DE2750595A1

DE2750595A1 - Traegermaterial, seine herstellung und verwendung

Info

Publication number: DE2750595A1
Application number: DE19772750595
Authority: DE
Inventors: Jaroslav Prof Dr Kalal; Marie Tlustakova
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1976-11-12
Filing date: 1977-11-11
Publication date: 1978-07-27
Also published as: GB1589620A; FR2422679A1; FR2422679B3; FR2397421A1; US4332694A; CA1119476A; SE7712058L; FR2397421B3; JPS5384043A

Description

Trägermaterial, seine Herstellung und Verwendung

Die Erfindung betrifft ein Trägermaterial aus einem anorganischen porösen Material, das mit einer veränderlichen Menge eines Polymerisats mit Epoxygruppierungen im Molekül verbunden ist, die Herstellung dieses Materials sowie seine Verwendung. Die Form des Trägermaterials hängt dabei von der Form des jeweils eingesetzten anorganischen Materials ab.

Die Reaktivität von Epoxygruppen in Monomeren wird derzeit insbesondere zur Herstellung unlöslicher Harze ausgenutzt, wobei anorganisches Material, beispielsweise Glasfasern, unter relativ anspruchsvollen Polymerisationsbedingungen und Zugabe eines anderen Monomeren, gegebenenfalls unter Zusatz eines Vernetzunqsmittels, in das poly-

233-(S 9212)-F?E

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mere Netzwerk eingebaut wird. Die Epoxygruppen enthaltenden Monomeren stellen in derartigen Fällen gewissermaßen eine 'Kittsubstanz' für das eingebrachte inerte, nichtreaktive Material dar.

Die Verwendung anorganischer Materialien als Trägersubstanzen ist durch die niedrige Reaktivität seiner Oberfläche beschränkt. Dieser Nachteil kann durch Aktivierung durch Aminoalkylsilane beseitigt werden. Zur Bindung aktiver Stoffe können dann die freien Aminogruppen des Aminoalkylsilans herangezogen werden, wodurch aber die Möglichkeiten der Bindung lediglich auf bekannte Reaktionen der Aminogruppe beschränkt sind. Die Beständigkeit anorganischer Materialien in bestimmten pH-Bereichen wird jedoch durch eine derartige Aktivierung seiner Oberfläche in keinem Falle verbessert.

Die Trägermaterialien aus einem porösen anorganischen Material und einem reaktiven Polymerisat verbinden die guten Eigenschaften des anorganischen Materials mit der hohen Reaktivität des aufgebrachten bzw. eingebrachten Polymermaterials. Zu den Vorteilen derartiger Trägermaterialien gehören ihre hohe mechanische Festigkeit, Formvariabilität, Inkompressibilität in einem weiten Bereich hydrostatischer Drucke, ihre Scheuerfestigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Mikroorganismen, ihre Formbeständigkeit gegenüber Lösungsmitteln, ihre Temperaturbeständigkeit sowie nicht zuletzt auch ihre Beständigkeit innerhalb eines weiten pH-Bereichs, so daß auf andere, aufwendigere und teurere Belagmaterialien verzichtet werden kann. Die veränderliche Porosität des Trägermaterials beseitigt ferner den Nachteil eines hohen Diffusionswiderstands gegenüber dem Stofftransport, was bisher ein Hindernis für die Ausnützung anorganischer Materialien in Reaktoren darstellte.

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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Trägermaterials besteht nicht nur in der Verbindung von porösem anorganischem Material und einem Epoxygruppierungen enthaltenden Polymerisat, sondern insbesondere auch in der Möglichkeit, das Trägermaterial durch chemische Umsetzungen der Epoxygruppierung zu modifizieren, was beispielsweise zur Bindung von biologisch aktiven Stoffen, Farbstoffen, Komplexbildnern und anderen nieder- und hochmolekularen Verbindungen ausgenutzt werden kann.

Die Erfindung betrifft ein Trägermaterial, das anorganisches poröses Material und 0,001 bis 95 % gebundenes oder nicht extrahierbares sorbiertes reaktives Polymerisat der allgemeinen Formel T enthält,

R₁ R

I¹ I²

-CH-C- (I),

R-, - CII - CH - R.

N/ ⁴

in der R₁, R₂ und R₄ Wasserstoff, eine C. - C₅ Alkylgruppe

oder eine Arylgruppe und

R₃ die Gruppe -COO-(CH-)_n~

mit Ii r.£ " iedeuten.

Die erfindungsgemäßen dreidimensionalen Trägermaterialien können in der Weise hergestellt werden, daß das Monomer auf das anorganische poröse Material aufgetragen und unter Bedingungen der Lösungspolymerisation polymerisiert wird, wonach das lösliche, nicht an der Oberfläche des anorganischen Materials gebundene Material extrahiert wird.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen dreidimensionalen Trägermaterials kann ferner auch so verfahren werden, daß die Lösung des Polymerisats der allgemeinen Formel I mit einem Polymerisationsgrad unter 10

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auf das anorganische poröse Material aufgetraqen und damit in Kontakt belassen wird, worauf das nicht gebundene Polymerisat durch Extraktion abgetrennt wird.

