EA041207B1 - METHOD FOR PRODUCING METHYLSILICON ACID HYDROGEL WITH PROPERTIES OF SUPRAMOLECULAR STRUCTURES AND HYDROGEL PRODUCED BY THIS METHOD - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING METHYLSILICON ACID HYDROGEL WITH PROPERTIES OF SUPRAMOLECULAR STRUCTURES AND HYDROGEL PRODUCED BY THIS METHOD Download PDF

Info

Publication number
EA041207B1
EA041207B1 EA202000102 EA041207B1 EA 041207 B1 EA041207 B1 EA 041207B1 EA 202000102 EA202000102 EA 202000102 EA 041207 B1 EA041207 B1 EA 041207B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
properties
solutions
hydrogel
solution
samples
Prior art date
Application number
EA202000102
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Мартыненко
Александр Викторович Чигирик
Original Assignee
Ооо Биолайн Продактс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ооо Биолайн Продактс filed Critical Ооо Биолайн Продактс
Publication of EA041207B1 publication Critical patent/EA041207B1/en

Links

Description

Изобретение относится к области химии, в частности к синтезу химических соединений - полиметилсилоксанов (гидрогелей метилкремниевой кислоты), и может быть использовано в медицине и ветеринарии как сорбент, который имеет селективные свойства.The invention relates to the field of chemistry, in particular to the synthesis of chemical compounds - polymethylsiloxanes (methylsilicic acid hydrogels), and can be used in medicine and veterinary medicine as a sorbent that has selective properties.

Известны полиметилсесквиоксаны общей химической формулы:Polymethylsesquioxanes of the general chemical formula are known:

[CH3SiO1,5] описывающие ряд веществ, в том числе и гидрогель метилкремниевой кислоты, который представляется общей формулой:[CH3SiO1,5] describing a number of substances, including methylsilicic acid hydrogel, which is represented by the general formula:

(CH3SiO1,5-nH2O)«, где n=30-46.(CH3SiO1.5-nH2O)", where n=30-46.

Данные соединения представляют собой сетчатые полимеры сложной топологии, окруженные гидратной оболочкой. Основным способом их получения является проведение поликонденсации с щелочной фазы.These compounds are network polymers of complex topology surrounded by a hydrated shell. The main way to obtain them is to carry out polycondensation from the alkaline phase.

Исходя из структурного представления этих полимеров, следует учесть, что они содержат остаточные несконденсированные гидроксогрупы (ОН-группы) и обобщающая брутто-формула полимера в линейной форме (без учета гидратной оболочки) имеет вид:Based on the structural representation of these polymers, it should be taken into account that they contain residual uncondensed hydroxogroups (OH groups) and the generalized empirical formula of the polymer in linear form (excluding the hydration shell) has the form:

(CH3Si)nO(n.1)OH(n+2) по мере прохождения поликонденсации происходит разветвление полимера с образованием промежуточной структуры вида:(CH3Si)nO(n.1)OH(n + 2) as the polycondensation proceeds, the polymer branching occurs with the formation of an intermediate structure of the form:

(СНз81)пО(п-1+к)ОН(п+2-2к) (1) где osk s2.(n+l+l.(-iy).(CH381)po(n-1+k)OH(n+2-2k) (1) where osk s 2.( n +l+l.(-iy).

Очевидно, что при k=0 полимер представляет собой форму с преимущественно линейной топологией. Существование полимера в данной форме больше присуще щелочным растворам;Obviously, at k=0, the polymer is a form with a predominantly linear topology. The existence of the polymer in this form is more inherent in alkaline solutions;

при полимер представляет собой форму с циклической топологией, полностью сконденсированную, без содержания ОН-групп. Данная форма полимера присуща ксерогелей метилкремниевой кислоты; при о < к <1.(п + 1 + 1.(-у) полимер представляет собой форму с промежуточной между линейной и циклической топологией. Собственно данная форма и присуща группе соединений под общим названием гидрогель метилкремниевой кислоты.when the polymer is a form with a cyclic topology, completely condensed, without the content of OH groups. This form of polymer is inherent in methylsilicic acid xerogels; when o < k < 1. ( n + 1 + 1. (-y) the polymer is a form with an intermediate between linear and cyclic topology. Actually, this form is inherent in a group of compounds under the general name methylsilicic acid hydrogel.

Поликонденсация ОН-групп предельной линейной структуры (k = 0) описывается химическим уравнением вида (CH3Si)nO(n.1)OH(n+2)^(CH3Si)nO(n.1+k)OH(n+2.2k) + kH2OPolycondensation of OH groups with a limiting linear structure (k = 0) is described by a chemical equation of the form (CH3Si)nO(n.1)OH(n + 2)^(CH3Si)nO(n.1 + k)OH(n + 2.2k) + kH2O

Приведенная реакция представляет собой процесс внутримолекулярной поликонденсации и сопровождается циклизацией молекулы.The above reaction is a process of intramolecular polycondensation and is accompanied by cyclization of the molecule.

Рост цепи полимера на примере поликонденсационного взаимодействия двух молекул со структу___Λ 0<*<г0гЧ + г(-1)Я); 0<<7<r (m + ; + r(-l)m)) ____ рами промежуточных топологий (m<n и 222 222 выражается в виде химического уравнения:Growth of a polymer chain by the example of polycondensation interaction of two molecules with a structure 0<<7<r (m + ; + r(-l) m )) ____ within intermediate topologies (m<n and 222 222 is expressed as a chemical equation:

(CH3Si)nO(n-l+k)OH(n+2-2k) + (CH3Si)mO(m-l+q)OH(in+2-2q) —► —► (CH3Si)(n+m)O(m+n-2+k+q+p)OH(n+m+4-2k-2q-2p) + рНгО, где(CH3Si)nO(n-l+k)OH(n+2-2k) + (CH3Si)mO(m-l+q)OH(in+2-2q) —► —► (CH3Si)(n+m )O(m+n-2+k+q+p)OH(n+m+4-2k-2q-2p) + pHgO, where

ISp sl-(m + 2-2g>ISp sl-(m + 2-2 g >

Известен способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты, который включает приготовление рабочей смеси из метилтриэтоксисилана и органического растворителя, приготовление гидролитических смеси с соляной кислотой и воды очищенной, изготовление щелочного раствора, гидролиз метилтриэтоксисилана в присутствии кислотного катализатора с последующей щелочной обработкой, выдержкой реакционной массы, измельчения полученного алкогеля метилкремниевой кислоты, его последующее отмывание водой, очищенной до образования гидрогеля метилкремниевой кислоты. При изготовлении рабочей смеси как органический растворитель применяют водный раствор этанола с объемной долей спирта этилового от 60 до 96,5%, а количественное объемное соотношение метилтриэтоксисилана и органического растворителя в виде водного раствора этанола составляет (1-1,2):(2-2,7) соответственно, при этом метилтриэтоксисилан применяют с массовой долей основного вещества не менее 98%, а гидролиз метилтриэтоксисилан осуществляют при объемном соотношении рабочей смеси и гидролитической смеси (3-3,5):(0,7-1,5) соответственно, при этом время введения гидролитической смеси в реакционную массу составляет 30-40 мин, а выдержку полученной реакционной массы осуществляют в течение 3-3,5 ч при значении рН не менее 3, и после окончания гидролиза метилтриэтоксисилана в полученную реакционную массу вводят щелочной раствор, который имеет температуру 16-30°C, после чего полученныйA known method for producing a hydrogel of methylsilicic acid, which includes preparing a working mixture of methyltriethoxysilane and an organic solvent, preparing a hydrolytic mixture with hydrochloric acid and purified water, making an alkaline solution, hydrolysis of methyltriethoxysilane in the presence of an acid catalyst, followed by alkaline treatment, exposure of the reaction mass, grinding the resulting alcogel methylsilicic acid, its subsequent washing with purified water to form a methylsilicic acid hydrogel. In the preparation of the working mixture, an aqueous solution of ethanol with a volume fraction of ethyl alcohol from 60 to 96.5% is used as an organic solvent, and the quantitative volume ratio of methyltriethoxysilane and an organic solvent in the form of an aqueous solution of ethanol is (1-1.2): (2-2 ,7), respectively, while methyltriethoxysilane is used with a mass fraction of the main substance of at least 98%, and the hydrolysis of methyltriethoxysilane is carried out at a volume ratio of the working mixture and hydrolytic mixture (3-3.5): (0.7-1.5), respectively, at the same time, the time for introducing the hydrolytic mixture into the reaction mass is 30-40 minutes, and the exposure of the resulting reaction mass is carried out for 3-3.5 hours at a pH value of at least 3, and after the completion of the hydrolysis of methyltriethoxysilane, an alkaline solution is introduced into the resulting reaction mass, which has a temperature of 16-30°C, after which the resulting

- 1 041207 алкогидрогель метилкремниевой кислоты выдерживают для созревания в течение не менее 7,5 ч, при этом процесс вызревания алкогидрогеля метилкремниевой кислоты осуществляют до получения полупродукта бесцветного с легкой опалесценцией, а отмывание измельченного алкогидрогеля метилкремниевой кислоты осуществляют путем введения в него воды, очищенной со скоростью 2-4 л в час [UA №- 1 041207 methyl silicic acid alcohydrogel is kept for maturation for at least 7.5 hours, while the methyl silicic acid alcohydrogel ripening process is carried out until a colorless intermediate with slight opalescence is obtained, and the crushed methyl silicic acid alcohydrogel is washed by introducing into it water purified at a rate 2-4 liters per hour [UA No.

90988, C08G 77/00,2010].90988, C08G 77/00.2010].

Известный способ имеет следующие недостатки.The known method has the following disadvantages.

Для полного отщепления етоксигруп необходимым условием является наличие сильно щелочной среды (для полного протекания реакции омыления концентрация щелочи должна быть не менее 5 моль/л) и повышенная температура реакционной смеси (не менее 60°С). Применение кислот на стадии проведения поликонденсации для спиртовых растворов приводит к образованию побочного продукта диэтилового эфира. Так как продукт имеет адсорбционные свойства, он адсорбирует как продукты реакций, так и спирт этиловый из среды растворителя. Конечный продукт, полученный по этому способу, содержит в составе примеси: спирт этиловый, диэтиловый эфир и неомыленный этоксисилан. Удаление этих примесей из продукта требует больших затрат воды очищенной и не может быть проведено полностью в соотвествии с приведенными в способе получения условиями.For the complete elimination of etoxygroup, the necessary condition is the presence of a strongly alkaline medium (for the complete saponification reaction, the alkali concentration must be at least 5 mol/l) and an elevated temperature of the reaction mixture (at least 60°C). The use of acids at the stage of polycondensation for alcohol solutions leads to the formation of a by-product of diethyl ether. Since the product has adsorption properties, it adsorbs both reaction products and ethyl alcohol from the solvent medium. The final product obtained by this method contains impurities: ethyl alcohol, diethyl ether and unsaponified ethoxysilane. The removal of these impurities from the product requires a large amount of purified water and cannot be carried out completely in accordance with the conditions given in the method of obtaining.

