DE2631670A1

DE2631670A1 - Imidazole-modified styrene! polymer for tobacco smoke filters - which removes hydrogen cyanide, phenol and amine cpds. selectively

Info

Publication number: DE2631670A1
Application number: DE19762631670
Authority: DE
Inventors: George A Digenis; Manvendra S Shambhu
Original assignee: University of Kentucky Research Foundation
Current assignee: University of Kentucky Research Foundation
Priority date: 1976-07-14
Filing date: 1976-07-14
Publication date: 1978-01-19

Abstract

Imidazole-contg. polymers are of formula (I): (in which P is the polymeric substrate, pref. a styrene polymer; R is 2-4C alkyl gp and x is an integer). (I) can be incorporated easily in cigarette, cigar and pipe filters and its active components are not lost by volutilisation. (I) is prepd. by introducing COOH gps. into a styrene polymer and converting to imidazole gps.

Description

Tabakrauch-Filtermaterial Tobacco smoke filter material

Die Erfindung betrifft ein Tabakfilter. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Tabakrauchfilter, das aus dem Rauchstrom verschiedene Bestandteile, beispielsweise Cyanwasserstoft Phenole und verschiedene Amine selektiv entfernt.The invention relates to a tobacco filter. In particular concerns the Invention of a tobacco smoke filter that removes various components from the smoke stream, For example, hydrogen cyanide selectively removes phenols and various amines.

Es wurden bisher verschiedene Materialien-als Filter für Tabakrauch empfohlen. So wurden Produkte wie Baumwolle, Papier, Asbest, regenerierte Zellulose und gewisse synthetische Fasern als Filtermedien für Teere und Nikotin von Zigaretten-, Pfeifen- und Zigarrenrauch beschrieben.So far, various materials have been used as filters for tobacco smoke recommended. This is how products such as cotton, paper, asbestos, regenerated cellulose became and certain synthetic fibers as filter media for tars and nicotine from cigarette, Pipe and cigar smoke described.

Obwohl die vorstehenden Materialien einen gewissen Anteil der teilchenförmigen oderflUssig-festen Phase von Tabakrauch wie siedenden Teer und Nikotinteilchen entfernen, sind diese Materialien für die Entfernung von Bestandteilen aus der gasförmigen Phase des Rauches von geringem Wert.Although the above materials have a certain proportion of the particulate or remove the liquid-solid phase from tobacco smoke such as boiling tar and nicotine particles, are these materials for the removal of constituents from the gaseous Phase of smoke of little value.

Obwohl einige der gasförmigen Bestandteile des Tabakrauchs aufgrund des Geschmacks, des Geruchs, und Aromas erwünscht sind, sind andere, beispielsweise Aldehyde, Phenole und Cyanid der Gasphase unerwurscht und üblen eine Reizwirkung auf den Rachen und die Lungen des Rauchers aus. Um derartige Dämpfe aus dem Tabakrauch zu entfernen, wurden bisher verschiedene Adsorbentien und Absorbentien in Filtern empfohlen. s wurden Materialien wie Siliciumdioxidgel, aktivierts Aluminiumoxid, Aktivkohle und Diatomeenerden verwendet. Jedoch weisen derartige Produkte viele unerwünschte Merkmale auf, wie beispielsweise die Adsorption von Feuchtigkeit, Gerüchen usw.Although some of the gaseous components of tobacco smoke are due of taste, smell, and aroma are desired are others, for example Aldehydes, phenols and cyanide in the gas phase are undesirable and have an irritating effect on the throat and lungs of the smoker. Such fumes from tobacco smoke hitherto, various adsorbents and absorbents in filters have been used to remove them recommended. s were materials like silica gel, activated alumina, Activated carbon and diatomaceous earth are used. However, many have such products undesirable characteristics, such as the adsorption of moisture, odors etc.

