DE2439197B2 - Verwendung von in organischer loesung hergestelltem polyvinylpyrrolidon zur herstellung von polyvinylpyrrolidon- jod - Google Patents

Verwendung von in organischer loesung hergestelltem polyvinylpyrrolidon zur herstellung von polyvinylpyrrolidon- jod

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Description

15
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Polyvinylpyrrolidon, das hergestellt worden ist durch Polymerisation in organischen Lösungsmitteln zur Reaktion mit elementarem Jod, wodurch Polyvinylpyrrolidon-Jod erhalten wird, das im allgemeinen als PVP-Jod bezeichnet wird und das in steigendem Maße wegen seiner germiciden, bakteriziden, fungiziden und desinfizierenden Eigenschaften verwendet wird.
PVP-Jod kommt im allgemeinen als braunes Pulver in den Handel, das etwa 10% verfügbares, d. h. wirksames Jod, das mit Natriumthiosulfat titrierbar ist, und darüber hinaus noch ca. 5% Jod in Form von Jodid enthält Der Anteil an Jodid entsteht bei der Einwirkung von elementarem Jod auf das Polyvinylpyrrolidon und ist als verfügbares Jod verloren.
ilei der Herstellung von PVP-Jod wird pulverförmiges Polyvinylpyrrolidon mit pulverisiertem Jod in einem Mischer gründlich gemischt, bis das Jod als solches verschwunden, d. h. komplex gebunden, ist.
Mach einem anderen Verfahren löst man das Jod in einem Lösungsmittel, das Polyvinylpyrrolidon nicht löst, mischt das Polyvinylpyrrolidon zu und trennt das ausfallende PVP-Jod ab.
Die nach den bekannten Verfahren hergestellten Produkte haben den Nachteil, daß sie nur einen Teil, ca. Vi des eingesetzten Jods, in Form von verfügbarem Jod enthalten. Außerdem fällt in den Zubereitungen, die für den Endverbraucher bestimmt sind, meistens handelt es sich um wäßrige Zubereitungsformen, bei der Lagerung der Gehalte an Jod laufend ab.
Zur Herstellung eines möglichst stabilen PVP-Jods werden die verschiedensten Maßnahmen vorgenommen. Beispielsweise wird das pulverförmige PVP-Jod gemäß der DT-PS 10 37 075 einer nachträglichen Temperaturbehandlung unterworfen. In der US-PS 29 00 305 wird beschrieben, daß für die Herstellung eines geeigneten PVP-Jods ein PVP mit einem bestimmten Gehalt an Feuchtigkeit zu verwenden ist In der US-PS 28 26 532 wird ein Zusatz von Natriumbicarbonat und in der US-PS 30 28 300 von Jodid in Form von Jodwasserstoff oder Aikalijodiden beschrieben. Trotzdem ist die Stabilität der im Handel befindlichen Präparate unbefriedigend.
Es wurde nun gefunden, daß man ein Polyvinylpyrrolidon-jod von hervorragender Stabilität erhält bei Verwendung von Polyvinylpyrrolidon, das hergestellt worden ist durch Polymerisation von Vinylpyrrolidon in einem wasserfreien organischen Lösungsmittel in Gegenwart eines Radikalbildners und gegebenenfalls in Gegenwart einer Komplexverbindung eines Schwermetalls der Ordnungszahl 23 bis 29 oder dessen Salz mit einer organischen Säure als Koaktivator, zur Herstellung von Polyvinylpyrrolidon-Jod, wozu das Polyvinylpyrrolidon mit Jod in üblicher Weise umgesetzt wird.