Известен способ получения сорбента на основе гидрогеля метилкремниевой кислоты общей формулы {(CH3SiO1,5)-mH2O}n, где m - количество молекул воды в звене {(CH3SiO1,5)-mH2O}, n - количество звеньев {(CH3SiO1,5)-mH2O} в гидрогеле, при котором из исходного вещества в присутствии сильной кислоты в среде спирта получают гидрогель путем гидролиза с последующей поликонденсацией в щелочной среде, который выдерживают и измельчают, и промывают полученный продукт до нейтральной реакции, при этом сильную кислоту используют в концентрации от 0,5 до 1,2%, а щелочной реагент для осуществления реакции поликонденсации используют в концентрации от 20 до 27% [UA №72402, C08G 77/04, 2012].A known method for producing a sorbent based on a methylsilicic acid hydrogel of the general formula {(CH 3 SiO1, 5 )-mH 2 O}n, where m is the number of water molecules in the link {(CH 3 SiO1, 5 )-mH 2 O}, n - the number of {(CH 3 SiO1, 5 )-mH 2 O} units in the hydrogel, in which a hydrogel is obtained from the starting material in the presence of a strong acid in an alcohol medium by hydrolysis followed by polycondensation in an alkaline medium, which is kept and crushed, and the resulting product is washed to a neutral reaction, while a strong acid is used at a concentration of 0.5 to 1.2%, and an alkaline reagent for the implementation of the polycondensation reaction is used at a concentration of 20 to 27% [UA No. 72402, C08G 77/04, 2012].

Так же, как в предыдущем случае применение кислот на стадии проведения поликонденсации для спиртовых растворов приводит к образованию побочного продукта - диэтилового эфира. Так как продукт имеет адсорбционные свойства, он адсорбирует как продукты реакций, так и спирт этиловый из среды растворителя. Конечный продукт, полученный по этому способу, содержит в составе примеси: спирт этиловый и диэтиловый эфир. Удаление этих примесей из продукта также требует больших затрат воды очищенной и не может быть проведено полностью в соответствии с приведенными в способе получения условиями.Just as in the previous case, the use of acids at the stage of polycondensation for alcohol solutions leads to the formation of a by-product - diethyl ether. Since the product has adsorption properties, it adsorbs both reaction products and ethyl alcohol from the solvent medium. The final product obtained by this method contains impurities: ethyl alcohol and diethyl ether. The removal of these impurities from the product also requires a large amount of purified water and cannot be carried out completely in accordance with the conditions given in the production method.

Известен способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты, согласно которому проводят процесс поликонденсации раствора метилсиликонат натрия (или калия) концентрации от 1,75 до 2,30 моль/л путем добавления к нему раствора сильной кислоты до образования гидрогеля, который после выдержки в течение 30-90 мин (созревание) измельчают и затем активируют действием разбавленного раствора сильной кислоты концентрации от 0,04 до 0,15 г-екв/л с последующим отмыванием водой до нейтральной реакции [RU № 94008432 A1, C08G 77/02. 1995].A known method for producing a hydrogel of methylsilicic acid, according to which the process of polycondensation of a solution of sodium (or potassium) methylsiliconate with a concentration of 1.75 to 2.30 mol/l is carried out by adding a solution of a strong acid to it until a hydrogel is formed, which, after exposure for 30-90 min (ripening) is crushed and then activated by the action of a dilute solution of a strong acid with a concentration of 0.04 to 0.15 g-eq/l, followed by washing with water until a neutral reaction [RU No. 94008432 A1, C08G 77/02. 1995].

Сформированный гель обрабатывают разбавленными растворами сильных кислот (стадия активации), что приводит к окончательной конденсации гидроксогруп и, тем самым, приводит к потере свойств супрамолекулярных структур и потери конформационной подвижности.The formed gel is treated with dilute solutions of strong acids (activation stage), which leads to the final condensation of hydroxogroups and, thereby, leads to the loss of the properties of supramolecular structures and the loss of conformational mobility.

Ближайшим к заявляемому изобретению является способ получения сорбента на основе гидрогеля метилкремниевой кислоты общей формулы: {(CH3SiO1,5)-nH2O}„, включающий добавление к раствору метилсиликонату натрия или калия раствора сильной кислоты до образования продукта с последующим выдерживанием, измельчением, активированием продукта путем добавления разбавленного раствора сильной кислоты и отмыванием продукта до нейтральной реакции, при этом используют раствор метилсиликоната натрия или калия в концентрации 2,35-2,95 моль/ли, варьируя значения коэффициента n до 495, получают различные конечные формы сорбента с выборочными сорбционными свойствами относительно высокомолекулярных веществ с молекулярной ной массой 10000-500000 Д и более [UA №82774, C08G 77/00,2008].Closest to the claimed invention is a method for producing a sorbent based on methylsilicic acid hydrogel of the general formula: {(CH 3 SiO1, 5 )-nH 2 O} ", including adding a strong acid solution to a solution of sodium or potassium methylsiliconate until a product is formed, followed by holding, grinding , activation of the product by adding a dilute solution of a strong acid and washing the product to a neutral reaction, while using a solution of sodium or potassium methylsiliconate at a concentration of 2.35-2.95 mol / li, varying the values of the coefficient n up to 495, various final forms of the sorbent are obtained with selective sorption properties of relatively macromolecular substances with a molecular weight of 10,000-500,000 D and more [UA No. 82774, C08G 77/00.2008].

Указанный способ имеет следующие недостатки.This method has the following disadvantages.

Так как одним из компонентов смеси является сильная кислота, а другим - щелочной раствор метилсиликоната натрия, образуется соль сильной щелочи и сильной кислоты, которая не производит протекционного влияния на ОН-группы (растворы таких солей имеют близкую к нейтральной кислотность). В этом случае преобразования в системе целиком зависят от соотношения щелочной составляющей, которая уменьшается по мере проведения синтеза и сильнокислотний составляющей.Since one of the components of the mixture is a strong acid, and the other is an alkaline solution of sodium methyl siliconate, a salt of a strong alkali and a strong acid is formed, which does not have a protective effect on OH groups (solutions of such salts have an acidity close to neutral). In this case, the transformations in the system entirely depend on the ratio of the alkaline component, which decreases as the synthesis proceeds, and the strongly acidic component.

Проведение реакции в приведенных условиях делает невозможным управление ее течением и приводит к получению продукта, который неоднороден по физическим и химическим показателям, что затрудняет его стандартизацию.Carrying out the reaction under the above conditions makes it impossible to control its course and leads to a product that is heterogeneous in physical and chemical parameters, which makes it difficult to standardize.

Применение на стадиях получения продукта разбавленных растворов сильных кислот приводит к образованию низкомолекулярных фракций продукта, которые способствуют уменьшению адсорбционной способности, которая позиционируется для него как основная характеристика. Согласно требованиям надлежащих практик фармацевтических производств, образования низкомолекулярных фракций сле- 2 041207 дует рассматривать как сопутствующие примеси с позиций целостности состава активного фармацевтического ингредиента, которым является гидрогель метилкремниевой кислоты.The use of dilute solutions of strong acids at the stages of obtaining the product leads to the formation of low molecular weight fractions of the product, which contribute to a decrease in the adsorption capacity, which is positioned for it as the main characteristic. According to the requirements of good pharmaceutical manufacturing practices, the formation of low molecular weight fractions should be considered as concomitant impurities from the standpoint of the integrity of the composition of the active pharmaceutical ingredient, which is methylsilicic acid hydrogel.

В масштабах промышленного производства образуются сточные воды, которые содержат растворенные и взвешенные вещества на уровнях многократного превышения предельно допустимых концентраций, что требует создания отдельных комплексов очистки и создает проблемы дальнейшей утилизации.On the scale of industrial production, wastewater is formed that contains dissolved and suspended substances at levels of multiple excess of maximum permissible concentrations, which requires the creation of separate treatment complexes and creates problems for further disposal.

Известно гидрогель метилкремниевой кислоты с высокой сорбционной емкостью и селективностью в отношении среднемолекулярных токсичных метаболитов (ентерогель -супер) формулы:Known hydrogel methylsilicic acid with high sorption capacity and selectivity for medium molecular weight toxic metabolites (enterogel-super) formula:

{(CH3SiO1,5)-nH2O}«, где n = 44-49, характеризующиеся сорбционной емкостью по Конго-красному 3,3-4,6 мг/г [RU № 94008432 A1, C08G 77/02,1995].{(CH3SiO1,5)-nH2O}«, where n = 44-49, characterized by sorption capacity according to Congo red 3.3-4.6 mg/g [RU No. 94008432 A1, C08G 77/02.1995].

Такой гидрогель имеет сугубо сорбционные свойства с низкой селективностью.Such a hydrogel has purely sorption properties with low selectivity.

Ближайшим к заявляемому гидрогелю является гидрогель метилкремниевой кислоты как сорбент среднемолекулярных метаболитов формулы {(CH3SiO1;5)-nH2O}TO, где n = 44-49, що характеризующиеся сорбционной емкостью по Конго-красному 3,3-4,6 мг/г [RU № 2111979 C1, C08G 77/02,1998].Closest to the claimed hydrogel is a hydrogel of methylsilicic acid as a sorbent of medium molecular weight metabolites of the formula {(CH 3 SiO 1; 5 )-nH 2 O} TO , where n = 44-49, which are characterized by a sorption capacity according to Congo red 3.3-4, 6 mg/g [RU No. 2111979 C1, C08G 77/02.1998].

Указанный гидрогель, как и предыдущий аналог, имеет сугубо сорбционные свойства с низкой селективностью, неоднородный по физическим и химическим показателям, что затрудняет его стандартизацию. Кроме того, применение разбавленных растворов сильных кислот приводит к образованию низкомолекулярных фракций продукта (сопутствующих примесей), которые способствуют уменьшению адсорбционной способности, позиционируемой для него как основная характеристика.The specified hydrogel, like the previous analogue, has a purely sorption properties with low selectivity, heterogeneous in physical and chemical parameters, which makes it difficult to standardize. In addition, the use of dilute solutions of strong acids leads to the formation of low-molecular fractions of the product (associated impurities), which help to reduce the adsorption capacity, which is positioned for it as the main characteristic.

В основу изобретения поставлена задача создания способа получения гидрогеля метилкремниевой кислоты со свойствами супрамолекулярных структур, который был высокотехнологичным, экономически выгодным и экологичным.The invention is based on the task of creating a method for producing methylsilicic acid hydrogel with the properties of supramolecular structures, which was high-tech, cost-effective and environmentally friendly.

Вторая задача, поставленная в основу изобретения, - это получение гидрогеля, который должен был бы иметь развитые селективные адсорбционные свойства и дополнительно - свойства супрамолекулярных структур для возможности его использования в медицине и ветеринарии как индивидуального вещества с терапевтическими свойствами, а также как матрицы для комплексных составов с функциями управляемого и/или пролонгированного высвобождения и/или целевой доставки вещества.The second task set as the basis of the invention is to obtain a hydrogel, which should have developed selective adsorption properties and, additionally, the properties of supramolecular structures in order to be able to use it in medicine and veterinary medicine as an individual substance with therapeutic properties, as well as a matrix for complex compositions. with the functions of controlled and/or prolonged release and/or targeted delivery of the substance.

