, die in der Regel Voraussetzung für die universale Applikation des polymeren Trägers ist, besitzen die größte Bedeutung die Copolymere des Methacrylanilids mit hydrophilen Methacryl-Monomeren, Die Acrylanalogen dieser Polymeren sind in stark alkalischem oder stark saurem Milieu weniger beständig. Bei Anwendung merkur-ierter Aminophenylester kann manchmal die substituierte oder freie Aminogruppe am aromatischen Kern in Nachbarschaft zum Quecksilberatom hinderlich sein.

Bei der Bindung von Biopolymeren finden Copolymere mit dreidimensional vernetzter Struktur und dabei insbesondere durch heterogene Suspensionspolymerisation bereitete Stoffe eine bedeutsame Anwendung. Bei ihrer Bereitung kann man an die aus den tschechoslowakischen

Patentschriften ( Patentanmeldung

PV 7050-69 und PV 7819-70) bekannten Verfahren anknüpfen, die bei hydrophilen Monomeren zur Herstellung von Polymeren in Form definierter kugelförmiger Teilchen mit permanent makroporöser Struktur dienten und sich durch eine große innere Oberfläche, hervorragende mechanische Eigenschaften und angemessene Quellbarkeit in einem geigneten Milieu auszeichnen. Wird die Rezeptur zur Herstellung dieser Polymeren nur darin geändert, daß man zu den neutralen Monomeren

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die erforderliche Menge des merkurierbaren Methacrylsäure- oder Acrylsäurederivats, ζ. B. Methaorylanilid, zufügt, kann man Gele in makroporöser Form erhalten, die sich durch Behandlung mit Quecksilber(II)-salzen glatt in Träger von Eiweißstoffen mit hoher Kapazität umwandeln lassen. Diese Gele sind natürlich auch reaktiv mit niedermolekularen organischen ^erbindungen, die ein Sulfhydryl-, Sulfid- oder Polysulfidgruppe enthalten, weshalb man die merkurierten Gele vorteilhaft zur Entfernung solcher Verbindung aus Gemischen heranziehen kann·

Zur Herstellung von unlöslichen Trägern dieser Art ist die Bildung eines dreidimensionalen Polymeren bereits im Verlauf der Copolymerisation nicht unbedingt notwendige Die Copolymere kann man vorerst in der unvernetzten, löslichen Form bereiten und sie durch eine nachträgliche Vernetzungsreaktion in dreidimensionale Polymere überführen« Die Merkurierung kann man dabei entweder vor oder nach der Vernetzungsoperation vornehmen.

Für einige Zwecke kann man auch unvernetzte Copolymere der Anilide oder Aminophenylester der Acryl- oder Methacrylsäure anwenden, deren hydrophile Natur nicht dazu ausreicht, daß sie in wäßrigem Milieu unter physiologischen Bedingungen in Lösung gehen. Ein

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solches Copolymeres entsteht z_o B. durch Copolymerisation von Methacrylanilid in keinem Anteil mit 2-Hydroxyäthylmethacrylat, Nach der Merkurierung ist das Polymere alkohollöslich, aber in Wasser quillt es "bloß, ohne sich zu lösen. Deshalb kann man es als Material zur Bildung von zusammenhängenden dünnen Überzügen anwenden, die die Fähigkeit zur Fixierung SH-Gruppen-haltiger Moleküle aus wässrigen Lösungen besitzen.

Der Gegenstand der Erfindung wird im weiteren an einigen Beispielen näher erläutert, ohne sich aber auf diese Beispiele zu beschränken.

Beispiel 1

16 Gewichtsteile Methacrylsäure-anilid, 33 Gewichtsteile 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 33 Gewichtsteile Ithylendimethacrylat, 98 Gewichtsteile Cyclohexanol, 10 Gewichtsteile Laurylalkohol und 0,8 Gewichtsteile 2,2'-Azobisisobutyronitril wurden in 600 Gewichtsteilen Wasser mit einem Gehalt von 6 Gewichtsteilen Polyvinylpyrrolidon als Suspensionsstabilisator auf 70° C erhitzt. Nach 12 Stunden wurde die gebildete Suspension abgekühlt, auf einer Fritte filtriert und mit dem zehnfachen Volumen Wasser und dem dreifachen Volumen Methylalkohol gewaschen. Die Suspension wurde dann wieder im

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zweifachen Wasservolumen verrührt, und nach Zusatz von 35 Gewichtsteilen Quecksilber(II)-acetat und 3 Gewichtsteilen Essigsäure in 100 Teilen Wasser 2 Stunden auf 5O⁰C erhitzt. Das gebildete merkurierte Produkt wurde auf der Fritte mit Wasser bis zum Verlust der Reaktion auf zweiwertiges Quecksilber gewaschen, dann getrocknet und auf den Quecksilbergehalt analysiert.