Das erfindungsgemäße PVP-Jod wird hergestellt, indem man das erfindungsgemäß zu verwendende Polyvinylpyrrolidon in an sich bekannter Weise mit Jod mischt
Geeignet ist das Abmischen von festem, pulverförmigem Polyvinylpyrrolidon mit fein pulverisiertem Jod beispielsweise in einem Doppelkonus- oder Taumelmischer bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur bis zu 500C Zweckmäßig erfolgt anschließend eine Temperaturbehandlung von 5 bis 20 Stunden bei Temperaturen von 70 bis 100°C
Der Wassergehalt des festen pulverförmigen Polyvinylpyrrolidons kann zwischen ca. 0,5 bis tl% und darüber liegen. Während gemäß der US-PS 29 00 305 einen bestimmten Wassergehalt von 43 bis 13,2% zur Herstellung eines geeigneten Produkts einzuhalten ist, hat der Wassergehalt bei dem erfindungsgemäß zu verwendenden Polyvinylpyrrolidon keinerlei Einfluß. Die besonders hervorzuhebenden Vorteile sind: Der Verlust an verfügbarem Jod bei der Herstellung von festem PVP-Jod ist um ca. 20% geringer als bei der Herstellung eines PVP-Jods gemäß der US-PS 29 00 305. Der Jodverlust von verdünnten wäßrigen Lösungen liegt deutlich niedriger gegenüber nach dem Stand der Technik hergestellten oder im Handel befindlichen wäßrigen Lösungen. Daraus resultiert eine hervorragende Stabilität und eine wesentlich bessere Ausnutzung des Jods.
Das verwendete Polyvinylpyrrolidon hat zweckmäßigerweise einen K-Wert von bevorzugt 25 bis 35. Die Einstellung des K-Wertes erfolgt bei der Herstellung in bekannter Weise.
Die verwendete Jodmenge beträgt in der Regel 5 bis 25, bevorzugt 10 bis 20%, bezogen auf das Gesamtgewicht des PVP-Jods.
Gegebenenfalls kann bei der Herstellung Alkylijodid, insbesondere Natrium- oder Kaliumiodid, in Mengen von 5 bis 20%, bezogen auf das Gesamtgewicht, zugesetzt werden.
Für die Herstellung des erfindungsgemäß zu verwendenden Polyvinylpyrrolidons kommen als wasserfreie Lösungsmittel in Betracht offene oder cyclische Säureamide niederer organischer Säure oder aliphatische Ketone, wie Dimethylformamid, Butylrolacton, Pyrrolidon, N-Methylpyrrolidon oder Aceton, Methyläthylketon, Diäthylketon.
Die bevorzugten Lösungsmittel sind aromatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere Benzol oder Alkylbenzole, wie Benzol, Toluol, Äthylbenzol, Cumol oder niedere aliphatische einwertige Alkohole, insbesondere solche mit 1 bis 4 C-Atomen, wie Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, i-Butanol und ButanoH2).
Davon ist besonders das Isopropanol hervorzuheben, das bei der Herstellung von Polyvinylpyrrolidon mit Molekulargewichten unter 40 000 vorteilhafterweise eine regelnde Wirkung aufweist
Die Schwermetalle der Ordnungszahl 23 bis 29 sind Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel und Kupfer. Diese Verbindungen sind außerordentlich wirksam und werden in sehr geringen Mengen, zweckmäßigerweise in Mengen von 0,01 bis 10 ppm, vorzugsweise 0,1 bis 5 ppm, bezogen auf das Gewicht des Vinylpyrrolidon^ verwendet Von den genannten Schwermetallen ist das Kupfer bevorzugt
Für die Salzbildung kommen als organische Säuren lnhatischeCarbonsäuren mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen in Betracht, wie Essigsäure, Äthylenhexansäure, Stearinsäure und aromatische Säuren wie Benzoesäure und Phenylessigsäure. .