Auch entfernen diese Materialien möglicherweise schädliche Bestandteile des Rauches wie Cyanide, Phenole, Aldehyde und Amine nicht in wirkungsvoller Weise Die Isolierung und Identifizierung von toxischen Substanzen in Tabakrauch ist wesentlich für die Herstellung eier Beziehung zwischen dem Rauchen und der Gesundheit. Es wurde eine Anzahl von in vitro-Versuchssystemen zur Bestimmung der Toxizität von Rauch angewendet. Kan hat erkannt, dass Tabakrauch ciliotoxische Substanzen enthält, die die Ciliabewegung der Trrhea zum Stillstand bringen. Die Ciliostase wird im allgemeinen als ein Index für die Zytotoxizität angesehen und kann ein Versagen des Lungenreinigungsmechanismus zum Ausdruck bringen. Daher wird die ciliostatische Aktivität des Rauches von vielen Fachleuten als Nass für seine Toxizität angesehen.These materials also remove potentially harmful components of smoke such as cyanides, phenols, aldehydes and amines are not in an effective way The isolation and identification of toxic substances in tobacco smoke is essential for establishing a relationship between smoking and health. It was a number of in vitro test systems for determining the toxicity of smoke applied. Kan recognized that tobacco smoke contains ciliotoxic substances that bring the ciliary movement of the trrhea to a standstill. The ciliostasis will in general viewed as an index of cytotoxicity and may be a failure of the lung cleansing mechanism to express. Hence the ciliostatic activity of smoke is used by many Considered by professionals as wet for its toxicity.

Kürzlich wurde gezeigt, dass Tabakrauch einen flüchtigen Faktor enthält, der die Aktivität der Cytochrom-Oxydase von Säugern inhibiert. Diese Inhibierung des ATP-generierenden Systems kann zu einigen toxischen Wirkungen des Tabakrauchs beitragen.Tobacco smoke has recently been shown to contain a volatile factor which inhibits mammalian cytochrome oxidase activity. This inhibition The ATP generating system can cause some toxic effects of tobacco smoke contribute.

Dementsprechend stellt ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines Tabakrauch-Filtermaterials dar, das leicht in die Filter von Zigaretten, Zigarren und/oder Pfeifen eingearbeitet werden kann.Accordingly, an object of the present invention provides Creation of a tobacco smoke filter material that easily gets into the filters of cigarettes, Cigars and / or pipes can be incorporated.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Tabakrauchfilters, das die möglicherweise schidlichen Bestandteile wie beispielsweise Cyanide, Phenole, Aldehyde und Rauch aus dem Tabakrauchstrom in wirksamer Weise selektiv entfernt.Another object of the invention is to provide an improved Tobacco smoke filter that may contain harmful components such as Cyanides, phenols, aldehydes and smoke from the tobacco smoke stream in an effective manner selectively removed.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Tabakrauch-FiltermaSerials, das eine reaktive chemische Funktion chemisch eingearbeitet enthält, wobei diese chemische Funktion dazu geeignet ist, mit Nukleophilen im Tabakrauch zu reagieren, ohne ihre aktive Komponente durch Verflüchtigung bzw. Verdampfen zu verlieren.Another object of the invention is the creation of a tobacco smoke filter material, which contains a reactive chemical function chemically incorporated, this being chemical function is capable of reacting with nucleophiles in tobacco smoke, without losing their active component through volatilization or evaporation.

Lin weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Tabakrauchfilters, das für die Entfernung von möglichen schädlichen Bestandteilen des Rauches wie Cyanide, Phenole, Aldehyde und Amine, selbst nach längerer Einwirkung von Feuchtigkeit, Dämpfen oder Tabakgerüchen, die normalerweise in einer verschlossenen Zigarettenpackung vorhanden sind, wirksam bleibt.Lin another object of the invention is the creation of a tobacco smoke filter, that for the removal of possible harmful components of the smoke such as cyanides, Phenols, aldehydes and amines, even after prolonged exposure to moisture, vapors or tobacco smells that are usually found in a sealed pack of cigarettes are present remains in effect.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Harzes bzw. Kunststoffes auf Polystyrolbasis mit chemisch akaktiven Funktionen zur Anwendung bei der Isolierung von Tabakrauch-Fraktionen, die toxisch wirken. Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bilden Rauchvorrichtungen, die den Tabak und das erfindungsgem.ässe Filter enthalten, wie beispielsweise Zigaretten, Zigarren und/oder Pfeifen.Another object of the invention is to provide a resin or plastic based on polystyrene with chemically active functions in the isolation of tobacco smoke fractions that have a toxic effect. Another The invention relates to smoking devices that use tobacco and that of the invention Filters such as cigarettes, cigars and / or pipes.