Als anorganisches poröses Material können vorzugsweise Glas, Silicagel und Asbest Verwendung finden.

Das Aufbringen des Monomeren auf das anorganische Material bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Trägermaterialien kann gegebenenfalls unter vermindertem Druck vorgenommen werden.

Bei der Einstellung des Sörptionsgleichgewichts läuft wahrscheinlich folgende Reaktion zwischen den -SiOH-Gruppen der Oberfläche des anorganischen Materials und den Epoxygruppen des Monomeren nach folgendem Reaktionsschema ab:

R ι -SiOH + R-CH-CH-R¹ > -Si-O-CH-CH-R¹ bzw. -Si-O-C-CH-R¹

\ / »Ι ι

0 R OH OH

Die Möglichkeit für die Entstehung derartiger Bindungen an das anorganische Material wurde durch Umsetzungen mit 1-Chlor-2.3-epoxypropan, 2.2'-BiS-[^-(2.3-epoxypropyloxy) phenylj -propan und 3.4-Epoxy-i-buten bestätigt, die an das anorganische Material gebunden wurden, ohne daß sie ausgewaschen oder durch Vakuumtrocknung entfernt werden konnten.

Durch Verwendung von Ejjoxyverbindungen mit polymerisierbarer Doppelbindung können entsprechend erfindungsgemäß Polymerketten an das anorganische Material gebunden werden, die vorteilhaft funktionelle Gruppen enthalten; hierfür verwendbare Verbindungen sind beispielsweise: 4.5-Epoxy-1-penten,3.4-Epoxy-1-penten, 5.6-Epoxy-1-buten, 8.9-Epoxy-1-npnen, 1.2-Epoxy-3-vinylpropan,

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1-Allyloxy-2.3-epoxy-propan, 1-Allyl-2.3-epoxybutan, 1-Allyloxy-3.4-epoxybutan, 1-Allyloxy-2.3-epoxy-2-methylpropan, 2.3-Epoxypronylester-allylester von Carbonsäuren, 3.4-Epoxybutylester von Acryl- bzw. Crotonsäure, 2.3-Epoxy-2-äthylhexylacrylat, Allyl-9.1O-epoxystearat, Sorbinsäure 2.3-Epoxypropylester, 2.3-Epoxypropylvinyl-phthalat, 2.3-Epoxypropyl-allylester von Phthalsäure bzw. Maleinsäure, Allyl-4.5-epoxypentanoat, Allyl-5.6-epoxyhexanoat und dgl..

Die entstandene Suspension aus den porösen anorganischen Material und dem daran gebundenen Reaktionsprodukt der Epoxyverbindung wird nach Einstellung des Sorptionsgleichgewichts in der Weise polymerisiert, daß das anorganische Material in der Lösung des Polymerisats suspendiert wird. Das Verfahren kann auch in einem einzigen Reaktionsschritt ohne Trennung des anorganischen porösen Materials mit dem daran gebundenen Produkt der Reaktion der Epoxygruppen von den Monomeren durchgeführt werden. Durch Einsatz unterschiedlicher Mengen an Lösungsmittel bei der Polymerisation können entsprechend verschiedene Gehalte an Polymerisat auf dem anorganischen Material, dadurch auch verschiedene Mengen an Epoxygruppen im Trägermaterial und damit schließlich auch unterschiedliche spezifische Oberflächen und unterschiedliche Porendurchmesser erzielt und eingestellt werden.

Dank der hohen Reaktivität der Epoxygruppen der polymeren Komponente können an den in dieser Weise hergestellten dreidimensionalen porösen Trägermaterialien die funktionellen Gruppen durch Umsetzung mit den verschiedensten Reagenzien modifiziert werden.

Auf diese Weise wird ein dreidimensionales Trägermaterial erhalten, das aus dem anorganischen porösen Material und 0,001 bis 95 % gebundenem oder nicht extrahierbarem sorbiertem reaktivem Polymerisat der allge-

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P 27 50 59^.9 ^

meinen Formel II besteht,

	I²	-	- CH I
CH	- C		I ^R5
	I	- CH j
	^B3	I OH

_{1 2}

I I

bzw. - CH - C - ^(II)'

- CH - CH -

I I

R_r OH

in der bedeuten:

R₂ und R₄ Hasserstoff, C.-C- Alkyl oder Aryl,

die Gruppe -COO-(CH,) -

_r

und ' naciv

eine Aminogruppe, Hydroxylgruppe, Carbonylgruppe, -NH-

-NH-(CH₂)_n-N-(CH₂)_m-CHO, NH-Aryl-NH₂ -NH-Aryl-N₂Cl, -NHN-(CH₂) _n~NCS, -NH- -NCO, -NH-jCH₂)_n-CON₃, -NH-C₃N₃Cl₃,