Поставленную задачу решают тем, что в способе получения гидрогеля метилкремниевой кислоты со свойствами супрамолекулярных структур, в котором используют раствор метилсиликонату натрия, согласно изобретению через раствор метилсиликонату натрия, загруженный в реактор, пропускают газообразный кислый агент для осуществления барботажа, образовавшийся продукт флотируют в горловине реактора, после окончания процесса продукт выгружают из реактора, вакуумируют для удаления остаточного газа и отмывают водой, очищенной до значений рН-6,5-7,0 без остаточных количеств анионов, получая гидрогель метилкремниевой кислоты со свойствами супрамолекулярных структур, который описывается формулой:The problem is solved by the fact that in the method of obtaining a hydrogel of methylsilicic acid with the properties of supramolecular structures, in which a solution of sodium methylsiliconate is used, according to the invention, a gaseous acidic agent is passed through the solution of sodium methylsiliconate loaded into the reactor for bubbling, the resulting product is floated in the neck of the reactor, after the end of the process, the product is unloaded from the reactor, evacuated to remove residual gas and washed with water purified to pH-6.5-7.0 without residual anions, obtaining a methylsilicic acid hydrogel with the properties of supramolecular structures, which is described by the formula:

[{CHзSi(OH)2Oo,5}a/n{CHзSi(OH)O}b/n{CHзSiO1,5}c/n]·хН2О, где < х < 35; 0 < - < 0,38; 0,19 < - < 0,9; 0,11 < - < 0,49. п ' ’ п ’ ' п[{CH3Si(OH)2Oo.5}a/n{CH3Si(OH)O}b/n{CH3SiO1.5}c/n] xH2O, where < x < 35; 0 < - < 0.38; 0.19 < - < 0.9; 0.11 < - < 0.49. p ' ’ p ’ ' p

Время барботажа составляет 45 минут, скорость барботажа 333 мл газообразного агента в минуту.The sparging time is 45 minutes, the sparging rate is 333 ml of the gaseous agent per minute.

Как газообразный кислый агент могут использовать углекислый газ, который подают через нижний клапан реактора, проводя процесс в замкнутой системе.As a gaseous acidic agent, carbon dioxide can be used, which is fed through the bottom valve of the reactor, carrying out the process in a closed system.

Как газообразный кислый агент могут использовать углекислый газ, который подают через верхний клапан реактора, проводя процесс в открытой системе.As a gaseous acidic agent, carbon dioxide can be used, which is fed through the top valve of the reactor, carrying out the process in an open system.

Как газообразный кислый агент могут использовать оксид серы (IV) - SO2 As a gaseous acidic agent, sulfur oxide (IV) - SO 2 can be used

Как газообразный кислый агент могут использовать сероводород - H2S.As a gaseous acidic agent, hydrogen sulfide - H 2 S can be used.

Как газообразный кислый агент могут использовать оксид серы (VI) - SO3As a gaseous acidic agent, sulfur oxide (VI) - SO3 can be used

Как газообразный кислый агент могут использовать хлороводород - HCl.As a gaseous acidic agent, hydrogen chloride - HCl can be used.

Раствор метилсиликонату натрия могут подавать по каплям через гребенку по гидрофобной поверхности желоба, размещенной в среде газообразного кислого агента, в течение 20 мин.The sodium methylsiliconate solution can be dropped dropwise through a comb over the hydrophobic surface of the trough placed in the gaseous acidic agent for 20 minutes.

Вторую поставленную задачу решают получением способом по п. 1 гидрогеля метилкремниевой кислоты со свойствами супрамолекулярных структур, который описывается формулой: [{CHзSi(OH)2Oo,5}a/n{CHзSi(OH)O}b/n{CHзSiOt5}c/n]·хН2О, гдеThe second task is solved by obtaining the method according to claim 1 of a methylsilicic acid hydrogel with the properties of supramolecular structures, which is described by the formula: [{CH3Si(OH)2Oo,5}a/n{CH3Si(OH)O}b/n{CH3SiO t 5} c/n] xH2O, where

И < х < 35; 0 < - < 0,38; 0,19 < - < 0,9; 0,11 < - < 0,49. п п пI < x < 35; 0 < - < 0.38; 0.19 < - < 0.9; 0.11 < - < 0.49. p p p

По сравнению с прототипом способ заявляемого является управляемым, высокотехнологичным, экологичным, экономически выгодным.Compared with the prototype method of the claimed is manageable, high-tech, environmentally friendly, cost-effective.

Полученный гидрогель метилкремниевой кислоты имеет развитые селективные адсорбционные свойства и дополнительно - свойства супрамолекулярных структур, что позволяет использовать его в медицине и ветеринарии как индивидуальное вещество с терапевтическими свойствами, а также в качестве матрицы для комплексных составов с функциями управляемого и/или пролонгированного высвобождения и/или целевой доставки вещества.The resulting methylsilicic acid hydrogel has developed selective adsorption properties and, additionally, the properties of supramolecular structures, which makes it possible to use it in medicine and veterinary medicine as an individual substance with therapeutic properties, as well as a matrix for complex compositions with the functions of controlled and/or prolonged release and/or targeted delivery of the substance.

Раствор соли, образованной в результате взаимодействия слабой кислоты и сильного основания,A solution of a salt formed by the reaction of a weak acid and a strong base

- 3 041207 осуществляет протекционную функцию несконденсированных гидроксогруп, поскольку кислотность растворов подобных солей щелочная. Полимер характеризуется как подвижный конформационно передорганизованный.- 3 041207 performs the protective function of non-condensed hydroxogroups, since the acidity of solutions of such salts is alkaline. The polymer is characterized as mobile conformationally rearranged.

Реакция протекает в трехфазной системе: исходной жидкой, временной газовой и твердой, что формируется. Разветвления полимера в газовой фазе не затруднено противодействием сил вязкости жидкой среды. Итоговый полимер получается с меньшим размером ячейки сетки, что определяет выраженность селективных свойств.The reaction proceeds in a three-phase system: initial liquid, temporary gas and solid that is formed. Branching of the polymer in the gas phase is not hampered by the counteraction of the forces of viscosity of the liquid medium. The final polymer is obtained with a smaller grid cell size, which determines the severity of selective properties.

Сформированный гель не обрабатывают кислыми растворами, что не вызывает окончательной конденсации гидроксогруп и позволяет сформировать свойства супрамолекулярных структур и определяет конформационную подвижность. Полученный продукт имеет сорбционные свойства с высокой селективностью и имеет свойства супрамолекулярных структур.The formed gel is not treated with acidic solutions, which does not cause the final condensation of hydroxogroups and allows the formation of the properties of supramolecular structures and determines the conformational mobility. The resulting product has sorption properties with high selectivity and has the properties of supramolecular structures.

В масштабах промышленной реализации заявленного способа образованные растворы соли в сточных водах (например, карбонат натрия) не требуют создания дополнительного комплекса по обезвреживанию отходов и их дальнейшего использования или утилизации, что делает технологический процесс экономически выгодным и экологичным.On the scale of the industrial implementation of the claimed method, the formed salt solutions in wastewater (for example, sodium carbonate) do not require the creation of an additional complex for the disposal of waste and their further use or disposal, which makes the process cost-effective and environmentally friendly.

Изучение особенностей формирования сетчатых полимеров силоксановой группы привело к созданию химической формулы, описывающей одновременно с химическим составом также и топологиче скую составляющую веществ.The study of the features of the formation of network polymers of the siloxane group led to the creation of a chemical formula that simultaneously describes the topological component of substances along with the chemical composition.

Формирования сетчатой структуры на примере полиметилсилоксанов обусловлено присутствием в составе полимера трех основных фрагментов (табл. 1).The formation of a network structure in the example of polymethylsiloxanes is due to the presence of three main fragments in the polymer composition (Table 1).

Таблица 1Table 1

Фрагмент Fragment Структура Structure Брутго-формула, название Brute formula, name Описание Description Μ (моно-) Μ (mono) СН3 1 HO-Si-O1 онCH 3 1 HO-Si-O1 he {CH3Si(OH)2Oo^} (метилдигидроксосилгемиоксил){CH 3 Si(OH) 2 Oo^} (methyldihydroxosylhemioxyl) Концевые фрагменты молекулы с одним активным центром полимеризации, которые обрывают рост цепи полимера. Terminal fragments of a molecule with one active site of polymerization, which terminate the growth of the polymer chain. D (ДО-) D (BEFORE-) СН3 1 -О —Si —О — 1 онCH 3 1 -O -Si -O - 1 he {CH3Si(OH)O} (метилгидроксосилоксил){CH 3 Si(OH)O} (methylhydroxysiloxyl) Фрагменты с двумя активными центрами полимеризации. Формируют эластичную составляющую скелета полимера. Способствуют внутренней циклизации молекулы. Fragments with two active sites of polymerization. The elastic component of the polymer skeleton is formed. Promote internal cyclization of the molecule. Т (три-) T (tri-) СНз 1 -O-Si-O1 о- CH3 1 -O-Si-O1 o- {CH3SiO^} (метилсилсесквиоксил){CH 3 SiO^} (methylsilsesquioxyl) Фрагменты с тремя активными центрами полимеризации. Способствуют тримеризации и циклизации молекулы. Fragments with three active sites of polymerization. Promote trimerization and cyclization of the molecule.

Обобщением приведенного выше является изобретенная химическая формула вида: {СНз81(ОЮ2Оо,5ЫСНз81(ОН)ОЫСНз8Ю1^ (2)A generalization of the above is the invented chemical formula of the form:

Данная формула уже описывает топологию молекулы полимера в части количественной меры коэффициентов a, b, cThis formula already describes the topology of the polymer molecule in terms of the quantitative measure of the coefficients a, b, c

Взаимосвязь формул (1) та (2):The relationship of formulas (1) and (2):

n=а+b+с k=0,5(с-а)+1n=a+b+c k=0.5(c-a)+1

Также формулу (2) можно записать в виде брутто-формы формулы (1) вида:Also, formula (2) can be written as the gross form of formula (1) of the form:

(СНз81)(я+Ь+с)О(0^а+Ь+1,5с)ОН(2в+Ь)(CH381) (n + b + c) O (0 ^ a + b + 1.5 c) OH (2b + b)

Химическая формула (2) описывает все возможные структуры полиметилсилоксанов. Следует учесть, что с позиций особенностей образования и свойств силоксановой связи недопустимыми [Силоксановая связь. Воронков М.Г., Милешкевич В.П., Южелевский Ю.А. Новосибирск, Наука, 1976, 413 с] являются структуры и фрагменты вида:Chemical formula (2) describes all possible structures of polymethylsiloxanes. It should be noted that from the standpoint of the features of the formation and properties of the siloxane bond unacceptable [siloxane bond. Voronkov M.G., Mileshkevich V.P., Yuzhelevsky Yu.A. Novosibirsk, Nauka, 1976, 413 s] are structures and fragments of the form:

о сн / . 3 H3C-Si-O-Si-CH3 JOI J. Λ \ / H3C-Si< >Si-CH3 H3C-S1< |about sn / . 3 H 3 C-Si-O-Si-CH 3 JOI J. Λ \ / H 3 C-Si<>Si-CH 3 H 3 C-S1< |

-Si= О · о О - О-Si \u003d O o O - O

Ввиду сложности экспериментального определения молекулярных масс сетчатых полимеров, было предложено использовать химическую формулу (2) в приведенном виде, а именно:Due to the complexity of the experimental determination of the molecular weights of network polymers, it was proposed to use the chemical formula (2) in the reduced form, namely:

{СНз81(ОН)2Оо4^{СЩ81(ОН)0}м,{СНз8^ (3){CH381(OH) 2 Oo4^{Sch81(OH)0}m,{CH38^ (3)

- 4 041207- 4 041207

Химическая формула (3) является обобщением химических формул (1) и (2). Запись данной формулы удобно осуществлять, используя указанные в табл. 1 коды фрагментов. Тогда соединение может быть представлено формулой вида:Chemical formula (3) is a generalization of chemical formulas (1) and (2). It is convenient to write this formula using the ones indicated in the table. 1 fragment codes. Then the compound can be represented by a formula of the form:

MaDhTc (4) или в приведенном виде:MaDhTc (4) or in the above form:

Мл/»1)л/лТс/я (5)ml/»1)l/lts/i (5)

В табл. 2 приведены основные преобразования молекул формулы (4) в процессе поликонденсаций на примере молекул с формулами MaDbTc та MxDyTz.In table. Figure 2 shows the main transformations of molecules of formula (4) in the process of polycondensation using the example of molecules with the formulas MaDbTc and M x D y Tz.