Erfindungsgemäss basiert die Herstellung des Tabakrauch-Filtermaterials auf der Einarbeitung von speziellen reaktiven chemischen Funktionen in ein ansonsten inertes polymeres Trägermaterial. Dementsprechend umfasst das erfindungsgemässe Tabakrauch-Filtermaterial ein Imidazol-erthaltendes polymeres Trärermaterial, wobei diese Imidazolgruppe chemisch an das polymere Trägermaterial gebunden ist. Es hat sich gezeigt, dass viele polymere Ifaterialien verwendet werden können und die Erfordernisse des polymeren Trägermaterials erfüllen, jedoch hat sich Polystyrol als besonders wirksam als polymeres Trägermaterial gemäss der Erfindung erwiesen. So wird im folgenden auf Polystyrol als Beispiel für die Trägerpolymeren Bezug genommen, die erfindungsgemäss verwendet werden können.The manufacture of the tobacco smoke filter material is based on the invention on the incorporation of special reactive chemical functions into an otherwise inert polymeric carrier material. Accordingly, the invention includes Tobacco smoke filter material is an imidazole-containing polymeric carrier material, wherein this imidazole group is chemically bonded to the polymeric carrier material. It has It has been found that many polymeric materials can be used and meet the requirements of meet polymeric carrier material, however, polystyrene has proven to be particularly effective proved to be a polymeric carrier material according to the invention. So will be in the following reference is made to polystyrene as an example of the carrier polymers which are used according to the invention can be used.

Die Synthese des chemisch aktiven Harzes bzw. Kunststoffes kann in drei Stufen erfoigen, d.h. A) der Herstellung des polymeren Trägermaterials, beispielsweise Polystyrol, B) der Einarbeitung von Carbonsäuren in die Phenylgruppen des Polystyrols und C) der Umwandlung der Säurefunktionen in aktive Acyl-imidazol-Gruppen.The synthesis of the chemically active resin or plastic can be done in perform three stages, i.e. A) the preparation of the polymeric support material, for example Polystyrene, B) the incorporation of carboxylic acids into the phenyl groups of the polystyrene and C) the conversion of the acid functions into active acyl-imidazole groups.

Für die Herstellung des polymeren Trägermaterials hat sich beispielsweise ein Styrolpolymeres und insbesondere "Popcorn"-Polystyrol als ein besonders wirksames Harz aufgrund seiner Porosität, seiner grossen Oberfläche und der Leichtigkeit erwiesen, mit der es zu der gewünschten Teilchengrösse zerkleinert bzw.For the production of the polymeric carrier material, for example a styrenic polymer and particularly "popcorn" polystyrene as a particularly effective one Resin because of its porosity, its large surface and the lightness, with which it is crushed to the desired particle size or

in Mikroform übergeführt werden kann. 11Popcornßtpoly5tyrol, das ein weisses, poröses und brüchiges Polystyrol mit unregelmässiger Form darstellt, kann durch Copolymerisation von Styrol mit einer geringen Menge an Divinylbenzol hergestellt werden.can be converted into microform. 11Popcorn poly5tyrene, the one represents white, porous and brittle polystyrene with an irregular shape, can made by copolymerization of styrene with a small amount of divinylbenzene will.

Zur Bindung der Carbonsäuregruppen an das Polymere können verschiedene bekannte chemische Wege verwendet werden und die Säurefunktionen können in das Polystyrol beispielsweise durch Anwendung einer Carbonsäure mit etwa 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise die Succinylfunktion (vgl.Struktur I) oder eine einheit mit zwei Kohlenstoffatomen (-CH2CQOH) eingeführt werden. Various known chemical routes can be used to bind the carboxylic acid groups to the polymer, and the acid functions can be incorporated into the polystyrene, for example by using a carboxylic acid with about 1 to 6 carbon atoms, such as the succinyl function (see structure I) or a unit with two carbon atoms ( -CH2CQOH).

Gemäss einer Ausführungsform wird eine Succinylierung vor cer Durchführung der Friedel-Crafts-Reaktion an Polystyrol durchgeführt.According to one embodiment, a succinylation is carried out before it is carried out the Friedel-Crafts reaction carried out on polystyrene.