^NH- (CH₀) -NH-C₁N-ClOCH . Z Ti i Λ

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Träger-

nac! ■!'■:". ~:ich goürdort

materials wird in der Weise verfahren, daß das aus dem anorganischen porösen Material und dem Polymerisat der allgemeinen Formel I bestehende dreidimensionale Trägermaterial Ammoniak, Amine und Dialdehyde oder Phosgen, Thiophosgen, Diazotierungslösungen, Verbindungen, die die Epoxygruppe der Polymerkomponente des Trägermaterials oxidieren oder isomerisieren, vorteilhaft Perjodsäure und ihre Salze oder Bortrifluoridätherat, Lösungen, die Epoxygruppen hydrolysieren, vorteilhaft verdünnte Säuren, Ester oder Hydrazide von Aminosäuren, Carbodiimide, sub-

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stituierte symmetrische Triazine zur Einwirkung gebracht werden.

Das Herstellungsverfahren für diese TräqerMaterialien beruht darauf, daß das aus dem anorganischen porösen Material und dem Polymerisat der allgemeinen Formel I bestehende Trägermaterial mit einem geeigneten Reagens unter solchen Bedingungen zur Umsetzung gebracht wird, daß die Epoxygruppe der Polymerkomponente des Trägermaterials mit dem Reagens reagiert. Auf diese Weise kann die Epoxygruppe durch Umsetzung mit Aminen durch Aminoalkyl- bzw. Aminoarylgruppen und durch Oxidation bzw. Isomerisierung durch Aldehydgruppen ersetzt werden; durch Hydrolyse können ferner Diolgruppen erzeugt werden. Die entsprechenden funktionellen Gruppen können anschließend nach zahlreichen Verfahren zur Bindung biologisch aktiver Substanzen herangezogen werden.

Die Bindung biologisch aktiver Substanzen am Trägermaterial kann auch durch direkte Umsetzung zwischen der aktiven Substanz und den Epoxygruppen des Trägermaterials mit der polymeren Komponente der allgemeinen Formel I erzielt werden, wobei die Polymerkette hier gewissermaßen die Funktion eines 'spacers' ausübt.

Die Reaktivität der Epoxygruppen ermöglicht also nicht nur eine einfache, direkte Bindung biologisch aktiver Substanzen, sondern darüber hinaus auch bei geeigneter Modifizierung des primären porösen Trägermaterials eine Anpassung des Trägers an den Typ der jeweils zu bindenden Verbindung, so daß an das erfindungsgemäße Trägermaterial mit der polymeren Komponente der allgemeinen Formeln I bzw. II zahlreiche biologisch aktive Verbindungen gebunden werden können, beispielsweise Trypsin, Chymotrypsin, Penicillinacylasen, ferner proteolytische Enzyme, Hydrolasen, Amylasen, Dehydrogenasen,

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NACHGEF?L^r::;i I

Kinasen, Oxidasen, Desaminasen, Amidasen, fLactalu nun hydroqenasen, Creatin, Phosphokinase, Papain, Ribonuclease, alkalische Phosphatase, Amidoglucosidase, Dextranase, Glucoseoxidase, Penicillinamidase, -Galactosidasen, Ficin, Pepsin, Carboxypeptidase, Streptokinase» Urease, Amylase, Invertase, -Glucosidasen, Maltase, Zymase, Katalase, Pectolase, Proteasen, Tyrosinasen, Cellulasen, Carboxylasen, Pektinase, Aldehydasen, Cholinesterase, Cozymasen, Ädenase u. dgl..

Die Bindung der biologisch aktiven Substanz erfolgt in der Weise, daß die Lösung der aktiven Substanz auf das dreidimensionale Trägermaterial einwirken gelassen wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert? die angeführten Gehalte an Epoxygruppen sind als % d.Th. für einige mit dem Polymermaterial versehenen Trägermaterialien angegeben.

Beispiel 1

Auf 100 g mikroporöses Glaspulver (hergestellt nach der CS-PS 130 475, Korngröße 0,1 - 0,3 mm) wurden unter einem Druck von 26,66 Pa 180 ml 2.3-Epoxypropylmethacrylat destilliert. Die Suspension wurde nach 100-stündigem Stehen bei Raumtemperatur nach Verdünnung mit einer Lösung von 1,5 g Azobisisobutyronitril (ΛΤΠΝ) in verschiedenen Menoen von trockenem 1.4-Dioxan (vgl. Tabelle 1) 60 min bei 70 ⁰C polymerisiert. Nach dem Abkühlen wurde das Glas abgetrennt, mit einem großen Volumen 1.4-Dioxan gewaschen und getrocknet.

