DE2340520C2

DE2340520C2 - Verfahren zur Herstellung von hydrophilen merkurierten Polymeren

Info

Publication number: DE2340520C2
Application number: DE19732340520
Authority: DE
Inventors: Jiri Dipl.-Ing. Coupek; Miroslava Dipl.-Ing. Praha 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: 1983-04-21
Also published as: FR2196350A1; GB1426374A; CH593998A5; ATA676573A; BE803717A; DE2340520A1; CS171847B1; SE415768B; AU5910473A; AT336270B; CA1002241A; FR2196350B1; JPS578802B2; AU476521B2; NL7310962A; JPS4986493A

Description

in der Af=O oder 1, R₁ Wasserstoff oder eine
Methylgruppe, R₂ eine Acyl-, Carboxyl-
oder Sulfogruppe und Ar einen zweiwertigen aromatischen Rest bedeutet, homo-
oder copolymerisiert, gegebenenfalls die
gebildeten Homo- oder Copolymeren von
b) zu freie p-Amirtogruppen enthaltenden
Polymeren hydrolysiert, und
i. die Homo- oder Copolymeren in an sich bekannter Weise 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 Acrylsäureestern mehrwertiger Alkohole ausführt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Copolymerisation in Gegenwart von Monomeren ausführt, deren Moleküle zwei oder mehrere Acryl- oder Methacrylsäurereste enthalten.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Monomeren unter radikalischer Initiierung in Gegenwart inerter organischer Lösungsmittel, die als Lösungsmittel oder Fällungsmittel des sich bildenden Copolymeren wirken, suspensionsco polymerisiert.

Unter allen funktioneilen Gruppen, die fähig sind, mittels kovalenter Bindung Protein-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 Quecksilber(ll)-perchlorat bereitet. (LH. Kent, J. H. R. Slade: Biochem. J. 77, 12 (1060)). Der hydrophobe Charakter des Polystyrolgerüsts des Trägers eignet sich aber nicht besonders zur Bindung hydrophiler 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 Merkurigruppe führten. So erhielt z. B. P. Quatrecasas (J. Biol. Chem. 245. 3061 (1970)) aus dem Agarose-Gel 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.

Gegenstand der Erfindung ist das viel einfachere Verfahren der Patentansprüche.

Nach der Erfindung kann man in sehr einfacher Weise aromatische Merkuriderivate von Polymeren mit einem sehr breiten Hydrophilie-Spektrum und mit einer mannigfaltigen makromolekularen Struktur in der Weise erhalten, daß man diese Polymeren durch Copolymerisation von Monomeren mit einer größeren oder kleineren Menge Acrylsäure- bzw. Methacrylsäure-anilid oder beispielsweise Acrylsäure- bzw. Methacrylsäure-acetaminophenylester synthetisiert. Das erhaltene Copolymere wird dann der Reaktion mit einem Quecksilber(II)-salz, z. B. Quecksilber^ I)-act-tat oder Quecksilber^ I)-perchlorat, unterworfen. Die Amidgruppe aktiviert günstig den aromatischen Kern für die

■to Substitution des Wasserstoffatoms in para-Stellung durch das Quecksilberkation, so daß in diesem Fall die Merkurierung bei Anwendung verdünnter Quecksilber^ I)-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 Monomeren, die zur Copolymerisation mit Acrylsäure- bzw. Methacrylsäure-anilid und Acrylsäure- bzw.

Methacrylsäure-acetaminophenylester fähig sind. Diese Bedingung wird von allen Acryl- und Methacryl-Monomeren, beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Methylmethacrylat, Methylacrylat oder 2-Chloracrylsäurederivaten sowie von Styrol und dessen Substitutionsderivaten, Acrolein, Methacrolein, Methylvinylketon, Butadien oder Isopren vollkommen erfüllt.

Bei der Synthese der als Träger von Biopolymeren anwendbaren Polymeren nehmen die hydrophilen Monomeren 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.