Weiterhin seien Naphthensaure, wie sie beispielsweise zur Herstellung von Sikkativen benutzt werden,
gey/eiterhin können die Schwermetalle in Form von Chelatkomplexen, oder in Form anderer Komplexe eingesetzt werden. Geeignete Komplexbildner sind ο Diketone wie Acetylaceton, Oxyketone wie Hydroxy-Leton, Oxycarbonsäuren wie Milchsäure, Zitronensäu- und Salicylsäure, Aminosäuren wie GlykocoH, Äthylendiamino-tetraessigsäure, Antranilsäure, Aldoxi- ,5 me wie Äthylen-bis-Salicylaldoxim und Aminoalkohole wieTriäthanolamia
Im einzelnen seien die folgenden Schwermetallsalze und Komplexverbindungen genannnt: Kupferacetat, jCupferacetylacetonat, Kupferstearat, Kobaltnaphthenat, Nickelglykotcoll, Mangan(II)-salicylat, Chrom(lll)-benzoat.
Als Radikalbildner kommen Acetiisobuttersäurenitril und organische Perverbindungen, di^ üblicherweise verwendet werden, in Frage. Beispielsweise Alkylhy- 2s droperoxide, wie tert-Butylhydroperoxid, Dialkylperodide wie Di-tert-Butylperoxid, Diacylperocide. wie Dibenzoylperoxid. Weiterhin seien genannt Perester wie tert.-Butylperpivalat und tert.-Butylperoctoat, Perketale wie 2,2-Bis-[tert-Butylperoxy]-butan, Aldehyd- und Ketoperoxide, wie Methyläthylketonperoxid.
Vielfach bieten Pervenzoat, tert.-Butylhydroperoxid und Di-tert.-Butylperoxid Vorteile, da ihre Zersetzungsprodukte wasserlöslich sind. Für die Herstellung eines besonders reinen Polyvinylpyrrolidon kommen Di-tert.-Butylperoxid und tert-Butylhydroyeroxid besonders in Betracht, da ihre Zerfallsprodukte beispielsweise durch Wasserdampfdestillation leicht entfernt werden können. Die Menge der organischen Perverbindungen kann in weiten Grenzen schwanken und hängt ab von dem Molekulargewicht das eingestellt werden soll. Im allgemeinen benötigt man Mengen von 0,1 bis 5%, bezogen auf das Gewicht des Vinylpyrrolidon^
Die Durchführung der eigentlichen Polymerisation erfolgt auf die an sich übliche Art und Weise. Im allgemeinen legt man alle Komponenten des Ansatzes vor. In vielen Fällen kann es jedoch zweckmäßig sein, eine oder mehrere Komponenten während der Polymerisation zulaufen zu lassen. Zweckmäßig wird vor Beginn der Polymerisation die in den Lösungen enthaltene Luft bzw. der Sauerstoff durch Anlegen von vermindertem Druck oder durch Durchblasen von Stickstoff entfernt. Die Temperatur kann etwa zwischen 50 und 15O0C liegen. Im allgemeinen arbeitet man unter Siedebedingungen bei Atmosphärendruck. Die Siede- ?s temperatur und damit die Polymerisationstemperatur kann durch Anlegen von Druck oder Vakuum in weiten Grenzen geändert werden. Die Einstellung des gewünschten Molekulargewichts bzw. des gewünschten K-Werts erfolgt im wesentlichen durch Auswahl des Lösungsmiüeis, Konzentration des Ansatzes, Art und Menge des Aktivators und Koaktivators und durch die Polymerisationstemperatur. Lösungsmittel mit einem tert- Wasserstoff a torn liefern im allgemeinen niedrigere K-Werte als solche, die nur sekundäre oder primäre enthalten. Beispiele sind Isopropanol gegen Äthanol und Cumol gegen Benzol. Durch Erhöhung der Monomerenkonzentration wird auch der /C-Wert erhöht Steigende Aktivatormengen und steigende Polymerisationstemperatur erniedrigen den K-Wert Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Polymerisate hergestellt werden mit Molekulargewichten von 8000 bis 800 000 bzw. K-Werten von ca. 12 bis 90. Besonders geeignet ist das Verfahren für K-Werte von 10 bis 50. Die K-Werte wurden gemessen nach K. Fikentscher, CeUulosechemie 13, 58-64, 71-4 (1932). Die Einstellung des gewünschten Molekulargewichts bzw. des gewünschten K- Wertes erfolgt durch Auswahl der Lösungsmittel, Konzentration des Ansatzes, Art und Menge des Aktivators und des Koaktivators.