8.ta/O5B5

tabelle 1

Verdünnuntj

(auf das Monomer bezogen) 1:2 1:4 1:8 1:12 1:16 1:30

Polymerisat (%) 19,29 16,43 12,04 10,60 8,16 5,75

Fpoxygruppen (%) 57,3 54,5 47,3 43,7 46,2 38,5

Beispiel 2

Auf 3 g poröses .Glas (CPG-10, Korngröße 200 bis 400 mesh

ν C. 'Z; , 'Ar, 3.07^;t _T".i,
entsprechendV ) mit verschiedenem Porendurchmesser wurden unter einem Druck von 26,66 Pa 10 ml 2.3-Epoxypropylmethacrylat destilliert. Nach 1O0-stündigem Stehen bei Raumtemperatur wurde die Suspension aus Glas und Monomerem nach Verdünnung mit einer Lösung von 0,8 g AIBN in 20 ml 1.4-Dioxan 60 min bei 70 ⁰C polymerisiert. Nach dem Abkühlen wurde das Glas abgesaugt, mit einem großen Volumen 1.4-Dioxan gewaschen und getrocknet. Die Gehalte an Polymerisat auf den entsprechenden Gläsern gehen aus Tabelle 2 hervor.

Tabelle 2

Glas CPG-10 spezif. Oberfläche (m'/q) Porendurchmesser (A) Polymerisat (%) Epoxygruppen (%)

Beispiel 3

Auf 5 g Silicagel wurden unter einem Druck von 26,66 Pa 10 ml 2.3-Epoxypropylacrylat destilliert und die Suspension 72 h bei 10 ⁰C stehengelassen. Die Polymerisation wurde nach Verdünnung der Suspension mit einer Lösung von 0,07 5 g AIBN

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213,4	1	60	,4	56	,9	977	,4	12	,6
74,5	1	76		493		8	,6	2023
33,6		27	,9	13	,7	53	3	,3
60,7		58	,4	55	,9		49	,2

in 50 ml getrocknetem destillierten 1.4-Dioxan 20 min bei 70 ⁰C durchgeführt; die Weiterver;
in den vorhergehenden Beispielen.

70 ⁰C durchgeführt; die Weiterverarbeitung erfolgte wie

Der Träger enthält 7,03 % Polymerisat mit 47,5 % Epoxygruppen.

Beispiel 4

Auf 2 g mikroporöses Glaspulver (hergestellt nach der CS-PS 132 896) wurde eine Lösung von 1 g Poly-(2.3-epoxypropylmethacrylat) und 5 ml trockenem 1.4-Dioxan aufgegossen. Nach 50-stündigem Erhitzen der Suspension wurde diese getrennt und nach dem 'taschen mit 1.4-Dioxan ein mikroporöses Glas mit 1,6 % Polymerisatgehalt gewonnen.

Beispiel 5

Auf 5 g trockenen Asbest wurden unter einem Druck von 29,99 Pa 5 ml 2.3-Epoxypropyl-methacrylat destilliert und die Suspension 80 h bei Raumtemperatur stehengelassen. Nach Verdünnen mit einer Lösung von 0,0417 g AIBN in 10 ml 1.4-Dioxan wurde 60 min bei 70 ⁰C polymerisiert. Die Suspension wurde anschließend wie in Beispiel 1 weiterverarbeitet; sie enthielt 3,3 % Polymerisat.

Beispiel 6

Auf 1 g Glas (CPG-10) mit einem Porendurchmesser von 176 8 bzw. 493 8 wurde eine Lösung von 2 g 2.2'-Bis-(4- £2.3-Epoxypropyloxy3~phenyl)-propan (Epoxyharz 15) und 5 ml 1.4-Dioxan aufgetragen. Nach 90 h Stehenlassen bei Raumtemperatur wurde das Glas abgesaugt und gründlich mit 1.4-Dioxan und Äther gewaschen. Die Proben wurden für die Analyse unter einem Druck von 13,33 Pa bei 100 ⁰C getrocknet. Auf dem Glas mit 176 8 Porendurchmesser wurde ein Ge-

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halt an organischem Material von 0,97 % und auf dem Glas mit 493 A Porendurchmesser ein Gehalt von 0,60 % festgestellt; der Fpoxygruppenqehalt wurde nicht ermittelt.

Beispiel 7

Auf 1 g Glas (hergestellt nach der CS-PS 130 475) und auf 1 g CPG-Glas mit einem Porendurchmesser von 176 bzw. 493 8 wurden unter Druck 6 ml 3.4-Epoxy-1-buten aufge bracht. Nach 100 h Stehenlassen bei Raumtemperatur wurde der Feststoff abgetrennt und gründlich mit 1.4-Dioxan, Aceton und Äther gewaschen. Nach dem Trocknen zur Analyse wie im Beispiel 6 wurde der Gehalt an organischem Material bei dem Glas nach der CS-PS zu 10,26 % und bei den CPG-Gläsern zu 14,17 % (für das Glas mit 176 8 Porendurchmesser) bzw. zu 6,39 % (für das Glas mit 493 8 Porendurchmesser) ermittelt.