Таблица 2. Основные преобразования молекул в процессе поликонденсацииTable 2. Main transformations of molecules during polycondensation

Тип поликонденсации Type of polycondensation Описание типа Type Description Течение реакции Reaction course Межмолекулярная М-М Intermolecular M-M Взаимодействуют моносвязанные фрагменты, содержащие по две ОН-группы Interact mono-linked fragments containing two OH groups MaDbTc + MxDyTz ~► M(a+x-2)D(b+y+2)T(c+z) + Н2ОMaDbTc + MxDyT z ~► M(a+x-2)D(b+y+2)T(c+z) + Н2О Внутримолекуляр ная М-М Intramolecular M-M MaDbTc-* M(a-2)D(b+2)T(c) + H2O MaDbTc-* M(a-2)D(b+2)T(c) + H2O Межмолекулярная M-D Intermolecular M-D Взаимодействуют моносвязанные фрагменты, содержащие по две ОН-группы и одну ОН-группу, соответственно Interact mono-linked fragments containing two OH groups and one OH group, respectively MaDbTc + MxDyTz -* M(a^x-l)D(b^y)T(c^l) + H2O MaDbTc + MxDyTz -* M(a^x-l)D(b^y)T(c^l) + H2O Внутримолекуляр ная M-D Intramolecular M-D MaDbTc-* M(a-l)D(b+2)T(c+l) + H2O MaDbTc-* M(a-l)D(b+2)T(c+l) + H2O Межмолекулярная D-D Intermolecular D-D Взаимодействуют двусвязанные фрагменты, по одной ОН-группе Doubly bonded fragments interact, one OH group each MaDbTc + MxDyTz —► M(a+x)D(b-ty-2)T(c+z+2) + H2O MaDbTc + MxDyTz —► M(a+x)D(b-ty-2)T(c+z+2) + H2O Внутримолекуляр ная D-D Intramolecular D-D MaDbTc-* M(a)D(b-2)T(c+2) + H2O MaDbTc-* M(a)D(b-2)T(c+2) + H2O

Изобретена формула описания структур сетчатых полимеров полиорганосилоксаны известного ранее вида [RSiO1,5] имеет вид:A formula for describing the structures of network polymers of polyorganosiloxane of the previously known type [RSiO1,5] has been invented and has the form:

{RiSi(OR2)iOo,5M RiSi(O Ri)OM RiSiOi^Jc , где R1 = СН3, С2Н5, СН2=СН тому подобное;{RiSi(OR2)iOo,5M RiSi(O Ri)OM RiSiOi^Jc , where R1 = CH 3 , C 2 H 5 , CH 2 =CH the like;

R2=H, СН3, С2Н5 и другие.R 2 =H, CH 3 , C 2 H 5 and others.

Моделирование молекул и расчеты параметров молекул с размером цепи до 50 звеньев в различных конформациях осуществляли в среде программного комплекса HyperChem 8.09 с применением полуэмпирического квантово-химического метода AM1 (расширенный метод Хюккеля), используя в основе теории взаимодействия системы заряженных частиц. Следующую оптимизацию данной системы проводили путем минимизации энергии и ее градиента (скорости изменения энергии) по алгоритму ПолакаРибьера.Modeling of molecules and calculations of the parameters of molecules with a chain size of up to 50 units in various conformations was carried out in the HyperChem 8.09 software package using the AM1 semi-empirical quantum-chemical method (extended Hückel method), based on the theory of interaction of a system of charged particles. The next optimization of this system was carried out by minimizing the energy and its gradient (rate of energy change) according to the Polak-Ribière algorithm.

Межмолекулярное и внутримолекулярное взаимодействие моделировали на примерах систем, содержащих гидратное окружение, и / или исходные реагенты (точка времени ноль к вступлению во взаимодействие), и / или промежуточные продукты реакции и / или продукты реакции поликонденсации.Intermolecular and intramolecular interactions were modeled using the examples of systems containing a hydrate environment and/or starting reagents (time zero to interaction) and/or reaction intermediates and/or polycondensation reaction products.

Оценку геометрических параметров целевых молекул и моделирования самого процесса поликонденсации на основе развитых теорий вероятностных характеристик взаимодействий Флори, Фриша и Степто [P. Flory, Principles of Polymer Chemistry, Cornell University Press, Ithaca, N.Y., 1953] осуществляли путем создания макросов в среде Microsoft Excel с последующей визуализацией топологии полученных систем на основании рандомизации преобразований согласно табл. 2.Estimation of the geometric parameters of the target molecules and modeling of the process of polycondensation based on the developed theories of the probabilistic characteristics of the interactions of Flory, Frisch and Stepto [P. Flory, Principles of Polymer Chemistry, Cornell University Press, Ithaca, N.Y., 1953] was carried out by creating macros in Microsoft Excel with subsequent visualization of the topology of the resulting systems based on the randomization of transformations according to Table. 2.

Обработку геометрических характеристик молекул проводили путем сопоставления различий нормированных координат атомов кремния в модельных молекулах в присутствии гидратного окружения и без него. Визуализацию полученных данных осуществляли методом нахождения точки, равноудаленной от геометрических координат атомов модели молекулы. В дальнейшем по набору расстояний от равноудаленной точки до атомов молекулы строили топологию молекулы в полярных координатах.The processing of the geometric characteristics of molecules was carried out by comparing the differences in the normalized coordinates of silicon atoms in model molecules in the presence of a hydrate environment and without it. The visualization of the data obtained was carried out by finding a point equidistant from the geometric coordinates of the atoms of the molecule model. Subsequently, based on the set of distances from the equidistant point to the atoms of the molecule, the topology of the molecule was constructed in polar coordinates.

На фиг. 1 представлен пример топограммы молекул с равным количеством звеньев: полностью циклической (M0D0Tc/n), исходной линейной формы (M2/nDb/nT0) и линейной формы с гидратной оболочкой (M2/nDb/nTo·45Н2О).In FIG. Figure 1 shows an example of a topogram of molecules with an equal number of units: fully cyclic (M 0 D 0 T c/n ), initial linear form (M 2/n D b/n T 0 ), and linear form with a hydrate shell (M2/nDb/nTo 45H2O).

Как видно из фиг. 1, наличие ОН-групп существенно влияет на конформацию молекулы, а наличие гидратной оболочки не существенно влияет на изменение конформации молекулы.As can be seen from FIG. 1, the presence of OH groups significantly affects the conformation of the molecule, while the presence of a hydrate shell does not significantly affect the change in the conformation of the molecule.

Общим выводом представленных данных является тот факт, что ОН-группы молекулы как раз и определяют конформационную подвижность молекулы, и изменение определенных условий, провоцирующих как внутримолекулярную, так и межмолекулярную поликонденсацию ОН-групп, приводит кThe general conclusion of the presented data is the fact that the OH groups of a molecule determine the conformational mobility of the molecule, and a change in certain conditions that provoke both intramolecular and intermolecular polycondensation of OH groups leads to

- 5 041207 проявлению или отсутствию супрамолекулярных свойств вещества в целом.- 5 041207 manifestation or absence of supramolecular properties of the substance as a whole.

Поведение модельной молекулы с гидратной окружением, с разным количеством молекул воды в полостях и вне полостей структур, натолкнуло на позиционирование поведения вещества (гидрогеля метилкремниевой кислоты) в роли надмолекулярных или супрамолекулярных структур по типу хозяин относительно веществ, присутствующих в пространстве между молекулами по типу гость. Дополнительно были промоделированы системы, содержащие различные по химической природе гостей.The behavior of a model molecule with a hydrated environment, with a different number of water molecules in the cavities and outside the cavities of the structures, prompted the positioning of the behavior of a substance (methylsilicic acid hydrogel) in the role of supramolecular or supramolecular structures of the host type relative to substances present in the space between the molecules of the guest type. Additionally, systems containing various chemical nature guests were simulated.

Практическое подтверждение моделей и теории осуществляли с применением разработанных методов исследований и аппаратными методами термогравиметрии, криоскопии, амперометрического титрования, титрования воды по методу К.Фишера, ИК, УФ-ВИД-спектроскопии.Practical confirmation of models and theory was carried out using the developed research methods and instrumental methods of thermogravimetry, cryoscopy, amperometric titration, water titration by the method of K. Fischer, IR, UV-VIS spectroscopy.

Исследования проводились как на образцах гидрогеля метилкремниевой кислоты, полученных по способу прототипа и на образцах веществ, полученных по заявленному способу.The studies were carried out both on samples of methylsilicic acid hydrogel obtained by the method of the prototype and on samples of substances obtained by the claimed method.

Исследование свойств полученных веществ по заявленному способу привело к открытию неожиданных эффектов, неизвестных ранее и подтвердило описанную выше гипотезу. Это позволяет позиционировать полученные вещества в дополнение к веществам с адсорбционными свойствами как вещества с супрамолекулярной структурой, обладающие свойствами типа хозяин-гость как предорганизованого конформационно подвижного хозяина [Супрамолекулярная химия. Пер. с англ .: в 2 т./ Джонатан В. Стыд, Джерри Л. Этвуд. - М.: ИКЦ Академкнига, 2007].The study of the properties of the obtained substances according to the claimed method led to the discovery of unexpected effects, previously unknown and confirmed the hypothesis described above. This makes it possible to position the obtained substances in addition to substances with adsorption properties as substances with a supramolecular structure having host-guest properties as a preorganized conformationally mobile host [Supramolecular chemistry. Per. from English: in 2 volumes / Jonathan V. Shame, Jerry L. Atwood. - M.: ICC Akademkniga, 2007].

Условием предорганизованости структуры вещества, полученной по заявленному способу является жесткость его каркаса. В таком случае вещество позиционируется как хозяин, настроенный на конкретного гостя и определяет селективность хозяина.The condition for the preorganization of the structure of a substance obtained by the claimed method is the rigidity of its framework. In this case, the substance is positioned as a host tuned to a particular guest and determines the selectivity of the host.

Жесткость каркаса обеспечивается наличием в молекуле максимального количества Т-фрагментов, исходя из представленного в табл. 1 и формулах (4) и (5).The rigidity of the framework is ensured by the presence in the molecule of the maximum number of T-fragments, based on the data presented in Table. 1 and formulas (4) and (5).

С другой стороны, конформационная подвижность молекулы обеспечивается максимальным содержанием ОН-групп. Эластичность и подвижность молекулы обеспечивают D-фрагменты.On the other hand, the conformational mobility of the molecule is ensured by the maximum content of OH groups. The elasticity and mobility of the molecule is provided by D-fragments.

Для соответствия условии конформационно подвижной предорганизованой структуры необходимо, чтобы максимальными были значения коэффициентов b/п и c/n в формулах веществ (3) и (5).To comply with the condition of a conformationally mobile preorganized structure, it is necessary that the values of the coefficients b/n and c/n in the formulas of substances (3) and (5) be maximum.

Теоретически предъявленным условиям отвечают вещества химических формул (3) и (5) с коэффициентами, значения которых соответствует условиюTheoretically, the given conditions correspond to substances of chemical formulas (3) and (5) with coefficients whose values correspond to the condition

0,10 < < 0,30.0.10 < < 0.30.

В таком случае диапазоны изменения коэффициентов химической формулы (5) будут < - < 0,38; 0,16 < - < 0,90; 0,11 < - < 0,60.In this case, the ranges of variation of the coefficients of the chemical formula (5) will be < - < 0.38; 0.16 < - < 0.90; 0.11 < - < 0.60.