Gemäss einer anderen Arbeitsweise ist es, falls das Polystyrol mit eIner Carbonsaure mit einer Kette mit zwei Kohlenstoffatomen (-CH2COOH) behandelt wird, vorteilhaft, zunächst chlormethyliertes Polystyrol II herzustellen, dann Cyanomethyl-polystyrol ITT herzustellen und schliesslich das Polymere it den Carboxyfunktionen IV herzustellen. Die drei für die erstellung der Carbonsäurefunktion mit einer Kette mit zwei Kohlenstoffatomen nötigen Reaktionen können wie folgt schematisch dargestellt werden: Wie bereits erwähnt, stellt die vorstehende Arbeitsweise II -III - IV lediglich ein Beispiel für bekannte Methoden zur Bindung von Carbonsäuregruppen an das polymere Trägermaterial dar.According to another procedure, if the polystyrene is treated with a carboxylic acid with a chain with two carbon atoms (-CH2COOH), it is advantageous to first produce chloromethylated polystyrene II, then produce cyanomethyl-polystyrene ITT and finally produce the polymer with the carboxy functions IV. The three reactions necessary for the creation of the carboxylic acid function with a chain with two carbon atoms can be shown schematically as follows: As already mentioned, the above procedure II -III-IV is only an example of known methods for binding carboxylic acid groups to the polymeric carrier material.

Die Carbonsäurefunktionen können anschliessend in die gewünschte funktionelle Imidazolgruppe gemäss der folgenden Gleichung umgewandelt werden: Auch hier stellt die Reaktionsfolge ei; Beispiel fUr bekannte kathoden zur Umwandlung von Säurefunktionen in ein Imidazol dar.The carboxylic acid functions can then be converted into the desired functional imidazole group according to the following equation: Here, too, the sequence of reactions represents; Example of known cathodes for converting acid functions into an imidazole.

Die erhaltenen Harze V zeigten die typische Amidabsorption und der Stickstoff- und Chlorgehalt standen im Einklang mit der Struktur V.The resins V obtained showed the typical amide absorption and the Nitrogen and chlorine content were consistent with structure V.

Die Imidazolfunktionen der Polystyrolharze reagieren mit Nukleophilen in dem Rauch, wie beispielsweise Phenolen, Aminen und Cyaniden in einer Weise, wie in der folgenden Gleichung gezeigt: Y Cl / H (+ CO-N X F X b (+ C@X + N Nucleophil Das ergebnis ist die Immobilisierung des Nukleophils an dem Filtermaterial. Das Filtermaterial liegt in Form eines unlöslichen Harzes vor, an dem die aktiven chemischen Funktionen durch chemische Verfahren derart geschaffen werden, dass die aktive Komponente nicht durch Verflüchtigung verloren geht.The imidazole functions of the polystyrene resins react with nucleophiles in the smoke, such as phenols, amines, and cyanides, in a manner as shown in the following equation: Y Cl / H (+ CO-N XFX b (+ C @ X + N Nucleophile The result is the immobilization of the nucleophile on the filter material. The filter material is in the form of an insoluble resin on which the active chemical functions are created by chemical processes in such a way that the active component is not lost through volatilization.

Zwar wird "Po?corn"-Polystyrol bei der Herstellung der erfindungsgemässen Filtermaterialien verwendet, doch ist ersichtlich, dass andere Fornen von Polystyrol sowie andere Polymere als polymeres Trägermaterial verwendet werden können, an das eine funktionelle Inidazolgruppe chemisch gebunden werden kann. Andere Polystyrole, die verwendet werden können, unfassen solche, die durch Lösungs-und Suspensionspoly.meris2tion erhalten werden, einschliesslich Polystyrol in Schaumf.orm. Kopolymere von Styrol mit anderen Monomeren können ebenfalls für den erfindungsgemässen Zweck verwendet werden. Andere Polymere, die erfindungsgemäss verwendet werden können, umfassen jegliche Polymere, die derart modifiziert werden können, dass sie Carbonsäurefunktionen enthalten. Geeignete Polymere, die als polymere Trager verwendet werden können, umfassen beispielsweise Polyacrylate, Polyurethane, Polyolefine mit zwei bis acht Kohlenstoffatomen, Polyester, Zellulosematerialien, beispielsweise Celluloseacetat, usw.It is true that "polystyrene" polystyrene is used in the production of the inventive Filter materials are used, but it can be seen that other forms of polystyrene as well as other polymers can be used as the polymeric carrier material to which a functional inidazole group can be chemically bonded. Other polystyrenes, which can be used include those produced by solution and suspension polymerisation can be obtained, including polystyrene in foam form. Copolymers of styrene with other monomers can also be used for the purpose of the invention will. Other polymers that can be used in the present invention include any polymers that can be modified to have carboxylic acid functions contain. Suitable polymers that can be used as polymeric carriers, include for example polyacrylates, polyurethanes, polyolefins with two to eight carbon atoms, Polyester, cellulosic materials such as cellulose acetate, etc.