Beispiel 8

Auf 0,5 g Glas mit 493 A Porendurchmesser und einem Gehalt von 6,39 % des Reaktionsprodukts der Umsetzung mit 3.4-Epoxy-1-buten wurden unter Druck 2 ml 2.3-Epoxypropylmethacrylat destilliert. Die Suspension wurde nach Verdünnung mit einer Lösung von 0,015 g AIBN in 5 ml 1.4-Dioxan 60 min bei 70 ⁰C unter Inertatmosphäre polymerisiert. Das Glas wurde anschließend abgesaugt, gründlich mit 1.4-Dioxan gewaschen und zur Analyse wie in Beispiel 6 getrocknet. Das in dieser Weise modifizierte Glas enthält 9,77 % Polymerisat, für das ein Gehalt von 29,8 % Epoxygruppen ermittelt wurde.

Beispiel 9

Auf 1 g Silicagel von 300 8 Porendurchmesser wurden unter einem Druck von 13,33 Pa 4 ml 2.3-Epoxypropyl-

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- ν?
öS

crotonat destilliert und die Suspension 90 h bei Raumtemperatur gelassen. Nach Verdünnen mit einer Lösung von 0,03 5 g ΛΙΒΝ in 10 ml 1.4-Dioxan wurde d?.s Gemisch auf 65 ⁰C erhitzt und 50 min auf dieser Temperatur belassen. Nach Abtrennung der festen Phase und gründlichem taschen mit 1.4-Dioxan und Benzol sowie Trocknen zur Analyse wurde auf der Trägersubstanz ein Gehalt von 11,7 % Polymerisat festgestellt, dessen Gehalt an Epoxygruppen zu 62,4 * emittelt wurde.

Beispiel 10

Auf 1 g CPG-Glas von 74,5 Λ Porendurchmesser wurden unter einem Druck von 40 Pa 4 ml 2.3-Epoxybutylacrylat destilliert. Nach 120 h Stehenlassen bei 15 ⁰C wurde die Suspension mit einer Lösung von 0,04 g AIBM in 20 ml 1.4-Dioxan verdünnt und 15 min bei 70 ⁰C polymerisiert. Die nach Abtrennen der festen Phase, gründlichem taschen mit 1.4-Dioxan und Trocknen zur Analyse erhaltene Menge an Polymerisat betrug 12,9 %, der Gehalt an Epoxygruppen 59,8 % d.Th..

Beispiel 11

Auf 1 g CPG-Glas mit 368 8 Porendurchmesser wurden unter einem Druck von 20 Pa 3 ml 3.4-Epoxybutylmethacrylat destilliert, wonach die Suspension 1OO h bei Raumtemperatur stehengelassen wurde. Nach Verdünnen mit einer Lösung von O,O25 g AIBN und 7 ml 1.4-Dioxan wurde die Suspension 60 min bei 70 ⁰C polymerisiert. Nach Abtrennen, Waschen mit 1.4-Dioxan und Trocknen wurden nach Analyse ein Polymerisatgehalt von 15,7 % und ein EpoxygruppengehaIt von 47,7 % d.Th. ermittelt.

Beispiel 12

1 g Glas (CPG-1O) mit verschiedenem Porendurchmesser

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und verschiedenem Gehalt an Poly-(2.3-epoxypropylmethacrylat) (vgl. Tabelle 3) wurde in eine auf 4 ⁰C abgekühlte Lösung aus 0,1 g Chymotrypsin und 1O ml Boratpuffer von pH 9,O eingebracht. Nach (50 h Stehenlassen bei 4 ⁰C wurden die Gläser abgesaugt, mit etwa 1 1 Eiswasser gewaschen und anschließend mit eiskaltem Boratpuffer bis zum Verschwinden der Aktivität im Filtrat gewaschen. Nach dem Waschen mit Eiswasser bis zur neutralen Reaktion wurde die Aktivität gegenüber N-Acetyl-L-tyrosin-äthylester im Tris-Puffer von pH 8,2 bestimmt.

Tabelle 3

Porendurchmesser Menge des Poly- Aktivität (Einn./min·g) des Glases (A) merisats (%)

176	27,9	707	652	773
493	12,9	639	590	631
977	9,5	320	323	362
2023	3,4	192	198	265
Beispiel 13

1 g mit Poly-(2.3-epoxypropylmethacrylat) modifiziertes Silicagel wurde auf dieselbe Weise wie die Gläser in Beispiel 12 verarbeitet.

Die erzielten Aktivitäten sind in der Tabelle 4 aufgeführt.

Tabelle 4

Porendurchmesser Menge des Polymerisats Aktivität des Silicagels (8) (%) (Einh./min-g)

95 21,2 477

300 8,6 282

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Beispiel 14

An 1 g poröses Glas bzw. Silicagel mit daran gebundenem Poly-(2.3-epoxypropylacrylat) wurde Penictllinacyläse in Phosphatpuffer von pH 7,5 durch 10-tägiges Stehenlassen bei 3 8 ⁰C gebunden. Nach gründlichem Waschen der Probe bis zum Verschwinden der Aktivität im Filtrat wurden die Aktivitäten gegenüber Benzylpenicillin in Pufferlösung von pH 7,5 bestimmt. Die erhaltenen Aktivitäten, die Porendurchmesser des Glases bzw. des Silicagels sowie die Menge des auf dem anorganischen Material gebundenen Polymerisats sind in der Tabelle 5 aufgeführt.