Расчетное содержание ОН-групп соединения составит от 16 до 24%.The calculated content of the OH groups of the compound will be from 16 to 24%.

Практически добиться условий жесткости каркаса (предорганизованости) и максимальной его конформационной подвижности можно за счет протекции ОН-групп формирующегося полимера и/или за счет применения фазового перехода в среде формирования молекулы.In practice, the framework rigidity (preorganization) and its maximum conformational mobility can be achieved in practice by protecting the OH groups of the forming polymer and/or by using a phase transition in the molecule formation medium.

В прототипе используют в синтезе стадию обрыва цепи влиянием слабых растворов сильных кислот, что не приводит к протекции ОН-групп, а наоборот провоцирует их поликонденсацию к равновесной стадии. В результате это приводит к образованию жесткой предорганизованой структуры, которая не имеет свойств типа хозяин - гость, а имеет селективность только за счет адсорбционной емкости создаваемых пор.In the prototype, the stage of chain termination is used in the synthesis by the influence of weak solutions of strong acids, which does not lead to the protection of OH groups, but rather provokes their polycondensation to the equilibrium stage. As a result, this leads to the formation of a rigid preorganized structure that does not have host-guest properties, but has selectivity only due to the adsorption capacity of the created pores.

Исследование исходных растворов метилсиликонату натрия на предмет определения молекулярных масс растворенных полимеров методом криоскопии исходного и разбавленных растворов привело к выводам о наличии в растворе набора фрагментов с от 4 до 8 мерных звеньев. Проведенное моделирование механики молекул подтверждает их подавляющую линейную структуру. Также причиной линейности молекул является тот факт, что раствор полимера находится в сильно щелочной среде и насыщен ОНгруппами щелочи-растворителя.The study of the initial solutions of sodium methylsiliconate to determine the molecular weights of dissolved polymers by cryoscopy of the initial and diluted solutions led to the conclusion that the solution contains a set of fragments with 4 to 8 dimensional units. The performed simulation of the mechanics of molecules confirms their overwhelming linear structure. Also, the reason for the linearity of the molecules is the fact that the polymer solution is in a strongly alkaline medium and is saturated with OH groups of the solvent alkali.

На основании проведенных исследований, время гелеобразования гидрогелей, полученных по способу прототипа с использованием раствора сильной кислоты различных объемов, путем прилива до фиксированного объема метилсиликоната натрия имеет экспоненциальную зависимость от мольного соотношения компонентов. Это свидетельствует о ходе реакции гелеобразования по радикально-цепному типу, так как гелеобразование происходит и при о наличии малых количеств сильной кислоты. Стадии гелеобразования предложено описывать так:Based on the studies, the gelation time of hydrogels obtained by the prototype method using a strong acid solution of various volumes, by pouring up to a fixed volume of sodium methylsiliconate, has an exponential dependence on the molar ratio of the components. This indicates the course of the gel formation reaction according to the radical chain type, since gel formation also occurs in the presence of small amounts of a strong acid. The stages of gelation are proposed to be described as follows:

1. Нейтрализация щелочи до равновесной концентрации;1. Neutralization of alkali to an equilibrium concentration;

2. Наращивание длины полимера за счет межмолекулярного взаимодействия (межмолекулярная поликонденсация) полимеров под действием Н+ - ионов;2. Increasing the length of the polymer due to intermolecular interaction (intermolecular polycondensation) of polymers under the action of H + - ions;

3. Циклизация и тримеризация полимера (конформационная перед организацией скелета);3. Cyclization and trimerization of the polymer (conformational before the organization of the skeleton);

4. Обрыв цепи;4. Open circuit;

5. В случае наличия достаточного количества Н+-ионов - внутренне молекулярная поликонденсация (потеря конформационной подвижности молекулы за счет увеличения жесткости скелета). Наступление микросинерезиса.5. In the presence of a sufficient amount of H + -ions - internal molecular polycondensation (loss of conformational mobility of the molecule due to an increase in the rigidity of the skeleton). The onset of microsyneresis.

Для сохранения оптимальной конформационной подвижности молекулы необходимым условиемTo maintain the optimal conformational mobility of the molecule, the necessary condition

- 6 041207 является введение стадии протекции ОН-групп молекулы.- 6 041207 is the introduction of the stage of protection of the OH groups of the molecule.

За счет того, что в способе получения, описанном в прототипе, одним из компонентов смеси является сильная кислота, а другим - щелочной раствор метилсиликоната натрия, образуется соль сильного щелочи и сильной кислоты, которая не производит протекционного влияния на ОН-группы (растворы таких солей имеют близкую к нейтральной кислотность). В этом случае преобразования в системе целиком зависят от соотношения щелочной составляющей, которая уменьшается по мере проведения синтеза и сильнокислотной составляющей.Due to the fact that in the production method described in the prototype, one of the components of the mixture is a strong acid, and the other is an alkaline solution of sodium methyl siliconate, a salt of a strong alkali and a strong acid is formed, which does not produce a protective effect on OH groups (solutions of such salts are close to neutral in acidity). In this case, transformations in the system entirely depend on the ratio of the alkaline component, which decreases as the synthesis proceeds, and the strongly acidic component.

Данного недостатка удалось избежать в заявленном способе. Известно, что раствор метилсиликоната натрия содержит катион щелочного металла, поэтому для получения слабой соли, которая могла бы способствовать протекционному воздействию на ОН-группы молекулы, необходимо использовать или кислоты со слабыми анионами, или газообразные кислотные ангидриды.This disadvantage was avoided in the claimed method. It is known that a solution of sodium methylsiliconate contains an alkali metal cation; therefore, to obtain a weak salt that could contribute to the protective effect on the OH groups of the molecule, it is necessary to use either acids with weak anions or gaseous acid anhydrides.

Среди большого количества веществ, отвечающих условиям, описанным выше, авторы остановились на использовании газообразных кислых агентов, таких как углекислый газ - СО2;Among the large number of substances that meet the conditions described above, the authors settled on the use of gaseous acidic agents such as carbon dioxide - CO2;

оксид серы (IV) - SO2;sulfur oxide (IV) - SO2;

оксид серы (VI) - SO3;sulfur oxide (VI) - SO3;

сероводород - H2S;hydrogen sulfide - H2S;

хлороводород - HCl.hydrogen chloride - HCl.

Гидрогели метилкремниевой кислоты, полученные по изложенным ниже примерам, подвергались комплексу исследований и неожиданно имели свойства супрамолекулярных соединений.The methylsilicic acid hydrogels prepared in the following examples have been subjected to a series of studies and surprisingly have the properties of supramolecular compounds.

Анализ полученных данных приводит к выводу, что предпосылкой получения супрамолекулярных структур являются наличие протекционной для ОН-групп составляющей в системе, а протекционное действие оказывает образуемый раствор карбоната натрия (в случае синтеза с применением углекислого газа); сульфита натрия (в случае синтеза с применением оксида серы (IV); сульфида натрия (в случае синтеза с применением сероводорода);An analysis of the data obtained leads to the conclusion that the prerequisite for obtaining supramolecular structures is the presence of a protective component for OH groups in the system, and the resulting sodium carbonate solution has a protective effect (in the case of synthesis using carbon dioxide); sodium sulfite (in the case of synthesis using sulfur oxide (IV); sodium sulfide (in the case of synthesis using hydrogen sulfide);

наличие фазового перехода газ-жидкость. При этом за счет присутствия газовой фазы циклизация и тримеризация молекулы проходит легче, в отличие от такого же процесса в жидкой фазе (противодействие оказывает вязкость жидкости, которя на порядок больше, чем у газов).the presence of a gas-liquid phase transition. At the same time, due to the presence of the gas phase, the cyclization and trimerization of the molecule proceeds more easily, in contrast to the same process in the liquid phase (the resistance is exerted by the viscosity of the liquid, which is an order of magnitude greater than that of gases).

За счет использования при синтезе гидрогелей газообразных слабых кислот и ангидридов слабых кислот в газообразном состоянии выполняются обе предпосылки, что позволило получить образцы с выраженными супрамолекулярная свойствами. При использовании оксида серы (VI) и хлороводорода выполняется лишь вторая предпосылка и супрамолекулярнисть образцов менее выражена.Due to the use of gaseous weak acids and anhydrides of weak acids in the gaseous state in the synthesis of hydrogels, both prerequisites are fulfilled, which made it possible to obtain samples with pronounced supramolecular properties. When using sulfur oxide (VI) and hydrogen chloride, only the second prerequisite is fulfilled and the supramolecularity of the samples is less pronounced.

Примеры получения гидрогеля метилкремниевой кислоты с супрамолекулярная свойствами:Examples of obtaining methylsilicic acid hydrogel with supramolecular properties:

Пример 1. Получение гидрогеля метилкремниевой кислоты с супрамолекулярная свойствами.Example 1 Preparation of a methylsilicic acid hydrogel with supramolecular properties.

Через 200 мл раствора метилсиликоната натрия (CNaOH=3,2M; W(nMC)=180 г/л) пропустили углекислый газ суммарным объемом 15 л. Время барботажа - 45 мин. Скорость барботажа 333 млСО2/мин. Способ подачи - через нижний клапан реактора. Процесс проводили в замкнутой системе. Образующийся продукт флотировался в горловине реактора. После окончания процесса, продукт выгружали из реактора, вакуумировали для удаления остаточного газа и отмывали водой, очищенной до значений рН 6,57,0 и отсутствия остаточных количеств анионов. Выход продукта 219 г (67% по содержанию полиметилсилоксана в метилсиликонате натрия).Through 200 ml of a solution of sodium methyl siliconate (CNaOH=3.2M; W(n MC )=180 g/l), carbon dioxide was passed through with a total volume of 15 l. Bubbling time - 45 min. Bubbling speed 333 mlCO 2 /min. The method of supply is through the bottom valve of the reactor. The process was carried out in a closed system. The resulting product floated in the neck of the reactor. After the end of the process, the product was unloaded from the reactor, evacuated to remove residual gas and washed with water purified to pH 6.57.0 and the absence of residual anions. Product yield 219 g (67% polymethylsiloxane content in sodium methylsiliconate).

Далее по тексту код образца по примеру - ГГМКК CO2 1Further in the text, the code of the sample according to the example is GGMCC CO2 1

Пример 2.Example 2

Соотношение исходных компонентов как в примере 1. Способ подачи - через верхний клапан реактора. Процесс проводили в открытой системе. Образующийся продукт флотировался в горловине реактора. Дальнейшие действия как в примере 1. Выход продукта 232 г (71% по содержанию полиметилсилоксана в метилсиликонате натрия).The ratio of the initial components as in example 1. The method of supply - through the top valve of the reactor. The process was carried out in an open system. The resulting product floated in the neck of the reactor. Further steps as in example 1. Product yield 232 g (71% based on the content of polymethylsiloxane in sodium methylsiliconate).