Beispiel 2

10 Gewichtsteile Acrylsäure-anilid, 83 Gewichtsteile Acrylamid, 7 Gewichtsteile Methylenbisacrylamid und 1 Gewichtsteil Kaliumpersulfat in 120 Teilen Wasser wurden zwischen zwei Glasplatten, die durch eine Silikonfolie als Distanzhalter voneinander getrennt waren, 8 Stunden auf 60 ⁰G erhitzt. %ch gründlichem Waschen mit Wasser wurde die erhaltene Membrane analog Beispiel 1 merkuriert.

Beispiel 3

9,8 Gewichtsteile Acetaminophenyloxyäthylmethacrylat, 40 Gewichtsteile 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 32 Gewichtsteile Äthylendimethacrylat, 99 Gewichtsteile Dibutyläther, 10 Gewichtsteile Laurylalkohol und 1 Gewichtsteil 2,2'-Azobisisobutyronitril wurden in 600 Gewichtsteilen Wasser, das 6 Gewichtsteile PoIy-

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vinylpyrrolidon enthielt, 12 Stunden bei 7O⁰C gerührt. Die gebildete Suspension wurde ähnlich wie in Beispiel 1 auf der Fritte mit Methanol und Wasser gewaschen und abgesaugt. Die feuchte Suspension wurde in 200 Gewichts teilen Wasser mit einem Gehalt von 10 Gewichtsteilen Natriumhydroxid verührt und 3 Stunden auf 100° C erhitzte Nach dem Abkühlen wurde die Suspension bis zum Verlust der alkalischen Reaktion mit Wasser gewaschen und wieder abgesaugt. Die Mercurierung des freie p-Aminogruppen enthaltenden Gels wurde in 200 Teilen Wasser mit einem Gehalt von 20 Gewichtsteilen Quecksilber(II)-acetat und 2 Gewichtsteilen Essigsäure während 3 Stunden bei 100⁰C vorgenommene Hach dem Waschen bis zum Verlust der Reaktion auf Quecksilberionen wurde das .Produkt getrocknet und auf den Quecksilbergehalt analysiert.

Beispiel 4

Die Bereitung des Copolymeren erfolgte ebenso wie in Beispiel 3* Das gebildete Copolymere wurde in 200 Teilen Wasser mit einem Gehalt von 20 Gewichtsteilen Quecksilber(II)-acetat analog dem vorhergehenden Beispiel merkuriert, ohne daß man aber vorher die Hydrolyse der Acetamidgruppe am aromatischen Ring vornahm«,

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Beispiel 5

35 Gewichtsteile Diäthylenglykolmonomethacrylat, 2,5 Gewichtsteile Methacrylatsäure-anilid und 2 Gewichtsteile 2,2^!-Azobisisobutyronitril wurden in 150 Gewichtsteilen 96 proz. Äthanol verrührt und 3 Stunden zum Sieden erhitzt, Nach Abkühlen wurde die Lösung filtriert, mit 100 Gewichtsteilen Wasser versetzt und 100 Gewichtsteile Äthanol-Wasser-Gemisch abdestilliert. Dann wurden wieder 100 Gewichtsteile Wasser zugefügt und abermals 100 Gewichtsteile Äthanol-Wasser-Gemisch abdestilliert. Das verbliebene Gemisch wurde nun mit 10 Gewichts teilen Quecksilber (ID-acetat in 100 Teilen Wasser versetzt und 2 Stunden auf 100° C erhitzt. Das gebildete Polymere wurde von den anwesenden Salzen an einer Säule aus Sephadex G 10 befreit, zur Trockene abgedunstet und analysiert.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE :

\. Verfahren zur Herstellung von Polymeren, die aromatisch gebundene Quecksilberionen enthalten, dadurch gekennzeichnet daß man Acrylanilid, Methacrylanilid oder Monomere der allgemeinen Formel

R_o-ffl-Ar-4-0-CH₉-CH₉-L-0-C0-C=CH₉

in der E₁ Wasserstoff oder eine Methylgruppe, Rp eine Acyl-, Carboxyl- oder Sulfogruppe und Ar einen zweiwertigen aromatischen Rest bedeutet, homo- oder copolymerisiert und man die gebildeten Homopolymere oder Copolymere durch Behandlung mit Quecksilber(II)-salzen in die betreffenden Merkuriderivate überführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die Copolymerisation mit Methacryl- oder Acrylestern mehrwertiger Alkohole ausführt. -

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die Polymerisation in Gegenwart der einfachen oder am Stickstoff substituierten Amide der Methacryl- oder Acrylsäure ausführt .
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß man die Copolymerisation in Gegenwart von Monomeren ausführt, deren Moleküle zwei oder mehrere Acryl- oder Methacrylsäureaeste enthaltene
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Monomere unter radikalischer Initierung in Gegenwart inerter organischer ■ lösungsmittel, die als Lösungsmittel oder Fällungsmittel des sich bildenden Copolymeren wirken, suspensionscopolymerisiert.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß man als weitere Comonomere Styrol, 2-Chloracrylsäurederivate, Butadien, Isopren und/oder Monomere der Acryl- oder Methacrylreihe wie beispielsweise Acrylsäure, IiIethacrylsäure, Methylmethacrylat oder Methylacrylat anwendet.

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