Tabelle 5

Porendurchmesser des GlaseF (8)

176

493

977

2023

95

3OO

Menge des Polymerisats

27,9

12,9

9,5

3,4

21,2

8,5

Aktivität (Einh./min*g)

47 >

34

33

CPG-Gläser

38j

Ι ο/Silicagel

Beispiel 15

Auf 1 g Glas (CPG-10) mit daran gebundenem Poly-(2.3-epoxypropylmethacrylat) (Porendurchmesser und Menge an Polymerisat vgl. Tabelle 6), das auf -30 ⁰C abgekühlt wurde, wurde flüssiges Ammoniak aufgebracht und das Glas in einer abgeschmolzenen Ampulle 15h bei Raumtemperatur stehengelassen. Nach dem Abdampfen des Ammoniaks wurde das Glas zur Analyse getrocknet. Der Stickstoffgehalt der Proben entsprach einem 98 %igen Umsatz der Epoxygruppen.

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-VS-

Die aminicrte poröse Trägersubstanz wurde mit 2 %iqer wäßriqer Glutaraldehydlösung übergössen und 6 h bei Raumtemperatur stehengelassen. Nach Abtrennung der festen Phase wurde das Trägermaterial mit Wasser gewaschen, mit 2,5 ml auf 4 °C abgekühlter Lösung von Chymotrypsin in Phosphatpuffer von pH 7,5 versetzt und 8 h bei dieser Temperatur belassen. Nach Abtrennung der festen Phase wurden die Proben auf dieselbe Weise wie in Beispiel 12 qewaschen. Die Aktivität des gebundenen Enzyms wurde nach Lyophilisierung der Proben in gleicher Weise v/ie in Beispiel 9 bestimmt.

Tabelle 6

Porendurchmesser Menge des Polymerisats Aktivität des Glases (R) (%) (Einh./min*g)

176 28,4 448

493 6,1 267

Bei Silicagel von 95 S Porendurchmesser mit daran gebundenem Poly-(2.3-epoxypropylmethacrylat) (21,2 %) wurde nach der oben angegebenen Modifizierung der Epoxygruppen des polymeren Bestandteils eine Aktivität von 505 Einh./min«g gemessen.

Beispiel 16

2 g CPG-Glas mit 17 6 8 Porendurchmesser mit 23,8 % daran gebundenem Poly-(2.3-epoxypropylmethacrylat) wurden 8 h mit einer Lösung von 0,8 g Perjodsäure in 150 ml Wasser auf 60 ⁰C erwärmt. Die auf diese Weise modifizierte Trägersubstanz enthält 72 % d.Th. Aldehydgruppen, an die durch 12-stündiges Stehenlassen der Suspension des Trägermaterials in einer auf 4 ⁰C abgekühlten Lösung von O,2 g Chymotrypsin in Phosphatpuffer von pH 7,5 das Enzym gebunden werden kann. Nach Abtrennung der festen Phase und Waschen der

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Probe bis zum Verschwinden der Aktivität im Filtrat wurde das poröse Trägermaterial mit dem daran gebundenen Enzym nach Waschen mit 20 %iger wäßriger Saccharoselösung lyophilisiert. Die wie in Beispiel 9 gemessene Aktivität betrug 552 Einh./min-g.

Beispiel 17

1 g Silicagel mit 21,2 % daran gebundenem Poly-(2.3-epoxypropylacrylat) wurde wie in Beispiel 14 mit Perjodsäure oxidiert.

Das gewonnene poröse Trägermaterial mit einem Aldehydgruppengehalt von 59 % d.Th. wurde in 4 ml Phosphatpuffer von pH 7,2 eingegossen und etwas evakuiert.. Nach Zugabe "von 0,1 g Penicillinacylase wurde die entstandene Suspension 120 h bei Raumtemperatur belassen. Die Aktivität der wie in Beispiel 14 lyophilisierten und wie in Beispiel 11 gemessenen Probe betrug 29 Einh./min'g.

Beispiel 18

Auf 1 g Glas (CPG-10, Porendurchmesser und Menge an daran gebundenem Poly-(2.3-epoxypropylmethacrylat) vgl. Tabelle 7) wurden unter einem Druck von 26,66 Pa etwa 4 ml Aminocapronsäureäthylester aufdestiliiert. Die Suspension wurde anschließend 10 h auf 80 C erhitzt. Danach wurde die feste Phase abgetrennt und mit Äthanol und Aceton gründlich gewaschen. Der nach dem Trocknen der Probe analytisch bestimmte Stickstoffgehalt entsprach einem 94 %igen Umsatz der Epoxygruppen.

Das auf diese Weise modifizierte poröse Trägermaterial wurde mit einer 15 %igen wäßrigen Lösung von Hydrazinhydrat in eine Ampulle eingeschmolzen und 1 h

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auf 70 C erhitzt. Nach Abtrennen und gründlichem Waschen des festen Stoffs wurde das auf dem Träger entstandene Hydrazid mit Trinitrobenzolsulfonsäure nachgewiesen.