Далее по тексту код образца по примеру - ГГМКК СО2 2Further in the text, the sample code according to the example is GGMKK CO 2 2

Пример 3.Example 3

Емкость кубической формы объемом 20 л была заполнена на ¾ углекислым газом. В емкость предварительно был помещен эластичный фторопластовый желоб с бортиками, замкнутый в кольцо, оборудованный поперечными желобками, расположенными под углом 45° в горизонтальной плоскости к основному основном желобу. Конструкция надета на два вала, образуя бесконечную конвейерную ленту. Один из валов был подключен через редуктор к электродвигателю. Угол наклона к емкости составил 1530°. Линейная скорость движения желобу снизу вверх составляла от 30 до 60 см/мин. Подача раствора метилсиликоната осуществлялась по каплям через гребенку с 6 дюз. Общий объем метилсиликоната натрия - 200 мл. Время осуществления процесса - 20 минут. Скольжение капель метилсиликоната натрия по гидрофобной поверхности желоба в атмосфере СО2 под действием силы тяжести приводит к перемешиванию капли и к дальнейшему ее застыванию. За счет противодействия линейной скорости движения желоба, процесс проходит в условиях, максимально приближенных к свободному падению капли в атмосфере СО2. Дальнейшие действия с продуктом, как в примере 1. Выход продукта 238 г (73% по содержа- 7 041207 нию полиметилсилоксана в метилсиликонате натрия).A 20-liter cubic container was filled ¾ with carbon dioxide. An elastic fluoroplastic chute with sides, closed in a ring, equipped with transverse grooves located at an angle of 45° in the horizontal plane to the main main chute was previously placed in the container. The design is put on two shafts, forming an endless conveyor belt. One of the shafts was connected through a gearbox to an electric motor. The angle of inclination to the container was 1530°. The linear speed of movement of the chute from bottom to top was from 30 to 60 cm/min. The supply of a solution of methyl siliconate was carried out drop by drop through a comb with 6 nozzles. The total volume of sodium methyl siliconate is 200 ml. The process time is 20 minutes. Sliding drops of sodium methylsiliconate over the hydrophobic surface of the trough in a CO2 atmosphere under the action of gravity leads to mixing of the drop and to its further solidification. Due to the counteraction of the linear velocity of the chute, the process takes place under conditions as close as possible to the free fall of a drop in the atmosphere of CO 2 . Further work with the product as in example 1. Product yield 238 g (73% based on the content of polymethylsiloxane in sodium methylsiliconate).

Далее по тексту код образца по примеру -ГГМКК CO2 3Further in the text, the code of the sample according to the example is GGMKK CO2 3

Пример 4-6. Использованное оборудование и ведения процессов, как описано в примерах 1-3 с той разницей, что в качестве газа использовался оксид серы (IV) -SO2Example 4-6. Used equipment and processes as described in examples 1-3 with the difference that sulfur oxide (IV) -SO2 was used as gas

Выходы продуктов составляли: 228 г (71%); 222 г (68%); 231 г (70%) соотвественно.Product yields were: 228 g (71%); 222 g (68%); 231 g (70%) respectively.

Далее по тексту коды образцов по примерам - ГГМКК SO2 4, ГГМКК SO2 5, ГГМКК SO2 6 соотвественно.Further in the text, the sample codes for examples are GGMCC SO2 4, GGMCC SO2 5, GGMCC SO2 6, respectively.

Пример 7-9. Использованное оборудование и ведения процессов, как описано в примерах 1-3 с той разницей, что в качестве газа использовался сероводород - H2SExample 7-9. Used equipment and processes as described in examples 1-3 with the difference that hydrogen sulfide - H2S was used as the gas

Выходы продуктов составляли: 230 г (67%); 228 г (70%); 220 г (66%) соотвественно.Product yields were: 230 g (67%); 228 g (70%); 220 g (66%) respectively.

Далее по тексту коды образцов по примерам - ГГМКК H2S 7, ГГМКК H2S 8, ГГМКК H2S 9 соотвественно.Further in the text, the codes of the samples according to the examples are GGMKK H2S 7, GGMKK H2S 8, GGMKK H2S 9, respectively.

Пример 10-12. Использованное оборудование и ведения процессов, как описано в примерах 1-3 с той разницей, что в качестве газа использовался оксид серы (VI) - SO3Example 10-12. Used equipment and processes as described in examples 1-3 with the difference that sulfur oxide (VI) - SO3 was used as the gas

Выходы продуктов составляли: 242 г (69%); 230 г (68%); 245 г (71%) соотвественно.Product yields were: 242 g (69%); 230 g (68%); 245 g (71%) respectively.

Далее по тексту коды образцов по примерам - ГГМКК SO3 10, ГГМКК SO3 11, ГГМКК SO3 12 соотвественно.Further in the text, the codes of the samples according to the examples are GGMKK SO3 10, GGMKK SO3 11, GGMKK SO3 12, respectively.

Пример 13-15. Использованное оборудование и ведения процессов, как описано в примерах 1-3 с той разницей, что в качестве газа использовался газообразный хлороводород - HClExample 13-15. Used equipment and processes as described in examples 1-3 with the difference that gaseous hydrogen chloride - HCl was used as the gas

Выходы продуктов составляли: 234 г (72%); 236 г (72%); 237 г (68%) соотвественно.Product yields were: 234 g (72%); 236 g (72%); 237 g (68%) respectively.

Далее по тексту коды образцов по примерам - ГГМКК HCl 13, ГГМКК HCl 14, ГГМКК HCl15 соотвественно.Further in the text, the codes of the samples according to the examples are GGMCC HCl 13, GGMCC HCl 14, GGMCC HCl15, respectively.

Экспериментальная частьexperimental part

Гидрогели метилкремниевой кислоты, полученные с известными способами [UA № №82774, C08G 77/00, 2008] (код образца ГТМКК 0) и полученные по способу в примерах 1-15 подлежали исследованию на предмет:Hydrogels of methylsilicic acid obtained with known methods [UA No. 82774, C08G 77/00, 2008] (sample code GTMKK 0) and obtained by the method in examples 1-15 were subject to research on the subject of:

адсорбционной активности;adsorption activity;

типа структуры;structure type;

наличие свойств по типу хозяин - гость, присущих супрамолекулярным структурам.the presence of host-guest properties inherent in supramolecular structures.

Адсорбционную активность образцов изучали с применением методик, описанных в [АНД к РП № UA/2341/01/01 Гидрогель метилкремниевой кислоты, гель (субстанция) для производства нестерильных лекарственных форм. Заявитель ЗАО Экологоохранная фирма КРЕОМА-ФАРМ, Киев, 2004, с. 10].The adsorption activity of the samples was studied using the methods described in [AND to RP No. UA/2341/01/01 Methylsilicic acid hydrogel, gel (substance) for the production of non-sterile dosage forms. Applicant CJSC Environmental Protection Company KREOMA-PHARM, Kyiv, 2004, p. 10].

Как адсорбат использовали: водные растворы индикаторов метилового оранжевого (МО), конго красного (КК), бенгальского розового (БР) и белка - бычьего сывороточного альбумина V (БСА). Для раствора БСА УФ-ВИД-спектрофотометрию проводили для биуретового комплекса после обработки аликвоты раствора белка биуретовым реактивом. При применении приведенной методики контроля адсорбционной активности в отношении образцов, полученных по примерам 1-9, показатели достигали больших значений. Учитывая то, что производители проводят валидацию достоверности полученных данных за пределами номинального значения не более 140% [Государственная Фармакопея Украины/Государственное предприятие Научно-экспертный центр фармакопейный центр. - 1-е изд. - Дополнение 2. - Харьков: Государственное предприятие Научно-экспертный центр фармакопейный центр, 2008, с. 620], то рабочая способность методики с достоверными значениями составляет 4,50 мкмоль/ч. В случае получения завышенных данных, авторы патента принимали показатели адсорбционной активности в единицах измерения мкмоль/г в виде показателя вида: больше 4,50 мкмоль/г. Параллельно проводили вычисления значений показателя адсорбционной активности, используя единицы измерения мг/г. Полученные данные показателей адсорбционной активности приведены в табл. 3.As the adsorbate used: aqueous solutions of indicators of methyl orange (MO), Congo red (KK), Bengal rose (BR) and protein - bovine serum albumin V (BSA). For the BSA solution, UV-Vis spectrophotometry was performed for the biuret complex after treating an aliquot of the protein solution with the biuret reagent. When applying the above methodology for monitoring adsorption activity in relation to the samples obtained in examples 1-9, the indicators reached high values. Considering that manufacturers validate the reliability of the data obtained beyond the nominal value of no more than 140% [State Pharmacopoeia of Ukraine / State Enterprise Scientific Expert Center Pharmacopoeia Center. - 1st ed. - Supplement 2. - Kharkov: State Enterprise Scientific and Expert Center Pharmacopoeial Center, 2008, p. 620], then the working capacity of the technique with reliable values is 4.50 µmol/h. In the case of obtaining overestimated data, the authors of the patent took the indicators of adsorption activity in units of µmol/g as an indicator of the form: more than 4.50 µmol/g. In parallel, the values of the adsorption activity index were calculated using the units of mg/g. The obtained data of indicators of adsorption activity are given in table. 3.

Типы структуры образцов изучали с применением ИК-спектрометрии и смешанного метода определения воды.The structure types of the samples were studied using IR spectrometry and a mixed method for the determination of water.

Для проведения ИК-спектрометрии предварительно навески образцов помещали в вазелиновое масло и диспергировали до образования однородной суспензии.To perform IR spectrometry, samples were preliminarily weighed into vaseline oil and dispersed until a homogeneous suspension was formed.

Образовавшуюся смесь помещали в нагревательные шкафы, нагревали до 150°С и выдерживали при этой температуре в течение 1:00 для полного удаления воды из гидрогеля. После остывания смеси ее повторно диспергировали. Для всех подготовленных образцов осуществляли запись ИК-спектра на ИКФурье спектрометре типа IRAffinity-1S. Параллельно осуществляли запись ИК-спектра чистого вазелинового масла для дальнейшего вычитания его из основного спектра.The resulting mixture was placed in heating cabinets, heated to 150°C, and kept at this temperature for 1:00 to completely remove water from the hydrogel. After the mixture cooled down, it was redispersed. For all prepared samples, the IR spectrum was recorded on an IR Fourier spectrometer of the IRAffinity-1S type. In parallel, the IR spectrum of pure vaseline oil was recorded for further subtraction from the main spectrum.

Описанная методика подготовки проб позволяет изучить непосредственную структуру исследуемого образца с минимальными потерями первичных характеристик, которые теряются при обычном нагреве образцов за счет поликонденсации ОН-групп при нагревании.The described sample preparation technique makes it possible to study the direct structure of the test sample with minimal loss of primary characteristics, which are lost during conventional heating of samples due to the polycondensation of OH groups during heating.

Обработку полученных ИК-спектров проводили с применением Фурье преобразований спектров с акцентом на области значений волновых чисел в диапазонах 1200-1000 см-1 (Si-O-Si - связь) и 800-650 см-1 (Скелетные колебания молекулы). В случаях наличия подавляющего числа Т-фрагментов в молекулах наблюдается как увеличение интенсивности линий поглощения в диапазоне 800-650 см-1, так и смещение положенияThe obtained IR spectra were processed using Fourier transforms of the spectra with an emphasis on the range of wave numbers in the ranges of 1200-1000 cm -1 (Si-O-Si - bond) and 800-650 cm -1 (Skeletal vibrations of the molecule). In cases where the vast majority of T-fragments are present in molecules, both an increase in the intensity of absorption lines in the range of 800-650 cm -1 and a shift in the position

- 8 041207 линии в границах диапазона. Для установления зависимости интенсивности от концентрации Тфрагментов, образцы дополнительно обрабатывали растворами хлористоводородной кислоты различных концентраций, провоцируя поликонденсацию гидрогеля и образования Т-фрагментов согласно схем, приведенных в табл. 2. Точкой отсчета показателя интенсивности на ИК-спектре брали ее значение для полностью обезвоженных образцов (формула M0D0Ti).- 8 041207 lines within range. To establish the dependence of the intensity on the concentration of T fragments, the samples were additionally treated with solutions of hydrochloric acid of various concentrations, provoking the polycondensation of the hydrogel and the formation of T fragments according to the schemes given in Table. 2. The starting point for the intensity index in the IR spectrum was its value for completely dehydrated samples (formula M 0 D 0 Ti).