Durch laufende Probeentnahme und Bestimmung des restlichen Vinylpyrrolidons läßt sich der Ablauf der Polymerisation leicht verfolgen. Wenn der Restgehalt an Vinylpyrrolidon deutlich unter 1% gefallen ist, kann die Polymerisation abgebrochen werden.
Die Aufarbeitung der erhaltenen Lösungen erfolgt auf die übliche Art, z. B. durch direkte Trocknung nach den üblichen Methoden, wie Sprühtrocknung, Walzentrocknung oder Gefriertrocknung.
In manchen Fällen ist es zweckmäßig, den Ansatz mit Wasser zu verdünnen, das organische Lösungsmittel gegebenenfalls ganz oder teilweise abzudestillieren und anschließend zu trocknen. Vielfach ist es von Vorteil, eine Wasserdampfdestillation einzuschalten, um flüchtige Anteile, die z. B. aus dem Vinylpyrrolidon oder dem Aktivator stammen, aus der Lösung zu entfernen. Dadurch ist es möglich, insbesondere bei Verwendung von tert.-Butylhydroperoxid. Di-tert.-Butylperoxid, U:rt.-Butylperbenzoat oder Krtonpcroxiden vollkommen klare wäßrige Lösungen zu erhalten.
Beispiele für die Herstellung von Polyvinylpyrrolidon
Beispiel
In einem mit Rührer versehenen Glaskolben mit Riiekflußkfihler werden 500 Teile Vinylpyrrolidon mit 214 Teilen Isopropanol zusammengegeben und nach Zugabe von 5 Teilen tert.-Butylhydroperoxid bis zum Sieden erhitzt (96 bis 880C). Nach dem Erreichen der Siedetemperatur werden 0,5 ppm Kupferacetylacetonat. berechnet auf das Gewicht des Vinylpyrroldions und in Form einer stark verdünnten lösung in 10 Teilen viasserfreiem Isopropanol, zugesetzt und so lange erhitzt, bis der Restgehalt an Vinylpyrrolidon < 0,5% ist. Anschließend wird festes PVP von einem K-Wert 29,5 durch Sprühtrocknung gewonnen.
Beispiel
In einem Glaskolben mit Rührer werden 500 Teile Vinylpyrrolidon mit 240 Teilen Isopropanol gemischt und nach Zugabe von 1,8 Teilen tert-Butylperbenzoat zum Sieden (96 bis 880C) erhitzt Es werden 1 ppm Kupferacetat gemäß dem obigen Beispiel innerhalb von 5 Stunden zugesetzt. Die Reaktion ist nach 5 bis Stunden beendet. Es wird ein Polyvinylpyrrolidon von K- Wert 30,5 erhalten.
Beispiel
500 Teile Vinylpyrrolidon und 500 Teile Äthanol werden nach Zugabe von 5 Teilen tert-Butylhydroperoxid als Aktivator in einem Rührkolben bis zum Sieden (82° C) erhitzt. Es wird 0,5 ppm Kupferacetat gemäß
obigem Betspiel zugegeben. Die Polymerisation ist nach bis 5 Stunden beendet K- Wert 30,0.