Das Hydrazidgruppen enthaltende Trägermaterial v/urde anschließend unter Kühlung auf 0 ⁰C mit 3 ml 10 %iger Salzsäure Übergossen. Nach 10 min Stehenlassen bei 0 ⁰C wurde zu der gekühlten Suspension langsam eine Lösung von 0,1g Natriumnitrit und 1 ml Wasser zugetropft. Nach halbstündigem Rühren der gekühlten Suspension wurde der Träger abgetrennt, untor Kühlen mit Eiswasser gewaschen und in eine Lösung von 0,14 g Chymotrypsin in 2 ml 0,5 M Natriumhydrogencarbonat eingemischt. Die auf 4 ⁰C gekühlte Suspension wurde unter zeitweiligem Durchschütteln 3 h stehengelassen.

Danach wurde die feste Phase abgesaugt, mit Eiswasser und anschließend langsam mit einer 4 ⁰C warmen 0,5 M wäßrigen Natriumchloridlösung, die mit Zitratpuffer auf pH 3,4 eingestellt war, bis zum Verschwinden der Aktivität im Filtrat gewaschen. Nach dem Waschen mit Wasser bis zur neutralen Reaktion auf Cl wurde die Aktivität wie in Beispiel 9 bestimmt.

	Tabelle	7	Aktivität	•q)
Porendurchmesser	Menge des Polymerisats	(Einh./min
des Glases (A)	(%)	218
176	28,	418
493	6,
I
,4
,1

Beispiel 19

10 g Silicagel mit 95 S Porendurchmesser und daran gebundenem Poly-(2.3-epoxypropylmethacrylat) (8,5 %) wurden

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mit einem etwa zweifachen Volumen an 0,1 η Schwefelsäure übergössen und in einer abgeschmolzenen Ampulle 5 h auf 80 ⁰C erhitzt. Nach dem Absaugen des Trägers, Waschen mit Wasser bis zur neutralen Reaktion und 12 h Trocknen unter einem vermindertem Druck von 13,33 Pa bei 100 C wurde der Gehalt an anorganischem Material zu 8,3 % bestimmt. Epoxygruppen auf dem in dieser Weise modifizierten Trägermaterial konnten nicht nachgewiesen werden.

Beispiel 20

1 g Glas (CPG-10) mit 368 8 Porendurchmesser und daran gebundenem Poly-(3.4-epoxybutylmethacrylat) (15,7 %) wurde mit 5 ml Ethylendiamin 8 h auf 70 ⁰C erhitzt. Nach Abtrennen, Waschen und Trocknen zur Analyse wurde auf dem Glas ein Stickstoffgehalt festgestellt, der einem 79,8 %igen Umsatz der Epoxygruppen entsprach.

Das in dieser Weise modifizierte Glas wurde in 10 ml einer 10 %igen Lösung von Thiophosgen in trockenem Chloroform 15 h erhitzt. Nach Absaugen und Waschen mit trockenem Chloroform wurde das Glas auf einer Fritte durch Hindurchsaugen von Luft von Überschüssigem Chloroform befreit.

Der Träger wurde anschließend in einer 1 %igen Lösung von Trypsin in 0,05 M Carbonatpuffer von pH 9,0 bei 2 ⁰C suspendiert. Nach 5 h Stehenlassen bei 4 ⁰C wurde der Träger unter Kühlung abgetrennt und mit eiskaltem Carbonatpuf fer bis zum Verschwinden der Aktivität im Filtrat und anschließend mit etwa 1 1 Eiswasser bis zur neutralen Reaktion gewaschen. Die Aktivität des daran gebundenen Trypsins wurde kolorimetrisch gegenüber Benzoylargininp-nitranilid in Phosphatpuffer bei pH 7,8 gemessen und betrug 85 Einh./min-g.

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Beispiel 21

1 g Glas (CPG-IO) mit 977 °. Porendurchmesser und 9,5 % daran gebundenem Poly-(2.3-epoxypropylacrylat) wurde mit 5 ml einer 25 ligen Lösung von 1 .6-Diaminohexan in 1.4-Dioxan ο h auf 70 C erhitzt. Nach Abtrennung und Waschen der festen Phase wurde nach Analyse ein 65,2 %iqer Umsatz der Epoxygruppen festgestellt.

Der in dieser Weise modifizierte Träger wurde in einer Lösung von 0,2 ml Triethylamin, 0,4 g 1.3-Dichlor-5-methoxytriazin und 10 ml Benzol suspendiert, worauf die Suspension 5 h auf 5O ⁰C erwärmt wurde. Mach Abtrennung wurde der Träger mit Benzol gewaschen und zur Analyse getrocknet. Aus dem Chlorgehalt wurde der Umsatz der Aminogruppen zu 73,1 % d.Th. ermittelt.