Vorteilhaft liegen derartige Polymere in der Form von porösen Granulaten vor.Such polymers are advantageously in the form of porous granules before.

Carbonsäuren oder Säureanhydride, die erfindungsgemäss verwendet werden können, enthalten etwa eins bis sechs Kohlenstoffatome und vorzugsweise zwei bis vier Kohlenstoffatome. Typische Carbonsäuren umfassen Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Valeriansäure, Capronsäure, acrylsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsaure, Glutarsäure und Adipinsäure. Besonders bevorzugte Säuren sind Essigsäure und Bernsteinsäue.Carboxylic acids or acid anhydrides used in the present invention can contain about one to six carbon atoms and preferably two to four carbon atoms. Typical carboxylic acids include acetic acid, propionic acid, Butyric acid, valeric acid, caproic acid, acrylic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, Glutaric acid and adipic acid. Particularly preferred acids are acetic acid and succinic acid.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, ohne sie zu beschränken.The following examples serve to illustrate the invention, without to restrict them.

Beispiel A) Herstellun von "Popcorn" ("Puffreis")-Polystyrol Diese Form von Polystyrol kann durch Copolymerisation von Styrol mit etwa 0,2t,6 Divinylbenzol hergestellt werden. Die Polymerisation wird bei 55 0C in Abwesenheit von Luft nach der Zugabe von geringen Animpfungen des Polymeren durchgeführt und erfordert gewöhnlich 48 Stunder bis zur Vollendung. Nach dem Waschen mit organischen Lösungsrnitteln wird das Polymere getrocknet und auf die gewünschte Teilchengrösse zerkleinert.Example A) Production of "Popcorn" ("Puffed Rice") - Polystyrene These Form of polystyrene can be obtained by copolymerization of styrene with about 0.2t, 6 divinylbenzene getting produced. The polymerization continues at 55 ° C. in the absence of air The addition of small inoculations of the polymer is carried out and usually requires 48 hours to completion. After washing with organic solvents the polymer is dried and comminuted to the desired particle size.

ine Beschreibung des "Popcorn"-Polystyrols kann in der US-Patentschrift 3,603,319 gefunden werden.A description of "popcorn" polystyrene can be found in US Pat 3,603,319 can be found.

B) Einarbeitung von Carbonsäurefunktionen in ein polymeres Trägermaterial 1. Einarbeitung einer Carbonsäurefunktion mit vier Kohlenstoffatomen in Polystyrol Die Einarbeitung der Succinylfunktion in Polystyrol wird mittels einer Friedel-Cr2fts-Peaktion an Polystyrol wie folgt erzielt: 3C g des Polymeren werden in einer Mischung von 100 ml Nitrobenzol und 100 ml Tetrachloräthan suspendiert. Eine Lösung von 60 g wasserfreiem Aluminiumchlorid, 100 ml Nitrobenzol und 100 ml Tetrachloräthan wird anschliessend zu der Polymersuspension gefügt, worauf man eine Lösung von 30 g Bernsteinsaureanhydrid, 50 ml Nitrobenzol und 50 ml Tetrachloräthan zugibt. Die mischung wird anschliessend mechanisch gerührt, wobei r.an die Temperatur drei Stunden bei 85bC hält. Das Polymere wird abfiltriert und wiederholt mit folgenden Lösungsmitteln gewaschen: Nitrobenzol, Dioxan, Dioxan-Wasser, Wasser-Dioxan und methanol. Das Polymere wird bei vermindertem Druck bei 60°C getrocknet. Das IR-SpeRtrum (KBr-Pressling) zeigte starke Banden bei 3300, 1680 und 820 cm-1. Durch Titrieren der Säurefunktionen an dem Polymeren mit Natriumhydroxidlösung ergab sich, dass das Polymere etwa 2 mÄqu der Säurefunktionen pro Gramm enthielt.B) Incorporation of carboxylic acid functions into a polymeric carrier material 1. Incorporation of a carboxylic acid function with four carbon atoms in polystyrene The incorporation of the succinyl function into polystyrene is carried out by means of a Friedel-Cr2fts reaction obtained on polystyrene as follows: 3C g of the polymer are in a mixture of Suspended 100 ml of nitrobenzene and 100 ml of tetrachloroethane. A solution of 60 g anhydrous aluminum chloride, 100 ml of nitrobenzene and 100 ml of tetrachloroethane is used then added to the polymer suspension, whereupon a solution of 30 g of succinic anhydride, 50 ml of nitrobenzene and 50 ml of tetrachloroethane are added. The mixture is then mechanically stirred, whereby r.an keeps the temperature at 85bC for three hours. The polymer is filtered off and washed repeatedly with the following solvents: nitrobenzene, Dioxane, dioxane-water, water-dioxane and methanol. The polymer is at reduced Print dried at 60 ° C. The IR spectrum (KBr pellet) showed strong bands at 3300, 1680 and 820 cm-1. By titrating the acid functions on the polymer with sodium hydroxide solution, the polymer was found to have about 2 meq of the acid functions per gram contained.