Для расчета содержания ОН-групп в молекулах применяли смешанный способ определения воды: термогравиметрию и титрование воды по методу К.Фишера. Термогравиметрический способ определения воды применяли, исходя из общепринятых методик проведения подобного контроля. Результаты определения общего количества воды были отправными для дальнейшего расчета состава образцов.To calculate the content of OH groups in molecules, a mixed method for determining water was used: thermogravimetry and water titration according to the K. Fischer method. The thermogravimetric method for determining water was used based on the generally accepted methods for conducting such control. The results of determining the total amount of water were the starting points for further calculation of the composition of the samples.

Титрования воды по методу К.Фишера проводили на подготовленных образцах. Подготовка образцов заключалась в предварительном смешивании гидрогеля метилкремниевой кислоты с различными количествами метиловго спирта с известным содержанием воды. Смешивание проводили с применением весового метода. За счет того, что при смешивании с гидрогелем метиловый спирт изначально растворяется в воде гидратной оболочки и частично провоцирует сольватное замещение и поликонденсацию ОНгрупп, использование различных соотношений метилового спирта и гидрогеля в экстраполяции на нулевое содержание метилового спирта дает возможность расчета содержания ОН-групп в образце. Итоговое значение содержания ОН-групп в образцах проводили путем вычитания из массы воды, полученной термогравиметрическим методом, массы воды, полученной экстраполяцией на нулевое содержание метилового спирта при титровании воды по методу К.Фишера с последующим умножением результата на два. Результаты расчетов приведены в табл. 3.Titration of water according to the method of K. Fischer was carried out on prepared samples. Sample preparation consisted of pre-mixing methylsilicic acid hydrogel with various amounts of methyl alcohol with a known water content. Mixing was carried out using the gravimetric method. Due to the fact that, when mixed with a hydrogel, methyl alcohol initially dissolves in the water of the hydration shell and partially provokes solvate substitution and polycondensation of OH groups, the use of various ratios of methyl alcohol and hydrogel in extrapolation to zero methyl alcohol content makes it possible to calculate the content of OH groups in the sample. The final value of the content of OH groups in the samples was carried out by subtracting from the mass of water obtained by the thermogravimetric method, the mass of water obtained by extrapolation to the zero content of methyl alcohol when titrating water according to the K. Fischer method, followed by multiplying the result by two. The calculation results are given in Table. 3.

В ходе проведенных исследований гидрогели, полученные с известными способами [UA № 82774] преимущественно описываются формулами с диапазонами коэффициентовIn the course of the studies, hydrogels obtained using known methods [UA No. 82774] are mainly described by formulas with ranges of coefficients

0,05 <- < 0,24; 0,07 <-< 0,18; 0,63 < - < 0,85, η η η имеют соотношение D- и Т-фрагментов от 0,06 до 0,11 и содержание ОН-групп от 12 до 26%. Гидрогели, полученные по способу, описываются формулами с диапазонами коэффициентов < - < 0,38; 0,19 < - < 0,9; η 'п0.05 <- < 0.24; 0.07 <-< 0.18; 0.63 < - < 0.85, η η η have the ratio of D- and T-fragments from 0.06 to 0.11 and the content of OH groups from 12 to 26%. Hydrogels obtained by the method are described by formulas with coefficient ranges < - < 0.38; 0.19 < - < 0.9; η'n

0,11 < - < 0,49, п имеют соотношение D- и Т-фрагментов от 0,10 до 0,15 и содержание ОН-групп от 20 до 24%.0.11 < - < 0.49, n have the ratio of D- and T-fragments from 0.10 to 0.15 and the content of OH groups from 20 to 24%.

На основании проведенных исследований обобщающая химическая формула гидрогелей метилкремниевой кислоты, полученных по примерам 1-15, имеет видBased on the studies carried out, the general chemical formula of methylsilicic acid hydrogels obtained according to examples 1-15 has the form

[{СНз81(ОН)гОо,5МСНз81(ОН)0}^^ · хН2О или в сокращенном виде:[{CH381(OH)gOo,5MSN381(OH)0}^^ xH 2 O or in abbreviated form:

Ma/nDb/nTc/n * хН1О, где < х < 35;Ma/nDb/nTc/n * xH1O, where < x < 35;

О < - < 0,38; ηO < - < 0.38; η

0,19 < - < 0,9; η0.19 < - < 0.9; η

0,11 < - < 0,49 η0.11 < - < 0.49

Таблица 3 Основные свойства исследуемых соединений и их химические формулыTable 3 Main properties of the studied compounds and their chemical formulas

№ пример а No. example a Код образца Sample Code Название адсорбата Name of the adsorbate Название адсорбата Name of the adsorbate Сухой остаток, % Dry residue, % Содержа -ние ОНгрупп, % Content of OH groups, % Формула соединения Compound formula МО MO кч CZK БР BR БСА BSA МО | MO | 1 кч j 1 hr j 1 БР 1 BR 1 БСА 1 BSA Молекулярная масса адсорбата Molecular weight of the adsorbate 327,3| 696,7| 1017,7| 69000 327.3| 696.7| 1017.7| 69000 Адсорбционная активность, мкмоль/г Adsorption activity, µmol/g Адсорбционная активность, мг/г Adsorption activity, mg/g ГГМККО GGMCCO 3,94 3.94 3,42 3.42 2,13 2.13 0,072 0.072 1,290 1.290 2,383 2.383 2,168 2.168 4,968 4.968 9,63 9.63 20,29 20.29 Mo,isDo,i7To,68 · 23Н2ОMo,isDo,i7To,68 23H 2 O ___________1 ___________1 ГГМКК СО21GGMCC SO 2 1 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 0,219 0.219 3,928 3.928 7,872 7.872 9,077 9.077 15,111 15.111 11,39 11.39 23,96 23.96 Mo.iDo.7sTo,п · 20Н2ОMo.iDo.7sTo,p 20H 2 O 2 2 ГГМКК СО2 2GGMCC SO 2 2 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 0,223 0.223 4,026 4.026 8,360 8.360 9,332 9.332 15,387 15.387 10,52 10.52 22,16 22.16 Mo,isDo,7To,15 ‘ 22Н2ОMo,isDo,7To,15 '22H 2 O 3 3 ГГМКК СО23GGMCC SO 2 3 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 0,237 0.237 4,583 4,583 9,056 9.056 9,423 9.423 16,353 16.353 8,93 8.93 20,12 20.12 M0.22D0.4T0.38 · 24Н2ОM0.22D0.4T0.38 24H 2 O 4 4 ГГМКК8О24GGMKK8O 2 4 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 0,205 0.205 3,437 3.437 7,663 7.663 8,904 8.904 14,145 14.145 9,84 9.84 22,18 22.18 M0.3D0.2sT0.45 * 24Н2ОM0.3D0.2sT0.45 * 24H 2 O 5 5 ГГМКК SO2 5 GGMCC SO2 5 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 0,200 0.200 3,512 3.512 8,360 8.360 9,159 9.159 13,800 13,800 9,92 9.92 20,90 20.90 M0.1D0.75T0,is · 22Н2ОM0.1D0.75T0,is 22H 2 O 6 6 ГГМКК SO2 6 GGMCC SO2 6 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 0,196 0.196 3,862 3.862 7,663 7.663 9,088 9.088 13,524 13.524 7,84 7.84 17,67 17.67 M0.2D0.5T0p 31Н2ОM0.2D0.5T0p 31H 2 O 7 7 ГГМКК НА 7 GGMCC ON 7 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 0,203 0.203 3,142 3.142 6,479 6.479 8,864 8.864 14,007 14.007 11,02 11.02 22,96 22.96 Mo.16Do.65To.2 ‘ 20Н2ОMo.16Do.65To. 2 '20H 2 O 8 8 ГГМККН258YYMCC 2 58 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 0,195 0.195 3,273 3.273 7,106 7.106 8,843 8.843 13,455 13.455 10,81 10.81 22,75 22.75 Mo,25Do,4sTo,3 · 22Н2ОMo,25Do,4sTo,3 22H 2 O 9 9 ГГМКК II2^9 YGMCC II2^9 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 0,207 0.207 3,437 3.437 7,454 7.454 8,884 8,884 14,283 14.283 10,83 10.83 23,61 23.61 MoP7Do,2sToP7 · 2IH2O MoP7Do,2sToP7 2IH2O ______10 ______10 ГГМКК SO310GGMCC SO 3 10 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 0,130 0.130 1,571 1.571 3,205 3.205 4,661 4.661 8,970 8,970 11,27 11.27 23,74 23.74 Mo,2sDo,sTo,25 · 20Н2ОMo,2sDo,sTo,25 20H 2 O 11 eleven ГГМКК so311YGMCC so 3 11 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 0,140 0.140 1,555 1.555 3,225 3.225 4,640 4,640 9,660 9.660 11,03 11.03 23,24 23.24 M0.22D0.SsT0,23 · 20НгО M0.22D0.SsT0.23 20NgO 12 12 ГГМКК SO312 GGMCC SO312 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 0,130 0.130 1,578 1.578 3,219 3.219 4,600 4,600 8,970 8,970 11,36 11.36 23,93 23.93 M0.i6D0.7T0.14 · 21Н2ОM0.i6D0.7T0.14 21H 2 O 13 13 ггмкк на 13 ymmkk at 13 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 0,170 0.170 1,584 1.584 3,344 3.344 4,834 4,834 11,730 11,730 10,84 10.84 23,62 23.62 M0.13D0.75T0,12 · 21Н2ОM0.13D0.75T0.12 21H 2 O 14 14 ггмкк на 14 ymmkk at 14 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 4,50* 4.50* 0,180 0.180 1,604 1.604 3,358 3.358 4,813 4.813 12,420 12.420 11,07 11.07 23,32 23.32 Мо,1 7Do,64T0,19 ’ 19НзО Mo,1 7Do,64T0,19 ’ 19H3O 15 15 ггмкк на is yymkk on is 4,50* 4.50* 4,50’ 4.50' 4,50* 4.50* 0,170 0.170 1,548 1.548 3,274 3.274 4,864 4,864 11,730 11,730 11,12 11.12 23,43 23.43 MopD0,4!'0,3 · 20Н2О MopD0.4!'0.3 20H2O

*/Рассчитанное значение показателя лежит за верхней границей валидированной методики контроля*/ The calculated value of the indicator lies beyond the upper limit of the validated control method

Изучение супрамолекулярных свойств проводили, руководствуясь следующими принципами:The study of supramolecular properties was carried out, guided by the following principles:

1. Подбор условий изменения конформации молекул гидрогелей. Другими словами - подбор ’’ключа для запирания/отпирания ’’гостя’’ в хозяина [Супрамолекулярная химия. Пер. с англ.: в 2 т. / Джона-1. Selection of conditions for changing the conformation of hydrogel molecules. In other words, selection of a 'key for locking/unlocking a 'guest' into a host [Supramolecular chemistry. Per. from English: in 2 volumes / John-

Claims (7)