Beispiel 1
a) 400 Teile eines erfindungsgemäß zu verwendenden Polyvinylpyrrolidons mit einem K-Wert 30,5 tind mit einem Wassergehalt von 2,0% werden in einem Taumelmischer mit 74JB Teilen fein gemahlenem Jod 5 Stunden bei Raumtemperatur gemischt Anschließend wird 10 Stunden bei 95° C gehalten, bis sich der Gehalt an verfügbarem Jod, der durch Titration verfolgt wird, nicht mehr ändert
b) Durch Befeuchten wird der Wassergehalt des bei a) benutzten Polyvinylpyrrolidons auf 5,0% eingestellt 400 Teile dieses Polyvinylpyrrolidons werden mit 723 Teilen gemahlenen Jods 5 Stunden bei Raumtemperatur gemischt und anschließend 10 Stunden bei 900C getempert
c) Durch Befeuchten wird der Wassergehalt des bei a) benutzten Polyvinylpyrrolidons auf 9,1% eingestellt 400 Teile dieses Polyvinylpyrrolidons werden mit 70 Teilen gemahlenen Jods 5 Stunden bei Raumtemperatur gemischt und anschließend 10 Stunden bei 700C getempert.
Die Prüfungsergebnisse der Produkte sind der folgenden Tabelle zu entnehmen.
99,0% 95,8% 92,0%
a b C
Trockengehalt 98,8% 95,7% 92,2%
(3\ 1050C)
Verfügbarer Jodgehalt 11,0% ll,40/o 11,7%
Verlust an verfügbarem 5,0% 4,1% 4,1%
Jod bei Lagerung der
wäßrigen Lösung mit
1% verfügbarem Jod
14 Tage bei 52° C
Beispiel 2
Die Versuche werden zum Vergleich mit einem durch Polymerisation in wäßriger Lösung mit Wasserstoffperoxid als Aktivator hergestellten Polyvinylpyrrolidon vom K-Wert 30 gemäß der DT-PS S» 22 378 und wie es den in Handel befindlichen Produkten entspricht durchgeführt. Das erhaltene Polyvinylpyrrolidon wird durch Trocknung bzw. Befeuchten auf verschiedene Wassergehalte eingestellt.
a) 400 Teile von diesem PVP mit einem Wassergehalt von 1,8% werden mit 74,8 Teilen gemahlenem Jod 5 Stunden bei Raumtemperatur gemischt und anschließend 10 Stunden bei 95°C erhitzt.
b) 400 Teile PVP mit einem Wassergehalt von 5,0% werden mit 72,3 Teilen gemahlenem Jod 5 Stunden bei Raumtemperatur gemischt und anschließend 10 Stunden bei 900C erhitzt (gemäß der US-PS 29 00 305).
c) 400 Teile PVP mit einem Wassergehalt von 9,5% werden mit 78,9 Teilen gemahlenem Jod 5 Stunden bei Raumtemperatur gemischt und anschließend 10 Stunden bei 7ü"C erhitzt (gemäß der US-PS 29 00 305).
Die Prüfungsergebnisse sind der folgenden Tabelle zu
antnoliinDn
103%
26%
10,5%
17%
10,5%
12%
Trockengehalt (3h, 1050C)
Verfügbarer Jodgehalt Verlust an verfügbarem Jod bei Lagerung der
wäßrigen Lösung mit 1% verfügbarem Jod
14 Tage 52*C
Wie aus den Beispielen 1,2 und 3 zu entnehmen ist, ist der Gehalt des PVP-Jods um etwa 1% höher als bei Verwendung eines in wäßriger Lösung polymerisierten Polyvinylpyrrolidons, d. k, der Verlust an Jod ist um ca. 20% geringer. Der Verlust an verfügbarem Jod in der wäßrigen Lösung beim Lagertest ist weitgehend unabhängig vom Wassergehalt des verwendeten Polyvi-
nylpyrrolidons und ist wesentlich geringer gegenüber dem Vergleichsversuch. Diese Ergebnisse zeigen, daß besondere Maßnahmen zur Einstellung eines bestimmten Wassergehaltes des verwendeten Polyvinylpyrrolidons nicht erforderlich sind.