Unter dem Gesichtspunkt der hydrolytischen Beständigkeit, die in der Regel Voraussetzung für die universale Applikation des polymeren Trägers ist,

JO

besitzen die größte Bedeutung die Copolymeren des Methacryianilids mit hydrophilen Methacryl-Monomeren. Die Acrylanalogen dieser Polymeren sind in stark alkalischem oder stark saurem Milieu weniger beständig. Bei Anwendung merkurierter 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 FR-PS 21 15 979 und 20 66 278 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 geeigneten Milieu auszeichnen. Wird die Rezeptur zur Herstellung dieser Polymeren nur darin geändert, daß man zu den neutralen Monomeren die erforderliche Menge des merkurierbaren Methacrylsäure- oder Acrylsäurederivats, z. B. Methacrylanilid, zufügt, kann man Gele in makroporöser Form erhalten, die sich durch Behandlung mit Quecksilber^ l)-salzen glatt in Träger von Eiweißstoffen mit hoher Kapazität umwandeln lassen.

Diese Gele sind natürlich auch reaktiv mit niedermolekularen organischen Verbindungen, die ein Sulfhydryl-, Sulfid- oder Polysulfidgruppe enthalten, weshalb man die merkurierten Gele vorteilhaft zur Entfernung solcher Verbindung aus Gemischen heranziehen kann.

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 phsiologischen Bedingungen in Lösung gehen. Ein solches Copolymeres entsteht z. B. durch Copolymerisation von Methacrylanilid in kleinem 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.

Beispiel 1

16 Gewichtsteile Methacrylsäure-anilid, 33 Gewichtsteile 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 33 Gewichtsteile Äthylendimethacrylat, 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 70⁰C 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 zweifachen Wasservolumen verrührt, und nach Zusatz von 35 Gewichtsteilen Quecksilber^I)-acetat und 3 Gewichtsteilen Essigsäure

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60 in 100 Teilen Wasser 2 Stunden auf 50⁰C 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° C erhitzt Nach gründlichem Waschen mit Wasser wurde die erhaltene Membrane analog Beispiel 1 merkuriert

Beispiel 3

9,8 Gewichtsteile Aceiaminophenyloxyäthylmethacrylat, 40 Gewichtsteile 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 32 Gewichtsteile Äthylendimethacrylat 99 Gewichtsteile Dibutyläther, IO Gewichtsteile LauryJaJkohoJ und 1 Gewichtsteil 2,2'-AzobisisobutyronitriI wurden in 600 Gewichtsteilen Wasser, das 6 Gewichtsteile Polyvinylpyrrolidon einhielt, 12 Stunden bei 70⁰C 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 Gewichtsteilen Wasser mit einem Gehalt von 10 Gewichtsteilen Natriumhydroxid verrührt und 3 Stunden auf 100⁰C erhitzt Nach dem Abkühlen wurde die Suspension bis zum Verlust der alkalischen Reaktion mit Wasser gewaschen und wieder abgesaugt. Die Merkurierung des freie p-Aminogruppen enthaltenden Gels wurde in 200 Teilen Wasser mit einem Gehalt von 20 Gewichtsteilen Quecksilber^ IJ-acetat und 2 Gewichtsteilen Essigsäure während 3 Stunden bei 10O⁰C vorgenommen. Nach 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.

Beispiel 5

35 Gewichtsteile Diäthylenglykolmonomethacrylat, 2,5 Gewichtsteile Methacrylsäure-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 Gewichtsteilen Quecksilber(II)-acetat in 100 Teilen Wasser versetzt und 2 Stunden auf 100⁰C erhitzt. Das gebildete Polymere wurde von den anwesenden Salzen an einer Säule aus Ionenaustauscher befreit, zur Trocknene abgedunstet und analysiert.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von hydrophilen Polymeren, die aromatisch gebundene Quecksüberionen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man

I. a) Acrylanilid, ivTithacrylanilid oder
b) Monomere der allgemeinen Formel

R₂-NH-Ar-EO-CH₂-CH₂I₁-O-CO-C =