тан В. Стыд, Джерри Л. Этвуд. - М.: ИКЦ Академкнига, 2007].tan W. Shame, Jerry L. Atwood. - M.: ICC Akademkniga, 2007]. 2. Проверка прочности образованного комплекса. Другими словами - устойчивость к взлому;2. Checking the strength of the formed complex. In other words - resistance to breaking; 3. Распознавание конкретного гостя как свойство селективности.3. Recognition of a specific guest as a property of selectivity. Для проверки поведения гидрогелей типа хозяин - гость предварительно делали запись УФВИД-спектров поглощения для эквивалентных растворов указанных веществ (МО, КЧ, БР, БСА) при рН среды в диапазоне от 1,0 до 9,0 и обратно - от 9,0 до 1,0 для растворов адсорбата кроме БСА и при рН среды в диапазоне от 3,0 до 8,0 и обратно - от 9,0 до 1,0 для растворов БСА. Диапазон температур растворов варьировали от 40 до 60°С для растворов БСА и в диапазоне от 40 до 80°С для растворов других адсорбатов.To test the behavior of hydrogels of the host-guest type, UVVID absorption spectra were preliminarily recorded for equivalent solutions of the indicated substances (MO, CN, BR, BSA) at a pH of the medium in the range from 1.0 to 9.0 and vice versa - from 9.0 to 1.0 for adsorbate solutions other than BSA and at medium pH in the range from 3.0 to 8.0 and vice versa - from 9.0 to 1.0 for BSA solutions. The temperature range of the solutions varied from 40 to 60°C for BSA solutions and in the range from 40 to 80°C for solutions of other adsorbates. Исследование свойств гидрогелей типа хозяин - гость проводили путем первоначального добавления в систему, содержащую гидрогель и раствор адсорбата, хлористоводородной кислоты в количестве, достаточном для достижения раствором значений рН на уровне 1,0.The study of the properties of hydrogels of the host-guest type was carried out by initially adding hydrochloric acid to the system containing the hydrogel and the adsorbate solution in an amount sufficient to achieve a pH value of 1.0 for the solution. Дальнейшее изучение свойств проводили при изменении рН среды путем добавления растворов гидроксида натрия; при разведении раствора адсорбата декантациями водой очищенной;Further study of the properties was carried out by changing the pH of the medium by adding sodium hydroxide solutions; when diluting the adsorbate solution by decantation with purified water; при нагревании и выдержке при повышенных температурах.when heated and held at elevated temperatures. Для возможности сопоставления адсорбционных активностей образцов различных гидрогелей, предварительно измеренную адсорбционную активность в единицах мг/г нормирующих в диапазоне шкалы от 0 до 1 (0-100%).To be able to compare the adsorption activities of samples of different hydrogels, the previously measured adsorption activity in units of mg/g is normalized in the scale range from 0 to 1 (0-100%). Изменение относительной адсорбционной активности гидрогелей в зависимости от рН среды представлена на фиг. 2.The change in the relative adsorption activity of hydrogels depending on the pH of the medium is shown in Fig. 2. Как видно из фиг. 2, образцы гидрогелей, полученных по заявленному способу обладают супрамолекулярным, частично возобновляемой свойством по типу хозяин -гость. В данном случае замыкания гостя происходит при достаточно низких значениях рН среды и продолжается в течение значений рН в пределах до 8,5 единиц. Также неожиданным оказалось способность образцов повторно проявлять подобные эффекты. Учитывая то, что значение рН достаточно близки к рН среды человеческого желудка и кишечника, проявления открытых свойств будут полезны с медицинской точки зрения.As can be seen from FIG. 2, samples of hydrogels obtained by the claimed method have a supramolecular, partially renewable host-guest property. In this case, the closure of the guest occurs at sufficiently low pH values of the medium and continues for pH values up to 8.5 units. Also unexpected was the ability of the samples to re-exhibit similar effects. Given that the pH value is close enough to the pH of the environment of the human stomach and intestines, manifestations of open properties will be useful from a medical point of view. Проведение исследований с разведением исходных растворов адсорбатов декантациями водой очищенной и изменением температуры проводили для исключения возможных проявлений у образцов свойств только адсорбционной составляющей.Conducting studies with the dilution of the initial solutions of adsorbates by decanting with purified water and changing the temperature was carried out to exclude possible manifestations in the samples of the properties of only the adsorption component. Образцы гидрогелей, полученных по способу заявляемого обнаружили типичное поведение супрамолекулярных структур по типу хозяин - гость как передорганизованого конформационно подвижного хозяина.Samples of hydrogels obtained by the method of the claimed revealed the typical behavior of supramolecular structures of the host-guest type as a reorganized conformationally mobile host. Декантации водой очищенной проводили с замером оптической плотности раствора и пересчетом концентрации адсорбата. Гидрогели, полученные по способу заявляемого по мере проведения декантациями водой очищенной частично десорбировали адсорбат в пределах 20-30% (МО, КЧ, БР) и 35-50% (БСА) и по мере изменения рН раствора вели себя подобно графику на фиг. 2.Decantation with purified water was carried out with the measurement of the optical density of the solution and recalculation of the concentration of the adsorbate. The hydrogels obtained by the method of the claimed method, as the decantations were carried out with purified water, partially desorbed the adsorbate in the range of 20-30% (MO, CN, BR) and 35-50% (BSA) and, as the pH of the solution changed, they behaved like the graph in Fig. 2. Нагрев растворов и выдержка при температурах в диапазоне от 40 до 60 (80)°С не вызывают явных изменений показателей.Heating solutions and exposure at temperatures in the range from 40 to 60 (80)°C do not cause obvious changes in performance. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ получения гидрогеля метилкремниевой кислоты со свойствами супрамолекулярных структур, согласно которому используют раствор метилсиликоната натрия, отличающийся тем, что через раствор метилсиликоната натрия, загруженный в реактор, пропускают газообразный кислый агент для осуществления барботажа, образовавшийся продукт флотируют в горловине реактора, после окончания процесса продукт выгружают из реактора, вакуумируют для удаления остаточного газа и отмывают водой, очищенной до значений рН 6,5-7,0 и без остаточных количеств анионов, получая гидрогель метилкремниевой кислоты со свойствами супрамолекулярных структур, который описывается формулой1. A method for producing a methylsilicic acid hydrogel with properties of supramolecular structures, according to which a sodium methylsiliconate solution is used, characterized in that a gaseous acidic agent is passed through the sodium methylsiliconate solution loaded into the reactor to perform bubbling, the resulting product is floated in the reactor neck, after the end of the process the product is unloaded from the reactor, evacuated to remove residual gas and washed with water purified to pH 6.5-7.0 and without residual anions, obtaining a methylsilicic acid hydrogel with the properties of supramolecular structures, which is described by the formula [{CHзSi(OH)2Oo,5}a/n{CHзSi(OH)O}b/n{CHзSiO1,5}c/n]·хН2О, где[{CH3Si(OH)2Oo.5}a/n{CH3Si(OH)O}b/n{CH3SiO1.5}c/n] xH2O, where И < х < 35; О < - < 0,38; 0,19 < - < 0,9; 0,11 < - < 0,4-9. п п пI < x < 35; O < - < 0.38; 0.19 < - < 0.9; 0.11 < - < 0.4-9. p p p 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время барботажа составляет 45 мин, скорость барботажа 333 мл газообразного агента в минуту.2. The method according to claim 1, characterized in that the sparging time is 45 minutes, the sparging rate is 333 ml of a gaseous agent per minute. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что как газообразный кислый агент используют углекислый газ, который подают через нижний клапан реактора, проводя процесс в замкнутой системе.3. The method according to claim 1, characterized in that carbon dioxide is used as a gaseous acidic agent, which is fed through the bottom valve of the reactor, carrying out the process in a closed system. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что как газообразный кислый агент используют углекислый газ, который подают через верхний клапан реактора, проводя процесс в открытой системе.4. The method according to claim 1, characterized in that carbon dioxide is used as a gaseous acidic agent, which is fed through the top valve of the reactor, carrying out the process in an open system. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что как газообразный кислый агент используют оксид серы (IV) - SO2.5. The method according to claim 1, characterized in that sulfur oxide (IV) - SO2 is used as a gaseous acidic agent. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что как газообразный кислый агент используют сероводород H2S.6. The method according to claim 1, characterized in that hydrogen sulfide H2S is used as a gaseous acidic agent. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что как газообразный кислый агент используют оксид серы7. The method according to claim 1, characterized in that sulfur oxide is used as a gaseous acidic agent --
EA202000102 2017-08-30 2018-07-09 METHOD FOR PRODUCING METHYLSILICON ACID HYDROGEL WITH PROPERTIES OF SUPRAMOLECULAR STRUCTURES AND HYDROGEL PRODUCED BY THIS METHOD EA041207B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201708754 2017-08-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA041207B1 true EA041207B1 (en) 2022-09-27

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Żeglin et al. A study of interaction between hydrogen peroxide and silica gel by FTIR spectroscopy and quantum chemistry
Rimola et al. Silica surface features and their role in the adsorption of biomolecules: computational modeling and experiments
Gierada et al. Understanding the acidic properties of the amorphous hydroxylated silica surface
Loy et al. Sol− gel synthesis of hybrid organic− inorganic materials. Hexylene-and phenylene-bridged polysiloxanes
Zygmunt et al. Computational studies of water adsorption in the zeolite H-ZSM-5
Rao et al. Molecular dynamics simulations of the polymerization of aqueous silicic acid and analysis of the effects of concentration on silica polymorph distributions, growth mechanisms, and reaction kinetics
Alam et al. Hydrolysis and esterification in organically modified alkoxysilanes: a 29Si NMR investigation of methyltrimethoxysilane
Molina et al. Controlled Cisplatin Delivery from Ureasil− PEO1900 Hybrid Matrix
Calvo et al. Mesoporous aminopropyl-functionalized hybrid thin films with modulable surface and environment-responsive behavior
Astala et al. The properties of methylene-and amine-substituted zeolites from first principles
Gee et al. Characterization of the thermodynamic stability of solvated metal–organic framework polymorphs using molecular simulations
Schaefer et al. Structure of arylene-bridged polysilsesquioxane xerogels and aerogels
US20220119423A1 (en) Method of producing a methylsilicic acid hydrogel with properties of supramolecular structures, and a hydrogel produced using this method
EA041207B1 (en) METHOD FOR PRODUCING METHYLSILICON ACID HYDROGEL WITH PROPERTIES OF SUPRAMOLECULAR STRUCTURES AND HYDROGEL PRODUCED BY THIS METHOD
Loy et al. Dialkylene carbonate-bridged polysilsesquioxanes. Hybrid organic− inorganic sol− gels with a thermally labile bridging group
Boury et al. Generation of microporosity in a hybrid material. Access to pillared amorphous organosilicate
Kholodkov et al. Silica-Based Aerogels with Tunable Properties: The Highly Efficient BF3-Catalyzed Preparation and Look inside Their Structure
Zhong et al. Heterogeneous Reactions of SO3 on Ice: An Overlooked Sink for SO3 Depletion
Soares et al. Sodium Hexanoate and Dodecanoate Salt-Based Eutectic Solvents: Density, Viscosity, and Kamlet–Taft Parameters
Ciubotaru et al. Amino-functionalized silicones processed as porous dual covalent/supramolecular networks for pressure sensing
Xia et al. Cationic ring opening polymerization of octamethylcyclotetrasiloxane initiated by solid superacid
Michaux et al. Investigation of properties of mesoporous silica materials based on nonionic fluorinated surfactant using Box–Behnken experimental designs
Calvo et al. Controlling the local-ensemble structure in mesoporous hybrid titania-silica thin films containing aminopropyl groups
Douskey et al. Spectroscopic studies of a novel cyclic oligomer with pendant alkoxysilane groups
Miller et al. Rubber‐elasticity of hybrid organic–inorganic composites evaluated using dynamic mechanical spectroscopy and equilibrium swelling