Mit dem nach der Erfindung erhaltenen PVP-Jod können für den Fachmann in an sich bekannter Weise mit den üblichen verwendeten pharmazeutischtechnischen Hilfsstoffen die für den Endverbraucher bestimmten Präparate hergestellt werden. Dabei sind bevorzugte Zubereitungsformen wäßrige Lösungen, die als zusätzliche Hilfsstoffe, beispielsweise Tenside, Alkohol, Glycerin, Puffersubstanzen wie Trinatriumphosphat oder Natriumbicarbonat, enthalten. Diese Zubereitungen können auch unter Zusatz von Wasserstoffperoxid hergestellt werden. Andere geeignete Zubereitungen sind Seifenlösungen, Shampoos, Puder, Gele, Sprays.
Beispiel 3
Eine Mischung aus 1000 Teilen Toluol und 100 Teilen Vinylpyrrolidon werden in einem mit Rückflußkühler versehenen Rührkolben durch kräftiges Spühlen mit Stickstoff vom Sauerstoff befreit und auf 85° C aufgeheizt. Jetzt werden 200 Teile einer Lösung von 25 Teilen Azodiisobuttersäurenitril in 475 Teilen Toluol zugegeben, wobei die Polymerisation einsetzt. Die Temperatur wird weiterhin bei 85° gehalten und der Rest der Azodiisobuttersäurenitrillösung innerhalb 4
so Stunden zulaufen gelassen. Anschließend wird noch eine Stunde auspolymerisiert. Jetzt werden 200 Teile Wasser zugegeben und das Toluol mit Wasserdampf abgetrieben. Wenn die Übergangstemperatur 100° erreicht hat, wird weiter mit Wasserdampf geblasen bis weitere 100 Teile Kondensat übergegangen sind. Die klare wäßrige Lösung wird auf ca. 30% Trockengehalt eingestellt und in einem Sprühtrockner getrocknet. Man erhält ein feines weißes Pulver mit einem Trockengehalt von 94,8% und einem K- Wert von 38.
do 400 Teile dieses Pulvers werden in einem Taumelmischer mit 72,5 Teilen gemahlenen Jods 5 Stunden bei Raumtemperatur gemischt und anschließend 10 Stunden bei 90 getempert. Das erhaltene Polyvinylpyrrolidon-Jod hat einen Gehalt an verfügbarem Jod von
hs 10,8%. Eine wäßrige Lösung des Produkts mit einem Gehalt von verfügbarem Jod vor; 1,0% verliert bei Htägiger Lagerung bei 52°C 3,8% des verfügbaren lods.
Beispiel 4
PVP-Jod-Lösung
1 kg pulverförmiges PVP-Jod mit einem verfügbaren Jodgehalt von 10,5% werden in 5 Liter Wasser, dem vorher 60 g Trinatriumphosphat zugesetzt worden sind, gelöst. Anschließend werden 20 ml Natriumiaurylsulfat zugegeben und es wird auf ein Volumen von 10 Liter aufgefüllt.
Die Lösung hat einen verfügbaren Jodgehalt von 1,0%.
Beispiel 5
PVP-Jod-Shampoo
5 kg pulverförmiges PVP-Jod mit einem Jodgehalt von 10,5% werden in 25 Liter Wasser, dem vorher 1,0 kg Natriumbicarbonat zugesetzt worden sind, gelöst. Man gibt 50 Liter Natrium-laurylsulfat zu und füllt mit Wasser auf ein Volumen von 100 Liter auf.
die Lösung hat einen verfügbaren Jodgehalt von 0,5%.
709 524/4β5

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verwendung von Polyvinylpyrrolidon, das hergestellt worden ist durch Polymerisation von Vinylpyr- roiidon in einem wasserfreien organischen Lösungsmittel in Gegenwart eines Radikalbildner und gegebenenfalls in Gegenwart einer Komplexverbindung eines Schwermetalls der Ordnungszahl 23 bis 29 oder dessen Salz mit einer organischen Säure als Koaktivator, zur Herstellung von Polyvinylpyrrolidon-Jod, wozu das Polyvinylpyrrolidon mit Jod in üblicher Weise umgesetzt wird.
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