2. Einarbeitung einer Carbonsäurefunktion mit zwei Kohlenstoffatomen in Polystyrol.2. Incorporation of a carboxylic acid function with two carbon atoms in polystyrene.

Zur Herstellung des Polystyrolharzes mit Carbonsäurefunktionen mit zwei Kohlenstoffatomen stellt man vorzugsweise zuerst chlormethyliertes Polystyrol, anschliessend Cyanomethylpolystyrol und schliesslich das Polymere mit den Carbonsäurefunktionen her.For the production of the polystyrene resin with carboxylic acid functions with two carbon atoms are preferably first made of chloromethylated polystyrene, then cyanomethyl polystyrene and finally the polymer with the carboxylic acid functions here.

a) Herstellung von chlormethyliertem Polystyrol Eine Lösung von 35 ml wasserfreiem Zinn-IV-chlorid in 90 ml Chlormethyl-methyläther wird zu einer Suspension von 70 g Polystyrol in 500 ml Chloroform bei einer Temperatur von 0°C während 30 Minuten gefügt. Die Mischung wird zwei Stunden bei Rawmtemperatur gerührt und filtriert. Das Polymere wird ausgiebig mit Chloroform, Dioxan, Dioxan-Wasser, Wasser und ethanol gewaschen. a) Preparation of chloromethylated polystyrene A solution of 35 ml of anhydrous tin (IV) chloride in 90 ml of chloromethyl methyl ether becomes a suspension of 70 g of polystyrene in 500 ml of chloroform at a temperature of 0 ° C for 30 Minutes joined. The mixture is stirred for two hours at raw temperature and filtered. The polymer is extensively treated with chloroform, dioxane, dioxane-water, water and ethanol washed.

Nach dem Trocknen unter vermindertem Druck bei 600C enthielten 85 g des Polymeren 3,5 mXqu Chlor pro Gramm.After drying under reduced pressure at 600C, 85 contained g of the polymer 3.5 mXqu chlorine per gram.

b) Herstellung des Polymeren mit Carbonsäurefunktionen 20 g des vorstehenden Polymeren werden zu einer Mischung von 55 ml Schwefelsäure, 55 ml Essigsäure und 55 ml Wasser gefügt. b) Preparation of the polymer with carboxylic acid functions 20 g of the above Polymers become a mixture of 55 ml of sulfuric acid, 55 ml of acetic acid and 55 ml of water were added.

Die Mischung wird zehn Stunden unter Rückfluss erwärmt. Das Polymere wird durch Filtrieren abgetrennt und wiederholt mit heissem Wasser-und Methanol gewaschen. Das IR-Spektrum von 21 g des trockenen Harzes zeigte starke Banden bei 3500 und -1 1705 cm . Das Harz enthielt 3,2 mÄqu Säurefunktionen pro Gramm, was sich durch Titrieren mit einer Standardlösung von Natriumhydroxid ergab.The mixture is refluxed for ten hours. The polymer is separated off by filtration and repeated with hot water and methanol washed. The IR spectrum of 21 g of the dry resin showed strong bands at 3500 and -1 1705 cm. The resin contained 3.2 meq acid functions per gram, what was found by titration with a standard solution of sodium hydroxide.