Beispiel 22

1 g poröses Glas (CPG-10) mit 2023 8 Porendurchmesser und 3,4 % daran gebundenem Poly-(2.3-epoxypropylcrotonat) wurde unter einem vermindertem Druck von 3,3 kPa und Kühlung mit einer 30 %igen Lösung von p-Phenylendiamin in 1.4-Dioxan in einer Ampulle eingeschmolzen und 12h auf 8O ⁰C erhitzt. Nach Abtrennung der festen Phase und gründlichem Waschen wurde das Trägermaterial getrocknet. Aufgrund der Analyse wurde der Umsatz an Epoxygruppen zu 27,5 % ermittelt.

Die erfindungsgemäßen Träqermaterialien lassen sich aufgrund ihrer funktionellen Vielseitigkeit auf zahlreichen Gebieten in Chemie, Biologie, Biochemie, Analytik

u. dgl. vielseitig einsetzen; sie sind insbesondre auch

> beispielsv/eise zur Af finitatscnromatographLe,, für chromatographische zwecKe)/"söwie zur Durchführung von Reaktionen an festen Phasen unter Verwendung trägerfixierter, insbesondere biologisch aktiver, Verbindungen , mit Vorteil anwendbar.

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Claims

Ansprüche

/ 1 . Trägematerial,

dadurch gekennzeichnet,

daß es aus einem porösen anorganischen Material und 0,001 - 95 % eines reaktiven Polymerisats der allgemeinen Formel I besteht,

- CII-C - ^(I)'

R₃ - CII - CII -

in der bedeuten:

R₁, R₂ und R₄ Wasserstoff, C₁- bis C_c-Alkyl oder Aryj

und

R- die Gruppierung -COO-(CH₀) -mit iini .

3 »■·■-' ^n
2. Verfahren zur Herstellung des Trägermaterials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomer auf das anorganische poröse Material aufgetragen und unter Bedingungen der Lösungspolymerisation polymerisiert wird, wonach das lösliche, nicht an der Oberfläche des anorganischen Materials gebundene Material extrahiert wird.
3. Verfahren zur Herstellung des Trägermaterials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung des Polymerisats der allgemeinen Formel I mit einem Polymerisationsgrad unter 10 auf das anorganische poröse Material aufgetragen und damit in Kontakt belassen wird, worauf das nicht gebundene Polymerisat durch Extraktion abgetrennt wird.

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P ?7 ?;

t!, 77 sr. S" 95
4. Poröses Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem porösen anorganischen Material und 0,001 bis eines reaktiven Polymerisats der allgemeinen Formel II besteht,

- CH-C -

R - CH - CH -

I !

OH

bzw,

- CH-C -

R₃ - CH - CH -

R₅ OH

in der bedeuten:

R₁, R~ und R. Wasserstoff, R-,

Alkyl oder Aryl,

die Gruppierung -COO-(CH₉) - mit 1 ( η ^

j t^

eine Aminogruppe, Hydroxylgruppe,

-(CH₃)_n~NH₂, -CHO, NH-Aryl-NH₂ ,

Carbonylgruppe, -NH-(CH₃)_n~NH₂,

_n~NCS, -NH-(CH₃)_n~

-NH- (CII₂ ) _n-N- (CH₂) _m

-NH-Aryl-N₂Cl, -NHN-

-NCO, -NH-(CH-) -CON₁, -NH-C,N^Cl_,

-0-C₃N₃Cl₃Vr⁵⁵^NH- (CH₂) J₁-NH-C₃N₃ClOCH₃, odor

⁷m
5. Trägermaterial nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Material unter Gläsern, Silicagel und Asbest ausgewählt ist.
6. Verfahren zur Herstellung des Trägermaterials nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem anorganischen porösen Material und dem Polymerisat der allgemeinen Formel I bestehende dreidimensionale Trägermaterial Ammoniak, Amine und Dialdehyde oder

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BAD ORIGf_NAL

Phosgen, Thiophosgen, Diazotierunnslösuncien, Verbindungen, die die Epoxygruppe der Polymerkomponente des Trägermaterial oxidieren oder isomerisioren, vorteilhaft Perjodsäure und ihre Salze oder Bortrifluoridätherat, Lösungen, die Epoxygruppen hydrolysieren, vorteilhaft verdünnte Säuren, Ester oder Hydrazide von Aminosäuren, Carbodiimide, substituierte symmetrische Triazine zur Einwirkung gebracht werden.
7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen dos Monomeren oder des Reagens unter verminderten Druck durchgeführt wird.
8. Verwendung der Trägermaterialien nach einem der Ansprüche 1, 4 und 5 zur Bindung biologisch aktiver Substaneen durch Eihwirkenlassen einer Lösung der biologisch aktiven Substanz.
9. Verwendung der Trägermaterialien nach einem der Ansprüche 1, 4 und 5 zur Chromatographie, insbesondere zur Affin: tätschrornatographie.
10. Verwendung der Tragermaterialien nach einem der Ansprüche 1, 4 und 5 zur Durchführung von Reaktionen mit trägerfixierten, insbesondere biologisch aktiven Verbindungen.

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