C) Herstellung des Harzes mit Acylimidazol-Funktionen Die Carbonsäurefunktionen werden in folgender Weise in reaktive Acylimidazol-Funktionen umgewandelt: 10 g des succinylierten Polystyrols oder Polystyrols mit einer Carbonsäurefunktion mit einer Kette von zwei Kohlenstoffatomen werden in 100 ml wasserfreiem Benzol suspendiert. 5 ml Oxalylchlorid werden während 30 Minuten unter Rückfluss zugetropft. Nach dem Filtrieren und Waschen mit Benzol wird das Polymere in 100 ml Benzol suspendiert und eine heisse Lösung von 4 g Imidazol und 20 ml Benzol wird zugefügt. Nach Ruckf'uss der Mischung während zwei Stunden wird das Polymere durch Filtrierer. 6eszmmelt und mehrfach mit heissem Benzol gewaschen. Die Gewichtszunahme von 15 bis 30% beruht auf der Anzahl der Carbonsäurefunktionen an dem Polymeren und der Ausinass des Waschens. Nach vollstandigem Waschen in einer Soxhlet-Vorrichtung zeigte das Harz die typische Amidabsorption bei 1680 cm"1.C) Production of the resin with acylimidazole functions The carboxylic acid functions are converted into reactive acylimidazole functions in the following way: 10 g of succinylated polystyrene or polystyrene having a carboxylic acid function a chain of two carbon atoms are suspended in 100 ml of anhydrous benzene. 5 ml of oxalyl chloride are added dropwise under reflux over 30 minutes. After this Filtering and washing with benzene, the polymer is suspended in 100 ml of benzene and a hot solution of 4 g of imidazole and 20 ml of benzene is added. After Ruckf'uss After mixing for two hours, the polymer is passed through filter feeders. 6eszmmelt and multiple washed with hot benzene. The weight gain from 15 to 30% based on the number of carboxylic acid functions on the polymer and the exhaustion of washing. After washing completely in a Soxhlet machine the resin showed the typical amide absorption at 1680 cm "1.

Zur Veranschaulichung der Wirksamkeit des erfindungsgemässen Filtermaterials werden 150 mg des vorstehenden Harzes mit einer Kcrnsrcsse von 0,42 - 0,149mm (40-100 mesh) in ein Zigarettenfilter eingebracht, das sich am Ende einer Zigarette befindet und die Filtereigenschaften werden mit denen eines Styrolharzes ohne funktionelle Gruppen verglichen. bie Zigaretten werden an einer Vorrichtung mit 12 Zügen pro Zigarette geraucht. Der Rauch aus den Zigaretten wird zunächst durch ein "Cambridge"-Filter zur Entfernung des teilchenförmigen lsaterials geleitet und anschliessend mit 40 cc Wasser nach der Absorption an Siliciumdioxidgel abgestreift. Die wässrigen Extrakte der beiden Filterarten werden getrennt gewonnen und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt: Tabelle 1 Filterart TPM Nikotin Cyanid in Gesamtal- Gesamtpheder Gas- dehyde nole cm/Zig cm/Zig phase FgZml Rauch ,ug/ml µg/ Zig Polystyrol 27,5 1,6 0,38 3,7 107 Aktiviertes Polystyrol 24,4 1,4 0,22 2,1 47 Das aktivierte Harz wurde auch auf seine Toxizität gegen dieCiliabewegung unter Anwendung von Ringen der Trachea von Hamstern und auf die Inhibierung der bakteriellen Cytochromoxydase unter Anwendung des Sauerstoffverbrauchs als quantitatives Mass untersucht. Das Toxizitätsverhältnis der wasserlöslichen Rauchextrakte, die man nach Leiten durch das funktionalisierte Polystyrol und das Polystyrol ohne funktionelle Gruppen erhielt, erwies sich bei der Untersuchung der Ciliostase als 5:7 und bei der Untersuchung der Cytochromoxydase als 1:4. Dies zeigt, dass das chemisch aktive Harz beträchtlich wirksamer bei der Aufnahme der toxischen Komponenten ist als das Harz ohne funktionelle Gruppen.To illustrate the effectiveness of the filter material according to the invention 150 mg of the above resin with a diameter of 0.42-0.149mm (40-100 mesh) is inserted into a cigarette filter that is located at the end of a cigarette and the filter properties become with those of a styrene resin without functional Groups compared. bie cigarettes are attached to a device with 12 puffs per Smoked cigarette. The smoke from the cigarettes is first filtered through a "Cambridge" filter to remove the particulate oil and then to 40 cc water stripped after absorption on silica gel. The aqueous extracts the two types of filters are obtained separately and the results are as follows Table 1 listed: Table 1 Type of filter TPM nicotine cyanide in total alpha total pheder Gas dehyde nole cm / Zig cm / Zig phase FgZml smoke, µg / ml µg / Zig polystyrene 27.5 1.6 0.38 3.7 107 Activated polystyrene 24.4 1.4 0.22 2.1 47 The activated resin was also assessed for its toxicity to ciliate movement using rings hamster trachea and inhibition of bacterial cytochrome oxidase investigated using the oxygen consumption as a quantitative measure. That Toxicity ratio of the water-soluble smoke extracts, the one after passing through the functionalized polystyrene and the polystyrene without functional Groups received was found to be 5: 7 when examined for ciliostasis and at the study of cytochrome oxidase as 1: 4. This shows that the chemically active Resin is considerably more effective than that at absorbing the toxic components Resin without functional groups.

Die unter Anwendung des Cytochrom-C-Oxydasesystems und der Toxizität gegenüber Tetrahymena, bestimmt durch den Zeitpunkt des Absterbens dieses Mikroorganismus, erzielten Ergebnisse sind in der Tabelle 2 aufgeführt.Those using the cytochrome C oxidase system and toxicity against Tetrahymena, determined by the time of death of this microorganism, The results obtained are shown in Table 2.

Tabelle 2 Harz und enge Relative Toxi- Relative Toxizität für Cyto- zität für Tetrachrom C hymena Polystyrol 100 100 150 mg Acylimidazol Harz 150 mg 25 40 350 mg 20 Es ist ersichtlich, dass das erfindungsgemässe Tabakrauch-Filtermaterial leicht in die Filter von Zigaretten, Zigarren oder Pfeifen eIngearbeitet werden kann. Das Material liegt in For£ eines unöslichen Harzes vor, af dem aktive chemische Sunktionen durch. chemische Verfahren derart geschaffen werben, dass die aktive Ko:nponente nicht durch Verflüchtigung verloren gehen kann. Aufgrund der Reaktivität der punktionen gegenüber schädlichen Bestandteilen des Rauchs wie Cyaniden, Phenolen, Aldehyden und Aminen können diese Substanzen selektiv aus dem Rauchstrom entfernt werden. Daher unterscheidet sich der Filtrationsmechanismus von den Phänomenen der physikalischen Adsorption der Absorption von Filtermaterialien wie Aktivkohle. Unter Anwendung von Kügelchen mit unregelmässiger Form und einer Korngrösse von etwa 0.42 -0,149 mm (etwa 40-100 mesh) wird der Druckabfall minimal gehalten. Table 2 Resin and Close Relative Toxi- Relative Toxicity for Cyto- city for Tetrachrom C hymena polystyrene 100 100 150 mg acylimidazole resin 150 mg 25 40 350 mg 20 It can be seen that the tobacco smoke filter material according to the invention Easily incorporated into the filters of cigarettes, cigars or pipes can. The material is in the form of an insoluble resin which is active chemically Functions through. chemical processes created in such a way advertise that the active Components cannot be lost through volatilization. Because of the reactivity the resistance to harmful components of the smoke such as cyanides, phenols, Aldehydes and amines can selectively remove these substances from the smoke stream will. Therefore, the filtration mechanism is different from the phenomena of physical adsorption of the absorption of filter materials like activated carbon. Using beads of irregular shape and one With a grain size of about 0.42-0.149 mm (about 40-100 mesh), the pressure drop is minimal held.

s ist ersichtlich, dass die vorstehenden Ausführungen lediglich Beispiele darstellen und Variationen möglich sind, die in den Rahmen der Erfindung fallen.It can be seen that the above explanations are merely examples represent and variations are possible that fall within the scope of the invention.

Claims

Claims 1. Tobacco smoke filter containing an imidazole Polymer, wherein the imidazole groups are chemically bonded to the polymer.

2. Tobacco smoke filter according to claim 1, characterized in that the polymeric carrier material is a styrene polymer.

3. Tobacco smoke filter according to claim 1, characterized in that the imidazole functional group is an acylimidazole function.

4. Tobacco smoke filter according to claim 3 with the following structural formula: where P = the polymeric carrier material, R = an alkyl group with 2 to 4 carbon atoms and X = an integer.

5. A method for producing a tobacco smoke filter according to a aer the preceding claims, characterized in that there are carboxylic acid groups introduces into a styrene polymer and the carboxylic acid groups in imiwazole groups Formation of an insoluble polymeric carrier material containing imidazole groups, converts.

5. Imidazole-containing polymer for use in tobacco smoke filters according to one of claims 1 to 4, characterized in that the imidazole groups are chemically bonded to the polymer.

7. Imidazole-containing polymer according to claim 6 with the formula: where P = the polymeric carrier material, = an alkyl group with 2 to 4 carbon atoms and X = an integer.